Bird strike accidents can cause critical structural damage to aircraft and may lead to catastrophic events. The Federal Aviation Administration (FAA) has established bird strike regulations to ensure aircraft safety and requires evaluation of the bird strike capability of aircraft structures. Bird strike capability is typically assessed through bird strike tests; however, these tests require substantial time and cost, and analysis-based bird strike assessments have recently become more widely adopted. In this study, an analysis-based bird strike safety evaluation was performed for a multi-spar composite flap based on bird strike requirements provided by Korea Aerospace Industries, Ltd. (KAI), and bird strike analysis and linear buckling analysis were conducted sequentially. After the bird strike analysis, damage to the flap was represented by deleting elements near the impact region. A linear buckling analysis was then performed by applying the aircraft limit load to the damaged flap, and the buckling load factor and buckling mode shapes were obtained to assess flap failure and buckling stability. The results confirmed that the proposed multi-spar composite flap satisfies the bird strike requirements.

항공기의 조류 충돌 사고는 구조물에 치명적 손상을 유발하여 대형 사고로 이어질 수 있다. 미국 연방항공청은 항공기의 안전을 보장하기 위해 조류 충돌 관련 규정을 제정하여 구조물의 조류 충돌 안전성을 평가하도록 요구하고 있다. 조류 충돌 안전성 평가를 위해 조류 충돌 모사 시험을 주로 수행하지만 이는 많은 시간과 비용이 소요되므로 최근에는 해석 기반의 조류 충돌 안전성 평가가 확대되는 추세이다. 본 논문에서는 한국항공우주산업㈜이 제공한 조류 충돌 요구도를 기준으로 다중 스파 복합재 플랩의 조류 충돌 안전성 평가를 해석적으로 수행하였으며, 이를 위해 조류 충돌 해석과 선형 좌굴 해석을 순차적으로 수행하였다. 조류 충돌 해석 후 충돌부 인근 요소를 삭제하여 플랩의 손상을 모사하였다. 이후 손상된 플랩에 항공기의 제한 하중을 적용하여 선형 좌굴 해석을 수행하였고, 좌굴 하중 계수와 좌굴 모드 형상을 도출하여 플랩의 파손 여부와 좌굴 안정성을 분석하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 다중 스파 복합재 플랩은 조류 충돌 요구도를 만족함을 확인하였다.

Keywords: 다중 스파 복합재 플랩(Multi-spar composite flap), 조류 충돌(Bird strike), SPH 기법(Smoothed particle hydrodynamics method), 조류 충돌 해석(Bird strike analysis), 좌굴 해석(Buckling analysis)