面臨的挑戰:
歐洲(zhou)航空安全局(EASA) 法規CS-25 第683(b) 節要(yao)求機(ji)(ji)(ji)身(shen)(shen)制造商證明,用(yong)于(yu)操縱飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)飛(fei)(fei)行控制面(mian)不受干擾、過(guo)(guo)度摩(mo)擦、斷(duan)開和飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)結構(gou)偏轉造成的(de)(de)(de)(de)任(ren)何形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)損(sun)壞。在過(guo)(guo)去,空客通過(guo)(guo)為每架(jia)新飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)建造試驗(yan)(yan)臺,根(gen)據作用(yong)在機(ji)(ji)(ji)身(shen)(shen)上(shang)的(de)(de)(de)(de)力偏轉結構(gou)組件,驗(yan)(yan)證這一要(yao)求。最大的(de)(de)(de)(de)測(ce)試臺需(xu)要(yao)足夠大,以(yi)包(bao)圍一個(ge)寬體(ti)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)翼(yi)。整體(ti)極其復雜(za),因為需(xu)要(yao)施加力到結構(gou)的(de)(de)(de)(de)許多不同(tong)位置,以(yi)便近(jin)似飛(fei)(fei)行期間所經歷的(de)(de)(de)(de)力。測(ce)試臺需(xu)要(yao)花費數(shu)百(bai)萬美元、利用(yong)數(shu)月(yue)時間進行測(ce)試。
這(zhe)種方法的局限性之(zhi)一是(shi),在完成詳細設計并(bing)制(zhi)造出飛機原型(xing)之(zhi)前,無法開始(shi)測(ce)(ce)試(shi)。在設計的這(zhe)個后期,通過(guo)測(ce)(ce)試(shi)發現問題(ti)通常是(shi)非(fei)常昂貴(gui)的。另一個限制(zhi)是(shi),物理(li)測(ce)(ce)試(shi)所涉及的時間(jian)嚴格限制(zhi)了可以測(ce)(ce)試(shi)的不同負(fu)載情(qing)況和配(pei)置的數量。
來自海克斯康的解決方案:
空客(ke)(ke)管理(li)層決定嘗試(shi)將(jiang)遵守(shou)該(gai)法規的(de)方式從物理(li)測(ce)試(shi)改為(wei)模(mo)(mo)擬(ni)。Adams 多體(ti)動力(li)學仿真(zhen)軟件 (MBS) 具有(you)復雜機構的(de)建模(mo)(mo)能(neng)(neng)力(li),并(bing)能(neng)(neng)結合用(yong)于預測(ce)機體(ti)變形的(de)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)(mo)型。空客(ke)(ke)多體(ti)模(mo)(mo)擬(ni)團隊決定作為(wei)概念驗(yan)證(zheng),模(mo)(mo)擬(ni)A400M 水平(ping)尾(wei)翼的(de)鉸鏈(lian),并(bing)預測(ce)鉸鏈(lian)7 在物理(li)測(ce)試(shi)中使(shi)用(yong)的(de)載荷下的(de)間隙g2。
采(cai)用與實際試(shi)驗(yan)相(xiang)同的(de)邊(bian)界(jie)條(tiao)件, 建(jian)立(li)了Adams 多體(ti)仿(fang)真模(mo)(mo)型。MSC Nastran FE 模(mo)(mo)型是建(jian)立(li)在HTP 和左右升(sheng)降舵上(shang)的(de)。模(mo)(mo)態(tai)中性文件(MNF) 導出為每個柔性體(ti),并耦合到Adams 模(mo)(mo)型。MNF 包(bao)含(han)由物理(li)坐標(biao)表示的(de)所有邊(bian)界(jie)模(mo)(mo)態(tai)和模(mo)(mo)態(tai)坐標(biao)表示的(de)一(yi)組截(jie)斷(duan)的(de)彈(dan)性模(mo)(mo)態(tai)組成(cheng)。HTP 的(de)有限元模(mo)(mo)型具有約35000 自由度(du) (DOF),而由MNF 定義的(de)柔性體(ti)僅具有約100 自由度(du),在求解(jie)過程中提供了顯著的(de)時間(jian)節省。
空中客車公司內部(bu)的(de)(de)CFD 程序用于確定(ding)在各(ge)種(zhong)飛行(xing)條件(jian)下機翼上(shang)的(de)(de)壓力。這些載(zai)荷被轉換成Adams 模型上(shang)的(de)(de)力,Adams 模型模擬了飛行(xing)狀態下操縱面的(de)(de)變形和(he)(he)對鉸鏈的(de)(de)沖(chong)擊(ji)。不確定(ding)的(de)(de)參數,如凸起和(he)(he)銷的(de)(de)平移摩擦系數和(he)(he)幾個關鍵尺寸(cun)的(de)(de)制造變化,在規(gui)定(ding)的(de)(de)范圍內變化,并與拉丁(ding)超立(li)方(fang)法相結合(he),得到500 個不同(tong)的(de)(de)參數值組合(he)。
對(dui)(dui)500 種(zhong)不同組合的(de)MBS 模(mo)型(xing)進行(xing)求解,并在(zai)升降(jiang)舵(duo)每次運行(xing)的(de)偏轉角度(du)上評(ping)估產(chan)生的(de)間隙。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)前(qian)模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)結果由于參數(shu)變化而產(chan)生的(de)帶(dai)寬以(yi)灰色顯示(shi)在(zai)圖(tu)中。測試(shi)(shi)結果用紅色顯示(shi)在(zai)圖(tu)表上,它(ta)們在(zai)預(yu)測范圍內吻合得很好。通過(guo)對(dui)(dui)A400M舵(duo)、A380 升降(jiang)舵(duo)、A380 副(fu)翼和(he)(he)A350-900 1g 機翼彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)不同模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni),進一步驗(yan)(yan)證(zheng)了該方法的(de)有(you)效性。烏利(li)· 蘭(lan)德韋爾,空(kong)客多(duo)體模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)分析員說:“ 功(gong)能(neng)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)用于證(zheng)明符合所(suo)有(you)要(yao)求,包括(kuo)干擾(rao)、過(guo)度(du)摩擦、斷開和(he)(he)包括(kuo)一級(ji)和(he)(he)二級(ji)結構在(zai)內的(de)完整控(kong)制表面組件(jian)的(de)任何形式的(de)損壞,并檢(jian)查組件(jian)的(de)系統級(ji)兼容(rong)性。模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)結果成功(gong)地與所(suo)有(you)的(de)測試(shi)(shi)相關聯(lian)。這些結果使歐洲航空(kong)安(an)全局相信(xin),功(gong)能(neng)測試(shi)(shi)可以(yi)用多(duo)體模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)代替,因此模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)被(bei)用來驗(yan)(yan)證(zheng)A350-1000 XWB 機翼。”
客戶簡介:
空中客車公司 ( 歐(ou)洲)
空中客(ke)(ke)車公司(si)(si)(Airbus,又稱空客(ke)(ke)、空中巴士),是歐(ou)洲(zhou)一家飛(fei)機制造(zao) 、研發(fa)公司(si)(si),1970年12月于法國成立。 空中客(ke)(ke)車公司(si)(si)的股份由歐(ou)洲(zhou)宇航防務集團公司(si)(si)(EADS)100%持(chi)有。
空(kong)中客車公司完善(shan)的產(chan)品線包(bao)括100 到500 多(duo)個座位的高度成功的飛(fei)機(ji)系(xi)列(lie):單通道A320 系(xi)列(lie)、寬體(ti)遠程(cheng)A330 系(xi)列(lie)、新一代A350 XWB 系(xi)列(lie)……
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