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KR102300526B1 - Hybrid composite fiber material, manufacturing method thereof, and aircraft wing structure including the same - Google Patents

Hybrid composite fiber material, manufacturing method thereof, and aircraft wing structure including the same Download PDF

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Publication number
KR102300526B1
KR102300526B1 KR1020210045823A KR20210045823A KR102300526B1 KR 102300526 B1 KR102300526 B1 KR 102300526B1 KR 1020210045823 A KR1020210045823 A KR 1020210045823A KR 20210045823 A KR20210045823 A KR 20210045823A KR 102300526 B1 KR102300526 B1 KR 102300526B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
prepreg
fiber material
composite fiber
fabric layer
layer
Prior art date
Application number
KR1020210045823A
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Korean (ko)
Inventor
장세용
이종천
고명균
박민영
조창민
박찬익
김상용
Original Assignee
국방과학연구소
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Publication date
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Abstract

A method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment may comprise the following steps of: preparing a fiber fabric layer in which a resin is impregnated; laminating a mesh layer to the fiber fabric layer; laminating a prepreg on the mesh layer; installing a vacuum bag on the fiber fabric layer on which the prepreg is laminated; and injecting a resin into the vacuum bag.

Description

하이브리드 복합 섬유 재료, 제조 방법 및 이를 포함하는 비행체 날개 구조물{HYBRID COMPOSITE FIBER MATERIAL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND AIRCRAFT WING STRUCTURE INCLUDING THE SAME}HYBRID COMPOSITE FIBER MATERIAL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND AIRCRAFT WING STRUCTURE INCLUDING THE SAME

이하의 설명은 하이브리드 복합 섬유 재료, 제조 방법 및 이를 포함하는 비행체 날개 구조물에 관한 것이다.The following description relates to a hybrid composite fiber material, a manufacturing method, and an aircraft wing structure including the same.

최근 개발되는 비행체 기체구조는 비강성/비강도가 높은 섬유 강화 복합 재료를 주재료로 적용한다. 섬유 강화 복합재료는 섬유의 적층 방향을 작용 하중에 따라 효율적으로 설계가 가능해 등방성 소재인 금속재를 이용한 설계보다 중량 절감이 가능하다. 복합 섬유 재료는 주 하중을 지지하는 강화 섬유와 섬유를 잡아주는 수지로 구성되어 있으며, 섬유와 수지를 적용하고 경화하는 방식에 따라 다양한 성형 공정으로 개발 될 수 있다.The recently developed aircraft airframe structure uses a fiber-reinforced composite material with high specific stiffness/strength as the main material. Fiber-reinforced composite materials can efficiently design the stacking direction of fibers according to the applied load, which enables weight reduction compared to designs using isotropic metal materials. Composite fiber materials are composed of reinforcing fibers that support the main load and resins that hold the fibers, and can be developed with various molding processes depending on how the fibers and resins are applied and cured.

일반적으로 복합 재료 성형 방식은 강화 섬유 직물을 이용하여 프리폼을 만들고 액상 상태의 수지를 프리폼에 주입하고 경화하는 주입(infusion) 공정방식과, 프리프레그(prepreg)를 이용하여 적층하고 오븐 또는 오토클레이브에서 경화하는 프리프레그 공정 방식이 존재하였다.In general, the composite material molding method is an infusion process method in which a preform is made using a reinforcing fiber fabric and a liquid resin is injected into the preform and cured, and a prepreg is used to laminate and in an oven or autoclave. A curing prepreg process has existed.

주입 공정 방식은 도 1과 같이 강화 섬유로 직조된 직물을 적층하고 진공 백을 이용하여 구조물을 배깅하고 액상 수지를 주입하여 함침/경화하는 과정을 수행한다. 이 과정에서 플로우 메쉬가 적용될 수 있는데 이는 액상 수지의 흐름을 원활하게 해서 함침속도가 빨라지고 기공률이 개선되는 효과가 있다.In the injection process method, as shown in FIG. 1 , a fabric woven with reinforcing fibers is laminated, the structure is bagged using a vacuum bag, and a liquid resin is injected and impregnated/cured. In this process, a flow mesh may be applied, which facilitates the flow of the liquid resin, thereby increasing the impregnation rate and improving the porosity.

주입 공정 방식은 프리폼 제작에 따라 다양한 형태의 구조물 제작이 가능하지만, 수지 주입 시간으로 중형/대형 구조물 제작에 상당한 시간이 소요되며, 3차원 구조물에 수지를 주입할 경우 미함침 영역이 발생될 가능성이 높기 ‹š문에, 주입 공정 방식은 하중을 주로 지지하는 주구조물 보다는 2차 구조물 제작에 적용되는 경우가 많았다.In the injection process method, various types of structures can be manufactured depending on the preform production, but it takes a considerable amount of time to produce medium/large structures due to the resin injection time, and there is a possibility that unimpregnated areas may occur when resin is injected into a 3D structure. Because of the height, the injection process method was often applied to the production of secondary structures rather than the main structures that mainly support the load.

