במאמר זה אנו עומדים לדון על הזרימה של מחזור עיצוב מטוסים מודרני ולהשתמש בדוגמה כיצד להשתמש בשירותיו של יצרן אב טיפוס עבור בדיקת אב טיפוס.
עודף של שימוש בכוח חישובי בשלב זה נחשב חסר תועלת ובזבוז זמן על ידי רוב המדענים ההנדסיים העכשוויים. הרבה יותר יעיל לשלב טכניקות משוערות, מה שיכול גם לעזור להפחית את הזמן הנדרש לביצוע מודלים פרמטריים. טכניקות כאלה כוללות Redduced Order Modeling המסייע להפחית את המורכבות המתמטית של המערכת, ובינתיים מבטיח שהפיזיקה של משוואות הדיפרנציאליות השולטות שומרת על שלמותה.
לאחר יישום הניתוח הראשוני, הליך איטרטיבי מתחיל להיכנס לתוקף שבו התוצאות פקודות משתנות לצורך אופטימיזציה בתכנון. הליך זה נחשב לקשר בין שלב התכנון הרעיוני והראשוני.
תן לנו להסתכל מפורט על איך עובד מודל Howe המפורסם עבור תהליך סינתזה של פרויקט באמצעות סיכום.
זה נחשב כהרחבה של ניתוח ההיתכנות, אך עם פירוט רב יותר ומורכבות מעורבים.
בשלב הראשון של תהליך זה יש לבחור תצורה אחת או יותר.
השלב השני הוא משטר הטיסה ובחירת Powerplant.
בשלב שני זה, עבור קבוצה נתונה של תנאי הפעלה, כלומר מספר מאך וכו'. וטורבו-משענת, טורבו-פאן, טורבו-מעקף נמוך, משענת בוכנה, טורבו-ג'ט, רמ-ג'ט וכו', נבחרים להיות סוגי הכוח.
השלב השלישי נחשב לבחירת פריסת גוף המטוס. פרטי המטען נחשבים לעתים קרובות לגורם המניע מאחורי הקלעים בשלב זה, מכיוון שלכך תהיה תחזית ראשונה טובה יותר לגבי מסת המטוס.
ואז הבא מגיע עם תצורת כנף. זהו הליך מורכב עבור מעבדת האווירודינמיקה, מכיוון שמתייחסים למספר עצום של פרמטרים. זהו שלב חיוני בתהליך התכנון המקדים. זה לוקח חלק גדול בבחינת המסה של מטוס ובהערכה ראשונית של עילוי, גרר. בינתיים, זה עוזר בהשגת חישובי אומדן טעינת כנף לאחר סיום הניתוח הרצוף. משוואות תיאורטיות המכווננות על פי נתונים אמפיריים עבור תנאי טיסה שונים הן מה שאומדני טעינת הכנף יכולות לחול עליהם. זה גם מסייע ליישם הערכה גסה של הדחף למשקל.
לבסוף, שלב הניתוח הפרמטרי מתחיל לשחק את תפקידו. ממדי הכנף והגוף משולבים בשלב הראשון כדי לייצר סדרה של תוצאות לכל שלב טיסה והביאו ליצירת חלל עיצובי.
עבור השלב השני של הניתוח הפרמטרי, יש לבחור סטים נכונים של יחסי טעינת כנף ודחף למשקל. בשלב זה, הוא מורכב מקבוצות הנתונים הנבחרות לחישוב מסת המטוס הכוללת. הסטים המספקים את ערכי המסה האופטימליים משמשים ליצירת עיצוב שופט שישמש לניתוח והערכה מעמיקים מאוחר יותר.
לאחר הערכה של עיצוב השופט, כמו בתמורה הוא מספק פרטים נוספים:
גדלים משוערים עבור משטחי בקרה.
הערכה גדולה יותר של ערכי עילוי, גרירה ומסה.
סיוע בהשלמת פריסת ציוד הנחיתה.
חישובים שונה עבור מאפייני ביצועים על סמך
נתוני קלט מותאמים ושיטות הערכה מורכבות.
חזרה על הנוהל מתבצעת עד לעמידה בקריטריונים של התכנסות המונית.
בסוף שלב עיצוב השופטים, מיושמים לימודי עיצוב רגישות על מנת לזהות תחומי עיצוב קריטיים על ידי שימוש בטכניקות גרפיות או מתמטיות. בנוסף, פעולות אחרות כולל תכנון של מערכות הידראוליות, כיבוי אש, הגנת קרח, חשמליות ופנאומטיות עוברות באופן סינכרוני.
