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L’objectif principal est de parvenir à une conception optimale de la cellule en termes d’efficacité. D’une part, ces objectifs de conception visent à réduire l’impact sur l’environnement et les coûts d’exploitation. D’autre part, ils permettent également aux aéronefs critiques de fonctionner pendant des durées prolongées à des altitudes plus élevées avec la même capacité de carburant. En outre, les ingénieurs s’efforcent d’améliorer la répartition du poids afin d’optimiser l’équilibre et les performances globales de l’avion.
Un autre domaine d’intérêt est le développement d’aéronefs à propulsion électrique, qui présente des défis et des opportunités uniques. L’amélioration de la densité des batteries et des capacités de dissipation de la chaleur est essentielle pour maximiser l’efficacité et la fiabilité des systèmes de propulsion électrique.
En outre, l’exploration de sources de carburant alternatives telles que l’hydrogène et de configurations d’aéronefs innovantes telles que les ailes à haubans ou les ailes mixtes est un objectif clé dans la quête d’une aviation durable.
Les constructeurs sont confrontés à d’importants problèmes de conception structurelle des aéronefs
Face à la complexité croissante de la conception, les constructeurs sont confrontés à des problèmes d’ingénierie structurelle dans la conception et l’analyse des structures d’aéronefs, qui entravent l’efficacité et l’innovation. L’un des principaux problèmes est la nature déconnectée des équipes de conception et d’analyse, qui travaillent souvent de manière isolée, ce qui entraîne des retouches et des inefficacités, qui ont finalement un impact sur l’ensemble du processus de développement et sur la réussite du programme.
En outre, les ingénieurs perdent un temps précieux à extraire manuellement des données et à générer des rapports dans le cadre de la conception et de l’analyse structurelle des aéronefs, un processus qui devrait être rationalisé grâce à l’automatisation, libérant ainsi des ressources pour des travaux à plus forte valeur ajoutée. Ce défi met en évidence le besoin de solutions innovantes qui peuvent améliorer l’efficacité et la productivité dans les flux de travail de l’ingénierie.
L’absence d’outils interconnectés complique encore l’exploration rapide d’options de conception alternatives, ce qui se traduit par un manque de capacités d’analyse essentielles pour faciliter les essais et l’optimisation rapides de la conception.
En outre, la prise en compte des diverses contributions et exigences spécifiques des multiples parties prenantes au programme peut considérablement compliquer et allonger le processus de développement.
En fin de compte, la prévalence de systèmes déconnectés entraîne des inefficacités et des erreurs, soulignant la nécessité d’un processus unifié et numérisé de bout en bout pour optimiser les flux de travail et débloquer de nouveaux niveaux d’innovation dans l’ingénierie structurelle des aéronefs.
Le coût élevé de la conception et de l’analyse structurelle des aéronefs et son impact sur les coûts non récurrents
La complexité d’un aéronef peut être un aspect à multiples facettes qui varie en fonction du type de classe d’aéronef. Dans un modèle simplifié, nous pouvons considérer trois classes principales avec deux extrêmes et une classe au milieu. La première classe est celle des avions d’affaires, dont l’empennage, les ailes, le fuselage et les gouvernes présentent un niveau de complexité relativement élevé. La classe intermédiaire est celle des avions commerciaux à fuselage étroit, caractérisés par un niveau de complexité encore plus élevé pour l’ensemble de leurs composants. Enfin, à l’autre extrémité, un avion de chasse multirôle se distingue par les niveaux de complexité les plus élevés pour ses différents composants.
Il est essentiel de souligner que les structures techniques des aéronefs jouent un rôle important dans la détermination du coût total non récurrent des aéronefs. Pour les différentes catégories d’aéronefs, y compris les petits avions d’affaires, les avions de ligne et les avions de combat, le pourcentage des coûts structurels non récurrents peut varier dans une certaine fourchette. À titre de référence, on estime que les structures d’ingénierie des avions d’une compagnie aérienne commerciale peuvent peser jusqu’à 65 % des coûts non récurrents.1 de l’ensemble des coûts non récurrents.
Malgré les différences potentielles qui peuvent être observées en fonction de la classe, on ne saurait trop insister sur l’importance d’une conception, d’une analyse et d’essais structuraux approfondis des aéronefs, car ils sont cruciaux pour garantir la navigabilité et la sécurité.
Dans les différentes classes d’aéronefs, les fabricants et les intégrateurs sont chargés de gérer efficacement les coûts d’ingénierie structurelle afin de maintenir la compétitivité, d’assurer la rentabilité et d’assurer la réussite du programme.
Quelles stratégies les ingénieurs aérospatiaux peuvent-ils employer pour réduire les coûts non récurrents ?
Les ingénieurs aérospatiaux peuvent mettre en œuvre une approche intégrée de simulation et d’essai, en utilisant les meilleurs logiciels de simulation aérospatiale pour favoriser la transformation numérique. Cette approche peut se traduire par une intégration transparente de flux de travail d’ingénierie robustes qui facilitent l’adoption de stratégies d’atténuation ciblées. Ces stratégies sont conçues non seulement pour minimiser les coûts, mais aussi pour atteindre les objectifs de performance et assurer une mise en service sans heurts.
