Dans cet article, nous allons discuter du flux d'un cycle de conception d'avions modernes et utiliser un exemple de la façon d'utiliser les services d'un fabricant de prototypes pour le essais de prototypes.
Un excès d'utilisation de la puissance de calcul à ce stade est jugé inutile et une perte de temps par la plupart des ingénieurs scientifiques contemporains. Il est beaucoup plus efficace d'avoir des techniques approchées impliquées, ce qui pourrait également aider à réduire le temps requis pour les exécutions de modélisation paramétrique. Ces techniques incluent la modélisation d'ordre réduit qui aide à réduire la complexité mathématique du système et garantit en même temps que la physique des équations différentielles gouvernantes conserve son intégrité.
Après la mise en œuvre de l'analyse initiale, une procédure itérative commence à prendre effet lorsque la commande de résultats change pour l'optimisation de la conception. Cette procédure est considérée comme le lien entre la phase de conception conceptuelle et la phase de conception préliminaire.
Voyons en détail comment fonctionne le célèbre modèle de Howe pour le processus de synthèse de projet à travers un résumé.
Elle est considérée comme une extension de l'analyse de faisabilité, mais avec plus de détails et de complexité.
La première étape de ce processus consiste à sélectionner une ou plusieurs configurations.
La deuxième étape est le régime de vol et la sélection du groupe motopropulseur.
À cette phase deux, pour un ensemble donné de conditions de fonctionnement, c'est-à-dire le nombre de Mach, etc. Et le turbopropulseur, le turboréacteur, le turboréacteur à faible dérivation, le piston-propulseur, le turboréacteur, le statoréacteur, etc., sont sélectionnés pour être les types de groupes motopropulseurs.
La troisième étape est considérée comme la sélection de la disposition du fuselage. Les détails de la charge utile sont souvent considérés comme le facteur déterminant dans les coulisses à ce stade, car cela aurait une meilleure première prédiction sur la masse de l'avion.
Ensuite, le suivant vient avec Wing Configuration. Il s'agit d'une procédure complexe pour le laboratoire d'aérodynamique, car un grand nombre de paramètres sont référencés. Il s'agit d'une phase essentielle lors du processus de conception préliminaire. Il participe grandement à l'examen de la masse d'un aéronef et à une première estimation de la portance, de la traînée. Pendant ce temps, cela aide à réaliser des calculs d'estimation de charge alaire une fois l'analyse successive terminée. Les équations théoriques ajustées en fonction de données empiriques pour diverses conditions de vol sont ce à quoi les estimations de charge alaire pourraient s'appliquer. Il aide également à mettre en œuvre une estimation brute de la poussée au poids.
Enfin, la phase d'analyse paramétrique commence à jouer son rôle. Les dimensions de l'aile et du fuselage sont combinées à la première étape pour produire une série de résultats pour chaque phase de vol et ont abouti à la formation d'un espace de conception.
Pour la deuxième étape de l'analyse paramétrique, des ensembles appropriés de charges alaires et de rapports poussée/poids doivent être sélectionnés. A ce stade, il comprend les jeux de données sélectionnés pour calculer la masse globale de l'avion. Les ensembles qui fournissent les valeurs de masse optimales sont utilisés pour créer une conception de référence à utiliser pour une analyse et une évaluation approfondies ultérieurement.
Une fois la conception de l'arbitre évaluée, car en retour, elle fournit plus de détails：
Tailles approximatives des gouvernes.
Meilleure estimation des valeurs de portance, de traînée et de masse.
Aide à la réalisation de l'aménagement du train d'atterrissage.
Calculs modifiés pour les caractéristiques de performance basées sur
Données d'entrée ajustées et méthodes d'estimation complexes.
La répétition de la procédure s'effectue jusqu'à ce que les critères de convergence de masse soient satisfaits.
À la fin de la phase de conception de l'arbitre, des études de conception de sensibilité sont mises en œuvre afin de reconnaître les zones de conception critiques en utilisant des techniques graphiques ou mathématiques. De plus, d'autres actes, notamment la conception de systèmes hydrauliques, d'extinction d'incendie, de protection contre la glace, électriques et pneumatiques, sont en cours de manière synchrone.