ואז הגענו לחלק המסקרן ביותר – כלומר שלב העיצוב המפורט. לאחר שהעיצוב הוגדר לחלוטין, מזמינים דגמים מוקטנים לבדיקה מיצרן אב טיפוס, שרטוטים סופיים המבוססים על עיצוב להרכבה ותכנון לייצור מונחים עם גיאומטריות, סובלנות, טופולוגיות, מידות ומפרטי חומרים בפועל.
עיצוב מפורט
בשלב זה, קבלת אימות להליכי התכנון שהותוו בשלבים הקודמים היא המוקד העיקרי, שהוא גם השלב הנרחב ביותר בכל תהליך התכנון. זה מאפשר להתמקד בעיצוב האולטימטיבי של כל חלק, אב טיפוס ובדיקות. השימוש בחבילות תכנון ממוחשב וייצור ממוחשב כרוך בשלב זה, על מנת לתמוך בפעולות עיצוב המבוססות על הנתונים שנרכשו משלב התכנון המקדים.
ביצועים, עלויות זמן, עלויות ייצור וליקויים תפעוליים הם ארבעת הגורמים המרכזיים שיש לקחת בחשבון. על מנת לקבל תוצאה משולבת, מעורבים שני סוגים של הליכי בדיקה שהם בדיקות קרקע ובדיקות בטיסה. להלן ההתייחסויות המפורטות יותר של שני הסוגים.
בדיקות קרקע:זה כולל בדיקות מנהרת רוח כדי לשמור על תוצאות מחבילות CFD, בדיקות מבניות, הערכה אווירית אלקטרונית ובדיקת מערכת. כדי לחתוך עלויות מיותרות ובזבוז זמן, יצירת אב טיפוס של חלקים בקנה מידה ממלא את תפקידו היטב בבדיקות הראשוניות. על פי מפרטי החומרים הנדרשים מהקצה שלך, ספק שירותי אבות טיפוס זכאי ישתמש במומחיות נאותה ליצירת המבנה. בינתיים, אב טיפוס מקצועי מיושם כדי להיות מדויק יותר לניתוח קשיחות, רפרוף, חוזק ויציבות אלסטית וכו'. ישנן ארבע בדיקות מפתח שיש לבצע הן: העמסה סטטית, העמסה דינמית, ניתוח מודאלי רטט וניתוח רפרוף. הדיוק הנדרש להערכה סינתטית בין התכנון המתואר לתוצאות הניסוי יכול להינתן גם על ידי טכניקות הדפסת תלת-ממד סטריאו-ליטוגרפיות בעת יישום על חלקי מטוסים בקנה מידה.
בדיקות בטיסה: הסוכנויות המוסמכות, הידועות כרשויות כושר אוויר, מעורבות כדי לוודא את ביצועי המטוס ומאפייני הטיסה בפועל. בהתאם לתקנות התעופה הפדרליות תקני כושר אוויר הם יעריכו את התכנון של כלי טיס בהתבסס על דרישות התכנון והבטיחות שנקבעו מראש. הטבלה הבאה מתארת באופן מקיף את כל תקני הכשירות האווירית ואת כל השימוש בהם.
הבה נקדיש תשומת לב רבה ל-FAR Part 23 בין כל התקנים המפורטים לעיל. חלק 23 ישים עבור שירות, רגיל ואקרובטיקה עם קיבולת של פחות מ-12,500 פאונד ו-9 או פחות נוסעים במשקל המראה מקסימלי (MTOW).
עבור מטוסים מקטגוריית תחבורה מסחרית, כלומר איירבוס A320, או בואינג 737, FAR Part 25 מכתיב מספר דרישות סטנדרטיות. FAR Part 25 כולל חלקי משנה שהם A, B, C, D, E ו-F, כולם מכתיבים תקנים עבור מערכות ותתי-מערכות שונות למטוס תובלה מסחרי. יתרה מכך, עבור מטוסי רוטור, שהם מכונה בדרך כלל מסוקים, חלקי FAR 27 ו-29 מכתיבים את התקנים לקטגוריית רגילה ותחבורה בהתאם. בשלב זה לאחר השגת אישורי הכשירות האווירית, מחזור התכנון יסתיים למעשה ב-95% מעלות מחזור החיים. לאחר מכן, לאחר מכן, השלב של ייצור בקנה מידה גדול הוא על לשים.
כמה שזה עשוי להיראות מורכב בסקירה כה מעמיקה של מחזור התכנון במטוס. עדיין ניתן להגיע למעגל העיצוב במטוס שהושג היטב.
בתחום התעופה, למתן שירות של יצרן אב הטיפוס הנכון ישנה חשיבות רבה לדיוק האבטיפוס חשוב ביותר במיוחד אנו נמצאים בעידן בו ההימור גבוה מדי מבחינת זמן ועלות. צעד אחר צעד, חפירה על חשיבה ביקורתית וקבלת החלטות בוגרות יהיו יתרון במחזור העיצוב של כְּלִי טַיִס.