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O foco principal é obter o projeto ideal da estrutura da aeronave para obter eficiência. Por um lado, essas metas de projeto visam reduzir o impacto ambiental e os custos operacionais. Por outro lado, também permite que aeronaves de missão crítica operem por períodos prolongados em altitudes mais elevadas com a mesma capacidade de combustível. Além disso, os engenheiros estão trabalhando para melhorar a distribuição de peso para otimizar o equilíbrio e o desempenho geral da aeronave.
Outra área de foco é o desenvolvimento de aeronaves movidas a eletricidade, que apresenta desafios e oportunidades exclusivos. O aprimoramento da densidade da bateria e dos recursos de dissipação de calor é essencial para maximizar a eficiência e a confiabilidade dos sistemas de propulsão elétrica.
Além disso, a exploração de fontes alternativas de combustível, como o hidrogênio, e de configurações inovadoras de aeronaves, como asas com suporte ou mistas, é um objetivo fundamental na busca por uma aviação sustentável.
Os fabricantes enfrentam problemas significativos de projeto estrutural de aeronaves
Com a crescente complexidade do projeto, os fabricantes enfrentam desafios de engenharia estrutural no projeto e na análise estrutural de aeronaves que impedem a eficiência e a inovação. Um dos principais problemas é a natureza desconectada das equipes de projeto e análise, que muitas vezes trabalham isoladamente, levando a retrabalho e ineficiências que, em última análise, afetam o processo geral de desenvolvimento e o sucesso do programa.
Além disso, os engenheiros perdem um tempo valioso extraindo dados manualmente e gerando relatórios enquanto lidam com o projeto e a análise estrutural da aeronave, um processo que deve ser simplificado por meio da automação, liberando recursos para trabalhos de maior valor. Esse desafio destaca a necessidade de soluções inovadoras que possam aumentar a eficiência e a produtividade nos fluxos de trabalho de engenharia.
A ausência de ferramentas interconectadas complica ainda mais a exploração rápida de opções alternativas de projeto, resultando em uma falta de recursos de análise que são essenciais para facilitar o teste e a otimização rápidos do projeto.
Além disso, navegar pelas diversas entradas e requisitos específicos de várias partes interessadas envolvidas no programa pode complicar e alongar significativamente o processo de desenvolvimento.
Em última análise, a prevalência de sistemas desconectados resulta em ineficiências e erros, ressaltando a necessidade de um processo unificado e digitalizado de ponta a ponta para otimizar os fluxos de trabalho e desbloquear novos níveis de inovação na engenharia estrutural de aeronaves.
O alto custo do projeto e da análise estrutural de aeronaves e seu impacto sobre os custos não recorrentes
A complexidade da aeronave pode ser um aspecto multifacetado que varia de acordo com o tipo de classe da aeronave. Em um modelo simplificado, podemos considerar três classes principais com dois extremos e uma classe no meio. A primeira classe representa um jato executivo, que apresenta um nível relativamente alto de complexidade em sua empenagem, asas, fuselagem e superfícies de controle. Indo em direção à classe intermediária, temos um avião comercial de fuselagem estreita, caracterizado por um nível ainda mais alto de complexidade em todos os componentes. Finalmente, no outro extremo, um caça multirole se destaca com os mais altos níveis de complexidade em seus diversos componentes.
É essencial destacar que a engenharia das estruturas da aeronave desempenha um papel significativo na determinação do custo total não recorrente da aeronave. Para as diferentes classes de aeronaves, incluindo jatos executivos de pequeno porte, aviões comerciais e jatos de combate, a porcentagem de custos estruturais não recorrentes pode variar dentro de uma determinada faixa. Para estabelecer uma referência, estima-se que as estruturas de engenharia das aeronaves de uma companhia aérea comercial possam pesar até 65%1 de todos os custos totais não recorrentes.
Apesar das possíveis diferenças que podem ser observadas dependendo da classe, a importância de realizar um projeto estrutural, uma análise e um teste completos da aeronave não pode ser exagerada, pois é fundamental para garantir a aeronavegabilidade e a segurança.
Em diferentes classes de aeronaves, os fabricantes e integradores têm a responsabilidade de gerenciar com eficácia os custos de engenharia estrutural para manter a competitividade, garantir a lucratividade e alcançar o sucesso do programa.
Quais estratégias os engenheiros aeroespaciais podem empregar para reduzir os custos não recorrentes?
Os engenheiros aeroespaciais podem implementar uma abordagem integrada de simulação e teste, utilizando o melhor software de simulação aeroespacial da categoria para impulsionar a transformação digital. Essa abordagem pode resultar em uma integração perfeita de fluxos de trabalho de engenharia robustos que facilitam a adoção de estratégias de mitigação direcionadas. Essas estratégias são projetadas não apenas para minimizar os custos, mas também para atingir as metas de desempenho e garantir uma introdução tranquila no serviço.