프리프레그 공정 방식은 강화섬유에 반 경화된 수지가 적용되어 있어서 별도로 수지를 주입하지 않고 적층 공정만을 수행한 후 경화 공정이 가능하여 성형 공정이 비교적 단순하다는 장점이 존재하지만, 반 경화된 수지를 적용하기 위한 프리프레그를 제작하는 비용이 고가이고 프리프레그를 활용해서 복잡한 형상의 구조물 제작이 어려운 단점이 존재하였다.The prepreg process method has the advantage that the molding process is relatively simple because semi-hardened resin is applied to the reinforcing fiber, so the curing process is possible after performing only the lamination process without separately injecting the resin. There were disadvantages in that the cost of manufacturing a prepreg for this purpose was expensive and it was difficult to manufacture a structure of a complex shape using the prepreg.

주입 공정 방식과 프리프레그 공정 방식의 장점을 동시에 취하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 일부 구조물은 반-경화 수지가 적용되어 있는 프리프레그를 이용하여 적층하고 나머지 구조물은 직조된 직물을 이용하여 적층한 이후, 진공백을 이용하여 배깅한 이후 액상 수지를 주입하는 공정 방식이 고안될 수 있을 것이다.In order to take advantage of the injection process method and the prepreg process method at the same time, as shown in FIG. 2, some structures are laminated using a prepreg to which a semi-cured resin is applied, and the other structures are laminated using a woven fabric. Thereafter, a process method of injecting liquid resin after bagging using a vacuum bag may be devised.

하지만, 액상 수지를 주입하는 과정에서 프리프레그와 적층된 직물이 면접촉하는 영역에서 수지의 함침속도가 현저히 낮아지게 되는 문제점이 발생하고, 프리프레그-직물의 면 접촉 영역에서 기공이 많이 발생될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다. 한편 수지의 함침 속도를 증가시키기 위해서 도 1과 같이 플로우 메쉬를 적용할 수 있겠지만 프리프레그-직물의 면접촉 영역은 구조물의 접합부이므로 일반 플라스틱으로 제작된 플로우 메쉬를 적용할 경우 접합부의 강도가 낮아진다는 단점이 존재한다.However, in the process of injecting the liquid resin, there is a problem that the impregnation rate of the resin is significantly lowered in the area where the prepreg and the laminated fabric are in surface contact, and a lot of pores may be generated in the surface contact area of the prepreg and the fabric. problems may arise. On the other hand, in order to increase the impregnation rate of the resin, a flow mesh can be applied as shown in Fig. 1, but since the surface contact area of the prepreg-fabric is the joint of the structure, when the flow mesh made of general plastic is applied, the strength of the joint is lowered. Disadvantages exist.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background art is possessed or acquired by the inventor in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

일 실시 예의 목적은 하이브리드 복합 섬유 재료, 제조 방법 및 이를 포함하는 비행체 날개 구조물을 제공하는 것이다.An object of one embodiment is to provide a hybrid composite fiber material, a manufacturing method, and an aircraft wing structure comprising the same.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법은, 수지가 함침될 섬유 직물 층을 준비하는 단계; 상기 섬유 직물 층에 메시 층을 적층하는 단계; 상기 메시 층에 프리프레그를 적층하는 단계; 상기 프리프레그가 적층된 섬유 직물 층에 진공 백을 설치하는 단계; 및 상기 진공 백 내부로 수지를 주입하는 단계;를 포함할 수 있다.A hybrid composite fiber material manufacturing method according to an embodiment comprises the steps of: preparing a fiber fabric layer to be impregnated with a resin; laminating a mesh layer to the fibrous fabric layer; laminating a prepreg on the mesh layer; installing a vacuum bag on the prepreg laminated fiber fabric layer; and injecting a resin into the vacuum bag.

상기 메시 층은, 상기 섬유 직물 층보다 밀도가 작은 메시 구조일 수 있다.The mesh layer may have a mesh structure having a lower density than the fiber fabric layer.

상기 메시 층은, 유리 섬유 재질의 메시 구조를 가질 수있다.The mesh layer may have a mesh structure made of a glass fiber material.

상기 메시 층은, 메시 구조 표면에 실란 처리될 수 있다.The mesh layer may be silane treated on the surface of the mesh structure.

상기 프리프레그는, 상기 메시 층에 면접촉된 상태로 상측으로 돌출된 이후 수직하게 절곡된 구조를 가질 수 있다.The prepreg may have a vertically bent structure after protruding upward in a state of being in surface contact with the mesh layer.

상기 프리프레그는, 상기 메시 층에 면접촉하는 접촉부;상기 접촉부로부터 상측으로 돌출 형성되는 돌출부; 및 상기 돌출부 상에 지지되고 상기 접촉부와 평행한 상태로 마주보는 노출부;를 포함할 수있다.The prepreg may include: a contact portion in surface contact with the mesh layer; a protrusion formed to protrude upward from the contact portion; and an exposed portion supported on the protrusion and facing the contact portion in a parallel state.

상기 프리프레그는, 상기 접촉부, 돌출부 및 노출부가 서로 수직하게 절곡된 "ㄷ"자 단면을 가질 수 있다.The prepreg may have a “C”-shaped cross section in which the contact portion, the protrusion portion, and the exposed portion are bent perpendicular to each other.

상기 프리프레그를 적층하는 단계는, 상기 프리프레그가 절곡된 방향을 따라서 복수개의 프리프레그를 설정 간격을 따라서 이격하여 배치하는 단계를 포함할 수 있다.The stacking of the prepregs may include disposing a plurality of prepregs spaced apart along a set interval along a direction in which the prepregs are bent.

상기 수지를 주입하는 단계는, 상기 복수개의 프리프레그가 이격된 방향을 따라서 상기 진공 백 내부로 수지를 주입할 수 있다.In the injecting of the resin, the resin may be injected into the vacuum bag along a direction in which the plurality of prepregs are spaced apart.

일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료는 전술한 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 상기 프리프레그와 상기 섬유 직물 층이 일체로 형성되어 제조될 수 있다.The composite fiber material according to an embodiment may be manufactured by integrally forming the prepreg and the fiber fabric layer through the hybrid composite fiber material manufacturing method described above.

일 실시 예에 따른 비행체의 날개 구조물은 전술한 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 상기 프리프레그와 상기 섬유 직물 층이 일체로 형성되어 제조되는 복합 섬유 재료; 및 상기 복합 섬유 재료의 상기 프리프레그 상에 적층되는 외피 층을 포함할 수 있다.The wing structure of the aircraft according to an embodiment may include a composite fiber material manufactured by integrally forming the prepreg and the fiber fabric layer through the hybrid composite fiber material manufacturing method described above; and a skin layer laminated on the prepreg of the composite fiber material.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법에 의하면, 섬유 강화 복합 재료를 성형하는 과정에서 주입 공정 방식과 프리프레그 방식을 동시에 적용함에 있어서, 프리프레그와 섬유 직물 층 사이의 접촉면에서 야기되는 액상 수지의 흐름의 불연속성을 개선할 수 있다.According to the method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment, when the injection process method and the prepreg method are simultaneously applied in the process of molding the fiber-reinforced composite material, the liquid resin caused by the contact surface between the prepreg and the fiber fabric layer The discontinuity of the flow can be improved.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법에 의하면, 섬유 직물 층과 프리프레그가 접합된 상태로 동시에 경화시킬 수 있어서 섬유 직물 층과 프리프레그를 일체형으로 성형할 수 있고, 접합부의 두께를 균일하게 조절할 수 있어서 우수한 강성/강도와 균일한 품질의 복합 섬유 재료를 제조할 수 있다.According to the method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment, since the fiber fabric layer and the prepreg can be simultaneously cured in a bonded state, the fiber fabric layer and the prepreg can be integrally formed, and the thickness of the joint can be uniformly It can be adjusted to produce a composite fiber material with excellent stiffness/strength and uniform quality.

도 1은 종래의 주입 공정을 이용하여 복합 섬유 재료를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 종래의 주입 공정에 프리프레그를 적용하여 복합 섬유 재료를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료의 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 종래의 공정을 통해 제조된 복합 섬유 재료의 단면과 일 실시 예에 따른 제조 방법을 통해 제조된 복합 재료의 단면 각각의 이미지를 비교하는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료를 포함하는 구조물을 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료를 포함하는 비행체의 날개 구조물을 도시하는 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating a process for manufacturing a composite fiber material using a conventional injection process.
2 is a diagram schematically illustrating a process of manufacturing a composite fiber material by applying a prepreg to a conventional injection process.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment.
4 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of a hybrid composite fiber material according to an embodiment.
5 is a view comparing images of a cross-section of a composite fiber material manufactured through a conventional process and a cross-section of a composite material manufactured through a manufacturing method according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating a structure including a hybrid composite fiber material according to an embodiment.
7 is a view illustrating a wing structure of an aircraft including a hybrid composite fiber material according to an embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but between each component another component It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.

