成就客户
Simcenter助力美国国家航空研究所实现垂直起降飞机综合安全性分析
故事摘要
业务诉求
在航空航天和国防工业中，安全性和性能至关重要。城市空中飞机/飞行汽车(UAM)的概念正在成为现实，但必须满足现实世界的安全期待，如紧急着陆概念。许多新型电动垂直起降飞行器 (eVTOL) 可能不符合当前规定的典型飞机类别，而紧急着陆的速度、加速度和角度等条件要求都是基于传统飞机的历史数据得来的，迫使局方必须重新思考现有的紧急着陆规定。
解决方案
美国国家航空研究院采用SimcenterTM MadymoTM软件和 HEEDSTM软件针对垂直起降飞机，提出基于数字李生的综合安全性能评估方法，为eVTOL的紧急着陆综合安全性优化提供了一个可行的解决方案。
实施效果：
得到了针对eVTOL的综合安全性能评估方法。该方法利用基于Simcenter的先进的数字系统，使美国国家航空航天研究所(NIAR)能够以比物理测试低得多的成本进行这些安全评估。
企业背景介绍
美国国家航空航天研究所 (National Institute forAviation Research，简称NIAR) 是美国堪萨斯州威奇托州立大学的一个研究机构，成立于1985年NIAR致力于开展航空航天领域的应用研究、技术开发和测试工作，为航空航天行业提供创新解决方案和技术支持。该研究所的主要任务包括航空航天工程研究、材料和结构性能评估、飞行安全性分析飞行器系统集成、航空材料制造和维修等领域的研究。
NIAR拥有先进的实验设施和测试设备，包括风洞结构力学实验室、材料实验室、燃气涡轮发动机测试设施等。研究所还与行业合作伙伴密切合作，为航空航天公司提供咨询服务、培训和技术支持。
企业亟待解决的业务问题
新型航空器的紧急着陆规定，如美国联邦航空管理局于2020年10月在电动垂直起降飞行器耐撞性研讨会第二次会议上所展示的，许多新型电动垂直起降飞行器可能不符合当前规定的典型飞机类别。例如，紧急着陆的速度、加速度和角度等条件是基于某些传统技术的历史数据。新型飞行器需要对紧急着陆条件进行新的分析，这些条件也可以基于一种新的冗余系统，以降低着陆速度。只要保留了规定的主要原则，航空管理机构将愿意提出超越传统要求的新安全概念。
企业应用实践与探索
解决方案实际应用情况与探索：
乘员安全必须成为与设计、开发和运营城市空中交通系统相关的整体技术和管理过程的不可或缺的一部分。
通过采用综合安全方法，对整个飞行器进行安全性能评估。因此，整体安全性能的结果可能会与按照当前规定进行的标准化子系统评估之和有所不同。在这种方法中，需要解决所有关键标准，如可维护的可生存容积、乘员减速负荷的最小化、保持出口路径和质量保持项的评估。
在综合安全评估过程中，概念开发始于定义紧急着陆条件和飞行器子系统和结构的能量吸收能力的架构。使SimcenterMadymo建立综合安全性模型。SimcenterMadymo高效的多体模型和HEEDS智能优化能力，使得NIAR在不需要调整优化算法或高数量的CPu的情况下探索大规模和复杂的设计空间。
使用先进数字系统的综合安全评估，能够以比物理测试更低的成本进行这些安全评估。
实施成效:
应用HEEDS和Simcenter Madymo，NIAR能够在设计和测试过程中节约成本和时间。通过使用虚拟仿真和优化工具，可以减少物理试验的需求，从而降低开发成本和周期。通过优化设计参数和评估安全性能，NIAR能够提供更可靠、更安全的飞行器解决方案。这有助于降低飞行事故风险，提高乘员和乘客的安全性。
实施企业反馈与点评:
通过这种万式，NIAR开发了一种飞机座椅，仅经过6个月的开发，就在一次测试中通过了要求。此外，测试结果与模拟预测的性能非常吻合，因此它们证明了方法和工具集的成熟度。
Dr. Gerardo OlivaresDirector,Advanced Virtual Engineering andTesting Laboratories,NATIONAL INSTITUTE
FOR AVIATION RESEARCH (NIAR)
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