飞机的密封系统包含多个部件,构成了一个复杂的系统。无论是直升机还是其他型号的飞机,舱门都必须有开、关和应急等功能。根据各机型大小和政府法规,舱门系统需平衡不同需求,开发过程中需确保密封系统不仅可靠,而且轻质化设计。
通常情况下,设计方案需要综合考虑结构可靠性、包装、重量、加工和成本等要求。工程师需要通过目标评估来平衡约束条件,以研究舱门的结构和运动性能,以确保其使用寿命和安全性在紧急情况下得到保障。
欧洲宇航防务集团(EADS)旗下的欧洲直升机公司集团(简称欧直公司),是全球领先的商用和军用直升机开发商。同时,该公司还参与开发欧洲空客飞机舱门和整流罩项目。
解决方案加速研发
对于舱门系统而言,必须对舱门以及舱门和机身接口结构的性能进行检验。舱门包含门框、梁及增强密封性的门缘组件。接口结构包括限位臂、导引臂及机身接口支撑臂。此外,该系统还含有导轮及密封件等其他零部件。
灵活的仿真
项目进程中,该项目进行了以下三种有限元模型:
该有限元模型包含了飞机制造商提供的简化模型中的所有零件;
中间有限元模型,主要用来评估工况,这些模型包含了更多的细节;
详细有限元模型,用于强度分析和局部结构分析。对于每个组件,我们定义了连接单元和材料,并选择相应的分析类型。利用Altair的建模和可视化工具——HyperMesh和HvperView,我们能够快速响应设计规范和负载变化,并进行快速修改。传统的前后处理工具无法达到这种快速响应的效果。
在产品研发过程中,HyperWorks可以确保研发任务按时完成。此外,HyperWorks还具有定制功能。例如,在创建舱门整体系统时,可以使用HyperWorks的脚本语言进行批处理网格划分,对模型组织过程进行具体分析和求解自动化。
HyperWorks是根据工作流程和研发环境量身定制而成的软件,具有多种优势。首先,它可以创建专有数据库,帮助用户更好地控制材料等模型参数。其次,HyperWorks提供了统一的前后处理环境。这些特点为缩短CAE研发周期做出了重要贡献。
舱门支撑臂优化
由于 Altair OptiStruct 拓扑优化技术的介入,使得工程师们不降低舱门支撑臂刚度的情况下也能减少约 20%的结构重量。工程师即便在不进行多种 CAD 设计方案开发、评估和反复迭代情况下,也能结合产品性能和设计目标来完成概念设计。
此项目还将优化工具成功应用到支线喷式飞机舱门限位支架和较链臂的仿真分析以及整个舱门系统的轻量优化等设计当中。
通过 HyperWorks 开放的架构和灵活的脚本语言,欧直公司将大量重复性工作自动化,大大降低了研发周期。另外, HyperWorks还帮助他们建立了模型创建的标准框架以保证模型质量以及可靠性。正如欧直公司 (德国) 结构强度工程师Michele Macchioni所说的一样——“HyperWorks 根据我们的工作流程和具体研发环境量身定制,同时提供统一的前后处理环境,为缩短我们的 CAE 研发周期做出了重大贡献。”