Un flux de travail rigoureux et créatif pour l’ingénierie structurelle
L’ingénierie structurelle moderne pour les aéronefs devrait englober un flux de travail souple et flexible qui permet à la fois la rigueur et la créativité pour garantir l’intégrité structurelle et les performances de l’aéronef. Cette série complexe de tâches spécialisées, couvrant les disciplines de l’ingénierie de conception telles que les calculs de poids et d’équilibre, l’aérodynamique et l’analyse des performances, l’évaluation des charges externes et internes, l’analyse de la fatigue et l’évaluation de la tolérance aux dommages, forme un parcours cohérent et efficace depuis les concepts initiaux jusqu’aux conceptions détaillées, chaque phase présentant des défis distincts.
Tout au long de ce processus complet, les ingénieurs structurels doivent naviguer entre la précision analytique et la résolution inventive des problèmes. En adoptant cette approche, ils peuvent créer des structures d’aéronefs qui sont non seulement optimales dans leur conception, mais aussi très performantes dans les missions qui leur sont confiées.
Améliorer l’efficacité des programmes grâce à l’automatisation et à l’exploration
L’automatisation et la capacité à explorer rapidement des alternatives de conception sont des stratégies essentielles pour améliorer les performances des programmes et réduire les coûts non récurrents dans la conception et l’analyse structurelle des avions. En adoptant l’automatisation, les ingénieurs peuvent gagner un temps précieux et rationaliser leurs flux de travail. L’un des principaux défis auxquels ils sont confrontés est la nature manuelle et fastidieuse de l’extraction des données et de la génération des rapports. L’automatisation de ces tâches répétitives libère des ressources qui peuvent être affectées à des tâches à plus forte valeur ajoutée, telles que l’optimisation de la conception et la résolution de problèmes. L’automatisation de la gestion des données et de la génération de rapports permet non seulement d’améliorer l’efficacité, mais aussi de garantir la cohérence et la précision, minimisant ainsi le risque d’erreurs coûteuses.
En effet, la possibilité d’explorer et d’évaluer rapidement d’autres options de conception est essentielle pour stimuler l’innovation. Traditionnellement, le manque d’outils connectés et les flux de travail cloisonnés ont entravé la capacité des ingénieurs à tester et à affiner rapidement leurs conceptions. En améliorant les capacités d’analyse et en tirant parti des plateformes de collaboration numérique, les ingénieurs peuvent désormais itérer sur les conceptions de manière plus transparente, ce qui accélère les cycles de développement et ouvre de nouvelles possibilités. Grâce à l’automatisation stratégique et à la liberté d’explorer de manière créative l’espace de conception, les fabricants peuvent réduire le poids, augmenter le rendement énergétique et améliorer la sécurité. Ces capacités peuvent réduire de manière significative les coûts non récurrents associés à l’ingénierie structurelle des aéronefs.
Alléger le fardeau de la traçabilité pour l’ingénieur
En outre, l’amélioration de la numérisation de l’ingénierie structurelle des aéronefs peut considérablement alléger le fardeau de la traçabilité qui pèse sur les ingénieurs, ce qui offre des avantages clés pour atténuer les coûts non récurrents. Grâce à un suivi transparent des modifications de conception, le flux de travail numérisé permet une documentation de certification plus efficace et le déploiement de simulations contrôlées par configuration. Ceci, à son tour, sécurise la relation entre les composants individuels de l’avion et la charge globale, réalisant une traçabilité fiable tout au long du processus de conception et d’analyse. En conséquence, les ingénieurs peuvent plus facilement prouver la conformité aux autorités de certification, réduisant ainsi les efforts manuels nécessaires.
L’une des approches possibles pour réduire les coûts non récurrents consiste à alléger le fardeau de la traçabilité qui pèse sur l’ingénieur grâce à une numérisation accrue. Les fabricants peuvent ainsi optimiser leurs flux de travail en matière d’ingénierie structurelle, se concentrer sur des tâches à plus forte valeur ajoutée et, en fin de compte, réduire l’impact substantiel de l’ingénierie structurelle sur les coûts globaux des programmes d’aéronefs.
Conclusion
Le Simcenter™ solutions logicielles de simulation et de test., qui font partie de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator comprenant des logiciels, du matériel et des services, améliorent considérablement le flux de travail de l’ingénierie structurelle. Par exemple, elles permettent une collaboration améliorée et numérisée entre les départements de physique du vol et d’analyse structurelle, réduisent les coûts de traçabilité et garantissent que les données sont stockées, tracées et facilement réutilisables dans les programmes ultérieurs. Ces avancées facilitent l’optimisation par la simulation de la conception et de l’analyse structurelle des aéronefs, ce qui peut permettre de réaliser des économies allant jusqu’à 103 millions de dollars pour un avion à fuselage étroit.
Pour plus d’informations sur les stratégies d’atténuation supplémentaires et les économies réalisées dans différentes classes d’aéronefs, téléchargez notre infographie intitulée « Atténuation des coûts non récurrents dans la conception et l’analyse des structures d’aéronefs. »
Enfin, si vous êtes à la recherche d’informations techniques approfondies sur la conception et l’analyse des structures d’aéronefs, je vous invite à consulter le site Web de la Commission européenne. document de recherche l présenté à l’AIAA et mis en évidence sur le site web de l’AIAA. Site web Kudos intitulé « Integrated Structural Design and Analysis Applied to a Large Surveillance Drone ».
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