항공 R&D 및 테스트 – 계측 솔루션

지상 진동 테스트(GVT)은 항공 R&D 및 테스트 과정에서 매우 중요한 절차로 실험적 및 해석적 진동 분석을 모두 포함합니다. 이 테스트는 항공기 구조물의 모드 특성을 파악하기 위해 수행되며 구조물이 다양한 외부 자극에 어떻게 반응하는지를 정밀하게 측정함으로써 고유 진동수, 모드 형상, 감쇠 특성 등을 식별할 수 있습니다.
이러한 정확한 데이터는 항공기의 안전성, 신뢰성 및 성능 확보에 필수적이며 엔지니어들이 구조 설계를 검증하고 최적화하는 데 활용됩니다.

Kistler는 항공기 진동 테스트(GVT)을 위한 신뢰할 수 있는 계측 솔루션을 제공하며, 여기에는 고급 단축 및 3축 가속도계, 임펄스 해머, 신호 컨디셔닝 시스템, 데이터 수집 장치 및 소프트웨어가 포함됩니다.

비행 진동 테스트(FVT)은 항공기의 실제 비행 중 수행되는 핵심적인 R&D 테스트 절차로 기체가 실제 공기역학적 힘과 운항 조건에 어떻게 반응하는지를 분석합니다. 정밀한 진동 데이터를 수집함으로써 고유 진동수, 모드 형상, 감쇠비와 같은 핵심 모달 특성을 파악할 수 있으며, 이 정보는 항공기의 구조적 완전성과 성능을 검증하고 엄격한 안전 및 신뢰성 기준을 충족하는지 확인하는 데 매우 중요합니다. 이 데이터를 바탕으로 항공기 설계를 정교하게 조정하고 성능을 향상시킬 수 있어 보다 안전하고 효율적인 항공 운항에 기여합니다.

항공 R&D 및 테스트를 위한 Kistler 계측 기술에는 작고 완벽하게 적합한 다양한 단축 및 삼축 가속도계가 포함됩니다. 작동 온도 옵션은 극저온에서 초고온까지 다양합니다.

착륙장치 및 브레이크 테스트는 항공기가 이륙, 착륙, 지상 주행 시의 안전성과 신뢰성 확보를 위한 핵심적인 절차입니다. 특히 착륙 시, 착륙장치는 항공기의 무게와 하강에 따른 운동 에너지를 흡수하면서 상당한 충격 하중을 견뎌야 합니다. 항공기 R&D 및 테스트에서 이 과정은 스트럿, 바퀴, 브레이크 등 착륙장치 구성품이 다양한 하중 조건에서 어떻게 작동하는지를 평가하는 데 사용됩니다. 실제와 유사한 시나리오를 시뮬레이션함으로써, 착륙장치가 이러한 충격 하중을 어떻게 처리하는지를 확인하고, 구조적 안전성과 제동 성능을 검증할 수 있습니다. 이러한 철저한 테스트는 잠재적 문제를 사전에 파악하고 반복적인 사용에도 착륙장치가 충분히 견딜 수 있는지를 확인함으로써 항공기의 안전한 운항에 기여합니다.

항공기 낙하 테스트는 충돌 시나리오에서 항공기 구성품의 구조적 무결성과 응력을 평가하는 중요한 절차입니다. 항공 R&D 및 테스트에서 이 테스트는 항공기 또는 그 구성품을 지정된 높이에서 떨어뜨려 실제 착륙이나 비상 상황에서 발생하는 실제 충돌력을 시뮬레이션하는 것입니다. 항공기의 동적 반응을 평가함으로써 엔지니어는 구조가 이러한 힘을 얼마나 잘 흡수하고 분산하는지 판단하여 중요한 구성품이 손상되지 않도록 할 수 있습니다. 낙하 테스트 중 수행되는 주요 측정에는 가속도 및 충격력 측정이 포함되며, 이 측정들은 항공기가 충격에 어떻게 반응하는지에 대한 자세한 데이터를 제공합니다. 또한, 낙하 테스트는 충격이 기내와 좌석 배치에 어떤 영향을 미치는지 분석함으로써 탑승자의 안전을 평가하는 데 도움이 됩니다. 이러한 엄격한 테스트를 통해 항공기가 심각한 충격 조건을 견딜 수 있는지 확인하여 전반적인 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다.

항공 R&D 및 테스트에서 풍동 측정은 다양한 흐름 조건에서 항공기에 작용하는 공기역학적 힘을 이해하는 데 필수적입니다. 엔지니어는 양력, 항력, 횡력을 측정하여 설계와 성능을 최적화하는 데 중요한 정확한 데이터를 수집합니다. 압전력 센서는 높은 강성과 고유 진동수로 인해 매우 역동적인 현상을 조사하는 데 특히 유용합니다. 또한, 동적 풍동 측정은 중요한 흐름 조건에서 날개와 제어 표면과 같은 구조물의 공기역학적 특성을 조사하는 데 도움이 됩니다. 여기에는 바람이 이러한 구조물을 변형시키고 진동시키는 원인을 분석하는 것이 포함됩니다. 이러한 측정을 통해 얻은 상세한 데이터는 항공기의 안전성, 효율성, 전반적인 성능을 향상시키는 데 매우 중요합니다.

