Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Głównym celem jest osiągnięcie optymalnej konstrukcji płatowca pod kątem wydajności. Z jednej strony, te cele projektowe mają na celu zmniejszenie wpływu na środowisko i kosztów operacyjnych. Z drugiej strony, umożliwia to również samolotom o krytycznym znaczeniu dla misji działanie przez dłuższy czas na wyższych wysokościach przy tej samej pojemności paliwa. Ponadto inżynierowie pracują nad poprawą rozkładu masy, aby zoptymalizować wyważenie samolotu i jego ogólne osiągi.
Kolejnym obszarem zainteresowania jest rozwój statków powietrznych z napędem elektrycznym, co wiąże się z wyjątkowymi wyzwaniami i możliwościami. Zwiększenie gęstości baterii i możliwości rozpraszania ciepła ma zasadnicze znaczenie dla maksymalizacji wydajności i niezawodności elektrycznych układów napędowych.
Co więcej, badanie alternatywnych źródeł paliwa, takich jak wodór i innowacyjne konfiguracje samolotów, takie jak skrzydła usztywnione lub mieszane, jest kluczowym celem w dążeniu do zrównoważonego lotnictwa.
Producenci stoją w obliczu poważnych problemów związanych z projektowaniem konstrukcji samolotów
Wraz z rosnącą złożonością projektu, producenci stają przed wyzwaniami inżynierii strukturalnej w projektowaniu i analizie strukturalnej samolotów, które utrudniają wydajność i innowacyjność. Jedną z kluczowych kwestii jest rozłączny charakter zespołów projektowych i analitycznych, które często pracują w izolacji, co prowadzi do przeróbek i nieefektywności, ostatecznie wpływając na ogólny proces rozwoju i sukces programu.
Ponadto inżynierowie tracą cenny czas na ręczne wyodrębnianie danych i generowanie raportów podczas zajmowania się projektowaniem i analizą strukturalną samolotów, a proces ten powinien zostać usprawniony poprzez automatyzację, uwalniając zasoby do pracy o wyższej wartości. Wyzwanie to podkreśla potrzebę innowacyjnych rozwiązań, które mogą zwiększyć wydajność i produktywność w inżynieryjnych przepływach pracy.
Brak wzajemnie połączonych narzędzi dodatkowo komplikuje szybką eksplorację alternatywnych opcji projektowych, co skutkuje brakiem możliwości analizy, które są niezbędne do ułatwienia szybkiego testowania i optymalizacji projektu.
Co więcej, poruszanie się po zróżnicowanych danych wejściowych i specyficznych wymaganiach wielu interesariuszy zaangażowanych w program może znacznie skomplikować i wydłużyć proces rozwoju.
Ostatecznie powszechność rozłączonych systemów powoduje nieefektywność i błędy, podkreślając potrzebę ujednoliconego, zdigitalizowanego, kompleksowego procesu w celu optymalizacji przepływu pracy i odblokowania nowych poziomów innowacji w inżynierii strukturalnej samolotów.
Wysoki koszt projektowania i analizy strukturalnej samolotów oraz jego wpływ na koszty jednorazowe
Złożoność samolotu może być wieloaspektowym aspektem, który różni się w zależności od klasy samolotu. W uproszczonym modelu możemy rozważyć trzy główne klasy z dwoma skrajnościami i jedną klasą pośrodku. Pierwsza klasa reprezentuje odrzutowiec biznesowy, charakteryzujący się stosunkowo wysokim poziomem złożoności w obrębie usterzenia, skrzydeł, kadłuba i powierzchni sterowych. Przechodząc do klasy pośrodku, mamy wąskokadłubowy samolot komercyjny, charakteryzujący się jeszcze wyższym poziomem złożoności wszystkich komponentów. Wreszcie, na drugim końcu, wielozadaniowy myśliwiec wyróżnia się najwyższym poziomem złożoności różnych komponentów.
Należy podkreślić, że konstrukcje samolotów inżynieryjnych odgrywają znaczącą rolę w określaniu całkowitych jednorazowych kosztów samolotu. W przypadku różnych klas samolotów, w tym małych odrzutowców biznesowych, komercyjnych samolotów pasażerskich i myśliwców, procent strukturalnych kosztów jednorazowych może się różnić w pewnym zakresie. Aby ustalić punkt odniesienia, szacuje się, że konstrukcje samolotów dla komercyjnych linii lotniczych mogą ważyć do 65%.1 wszystkich całkowitych kosztów jednorazowych.
Pomimo potencjalnych różnic, które można zaobserwować w zależności od klasy, nie można przecenić znaczenia dokładnego projektowania, analizy i testowania konstrukcji statku powietrznego, ponieważ ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia zdatności do lotu i bezpieczeństwa.
W różnych klasach samolotów, producenci i integratorzy są odpowiedzialni za skuteczne zarządzanie kosztami inżynierii strukturalnej w celu utrzymania konkurencyjności, zapewnienia rentowności i osiągnięcia sukcesu programu.
Jakie strategie mogą zastosować inżynierowie lotniczy w celu ograniczenia kosztów jednorazowych?
Inżynierowie lotniczy mogą wdrożyć zintegrowane podejście do symulacji i testowania, wykorzystując najlepsze w swojej klasie oprogramowanie do symulacji lotniczej w celu napędzania transformacji cyfrowej. Takie podejście może skutkować płynną integracją solidnych przepływów pracy inżynierskiej, które ułatwiają przyjęcie ukierunkowanych strategii ograniczania kosztów. Strategie te mają na celu nie tylko zminimalizowanie kosztów, ale także osiągnięcie celów w zakresie wydajności i zapewnienie płynnego wprowadzenia do użytku.
