1. Dassault Systèmes Russia
  2. 3DEXPERIENCE
  3. Создание малошумящего самолета с помощью имитационного моделирования

Создание малошумящего самолета с помощью имитационного моделирования

Мировая экономика и международные отношения продолжают развиваться, поэтому рост авиаперевозок и увеличение пропускной способности имеющихся аэропортов не только неизбежны, но и необходимы. Не менее важна способность авиационной отрасли контролировать уровни шума, поскольку увеличение объема воздушных перевозок и вызванного ими уровня фонового шума в близлежащих населенных пунктах может явиться препятствием для расширения аэропортов.

Только в прошлом году Федеральное управление гражданской авиации (FAA) опубликовало стандарты шума следующего поколения (этап 5), которые требуют дальнейшего снижения уровня шума в децибелах для всех новых самолетов, поставляемых изготовителями начиная с этого года. Несмотря на то, что достижения последних десятилетий в области аэродинамики и технологии авиационных двигателей позволили существенно снизить уровень шума вблизи аэропортов США, снижение неизбежно будет продолжатся, поскольку создаются новые государственные нормативы, а инженерные группы применяют передовые цифровые технологии.

Различают два типа шума: тональный и широкополосный. Тональный шум сосредоточен на определенной частоте и бывает связан с резонансными явлениями в самолете, таким как свистящая полость, в то время как широкополосный охватывает более широкую часть спектра, и снизить его уровень сложнее. При взлете и посадке коммерческих и военных самолетов основным источником шума является турбина двигателя. Однако, турбулентный воздушный поток вокруг таких элементов конструкции, как шасси и части планера, увеличивающие подъемную силу, также могут вносить значительный вклад в акустический профиль воздушного судна.

Одним из наиболее новаторских подходов к снижению авиационного шума является современное аэроакустическое моделирование для определения источника шума.

Традиционно шум оценивается во время летных испытаний — поздней и весьма затратной стадии разработки самолета, на которой обычно стремятся избежать рисков позднего внесения изменений в конструкцию и связанных с этим задержек проектирования. В физических испытаниях для измерения шума, производимого летательным аппаратом, и его сопоставления с различными частями конструкции, используется метод формирования луча.

Имитационное моделирование с высокой точностью воспроизводит такое сопоставление на виртуальном самолете задолго до создания физического прототипа для летных испытаний.

Помимо этого, воспроизведение путем имитационного моделирования привязок, получаемых методом формирования луча, позволяет выделить различные источники шума, которые не всегда удается различить при проведении испытаний в натуре. Более того, на некоторых частотах шум двигателя преобладает в данных летных испытаний, перекрывая другие источники шума. Имитационное моделирование позволяет устранить шум двигателя, и выявить шум, создаваемый другими компонентами, такими как боковины закрылков.

Еще на ранних этапах цикла разработки, при проектировании компонентов, производители реактивных двигателей могут смоделировать основной источник чрезмерного шума. Это позволяет инженерам рассмотреть разные способы снижения шума и выбрать наиболее желательное решение, сэкономив время и деньги. Эта многоплановая задача предполагает поиск компромиссного решения, учитывающего аэроакустику и другие ключевые эксплуатационные характеристики, такие как вес и прочность конструкции.

Технические группы могут выбирать из множества программных инструментов, помогающих снизить чрезмерный шум от самолета, но НАСА для своей Программы интегрированных авиационных систем (IASP) выбрало решения Dassault Systemes SIMULIA PowerFLOW на платформе 3DEXPERIENCE. В рамках программы IASP проводятся ориентированные на полеты исследования и разработки на системном уровне с целью отработки передовых авиационных технологий и внедрения их в будущие летательные аппараты и системы управления ими.

Сравнивая результаты моделирования с различными компонентами, такими как гондолы, и без них, инженеры смогли выделить вклад каждой части системы при значительно меньших затратах, чем при физических испытаниях. Результаты этого моделирования затем использовались при проектировании планера, таких как шасси и закрылки, и помогли конструкторам в достижении целевых показателей по снижению шума.

Чтобы узнать подробнее о снижении уровня шума самолетов с целью уменьшить беспокойство по поводу возросшего объема воздушных перевозок, прочтите нашу электронную книгу о создании малошумящего самолета с помощью имитационного моделирования.

 

Тони Велоцци (Tony Velocci)
Тони Велуччи (Tony Velocci) — в прошлом главный редактор журнала Aviation Week & Space Technology и шеф-редактор группы Aviation Week. Начал свою карьеру в Aviation Week в 1989 г., сначала в должности старшего редактора по отделу предпринимательской деятельности, а затем стал руководителем Северо-восточного бюро, расположенного в Нью-Йорке. Был назначен главным редактором в 2003 г. и покинул группу компаний McGraw-Hill, материнскую компанию Aviation Week, в конце 2012 г. По-прежнему деятельно участвует в аэрокосмической отрасли в качестве лектора и консультанта, а также как автор большого количества публикаций. В годы работы в Aviation Week Велуччи получил различные награды, в том числе престижную премию корпорации McGraw-Hill за выдающиеся достижения в редакционной работе и награду «Аэрокосмический журналист года» Королевского авиационного общества в нескольких категориях (2006 и 2002). В качестве главы бюро, а затем и главного редактора, он возглавлял или был сопредседателем различных международных форумов по инновациям и конкурентоспособности, четвертой промышленной революции, трансграничному сотрудничеству, а также сопредседательствовал на ежегодных саммитах руководителей аэрокосмической отрасли по важнейшим проблемам, стоящим перед отраслью. Велуччи является членом Совета директоров Национальной авиационной ассоциации и членом отраслевого экспертного совета Авиационного университета Эмбри-Риддла.

mayorov@skc-agency.ru'

Dassault Systèmes Russia

mayorov@skc-agency.ru'

Последние статьи автора Dassault Systèmes Russia (смотреть все)