도 3은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법의 순서도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료의 제조 과정을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 5는 종래의 공정을 통해 제조된 복합 섬유 재료의 단면과 일 실시 예에 따른 제조 방법을 통해 제조된 복합 재료의 단면 각각의 이미지를 비교하는 도면이다.3 is a flowchart of a method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment, FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of a hybrid composite fiber material according to an embodiment, and FIG. 5 is a manufacturing method through a conventional process It is a view comparing each image of the cross-section of the composite fiber material and the cross-section of the composite material manufactured through the manufacturing method according to an embodiment.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법은, 주입 공정 방식과 프리프레그 공정 방식을 혼합하여 일부 구조물은 반-경화 수지가 적용되어 있는 프리프레그(23)와 섬유 직물 층(21)이 일체로 성형되는 복합 섬유 재료(2)를 제조하는 하이브리드 공정 방식이다.3 to 5 , in the method for manufacturing a hybrid composite fiber material according to an embodiment, a prepreg 23 to which a semi-cured resin is applied and some structures are formed by mixing an injection process method and a prepreg process method It is a hybrid process method for producing a composite fiber material 2 in which the fiber fabric layer 21 is integrally formed.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법은, 수지가 함침될 섬유 직물 층을 준비하는 단계(11)와, 섬유 직물 층(21)에 메시 층을 적층하는 단계(12)와, 메시 층(22)에 프리프레그를 적층하는 단계(13)와, 프리프레그(23)가 설치된 섬유 직물 층(21)에 진공 백을 설치하는 단계(14)와, 진공 백(24) 내부로 수지를 주입하는 단계(15)를 포함할 수 있다.A hybrid composite fiber material manufacturing method according to an embodiment includes the steps of preparing a fiber fabric layer to be impregnated with a resin (11), laminating a mesh layer on the fiber fabric layer (21) (12), and a mesh layer ( 22) of laminating a prepreg (13), installing a vacuum bag on the textile fabric layer 21 on which the prepreg 23 is installed (14), and injecting a resin into the vacuum bag (24). Step 15 may be included.

섬유 직물 층을 준비하는 단계(11)에서, 액상 수지가 주입되어 함침될 섬유 직물 층(21)이 층상의 형태로 배치될 수 있다.In the step 11 of preparing the fiber fabric layer, the fiber fabric layer 21 to be impregnated by injecting a liquid resin may be disposed in a layered form.

메시 층을 적층하는 단계(12)에서, 메시 구조를 갖는 메시 층(22)이 섬유 직물 층(21) 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, 메시 층(22)은 섬유 직물 층(21)보다 밀도가 작을 수 있다. 예를 들어, 메시 층(22)은 섬유 직물 층(21)보다 두께가 작을 수 있다. 예를 들어, 메시 층(22)은 약 0.2mm 이하의 두께를 가질 수 있다.In step 12 of laminating the mesh layer, a mesh layer 22 having a mesh structure may be laminated on the fibrous fabric layer 21 . For example, mesh layer 22 may be less dense than fibrous fabric layer 21 . For example, the mesh layer 22 may be less thick than the fibrous fabric layer 21 . For example, mesh layer 22 may have a thickness of about 0.2 mm or less.

예를 들어, 메시 층(22)은 유리 섬유 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 메시 층(22)은 수지를 주입하는 단계(15)에서 액상 수지가 내부로 잘 함침될 수 있도록 메시 구조 표면이 실란 처리될 수 있다.For example, the mesh layer 22 may be formed of a glass fiber material. For example, in the mesh layer 22 , the surface of the mesh structure may be silane-treated so that the liquid resin can be well impregnated therein in the step 15 of injecting the resin.

유리 섬유를 포함하는 메시 층(22)에 의하면, 진공 백(24) 내부로 수지를 주입하는 단계(15)에서 액상의 수지를 주입하는 과정에서 액상 수지로 하여금 프리프레그(23)와 섬유 직물 층(21) 사이의 접촉면 사이에 액상 수지가 보다 효과적으로 함침되도록 유도하여 해당 접촉면 부분에서 수지의 함침 속도가 감소되는 것을 완화할 수 있다.According to the mesh layer 22 including glass fibers, in the process of injecting the liquid resin in the step 15 of injecting the resin into the vacuum bag 24, the liquid resin causes the prepreg 23 and the fiber fabric layer. It is possible to induce the liquid resin to be more effectively impregnated between the contact surfaces between (21), so that the decrease in the impregnation rate of the resin in the corresponding contact surface portion can be alleviated.

더불어, 메시 층(22)을 사용함에 따라서 도 1에 도시된 종래의 폴리머 재질의 플로우 메시를 사용할 경우 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23) 사이의 접합부의 강도가 낮아지게 되는 문제점을 방지할 수 있다.In addition, as the mesh layer 22 is used, when the flow mesh of the conventional polymer material shown in FIG. 1 is used, the strength of the joint between the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 is reduced. can do.

프리프레그를 적층하는 단계(13)에서, 사전에 형성되고 반-경화 수지가 적용되어 있는 프리프레그(23)가 메시 층(22) 상에 적층될 수 있다.In the step 13 of laminating the prepreg, a prepreg 23 formed in advance and having a semi-cured resin applied thereto may be laminated on the mesh layer 22 .