Rygorystyczny i kreatywny przepływ pracy w inżynierii strukturalnej
Nowoczesna inżynieria strukturalna dla statków powietrznych powinna obejmować sprężysty i elastyczny przepływ pracy, który umożliwia zarówno rygorystyczność, jak i kreatywność w celu zapewnienia integralności strukturalnej i wydajności statku powietrznego. Ta skomplikowana seria specjalistycznych zadań, obejmująca dyscypliny inżynierii projektowej, takie jak obliczenia masy i wyważenia, aerodynamika i analiza wydajności, ocena obciążeń zewnętrznych i wewnętrznych, analiza zmęczeniowa i ocena tolerancji uszkodzeń, tworzy spójną i wydajną podróż od wstępnych koncepcji do szczegółowych projektów, przy czym każda faza stanowi odrębne wyzwania.
W trakcie tego kompleksowego procesu inżynierowie strukturalni muszą poruszać się po cienkiej linii między analityczną precyzją a pomysłowym rozwiązywaniem problemów. Przyjmując takie podejście, mogą oni tworzyć struktury samolotów, które są nie tylko optymalne pod względem projektu, ale także wysoce wydajne w swoich określonych misjach.
Zwiększanie wydajności programu poprzez automatyzację i eksplorację
Automatyzacja i możliwość szybkiego zbadania alternatywnych rozwiązań projektowych to podstawowe strategie poprawy wydajności programu i ograniczenia jednorazowych kosztów w projektowaniu i analizie strukturalnej samolotów. Dzięki automatyzacji inżynierowie mogą zaoszczędzić cenny czas i usprawnić swój przepływ pracy. Jednym z głównych wyzwań, przed którymi stoją, jest ręczny, czasochłonny charakter ekstrakcji danych i generowania raportów. Automatyzacja tych powtarzalnych zadań uwalnia zasoby, które można lepiej przeznaczyć na prace o wyższej wartości, takie jak optymalizacja projektu i rozwiązywanie problemów. Zautomatyzowane zarządzanie danymi i generowanie raportów nie tylko poprawia wydajność, ale także zapewnia spójność i dokładność, minimalizując ryzyko kosztownych błędów.
Rzeczywiście, możliwość szybkiego zbadania i oceny alternatywnych opcji projektowych ma zasadnicze znaczenie dla napędzania innowacji. Tradycyjnie brak połączonych narzędzi i silosowe przepływy pracy utrudniały inżynierom szybkie testowanie i udoskonalanie projektów. Zwiększając możliwości analizy i wykorzystując cyfrowe platformy współpracy, inżynierowie mogą teraz płynniej iterować projekty, przyspieszając cykle rozwoju i odblokowując nowe możliwości. Dzięki strategicznej automatyzacji i swobodzie kreatywnego eksplorowania przestrzeni projektowej, producenci mogą osiągnąć redukcję masy, zwiększyć wydajność paliwową i poprawić bezpieczeństwo. Możliwości te mogą znacząco obniżyć jednorazowe koszty związane z inżynierią strukturalną samolotów.
Odciążenie inżynierów w zakresie identyfikowalności
Co więcej, ulepszona cyfryzacja inżynierii strukturalnej samolotów może znacznie zmniejszyć obciążenie inżynierów związane z identyfikowalnością, odblokowując kluczowe korzyści w celu ograniczenia kosztów jednorazowych. Dzięki płynnemu śledzeniu zmian projektowych, zdigitalizowany przepływ pracy umożliwia bardziej wydajną dokumentację certyfikacyjną i wdrożone symulacje kontrolowane pod kątem konfiguracji. To z kolei zabezpiecza związek między poszczególnymi komponentami samolotu a ogólnym obciążeniem, zapewniając wiarygodną identyfikowalność w całym procesie projektowania i analizy. W rezultacie inżynierowie mogą łatwiej udowodnić zgodność z organami certyfikującymi, zmniejszając wymagany wysiłek ręczny.
Jednym z możliwych podejść do ograniczenia kosztów jednorazowych jest odciążenie inżynierów w zakresie identyfikowalności poprzez zwiększoną cyfryzację. W rezultacie producenci mogą zoptymalizować przepływy pracy w zakresie inżynierii strukturalnej, skupić się na zadaniach o wyższej wartości i ostatecznie zmniejszyć znaczący wpływ inżynierii strukturalnej na ogólne koszty programu lotniczego.
Wnioski
The Simcenter™ – rozwiązania do symulacji i testowania oprogramowania, część platformy biznesowej Siemens Xcelerator obejmującej oprogramowanie, sprzęt i usługi, znacznie usprawniają przepływ pracy w inżynierii strukturalnej. Umożliwiają one na przykład rozszerzoną i zdigitalizowaną współpracę między działami fizyki lotu i analizy strukturalnej, zmniejszają koszty śledzenia i zapewniają, że dane są przechowywane, śledzone i łatwe do ponownego wykorzystania w kolejnych programach. Postępy te ułatwiają optymalizację opartą na symulacji w projektowaniu i analizie strukturalnej samolotów, potencjalnie skutkując oszczędnościami kosztów do 103 milionów dolarów w przypadku samolotu wąskokadłubowego.
Aby uzyskać więcej informacji na temat dodatkowych strategii łagodzenia skutków i oszczędności kosztów w różnych klasach samolotów, prosimy pobrać naszą infografikę zatytułowaną „Ograniczanie kosztów jednorazowych w projektowaniu i analizie strukturalnej statków powietrznych.”
Wreszcie, jeśli szukają Państwo dogłębnego technicznego wglądu w projektowanie i analizę strukturalną statków powietrznych, zapraszam do zapoznania się ze stroną artykuł badawczy l wygłoszony w AIAA i wyróżniony na stronie Strona Kudos pod tytułem „Integrated Structural Design and Analysis Applied to a Large Surveillance Drone”.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.