5 новых тенденций в аэрокосмической отрасли

Каждый январь обсуждаются тенденции в аэрокосмической отрасли с заказчиками, лидерами мнений и инженерами. Основываясь на этих обсуждениях, некоторые из крупнейших тенденций в аэрокосмической отрасли в 2019 году будут направлены на улучшение:

  • Силовых установок и двигателей;
  • Автономных систем и автопилотов;
  • Аддитивнре производство деталей и узлов;
  • Техническое обслуживание, ремонт и эксплуатация;

Все эти движения в аэрокосмической промышленности объединяются в одну последнюю тенденцию — дополнительную сложность систем полета. Единственный способ безопасно справиться со сложностью систем полета и удовлетворить потребности рынка — это использовать многофизическое моделирование на протяжении всего жизненного цикла продукта — от предварительного проектирования до операций по техническому обслуживанию. Это то, что представляет собой всестороннее инженерное моделирование в ANSYS.

1. Снижение расходов на полеты и выбросы с помощью электрических и гибридных двигателей

Лидеры аэрокосмического мышления подчеркивают необходимость сохранения окружающей среды и соблюдения правил при одновременном повышении производительности авиационных двигателей.

Другими словами, авиационные двигатели должны вырабатывать большую мощность, потребляя меньше топлива, производя меньше шума и выделяя меньше вредных веществ.

Для достижения этой цели аэрокосмическая промышленность повышает эффективность двигателей внутреннего сгорания, а также исследует электрические и гибридные двигательные установки.

Аэроакустика этих двигателей также будет в центре внимания дизайна. Это особенно необходимо, поскольку беспилотные летательные аппараты и транспортные средства городского воздушного транспорта (UAM) начинают летать над населенными пунктами. Производство этих новых систем полета потребует глубокого понимания высотных характеристик:

  • Материалы;
  • Батарейки;
  • Инверторы;
  • Кабели;
  • Управляющая электроника;
  • Программного обеспечения;

Мультифизическое моделирование позволяет инженерам учитывать все эти переменные при разработке электрических и гибридных авиационных двигателей.

2. Автопилоты станут будущим аэрокосмической отрасли

Автономные системы усравления полетами (автопилоты) — еще одна тенденция в аэрокосмической промышленности. Автономия будет принимать разные формы — от дронов до космических аппаратов.

Любой любитель научной фантастики знает, что автономные системы полета имеют основополагающее значение для будущего космических путешествий.

Хотя люди выпустили зонды в космос, они уязвимы, если сталкиваются с неожиданностями. Если эти зонды ждут контроля миссии, отправка и получение ответа займет часы или дни. К тому времени зонд мог быть уничтожен.

Вернувшись на нашу планету, компании строят экономическое обоснование для местных воздушных перевозок — вышеупомянутые автопилоты. Эти системы самолетов будут соединять близлежащие региональные аэропорты. Экономика автономных полетов работает только за счет сокращения экипажа до одного пилота или беспилотной системы.

Одноместный пилотный самолет требует высокой степени автоматизации и перепроектирования кабины. Чтобы выполнить редизайн кабины, инженеры могут использовать:

  • ANSYS SCADE для оптимизации встроенного программного обеспечения;
  • Оптическое моделирование ANSYS для обеспечения того, чтобы пилот мог читать приборы в любых погодных условиях;

Чтобы разработать полностью автономный самолет, инженерам потребуется выполнить моделирование с обратной связью между датчиками, управляющим программным обеспечением и интеллектуальными алгоритмами. Виртуальные реальности и мультифизическое моделирование будут единственными способами протестировать эти автономные системы полета, чтобы они реагировали на все возможные ситуации в разумные сроки.

3. Техобслуживание новой авиационной техники будет опираться на смоделированные данные

Рынок технического обслуживания неуклонно растет благодаря увеличению количества самолетов и сложности их монтажа. В настоящее время бюджеты авиакомпаний завалены неожиданным обслуживанием. Посредством выбора циклов технического обслуживания для предотвращения неисправностей инженеры могут минимизировать расходы, связанные с заземлением самолета.

Вот почему нынешнее поколение самолетов может генерировать намного больше данных, чем предыдущие поколения. Эти данные используются инженерами для лучшего понимания и прогнозирования работы систем. Интеллектуальное обслуживание уже приносит большую экономию в отрасли.

Тем не менее, эти прогнозы менее эффективны при прогнозировании поведения новых технологий, поскольку они основаны на исторических данных. Авиационная отрасль не может ждать данных за 10 лет, чтобы внедрить средства прогнозного технического обслуживания для систем полетов следующего поколения. Решение состоит в том, чтобы использовать данные смоделированных отказов, чтобы заполнить пробел.

4. Аддитивное производство консолидирует и облегчает аэрокосмические детали

Аддитивное производство является еще одной тенденцией в аэрокосмической промышленности. На самом деле, аддитивное производство металлических деталей представляет особый интерес для многих инженеров.

Эти инженеры начинают понимать, что аддитивное производство — в сочетании с оптимизацией топологии — предлагает больше для аэрокосмической промышленности, чем более легкие детали. Они также могут объединять части.

Объединяя детали, инженеры сократят затраты на сборку и время. Эти меньшие, более легкие детали также упростят техническое обслуживание и сэкономят на топливе.

Аддитивное производство также дает авиакосмическим производителям свободу производить детали по запросу. Это сделает цепочку поставок более эффективной.

Тем не менее, основная проблема с аддитивным производством — за пределами сертификации — заключается в том, что он требует высокого уровня знаний, который все еще трудно найти. Процесс печати должен быть спроектирован таким образом, чтобы избежать деформации и напряжений, а также уменьшить количество опор. Плохо оптимизированные процессы печати приведут к большому количеству списанных деталей, что приведет к напрасной трате времени и денег. Поэтому ручное повторение процесса печати не является приемлемым вариантом.

Короче говоря, разработка деталей для аддитивного производства не легка, симуляция должна использоваться для оптимизации процесса печати.

5. Растущая сложность в аэрокосмической отрасли имеет мультифизическое решение для моделирования

Все предыдущие тенденции имеют что-то общее — сложность. Эта сложность связана с большим количеством рисков, которые могут стоить времени и денег. Мультифизические симуляции играют важную роль в решении этих сложных задач и минимизации их риска. При многофизическом моделировании результаты из физических областей подаются друг другу, а иногда и по обратной связи. Это означает, что инженеры лучше подготовлены к предсказанию того, как авиационные системы будут реагировать в реальном мире.

Тем не менее, отрасль сильно привязана к своим устаревшим системам, симуляциям и процессам. Инженерные группы все еще сосредотачиваются на отдельных физических областях, прежде чем передавать результаты другой команде. Самолеты становятся слишком сложными для этого изолированного подхода.

Мультифизика — все еще большое изменение мышления, с которым борются многие компании. Однако его обоснованность была продемонстрирована многими стартапами в космическом секторе. Такие компании, как Virgin Galactic и SpaceX, достигли невероятных успехов за несколько коротких лет, угрожая лидерам рынка.

Сложности, которые растут в аэрокосмической промышленности, не будут решены с помощью серии отдельных физических моделей. Пришло время ускорить этапы разработки и тестирования — единственный возможный ответ — мультифизическое моделирование.

Back to Top