예를 들어, 프리프레그(23)는 메시 층(22)에 면접촉된 상태로 상측으로 돌출된 이후 수직하게 절곡된 구조를 가질 수 있다.For example, the prepreg 23 may have a vertically bent structure after protruding upward in a state in which it is in surface contact with the mesh layer 22 .

예를 들어, 프리프레그(23)는 복수개의 구성을 가질 수 있고, 이 경우 복수개의 프리프레그(23)는 서로에 대해 이격되어 메시 층(22) 상에 배치될 수 있다.For example, the prepreg 23 may have a plurality of configurations, in which case the plurality of prepregs 23 may be disposed on the mesh layer 22 spaced apart from each other.

예를 들어, 프리프레그(23)는, 메시 층(22)에 면접촉하는 접촉부(231)와, 접촉부(231)로부터 상측으로 돌출 형성되는 돌출부(232)와, 돌출부(232) 상에 지지되고 접촉부(231)와 평행한 상태로 마주보는 노출부(233)를 포함할 수 있다.For example, the prepreg 23 includes a contact portion 231 that is in surface contact with the mesh layer 22 , a protrusion 232 protruding upwardly from the contact portion 231 , and supported on the protrusion 232 , It may include an exposed portion 233 facing in parallel to the contact portion 231 .

예를 들어, 노출부(233)와 접촉부(231)는 돌출부(232)의 상측 및 하측 각각을 마주보는 단부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 노출부(233) 및 접촉부(231)는 돌출부(232)에 대해서 섬유 직물 층(21) 및 메시 층(22)의 표면과 평행한 방향으로 절곡된 형상을 가질 수 있다.For example, the exposed portion 233 and the contact portion 231 may form ends facing each of upper and lower sides of the protrusion 232 . For example, the exposed portion 233 and the contact portion 231 may have a shape bent in a direction parallel to the surfaces of the textile fabric layer 21 and the mesh layer 22 with respect to the protrusion 232 .

예를 들어, 프리프레그(23)는 도 4에 도시되는 바와 같이 'ㄷ'자 형상으로 절곡된 단면의 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 프리프레그(23)는 돌출부(232)의 상측 및 하측에서 각각 동일한 방향으로 수직하게 절곡되는 접촉부(231)와 노출부(233)의 구조를 가질 수 있다.For example, the prepreg 23 may have a cross-sectional shape bent in a 'C' shape as shown in FIG. 4 . In other words, the prepreg 23 may have a structure of a contact portion 231 and an exposed portion 233 that are vertically bent in the same direction at upper and lower sides of the protrusion 232 .

진공 백을 설치하는 단계(14)는, 메시 층(22)에 프리프레그(23)가 적층된 이후에 진공 백(24)을 설치하는 공정일 수 있다.Step 14 of installing the vacuum bag may be a process of installing the vacuum bag 24 after the prepreg 23 is laminated on the mesh layer 22 .

진공 백(24)은 메시 층(22)을 매개하여 서로 면접촉 하는 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23)를 외부와 밀폐되도록 설치될 수 있다.The vacuum bag 24 may be installed to seal the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 that are in surface contact with each other through the mesh layer 22 from the outside.

예를 들어, 진공 백(24)은 진공 백(24) 내부로 연통되어 액상의 수지가 주입되는 수지 주입구(241)와, 진공 백(24) 내부로 주입된 액상의 수지가 배출되는 수지 배출구(242)를 포함할 수 있다.For example, the vacuum bag 24 communicates with the inside of the vacuum bag 24 to have a resin inlet 241 through which liquid resin is injected, and a resin outlet through which the liquid resin injected into the vacuum bag 24 is discharged ( 242) may be included.

예를 들어, 수지 주입구(241)와 수지 배출구(242)는 진공 백(24)의 부분 중 섬유 직물 층(21)의 서로 대향하는 양단 부분에 각각 설치될 수 있다. 따라서, 수지 주입구(241)와 수지 배출구(242)의 위치 관계에 따라서 액상의 수지가 진공 백(24) 내부로 주입되어 유동되는 방향이 결정될 수 있다.For example, the resin inlet 241 and the resin outlet 242 may be respectively installed at opposite ends of the fiber fabric layer 21 among the parts of the vacuum bag 24 . Accordingly, the direction in which the liquid resin is injected into the vacuum bag 24 and flows may be determined according to the positional relationship between the resin inlet 241 and the resin outlet 242 .

예를 들어, 프리프레그(23)가 적층된 섬유 직물 층(21)이 진공 백(24)에 배깅(bagging)된 이후, 진공 백(24) 내부에 음압을 인가하여 진공 백(24) 내부가 진공 상태에 놓일 수 있다.For example, after the fiber fabric layer 21 on which the prepreg 23 is laminated is bagged to the vacuum bag 24 , negative pressure is applied to the inside of the vacuum bag 24 to make the inside of the vacuum bag 24 . It can be placed in a vacuum.

