Блог SOFTICO: Інновації та Рішення в 3D Проєктуванні
Range Aero скоротила час розробки вантажного БПЛА на 40% завдяки SOLIDWORKS + Abaqus
Компанія безпілотних вантажних гелікоптерів Range Aero скоротила час розробки на 40%
Інтеграція 3DEXPERIENCE Works Simulation із SOLIDWORKS дозволила команді інженерів з Range Aero скоротити цикл проєктування безпілотних літальних апаратів (БпЛА) на 30%, зменшити витрати на прототипування на 40%, а вагу шасі на 18%.
Завдання
Скоротити час та зменшити витрати на розробку автономних вантажних гелікоптерів-БпЛА з коаксіальними роторами для використання в умовах, де критично важливі гнучкість, автономність і мінімальна залежність від інфраструктури. Команда прагнула застосувати наявні методи проектування БпЛА з акцентом на оптимізацію часу та ресурсів, використовуючи сучасне програмне забезпечення для нелінійної симуляції складних фізичних процесів. Мета — усунути дорогі та тривалі ітерації проектування і перейти до швидкої валідації проєкту цифровими методами.
Рішення
Для досягнення цілей команда вирішила замінити програмне забезпечення Siemens Simcenter® на SIMULIA Abaqus® — передовий інструмент нелінійного моделювання з пакету 3DEXPERIENCE Works Simulation. Це дало змогу проводити аналіз конструкторських рішень, щодо обранної геометрії та матеріалів, а також проводити контактні нелінійні дослідження та повністю відмовитися від тривалого і дорогого фізичного прототипування.
Результати
- Скорочення часу розробки на 40%
- Зменшення витрат на розробку на 30%
- Зниження витрат на прототипування на 40%
- Зменшення ваги шасі Jestar на 18%
Про компанію
RangeAero Private Limited — інженерна компанія з Індії, яка займається розробкою інноваційних автономних вантажних гелікоптерів — безпілотників з коаксіальною роторною системою, які можуть виконувати логістичні місії у складних умовах. Управління здійснюється наземним екіпажем, що дозволяє знизити залежність від пілотів та складної інфраструктури.
Такі вантажні дрони мають низку переваг:
- зниження експлуатаційних витрат;
- оптимальна вантажопідйомність;
- менший вуглецевий слід;
- підвищена гнучкість у доставці в зонах обмеженого доступу;
- менша залежність від інфраструктури та пілотів-людей.
Інженерні виклики у проєктуванні літальних апаратів
Проєктування літальних апаратів з гвинтовою системою (роторкрафтів) передбачає низку унікальних інженерних викликів. Вони зумовлені складною механікою та аеродинамікою, які виникають через взаємодію роторів, фюзеляжу та повітряного потоку. Це призводить до несталих аеродинамічних навантажень, що можуть спричинити небажану вібрацію та шум. Конструкція має враховувати гнучкість лопатей ротора та динамічну реакцію структури на ці навантаження. Крім того, щоб досягти оптимальної продуктивності та ефективності, роторкрафти повинні бути легкими й компактними, а це ще один серйозний виклик, адже зменшення ваги й розмірів може негативно вплинути на міцність, стабільність і керованість конструкції.
Як допоміг SOLIDWORKS і Abaqus
Команда RangeAero використовує програмне забезпечення SOLIDWORKS® Premium для проєктного моделювання та базового аналізу статичних напружень. Компанія також застосовувала інструменти симуляції Siemens Simcenter®. Однак, коли виникла потреба у потужному рішенні для нелінійного моделювання з метою швидкої й економічно ефективної розробки продуктів, RangeAero замінила Siemens Simcenter® на SIMULIA Abaqus — передове рішення з пакету 3DEXPERIENCE® Works Simulation. Abaqus дозволяє розв’язувати всі нелінійні задачі, пов’язані з розробкою роторкрафтів.
Як зазначив CEO компанії RangeAero Арпіт Шарма: «Використання Abaqus дало змогу моделювати складну механічну поведінку, зокрема нелінійні властивості матеріалів, геометричні нелінійності та контактну механіку. Його інтеграція з іншими програмними засобами, особливо з САПР SOLIDWORKS, також оптимізувала процес проєктування, зменшивши час і зусилля, необхідні для проведення аналізу».
