Proprotorin navan simulointi Sora Aviationille
Haaste
Kevyen proottorin navan suunnittelussa oli tasapainotettava aeromekaanisten kuormitusvaihteluiden ja materiaalirajoitusten välillä, jotta suorituskykytavoitteet saavutettaisiin.
Ratkaisu
Virtaviivaistettu 3DEXPERIENCE-simulointityönkulku integroi CFD-kuormat(computational fluid dynamics) CATIA-malleihin tehokkaan proproottorin napa-analyysin mahdollistamiseksi.
Tulokset
Hankkeessa saatiin onnistuneesti aikaan optimoitu proproottorin navan simulointi 3DEXPERIENCE-alustalla.
Brittiläinen Start- up yritys Sora Aviation kehittää 30-paikkaista sähköistä pystysuoraan nousuun ja laskeutumiseen (eVTOL) perustuvaa S-1-lentokonetta AAM-markkinoille (advanced air mobility). S-1 on suunniteltu päästöttömäksi, meluttomaksi ja kohtuuhintaiseksi. Se tarjoaa kestävän ja skaalautuvan ratkaisun ruuhkaisiin kaupunkiympäristöihin. Sora Aviation keskittyy turvallisuuteen ja tehokkuuteen sekä sen tavoitteena on muuttaa kaupunkiliikennettä, erityisesti suuren kysynnän reiteillä, kuten lentokenttäkuljetuksissa.
Nollapäästöisen ilmailuratkaisun yksityiskohtainen suunnittelu
Kun S-1:n yksityiskohtainen suunnittelu jatkuu 3DEXPERIENCE-alustan ja CATIA-ohjelman avulla, on tehtävä kriittisiä suunnittelupäätöksiä kokonaissuorituskykytavoitteiden saavuttamiseksi. Yksi keskeisistä painopistealueista on lentokoneen proprotorin napojen suunnittelu. Eri lentokoneiden potkuri- ja roottorijärjestelmille on olemassa monenlaisia navan suunnittelukonsepteja. Optimaalinen valinta riippuu sellaisista tekijöistä kuin potkurin lapojen muotoilu ja kiinnitysmenetelmät, korkeuden säätömekanismin kokoonpano sekä kuormituksen vaihtelut pysty- ja etulennon välillä. Kun otetaan huomioon näiden kriittisten suunnittelupäätösten vaikutus potkurijärjestelmien massaan, luotettavuuteen ja suorituskykyyn, Sora Aviationin oli tärkeää kehittää tehokas menetelmä, jolla voidaan nopeasti arvioida erilaisia konsepteja edustavissa kuormitusolosuhteissa. Tämän lähestymistavan avulla tiimi pystyi keskittymään lupaavimpiin vaihtoehtoihin jatkokehitystä varten.
Proprottorin navan suunnittelun haasteet
S-1:n proprotorin navan suunnitteluun liittyi huomattavia haasteita, nimittäin:
- Navan on kestettävä proproottorin lapojen aiheuttamat vaihtelevat aerodynaamiset ja inertiakuormat, jotka vaihtelevat merkittävästi pysty- ja etulennon välillä.
- Geometrian ja materiaalien ominaisuuksien on oltava linjassa lentokoneen kokonaispainon sekä suorituskykytavoitteiden kanssa samalla, kun luotettavuus ja kestävyys säilyvät koko lentoalueella.
Simuloinnin ja suunnittelun integrointi yhteiseen järjestelmään
Sora Aviation tarvitsi simulointiprosessin, jolla voitiin nopeasti arvioida useita napatyyppejä realistisissa kuormitusolosuhteissa ja varmistaa, että lopullinen ratkaisu täyttää tiukat turvallisuus- sekä tehokkuusvaatimukset. Prosessin piti myös integroitua saumattomasti CATIA CAD -malleihin, mikä mahdollisti saumattomat päivitykset suunnittelun kehittyessä.
Vastatakseen näihin haasteisiin Sora Aviation kehitti TECHNIAn kanssa virtaviivaistetun simulointityönkulun 3DEXPERIENCE-alustalla. Tämä työnkulku muutti CFD:n avulla johdetut aerodynaamiset kuormat ja proproottorin inertiatekijät vastaaviksi voimiksi ja momenteiksi siiven ja navan liitoskohdissa, mikä mahdollisti navan tarkan rakenneanalyysin. Integrointi CATIAn kanssa varmisti, että simulointimallit päivittyivät automaattisesti, kun navan geometria muuttui, mikä vähensi merkittävästi manuaalista työtä ja nopeutti suunnitteluprosessia.
3DEXPERIENCE Platformin yhteistyöhön perustuva luonne mahdollisti myös ulkopuolisten asiantuntijoiden turvallisen osallistumisen, mikä varmisti, että työprosessi oli vankka ja luotettava ennen käyttöönottoa.
Tehostettu simulointiprosessi suunnittelun arviointia varten
Hankkeessa tuotettiin virtaviivaistettu simulointiprosessi proproottorin navan suunnittelun arviointia varten, joka on täysin integroitu 3DEXPERIENCE-alustaan. Tämä suoritus perustui kykyymme ymmärtää monitieteinen tekninen ongelma, kehittää integroitu simulointiprosessi, jonka monimutkaisuus on mahdollisimman vähäinen, ja toteuttaa se saumattomasti asiakkaan tietoympäristössä.