수지를 주입하는 단계(15)는 진공 백(24) 내부로 액상의 수지를 주입하여 내부로 주입된 수지로 하여금 섬유 직물 층(21) 및 메시 층(22)에 수지를 함침시키는 공정일 수 있다.The step of injecting the resin 15 may be a process of injecting a liquid resin into the vacuum bag 24 and impregnating the resin injected into the fiber fabric layer 21 and the mesh layer 22 with the resin. .

수지를 주입하는 단계(15)에서, 액상의 수지를 수지 주입구(241)를 통해 주입하여 액상의 수지가 섬유 직물 층(21) 및 메시 층(22)의 평면을 따라서 유동될 수 있다.In the step of injecting the resin 15 , the liquid resin is injected through the resin injection hole 241 so that the liquid resin can flow along the planes of the fiber fabric layer 21 and the mesh layer 22 .

예를 들어, 액상의 수지가 진공 백(24) 내부로 주입되어 유동하는 방향은 복수개의 프리프레그(23)가 서로에 대해 이격되는 방향과 동일할 수 있다.For example, the direction in which the liquid resin is injected into the vacuum bag 24 and flows may be the same as the direction in which the plurality of prepregs 23 are spaced apart from each other.

예를 들어, 액상의 수지가 진공 백(24) 내부로 주입되어 유동하는 방향은 프리프레그(23)의 상하측 단부가 섬유 직물 층(21)의 평면에 평행한 방향으로 절곡되는 방향과 평행할 수 있다. 예를 들어, 액상의 수지가 진공 백(24) 내부로 주입되어 유동하는 방향은 돌출부(232)를 기준으로 접촉부(231)가 절곡되는 방향과 평행할 수 있다.For example, the direction in which the liquid resin is injected into the vacuum bag 24 and flows is parallel to the direction in which the upper and lower ends of the prepreg 23 are bent in a direction parallel to the plane of the fiber fabric layer 21 . can For example, a direction in which a liquid resin is injected into the vacuum bag 24 and flows may be parallel to a direction in which the contact portion 231 is bent with respect to the protrusion 232 .

도 5를 참조하면, 메시 층(22)이 적용되지 않은 접착부의 단면과 메시 층(22)이 적용된 접착부의 단면의 이미지를 확인할 수 있다. 구체적으로 도 5의 (a)는 도 2에 도시된 종래의 복합 섬유 재료의 섬유 직물 층과 프리프레그 사이의 접합면의 단면을 나타내고, 도 5의 (b)는 일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 제조된 복합 섬유 재료(2)의 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23) 사이의 접합면의 단면을 나타낸다.Referring to FIG. 5 , an image of a cross-section of the adhesive part to which the mesh layer 22 is not applied and a cross-section of the adhesive part to which the mesh layer 22 is applied can be identified. Specifically, Fig. 5 (a) shows a cross-section of the bonding surface between the prepreg and the fiber fabric layer of the conventional composite fiber material shown in Fig. 2, Fig. 5 (b) is a composite fiber material according to an embodiment A cross-section of the bonding surface between the fibrous fabric layer 21 and the prepreg 23 of the composite fiber material 2 produced through the manufacturing method is shown.

도 5의 두 이미지를 비교하면, 먼저 도 5 (a)의 종래의 복합 섬유 재료의 접합면의 경우 표면 및 내부에 많은 기공이 발생하였음을 확인할 수 있는 반면, 도 5 (b)의 일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료(2)의 접합면의 경우 표면 및 내부에 기공이 거의 존재하지 않는 점을 확인할 수 있다.Comparing the two images of FIG. 5 , it can be confirmed that many pores are generated on the surface and inside in the case of the bonding surface of the conventional composite fiber material of FIG. 5 ( a ), whereas the embodiment of FIG. In the case of the bonding surface of the composite fiber material 2 according to , it can be seen that almost no pores exist on the surface and inside.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법에 의하면, 섬유 강화 복합 재료를 성형하는 과정에서 주입 공정 방식과 프리프레그 방식을 동시에 적용함에 있어서, 프리프레그(23)와 섬유 직물 층(21) 사이의 접촉면에서 야기되는 액상 수지의 흐름의 불연속성을 개선할 수 있다. According to the hybrid composite fiber material manufacturing method according to an embodiment, in the process of molding the fiber-reinforced composite material, the injection process method and the prepreg method are simultaneously applied, between the prepreg 23 and the fiber fabric layer 21 . It is possible to improve the discontinuity of the flow of the liquid resin caused by the contact surface.

