Авиация не терпит ошибок: моделирование столкновений с птицами, аварийных посадок на воду и самолётных систем

Авиация не терпит ошибок: моделирование столкновений с птицами, аварийных посадок на воду и самолётных систем

Аэрокосмическая инженерия отличается повышенными требованиями к точности. Малейшие ошибки способны размазать перспективный космический аппарат по поверхности Марса или же привести к бесследному исчезновению воздушного судна.

В данной статье я хочу затронуть три вопроса: расчёты птицестойкости, аварийной посадки на воду и расчёты сложных самолётных систем. Во всех случаях технологии компьютерного моделирования являются лучшим выбором для соблюдения строгих нормативных требований, сокращения времени и стоимости разработки.

Расчёты воздушных аппаратов на птицестойкость обеспечивают сохранность жизни пассажиров

 

ANSYS - Расчёт упрощённой задачи, моделирующей столкновение с птицей

 

Опасность, исходящую от столкновения с птицами, не следует недооценивать. Так, в 2014 году стая гусей привела к крушению вертолёта HH-60G Pave Hawk при выполнении учебного полёта. Трагедия забрала жизни экипажа и машину стоимостью 40 миллионов долларов. С 1990 года, 11 человек погибло и ещё 61 человек пострадало от столкновения птиц с самолётом.

Компьютерное моделирование является лучшим способом для предотвращения негативных последствий от таких столкновений. При этом стоит отметить, что моделирование столкновений птиц с конструкцией из композиционных материалов является достаточно сложной задачей.

Многие компании проводят физические испытания для проверки птицестойкости конструкций, что приводит к большим временным и финансовым затратам. К тому же, даже при наличии щедрого бюджета невозможно провести испытания всех конструкций и на все варианты ударов, чтобы удостовериться, что проверены наиболее опасные комбинации.

В числе успешного опыта применения компьютерного моделирования для обеспечения птицестойкости можно отметить компанию Hindustan Aeronautics Limited (HAL), которая использует продукты ANSYS Composite PrepPost и ANSYS Autodyn для расчёта соударения птиц с конструкциями из композиционных материалов.

В номере журнала ANSYS Advantage — Best of Aerospace and Defense 2018 размещена статья «To the Test» об этих расчётах.

Связанные расчёты позволяют обеспечить целостность беспилотных летательных аппаратов при посадке на воду

Полагаю, всем известно о том, как брошенные определённым образом плоские камни способны отскакивать от поверхности воды. Это явление может представлять опасность для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), разрабатываемых для посадки на воду. С учётом ограничений на длину посадочной площадки перелёт из-за такого отскока может обойтись в несколько миллионов долларов, если речь идёт о крупном БПЛА.

 

ANSYS - Компьютерное моделирование позволяет рассчитать процесс посадки БПЛА на воду и устранить риск отскока от поверхности воды

 

Сфера применения БПЛА постоянно расширяется. В частности, БПЛА для доставки полезной нагрузки либо же проведения разведывательных операций на отдалённых территориях должны разрабатываться с учётом длительного полёта над водой и возможной аварийной посадки на воду.

На возможность отскока БПЛА от поверхности воды влияет большое количество факторов: вес, скорость, траектория подхода, форма корпуса и так далее. Опять же, одним из способов решения проблемы отскока являются физические испытания, но проверка всех возможных комбинаций влияющих параметров приведёт к очень большим затратам.

Компьютерное моделирование позволяет проанализировать опасность отскока гораздо быстрее и с меньшими затратами. Вместе с тем, проведение таких расчётов является непростой задачей: необходимо проводить связанное моделирование различных физических процессов и использовать многофазные модели для моделирования свободной поверхности жидкости.

Компания Singapore Technologies Aerospace (ST Aerospace) смогла разобраться с техническими трудностями, которые представляют такие расчёты, и успешно использовать программное обеспечение ANSYS для моделирования различных сценариев аварийной посадки на воду.

Статья об этом проекте под названием «Calm Landing» также содержится в журнале ANSYS Advantage — Best of Aerospace and Defense 2018.

Компьютерное моделирование позволяет обеспечить безопасность сложных самолётных систем

 

ANSYS - Фотография из кабины экипажа самолёта A380 даёт представление о сложности самолётных систем и оборудования

 

Самолёты постоянно становятся всё более сложными объектами. Системы и оборудование усложняются, в том числе, для повышения безопасности полётов и предоставления пилотам дополнительной информации.

Вот как это описывает Паскаль Жендре (Pascal Gendre), ведущий эксперт в области компьютерного моделирования из компании Airbus: «При разработке современных самолётов у нас есть данные о большом количестве физических процессов, к примеру: обледенении, электромагнитных помехах, тепловом состоянии различного оборудования, поведении материалов и жидкостей. Всё это позволяет разрабатывать системы, оптимизирующие информацию, выводимую пилоту».

Однако же, повышение сложности систем влечёт и недостатки. Каждая новая система привносит в общий проект свои вызовы и затруднения, которые необходимо разрешить в строгом соответствии с требованиями авиационных стандартов безопасности.

Вице-президент по общему проектированию систем компании Airbus Бруно Дарбоукс (Bruno Darboux) отмечает: «Соответствие требованиям авиационных стандартов требует больших финансовых и временных расходов. Программные продукты для моделирования систем и встраиваемого программного обеспечения позволили сократить компиляцию кода с двух месяцев до двух дней, что, в свою очередь, позволило оперативно вносить доработки в процессе лётных испытаний. Этот фактор является очень важным для сокращения времени выхода нового самолёта на рынок».

Статья об использовании программных продуктов для системного моделирования в компании Airbus называется «Mastering Complexity» и размещена в том же номере журнала ANSYS Advantage — Best of Aerospace and Defense 2018.

Кроме тем, описанных в данной статье, в журнале вы найдёте ещё 11 статей по аэрокосмической тематике.

Источник: www.ansys.soften.com.ua


Печать   Электронная почта