제트 엔진 연소 테스트는 엔진 개발 및 생산에서 가장 핵심적인 과정 중 하나로 고온 영역에서 발생하는 연소 불안정성을 정밀하게 분석하는 데 중점을 둡니다. 테스트 엔지니어는 다양한 운전 조건에서의 연소 안정성과 효율성을 확보하기 위해 진동 및 압력 맥동을 측정하여 불안정성을 탐지합니다. 이러한 테스트는 개발 단계뿐 아니라 제조 후, 또는 대규모 정비 이후에도 반복적으로 수행됩니다. 이를 통해 연소 역학과 진동 특성을 체계적으로 분석함으로써 엔진의 안전성, 효율성, 수명 향상을 실현할 수 있습니다.

배터리 열 폭주 테스트는 전기 비행기와 eVTOL의 안전과 신뢰성을 위한 핵심 시험 절차입니다. 이 테스트는 배터리 셀 또는 모듈에서 열폭주 현상이 발생했을 때의 압력 변화 거동을 분석하는 과정입니다. 압력이 어떻게 생성되고 변화하는지를 이해함으로써, 엔지니어는 배터리 모듈의 형상, 소재 두께, 환기 경로 등을 최적화하여 위험을 줄이고 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 철저한 시험과 분석은 극한 조건에서도 배터리 시스템이 견딜 수 있도록 설계하는 데 기여하며 전기 항공 기술 전반의 안전성과 성능 향상에 도움을 줍니다.

조류 충돌 테스트는 항공기 구조물과 부품의 내구성과 안전성을 보장하기 위한 필수 시험입니다. 이 테스트는 조류와의 충돌을 시뮬레이션하여 기체 구성 요소(기체 외피, 날개, 엔진 등)가 충격에 어떻게 반응하는지 분석합니다. 압전식 힘 센서는 높은 강성과 고유 진동수를 갖추고 있어 이러한 동적 충격 하중을 정밀하게 측정하는 데 적합하며, 이를 통해 설계상의 약점을 식별할 수 있습니다. 이 과정에서 항공기 구조의 통합성과 충격 저항성을 최적화하고, 실제 충돌 상황에서도 기체가 충분히 견딜 수 있도록 설계 개선에 기여합니다.

전기 항공기 추진력 테스트는 전기 모터에서 프로펠러에 이르기까지 추진 시스템의 성능을 특성화하는 데 매우 중요합니다. 여기에는 최적의 효율성과 신뢰성을 보장하기 위한 회전 토크와 속도 측정이 포함됩니다. 추가적인 동력계 설정을 통해 프로펠러가 생성하는 모든 방향의 힘과 모멘트를 측정함으로써 종합적인 테스트가 가능합니다. 이 설정은 항공 R&D 및 테스트 엔지니어들이 다양한 작동 조건에서 추진 시스템의 동작을 분석할 수 있도록 도와주며, 전기 비행기와 eVTOL이 안전하고 효율적으로 작동할 수 있도록 보장합니다. 엔지니어들은 추진 시스템을 철저히 테스트하고 특성화함으로써 설계와 성능을 최적화할 수 있으며, 전기 항공 기술의 발전에 기여할 수 있습니다.

HALT(고가속 수명 테스트)와 HASS(고가속 스트레스 스크리닝)는  항공기 부품 개발 단계에서 설계 기준을 검증하기 위한 항공 R&D의 핵심 공정입니다. 환경 스트레스 스크리닝(ESS)의 일부인 이 테스트는 극한의 열 및 진동 스트레스를 결합하여 잠재적인 약점을 파악하고 전체 수명 주기 동안 부품의 신뢰성과 내구성을 보장합니다.

고온 안정성이 뛰어난 경량 가속도계는 HALT 및 HASS 시험 중 동적 반응을 정확히 측정하는 데 필수적입니다. 이러한 고강도 시험을 통해 개발 초기 단계에서 설계상의 결함을 조기에 발견하고 보완함으로써,
항공기의 전반적인 안전성과 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 철저한 검증 절차는 부품이 실제 운용 환경에서 직면할 수 있는 극한 조건을 견딜 수 있는지를 확인합니다.

유압 시스템은 항공기 운항에 있어 비행 제어, 착륙장치, 브레이크 시스템 등 핵심 기능을 담당하는 필수 구성 요소입니다. 항공 R&D에서는 이러한 시스템이 다양한 조건에서 정적 및 동적 압력을 어떻게 견디는지 측정하여 신뢰성과 안전성을 검증합니다. 펌프, 액추에이터, 제어면 등 유압 장치는 비행 중 명령을 실시간 동작으로 변환하며, 이는 곧 항공기의 운항 안전성과 직결됩니다.