일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법에 의하면, 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23)가 접합된 상태로 동시에 경화시킬 수 있어서 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23)를 일체형으로 성형할 수 있고, 접합부의 두께를 균일하게 조절할 수 있어서 우수한 강성/강도와 균일한 품질의 복합 섬유 재료(2)를 제조할 수 있다.According to the hybrid composite fiber material manufacturing method according to an embodiment, since the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 can be simultaneously cured in a bonded state, the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 are integrally formed. It can be molded into a composite fiber material (2) with excellent rigidity/strength and uniform quality because the thickness of the joint can be uniformly controlled.

도 6은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료를 포함하는 구조물을 도시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure including a hybrid composite fiber material according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료(2)를 포함하는 복합 섬유 재료 구조물(3)을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a composite fiber material structure 3 including a composite fiber material 2 according to an exemplary embodiment may be identified.

복합 섬유 재료 구조물(3)은 도 3 내지 도 5에 도시된 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 제조되는 복합 섬유 재료(2)와, 복합 섬유 재료(2)의 타측에 결합하는 외피 층(31)을 포함할 수 있다.The composite fiber material structure 3 includes a composite fiber material 2 produced through the hybrid composite fiber material manufacturing method shown in FIGS. 3 to 5 and an outer skin layer 31 bonding to the other side of the composite fiber material 2 . may include.

도 6에 도시되는 바와 같이, 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23)가 일체로 형성되어 성형된 복합 섬유 재료(2)가 구조물(3)의 일측을 형성하고, 외피 층(31)이 돌출된 프리프레그(23)에 지지되도록 결합하여 구조물(3)의 타측을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the composite fiber material 2 formed by integrally forming the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 forms one side of the structure 3 , and the outer skin layer 31 is The other side of the structure 3 may be formed by combining it to be supported on the protruding prepreg 23 .

일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료 구조물(3)의 구조에 의하면, 서로 마주보는 섬유 직물 층(21)과 외피 층(31)이 각각 서로 대향하는 방향으로 노출되는 외피 구조를 갖고 소정의 두께를 갖는 구조물을 형성할 수 있다.According to the structure of the composite fiber material structure 3 according to an embodiment, the fiber fabric layer 21 and the outer skin layer 31 facing each other have a shell structure exposed in opposite directions and have a predetermined thickness. structures can be formed.

도 7은 일 실시 예에 따른 하이브리드 복합 섬유 재료를 포함하는 비행체의 날개 구조물을 도시하는 도면이다.7 is a view illustrating a wing structure of an aircraft including a hybrid composite fiber material according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료(2)를 포함하는 비행체(4)의 날개 구조물(42)의 구성을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the configuration of the wing structure 42 of the aircraft 4 including the composite fiber material 2 according to an embodiment can be confirmed.

날개 구조물(42)은 도 3 내지 도 5에 도시되는 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 제조되는 복합 섬유 재료(2)와, 복합 섬유 재료(2)의 타측에 결합하는 외피 층(31)을 포함할 수 있다.The wing structure 42 may include a composite fiber material 2 produced through the method for manufacturing a composite fiber material shown in FIGS. can

도 6에 도시되는 바와 같이, 섬유 직물 층(21)과 프리프레그(23)가 일체로 형성되어 성형된 복합 섬유 재료(2)가 날개 구조물(42)의 일측을 형성하고, 외피 층(31)이 돌출된 프리프레그(23)에 지지되도록 결합하여 날개 구조물(42)의 타측을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the composite fiber material 2 formed by integrally forming the fiber fabric layer 21 and the prepreg 23 forms one side of the wing structure 42 , and the outer skin layer 31 . The other side of the wing structure 42 may be formed by combining it to be supported on the protruding prepreg 23 .

일 실시 예에 따른 날개 구조물(42)은 서로 마주보는 섬유 직물 층(21)과 외피 층(31)이 각각 서로 대향하는 방향으로 노출되는 외피 구조를 갖고 그 사이에서 프리프레그(23)가 보(spar)의 구조 단면을 가질 수 있다.The wing structure 42 according to an embodiment has a shell structure in which the textile fabric layer 21 and the shell layer 31 facing each other are exposed in opposite directions, respectively, and the prepreg 23 is formed therebetween. spar).