Puis nous sommes arrivés à la partie la plus intrigante, c'est-à-dire la phase de conception détaillée. Une fois la conception complètement définie, des modèles à l'échelle pour les tests sont commandés auprès d'un fabricant de prototypes, les dessins finaux basés sur la conception pour l'assemblage et la conception pour la fabrication sont présentés avec les géométries, les tolérances, les topologies, les dimensions et les spécifications des matériaux réels.
Conception détaillée
À ce stade, la vérification des procédures de conception décrites dans les phases précédentes est l'objectif principal, qui est également la phase la plus étendue de l'ensemble du processus de conception. Il permet de se concentrer sur la conception, le prototypage et les tests ultimes de chaque pièce. L'utilisation de progiciels de Conception Assistée par Ordinateur et de Fabrication Assistée par Ordinateur intervient dans cette phase, afin d'accompagner les actes de conception à partir des données acquises dès la phase d'avant-projet.
Performances, temps-coûts, coûts de fabrication et déficiences opérationnelles sont les quatre facteurs clés à prendre en compte. Afin d'obtenir un résultat intégré, deux types de procédures de test sont impliqués, à savoir les tests au sol et les tests en vol. Vous trouverez ci-dessous les références plus détaillées des deux types.
Essais au sol :Il comprend des tests en soufflerie pour maintenir les résultats des packages CFD, des tests structurels, une évaluation aéroélectronique et une vérification du système. Pour réduire les coûts inutiles et les pertes de temps, le prototypage de pièces à l'échelle joue bien son rôle dans les tests initiaux. Selon les spécifications matérielles requises de votre côté, un fournisseur de services de prototypage éligible utilisera une expertise adéquate pour fabriquer la structure. Pendant ce temps, un prototype professionnel est appliqué pour être plus précis afin d'analyser la rigidité, le flottement, la résistance et la stabilité élastique, etc. Il y a quatre tests clés à effectuer : le chargement statique, le chargement dynamique, l'analyse modale vibrationnelle et l'analyse du flottement. La précision requise pour l'évaluation synthétique entre la conception décrite et les résultats expérimentaux peut également être fournie par les techniques d'impression 3D par stéréolithographie lorsqu'elles sont appliquées à des pièces d'avion à l'échelle.
Essais en vol : Les agences certifiées, connues sous le nom d'autorités de navigabilité, sont impliquées pour vérifier les performances et les caractéristiques de vol réelles de l'avion. Conformément aux normes de navigabilité de la réglementation fédérale de l'aviation, ils évalueront la conception d'un aéronef en fonction des exigences de conception et de sécurité prédéfinies. Le tableau suivant décrit en détail toutes les normes de navigabilité et leur utilisation respective.
Portons une attention particulière à FAR Part 23 parmi toutes les normes décrites ci-dessus. La partie 23 s'applique aux véhicules utilitaires, normaux et acrobatiques d'une capacité inférieure à 12 500 livres et de 9 passagers ou moins en masse maximale au décollage (MTOW).
Pour les avions de la catégorie transport commercial, c'est-à-dire Airbus A320 ou Boeing 737, FAR Part 25 dicte plusieurs exigences standard. FAR Part 25 comprend des sous-parties qui sont A, B, C, D, E et F, toutes dictent des normes pour divers systèmes et sous-systèmes d'un avion de transport commercial. De plus, pour les giravions, communément appelés hélicoptères, les FAR Part 27 et 29 dictent les normes pour la catégorie normale et de transport en conséquence. À cette phase, après avoir obtenu les certifications de navigabilité, le cycle de conception se termine pratiquement avec 95% du coût du cycle de vie encouru. Ensuite, l'étape de la fabrication à grande échelle est mise en place.
Aussi complexe que cela puisse paraître sur un examen aussi approfondi du cycle de conception d'un aéronef. Toujours avoir le cycle de conception dans un avion bien réalisé est accessible.
Dans le domaine de l'aviation, rendre le service du bon fabricant de prototypes est d'une grande importance car la précision des prototypes compte le plus, surtout que nous sommes à une époque où les enjeux sont trop importants en termes de temps et de coût. Avancer étape par étape, creuser la pensée critique et prendre des décisions mûres sera un plus sur le cycle de conception de avion.