Um fluxo de trabalho de engenharia estrutural rigoroso e criativo
A engenharia estrutural moderna para aeronaves deve abranger um fluxo de trabalho resiliente e flexível que permita tanto o rigor quanto a criatividade para garantir a integridade estrutural e o desempenho da aeronave. Essa intrincada série de tarefas especializadas, abrangendo disciplinas de engenharia de projeto, como cálculos de peso e equilíbrio, aerodinâmica e análise de desempenho, avaliações de carga externa e interna, análise de fadiga e avaliação de tolerância a danos, forma uma jornada coesa e eficiente desde os conceitos iniciais até os projetos detalhados, com cada fase apresentando desafios distintos.
Ao longo desse processo abrangente, os engenheiros estruturais devem navegar em uma linha tênue entre a precisão analítica e a solução inventiva de problemas. Ao adotar essa abordagem, eles podem criar estruturas de aeronaves que não sejam apenas ideais em seu projeto, mas também de alto desempenho em suas missões identificadas.
Aumentando a eficiência do programa por meio da automação e da exploração
A automação e a capacidade de explorar rapidamente alternativas de projeto são estratégias essenciais para melhorar o desempenho do programa e reduzir os custos não recorrentes no projeto e na análise estrutural de aeronaves. Ao adotar a automação, os engenheiros podem economizar um tempo valioso e otimizar seus fluxos de trabalho. Um dos principais desafios que eles enfrentam é a natureza manual e demorada da extração de dados e da geração de relatórios. A automação dessas tarefas repetitivas libera recursos que podem ser melhor alocados para trabalhos de maior valor, como a otimização do projeto e a solução de problemas. O gerenciamento automatizado de dados e a geração de relatórios não só aumentam a eficiência, mas também garantem a consistência e a precisão, minimizando o risco de erros dispendiosos.
De fato, a capacidade de explorar e avaliar rapidamente opções alternativas de projeto é essencial para impulsionar a inovação. Tradicionalmente, a falta de ferramentas conectadas e de fluxos de trabalho em silos tem prejudicado a capacidade dos engenheiros de testar e refinar rapidamente seus projetos. Ao aprimorar os recursos de análise e aproveitar as plataformas de colaboração digital, os engenheiros agora podem iterar os projetos de forma mais integrada, acelerando os ciclos de desenvolvimento e liberando novas possibilidades. Por meio da automação estratégica e da liberdade de explorar criativamente o espaço do projeto, os fabricantes podem reduzir o peso, aumentar a eficiência do combustível e melhorar a segurança. Esses recursos podem reduzir significativamente os custos não recorrentes associados à engenharia estrutural de aeronaves.
Tirando o ônus da rastreabilidade do engenheiro
Além disso, o aprimoramento da digitalização da engenharia estrutural de aeronaves pode aliviar significativamente o ônus da rastreabilidade para os engenheiros, revelando as principais vantagens para reduzir os custos não recorrentes. Com alterações de projeto perfeitamente rastreadas, o fluxo de trabalho digitalizado permite uma documentação de certificação mais eficiente e simulações implantadas com controle de configuração. Isso, por sua vez, assegura a relação entre os componentes individuais da aeronave e a carga total, alcançando uma rastreabilidade confiável em todo o processo de projeto e análise. Como resultado, os engenheiros podem comprovar mais facilmente a conformidade com as autoridades de certificação, reduzindo o esforço manual necessário.
Uma das abordagens possíveis para reduzir os custos não recorrentes é tirar a carga da rastreabilidade do engenheiro por meio da digitalização aprimorada. Como resultado, os fabricantes podem otimizar seus fluxos de trabalho de engenharia estrutural, concentrar-se em tarefas de maior valor e, por fim, reduzir o impacto substancial da engenharia estrutural nos custos gerais do programa de aeronaves.
Conclusão
O Soluções de teste e simulação de software SimcenterO Simcenter™, uma parte da plataforma de negócios Siemens Xcelerator, que inclui software, hardware e serviços, aprimora significativamente o fluxo de trabalho de engenharia estrutural. Por exemplo, ele permite uma colaboração aprimorada e digitalizada entre os departamentos de física de voo e de análise estrutural, reduz os custos de rastreabilidade e garante que os dados sejam armazenados, rastreados e prontamente reutilizáveis em programas subsequentes. Esses avanços facilitam a otimização orientada por simulação no projeto e na análise estrutural de aeronaves, o que pode resultar em economias de custo de até US$ 103 milhões para uma aeronave de fuselagem estreita.
Para obter mais informações sobre estratégias adicionais de mitigação e economia de custos em várias classes de aeronaves, baixe nosso infográfico intitulado “Mitigando os custos não recorrentes no projeto e na análise estrutural de aeronaves.”
Por fim, se o senhor estiver procurando insights técnicos aprofundados sobre o projeto e a análise estrutural de aeronaves, convido-o a explorar o trabalho de pesquisa l apresentado na AIAA e destacado no site da Kudos intitulado “Integrated Structural Design and Analysis Applied to a Large Surveillance Drone” (Análise e projeto estrutural integrado aplicado a um drone de vigilância de grande porte).
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