일 실시 예에 따른 복합 섬유 재료(2)를 포함하는 날개 구조물(42)에 의하면, 직물 층(21)과 프리프레그(23)를 일체로 성형하여 접착부의 강도가 우수한 복합 섬유 재료(2)를 사용함에 따라 우수한 강도/강성을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 기접착된 복합 섬유 재료(2)와 외피 층(31) 사이의 결합만을 통해 날개 구조물(42)을 형성할 수 있으므로, 제작에 따른 조립/부착 과정을 간략화할 수 있는 이점이 존재한다. According to the wing structure 42 including the composite fiber material 2 according to an embodiment, the fabric layer 21 and the prepreg 23 are integrally molded to form the composite fiber material 2 having excellent strength of the adhesive part. As it is used, not only can excellent strength/rigidity be expected, but also the wing structure 42 can be formed only through bonding between the pre-adhesive composite fiber material 2 and the outer skin layer 31, so assembly/ There is an advantage that the attachment process can be simplified.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of structures, devices, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components or equivalents are used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by

Claims (11)

수지가 함침될 섬유 직물 층을 준비하는 단계;
상기 섬유 직물 층에 메시 층을 적층하는 단계;
상기 메시 층에 프리프레그를 적층하는 단계;
상기 프리프레그가 적층된 섬유 직물 층에 진공 백을 설치하는 단계; 및
상기 진공 백 내부로 액상의 수지를 주입하는 단계;를 포함하고,
상기 메시 층은, 상기 섬유 직물 층보다 밀도가 작은 유리 섬유 재질의 메시 구조를 갖고,
상기 수지를 주입하는 단계에서, 상기 액상의 수지가 상기 섬유 직물 층 및 상기 메시 층에 함침되어, 상기 프리프레그가 상기 섬유 직물 층에 일체로 접합된 상태로 경화되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
preparing a fibrous fabric layer to be impregnated with a resin;
laminating a mesh layer to the fibrous fabric layer;
laminating a prepreg on the mesh layer;
installing a vacuum bag on the prepreg laminated fiber fabric layer; and
Including; injecting a liquid resin into the vacuum bag;
The mesh layer has a mesh structure of a glass fiber material having a lower density than the fiber fabric layer,
In the step of injecting the resin, the liquid resin is impregnated into the fiber fabric layer and the mesh layer, and the prepreg is cured while being integrally bonded to the fiber fabric layer. manufacturing method.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 메시 층은, 메시 구조 표면에 실란 처리된 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
The method of claim 1,
The mesh layer is a hybrid composite fiber material manufacturing method, characterized in that the surface of the mesh structure is silane-treated.
제 1 항에 있어서,
상기 프리프레그는, 상기 메시 층에 면접촉된 상태로 상측으로 돌출된 이후 수직하게 절곡된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
The method of claim 1,
The prepreg is a hybrid composite fiber material manufacturing method, characterized in that it has a vertically bent structure after protruding upward in a state of being in surface contact with the mesh layer.
제 5 항에 있어서,
상기 프리프레그는,
상기 메시 층에 면접촉하는 접촉부;
상기 접촉부로부터 상측으로 돌출 형성되는 돌출부; 및
상기 돌출부 상에 지지되고 상기 접촉부와 평행한 상태로 마주보는 노출부;를 포함하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The prepreg is
a contact portion in surface contact with the mesh layer;
a protrusion formed to protrude upward from the contact part; and
and an exposed portion supported on the protrusion and facing in parallel with the contact portion.
제 6 항에 있어서,
상기 프리프레그는, 상기 접촉부, 돌출부 및 노출부가 서로 수직하게 절곡된 "ㄷ"자 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The prepreg is a hybrid composite fiber material manufacturing method, characterized in that the contact portion, the protrusion portion and the exposed portion have a "U" cross section bent perpendicular to each other.
제 6 항에 있어서,
상기 프리프레그를 적층하는 단계는,
상기 프리프레그가 절곡된 방향을 따라서 복수개의 프리프레그를 설정 간격을 따라서 이격하여 배치하는 단계를 포함하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The step of laminating the prepreg,
and disposing a plurality of prepregs spaced apart along a set interval along a direction in which the prepregs are bent.
제 8 항에 있어서,
상기 수지를 주입하는 단계는,
상기 복수개의 프리프레그가 이격된 방향을 따라서 상기 진공 백 내부로 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The step of injecting the resin,
Method for producing a hybrid composite fiber material, characterized in that the resin is injected into the vacuum bag along a direction in which the plurality of prepregs are spaced apart.
제 1 항에 기재된 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 상기 프리프레그와 상기 섬유 직물 층이 일체로 형성되어 제조되는 복합 섬유 재료.
A composite fiber material manufactured by integrally forming the prepreg and the fiber fabric layer through the hybrid composite fiber material manufacturing method according to claim 1 .
비행체의 날개 구조물에 있어서,
제 1 항에 기재된 하이브리드 복합 섬유 재료 제조 방법을 통해 상기 프리프레그와 상기 섬유 직물 층이 일체로 형성되어 제조되는 복합 섬유 재료; 및
상기 복합 섬유 재료의 상기 프리프레그 상에 적층되는 외피 층을 포함하는 비행체의 날개 구조물.
In the wing structure of the aircraft,
a composite fiber material manufactured by integrally forming the prepreg and the fiber fabric layer through the hybrid composite fiber material manufacturing method according to claim 1; and
and a skin layer laminated on the prepreg of the composite fiber material.
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