SIMULIA Abaqus: потужність нелінійної симуляції
Abaqus може моделювати поведінку нелінійних матеріалів, зокрема пластичність, в’язкоеластичність і пошкодження. Це особливо корисно для симуляції матеріалів зі складною поведінкою під навантаженням, таких як полімери, композити та метали. Завдяки використанню рішення Abaqus у проєктуванні складної аерокосмічної системи кількість ітерацій при розробці суттєво зменшується.
У випадку з першим продуктом команда досягля результату всього за 3 ітерації та 8 місяців, що на 40% швидше, ніж 5 ітерацій у разі повного покладання лише на фізичне тестування.
Автоматизація, економія часу та коштів
Завдяки потужності інструментів моделювання Abaqus компанія RangeAero може симулювати вплив усіх типів фізичних явищ, що впливають на ефективність роботи роторкрафтів. Це включає нелінійний структурний аналіз, аналіз динаміки ротора, динамічне падіння на шасі, аналіз нелінійних контактів, а також аналіз нелінійних матеріалів (композитів, вуглеволокна, металевих сплавів тощо), включно з пластичністю, в’язкоеластичністю та аналізом втоми матеріалу.
Крім того, як додає Шарма: «Abaqus дозволяє автоматизувати багато рутинних і трудомістких завдань при підготовці та проведенні симуляцій, таких як сітка (meshing), граничні умови та постобробка».
Це дозволило вивільнити час для зосередження на інших аспектах проєктування — оптимізації та валідації.
У випадку з першим продуктом команда досягля результату всього за 3 ітерації та 8 місяців, що на 40% швидше, ніж 5 ітерацій у разі повного покладання лише на фізичне тестування.
«Abaqus також допомагає виявляти проєктні помилки на ранніх етапах, ще до виготовлення дорогих прототипів чи запуску у виробництво. Завдяки моделюванню поведінки продукту до його фізичного виготовлення потенційні проблеми виявляються і виправляються заздалегідь, що дозволяє уникнути дорогих затримок і переробок. Крім того, Abaqus допомагає оптимізувати конструкцію з метою зменшення використання матеріалів, що також забезпечує економію», — зазначає Шарма.
З Abaqus компанія RangeAero суттєво скоротила кількість ітерацій у проєктуванні та прототипуванні, скоротила цикл розробки на 30%, зменшила витрати на прототипування на 40%, а загальні витрати на розробку — на 30%, вивівши продукти на ринок на п’ять місяців раніше. Завдяки інструментам симуляції Abaqus RangeAero може не лише підтверджувати проєктні рішення, а й проводити їх глибоку оптимізацію.
Щоб конкурувати в динамічній галузі безпілотної авіації (дронів), компанії мають створювати інноваційні, якісні продукти та першими виводити їх на ринок.
Як підсумовує Шарма: «Необхідно прискорювати розробку та швидше долати інженерні виклики. Інструменти симуляції Abaqus допомагають RangeAero справлятися з цими викликами. Чим ефективніше ми їх використовуємо, тим більші наші шанси перемогти в гонці за ринок і стати лідером галузі».
Переваги для українських інженерів та виробників БПЛА
Використання рішень SOLIDWORKS + 3DEXPERIENCE Works Simulation — це:
- скорочення витрат на розробку;
- зменшення кількості фізичних прототипів;
- підвищення точності симуляцій;
- швидший вихід продукту на ринок;
- розширення інженерних можливостей у сферах БПЛА, гелікоптерів, автономних систем.
Підсумок
В умовах високої конкуренції в галузі безпілотників, компанії мають впроваджувати інновації швидко. Інструменти, як-от Abaqus і SOLIDWORKS, стають критичними для ефективного проєктування, зниження витрат і виведення продукту на ринок у найкоротші терміни.
«Чим ефективніше ми використовуємо можливості симуляції, тим швидше реалізовуємо наші ідеї. Це і є ключ до успіху в галузі сучасних літальних апаратів», — підсумовує керівник проєкту.
Отримайте персональну консультацію щодо рішень SOLIDWORKS для ваших задач
Ми допоможемо підібрати оптимальну конфігурацію під ваші потреби!
SOFTICO — мастер дистриб’ютор рішень SOLIDWORKS в Україні — допоможемо з консультацією, демо, впровадженням і навчанням.
Телефон: +38 (044) 388-44-10
Email: solidworks@softico.ua