항공 분야를 위한 고성능 압력 센서, 예를 들어 압전 저항 센서는 이러한 압력을 평가하는 데 필수적입니다. 이 센서는 높은 안정성과 반복성을 제공하여 극한의 온도, 높은 진동, 충격 수준을 가진 혹독한 항공 환경에 이상적입니다.

액추에이터 테스트는 항공 R&D 및 테스트에서 플랩, 에일러론, 러더와 같은 중요한 비행 표면을 제어하는 액추에이터의 적절한 기능과 신뢰성을 보장하는 데 필수적입니다. 이러한 액추에이터는 항공기의 성능과 안전에 직접적인 영향을 미치는 정밀한 움직임을 실행하는 역할을 합니다.

액추에이터의 성능을 검증하기 위해 작동 중 발생하는 힘과 토크를 측정하는 힘 센서와 반력 토크 센서가 사용됩니다. 또한, DC 응답형 가속도계를 통해 액추에이터의 위치를 정밀하게 파악함으로써 제어 입력에 정확하게 반응하는지 여부를 확인할 수 있습니다. 이러한 철저한 시험을 통해 액추에이터가 다양한 비행 조건에서도 신뢰성 있게 작동함을 보장하며 이는 항공기의 전반적인 안전성과 효율성 향상에 기여합니다.

항공기 충돌 테스트는 항공기의 안전성과 생존 가능성을 향상시키기 위한 중요한 과정입니다. 항공기 R&D 및 테스트 과정에서 이 테스트은 심각하지만 생존 가능한 충돌 시나리오를 시뮬레이션하여, 충격 하중에 대해 항공기 구조물이 어떻게 반응하는지를 평가합니다. 이 테스트의 핵심 요소 중 하나는 충돌 테스트 더미의 활용입니다. 이 더미에는 충돌 중 인체가 경험하는 힘을 측정하는 센서들이 탑재되어 있습니다.

엔지니어는 항공기 동체 일부 또는 전체를 상당한 높이에서 떨어뜨리는 등 다양한 충돌 테스트를 수행합니다. 이 테스트는 기체가 어떻게 작동하는지, 어떻게 붕괴되는지, 탑승자에게 얼마나 많은 하중이 전달되는지에 대한 데이터를 수집하는 데 도움이 됩니다. 충돌 테스트용 인체 모형에는 가속도계, 로드셀과 같은 항공 테스트용 계측 기술이 장착되어 있어 중력 가속도, 머리와 목의 움직임, 척추 압박과 같은 변수를 측정합니다. 이 테스트에서 수집된 데이터는 충돌 시 부상 위험을 최소화하기 위해 항공기 설계를 개선하는 데 매우 중요합니다.

항공기 성능 향상을 위한 신소재 및 경량 소재의 사용 증가로 인해 항공 분야의 R&D 및 시험에서는 가공 기술 연구가 매우 중요한 역할을 합니다. 이러한 첨단 소재는 원하는 품질과 정밀도를 달성하기 위해 특수 공구와 가공 공정을 필요로 하는 경우가 많습니다. 선삭, 밀링, 드릴링과 같은 절삭 공정을 분석함으로써 연구원들은 이러한 소재에 적합한 맞춤형 솔루션을 개발할 수 있습니다. 

정적 및 회전식 압전 다이나모미터는 가공 과정에서 발생하는 힘과 모멘트를 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 센서 기술은 높은 고유 진동수를 바탕으로 매우 동적인 측정이 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 이와 같은 연구를 통해 얻어진 인사이트는 항공기의 핵심 부품에 요구되는 고품질과 내구성을 충족할 수 있도록,
공구 및 소재의 개발과 평가에 중요한 기초 자료로 활용됩니다.

윙 업 벤드 테스트는 항공 R&D 및 시험에서 항공기 날개의 구조적 강도와 유연성을 평가하기 위한 핵심 절차입니다. 이 시험은 비행 중 특히 기동이나 난기류 상황에서 날개에 작용하는 하중을 시뮬레이션하기 위해
날개에 상당한 상향 힘을 가하는 방식으로 진행됩니다. 시험 과정에서는 항공기 날개를 견고하게 고정한 상태에서 로프 시스템을 활용하여 날개에 상향 하중을 가합니다. 로프는 날개에 부착되며 윈치 또는 풀리 시스템과 연결되어 장력을 점진적으로 증가시킵니다. 이 과정을 통해 날개의 변형 양상을 관찰하고 구조적 약점이 존재하는지를 식별하는 것이 목적입니다. 이러한 응용 분야에는 넓은 측정 범위와 긴 수명을 제공하는 압전식 힘 센서가 최적의 선택지가 될 수 있습니다.