Блог

Композитные материалы и физическое моделирование как средство облегчения авиационного груза

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Композитные материалы и физическое моделирование как средство облегчения авиационного груза

Авиакомпании и производители самолетов делают все возможное для снижения затрат: в частности, разработчики облегчают детали самолета, что повышает топливную эффективность. Ежегодные затраты на топливо в авиационной отрасли превышают 100 миллиардов долларов. Хотя сейчас цена на нефть относительно невысока, производители и авиакомпании должны смотреть вперёд на 25 лет (средний срок службы самолёта), предполагая, что цена за это время сможет значительно возрасти.

Расходы – это основной критерий, но разработчики самолётов также стремятся сократить количество вредных выбросов, и уменьшение расхода топлива также помогает достичь этой цели. Снижение веса всегда являлось главной тенденцией в аэрокосмической отрасли, так что использование композитных материалов, которые обеспечивают необходимую прочность при меньшем весе в сравнении с металлами, является сегодня одним из главных путей развития авиации.

Мы как пассажиры можем наблюдать несколько очевидных проявлений борьбы за снижение веса: ввод ограничений на вес багажа, введение дополнительной платы за превышение установленной нормы; которая стимулирует пассажиров перевозить меньше груза (или, по крайней мере, компенсирует дополнительные расходы на топливо), облегчение различных предметов в самолете (например, подносов с едой), замена развлекательных систем и бумажных томов полётной документации (вес которых может достигать около 50 кг) обычными планшетами, а также уменьшение размеров туалетов. Иногда дело доходит до того, что авиакомпании просят пассажиров посещать туалеты перед полетом, чтобы уменьшить вес воды и стоков!

Но есть ещё аспекты борьбы за вес, которые не замечают обычные пассажиры. Возможно, вы читали об использовании при производстве самолетов таких новых технологий, как 3D-печать, которая позволяет переосмыслить и улучшить почти каждую деталь в самолете. Также применяются композиционные материалы, которые позволяют сделать конструкцию фюзеляжа, крыла и управляющих поверхностей легче, прочнее и эффективнее с точки зрения аэродинамики. Композиционные материалы могут быть гораздо более сложными, чем металлы, так как волокна в них могут иметь различные длины и направление, может применяться различное связующее, различное число слоев, различные переходы между ними и так далее. Физическое моделирование играет крайне важную роль в ускорении внедрения этих новых материалов, так как инженеры могут оценить все характеристики материала и проверить различные варианты ещё перед тем, как воплотить материал в жизнь. В этой статье («Composites? Not as Lame as Some Would Have You Believe») рассказано о том, как композиты в корне изменили аэрокосмическую отрасль.

Возможность применения композитов не ограничена конструкцией самого самолёта. Компания Carbon Freight разработала новый продукт, который позволяет уменьшить вес перевозимого самолётом груза способом, о котором немногие задумывались: компания разработала новые грузовые паллеты, которые на 18% легче обычных. Добавление композиционных материалов в стандартные алюминиевые паллеты не только уменьшило их вес, но еще и увеличило прочность и долговечность, что является крайне важным фактором, так как паллеты часто складывают друг на друга, скрепляют вместе и подвергают различным ударам во время эксплуатации. Снижение веса благодаря новым паллетам позволило обычному грузовому самолету брать 620 кг дополнительного груза, а пассажирскому самолету – брать больше людей без увеличения объёма топлива.

 

ANSYS Компания Carbon Freight использовала ANSYS для разработки облегченной паллеты для авиационных грузоперевозок

 

Для инженеров Carbon Freight расчеты в ANSYS стали важнейшим элементом процесса разработки поддонов: они смогли оценить возникающие в конструкции напряжения, а также исследовать различные виды композиционных материалов. Физическое моделирование также помогло компании Carbon Freight быстро обеспечить соответствие требованиям нормативных документов и подтвердить характеристики паллет в течение длительной эксплуатации без проведения десятков натурных испытаний. Исполнительный директор компании Глен Филен (Glen Philen) считает, что «расчеты в ANSYS уменьшили время разработки изделия в два раза, а также сэкономили сотни тысяч долларов на натурных испытаниях».

Компания Carbon Freight собирается выпустить паллеты на рынок в 2017 году. Вы также можете прочесть об этом продукте подробнее в последнем выпуске ANSYS Advantage.

Источник: www.ansys-blog.com
Автор: Robert Harwood

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп