Pipistrel študija primera: O virtualnem testiranju in certifikaciji

Pipistrel študija primera: O virtualnem testiranju in certifikaciji

Preberite študijo primera našega partnerja – Pipistrel Vertical Solutions

ZAHTEVANI POSTOPKI TESTIRANJ PRI CERTIFIKACIJI

Eden izmed korakov, ki ga je običajno potrebno opraviti v postopku certificiranja, je določitev lastnih frekvenc letala in njegovih krmilnih površin ter pripadajočega strukturnega dušenja z obsežnimi testiranji. Ta testiranja so zelo zamudna, saj lahko trajajo tudi več mesecev in izjemno draga. Pridobljene vrednosti lastnih frekvenc in strukturnega dušenja se nato uporabi za analizo opletanja, ki se lahko pojavi zaradi vpliva aerodinamičnih sil na lastna nihanja letala (t.i. flutter). Ta nam pove, kolikšna je najvišja varna hitrost letala in kako obtežiti krmilne površine, da izboljšamo aeroelastično stabilnost letala.

“Zahvaljujoč zanesljivosti in natančnosti SIMULIA Abaqus programske rešitve je končne rezultate simulacij priznala EASA (Evropska agencija za varnost v letalstvu). To nam je omogočilo hitrejšo pot do dokončne potrditve strukturne integritete letala.”- Dr. Tine Tomažič, CTO, Pipistrel Vertical Solutions


IZGRADNJA DETAJLNEGA DIGITALNEGA DVOJČKA OBSTOJEČEGA LETALA

V Pipistrel Vertical Solutions so v proces certificiranja novega dvosedežnega električnega letala Virus SW 128, vključili programsko rešitev SIMULIA Abaqus, ki temelji na metodi končnih elementov, ter z njim izvedli prvi korak v tem procesu, to je določitev lastnih frekvenc novega letala. Ker je bilo fizično testiranje pred časom že izvedeno za podobno letalo Virus SW 121, so imeli idealno priložnost za ponovitev virtualnega testiranja ter natančno kalibracijo različnih parametrov numeričnega modela letala Virus SW 121. Parametre in znanje, ki so ga ob tem pridobili, so prenesli na novi numerični model letala Virus SW 128, s katerim so nato relativno hitro določili lastne frekvence nihanja letala in njegovih krmilnih površin.

Zaradi večletnih izkušenj pri izdelavi kompleksnih FEM modelov letal, simulacija lastnih frekvenc dobro definiranih kompozitnih struktur, katerih posamezni deli so med seboj zlepljeni, ni predstavljala posebnega izziva. Največji izziv je predstavljalo modeliranje mehanizmov krmilnih površin (smerno in višinsko krmilo ter flaperoni) ter določitev potrebnih koeficientov elastičnosti in dušenja zglobov. Obnašanje krmilnih površin ima namreč velik vpliv na globalne lastne frekvence kril in trupa in tudi na sklopljene frekvence strukture in aerodinamike letala, ki so ključne pri flutter analizi. Zato je zelo pomembno, da se s FEM modelom dobro popiše togostne in masne lastnosti celotnih mehanizmov krmilnih površin. Abaqus tu omogoča širok izbor povezovalnih elementov z dodatnimi možnostmi, ki so pomembne prav pri kalibraciji teh mehanizmov.

“Predstavljeni numerični modeli letal so izvrstno orodje za preverjanje novih zamisli, primerjavo trdnostnih in stabilnostnih karakteristik struktur zgrajenih iz karbonskih in steklenih vlaken ter optimizacijo raznih elementov.” - Miha Škof, Strukturne analize, Pipistrel Vertical Solutions


USPEŠNA CERTIFIKACIJA NOVEGA LETALA NA OSNOVI REALISTIČNIH SIMULACIJ

Numerični model so nato modificirali, da je ustrezal novemu letalu in še enkrat izračunali frekvence novega letala Virus SW 128. Te so nato uporabili za nadaljnjo flutter analizo in tako nadomestili obsežno testiranje z virtualnim testiranjem lastnih frekvenc.


Slika 1: Torzija repa z odklonom smernega krmila pri 6,1 Hz in torzijska asimetrična lastna oblika kril z nihanjem flaperonov pri 31.9 Hz.


Rezultati simulacij, ki so pokazali strukturno ustreznost letala, so bili priznani s strani Evropske agencije za varnost v letalstvu EASA (European Aviation Safety Agency). Slednje je Pipistrelu omogočilo cenejšo in hitrejšo pot do dokončne potrditve strukturne integritete letala, ki je vsebovala še končni test aeroelastične stabilnosti oziroma opletanja (t.i. flutter test) v zraku pri najvišji hitrosti letala. Ta je bil po pričakovanjih uspešno opravljen.




O Pipistrelu: Pipistrel Vertical Solutions je podjetje skupine Pipistrel, ki se ukvarja z načrtovanjem letal, inovativnih električnih in hibridnih letalskih pogov, pogonskih baterij in njihovo certifikacijo po najvišjih letalskih standardih. Je nosilec pooblastila za načrtovanje letal tako evropske agencije za varnost v letalstvu (EASA), kot tudi slovenske nacionalne agencije za civilno letalstvo (SI-CAA). Pipistrelova letala so znana po edinstvenih konstrukcijsih rešitvah, uporabi modernih kompozitnih materialov, visoki zanseljjivosti in nizkih obratovanih in vzdrževalnih stroških. Nadpovprečne letalne zmogljivosti in aerodinamične ter strukturne posebnosti omogočajo Pipistrelu uporabo inovativnih električnih pogonov za doseganje brezemisijskega letenja. Skupina Pipistrel obvladuje 100% tržni delež električnih letal pri strankah na vseh kontinentih sveta in je v svoji 30 letni zgodovini dostavila že več kot 2000 letal kupcem iz več kot 100 držav.

ABAQUS - Engineering Computing and Technical Services

O SIMULIA Abaqus: 
Abaqus sodi v sam vrh ponudbe programskih rešitev za izvedbo najzahtevnejših nelinearnih simulacij. Tja ga uvršča kombinacija natančnosti, robustnosti in visoke zmogljivosti ob hkratni enostavnosti uporabe. Abaqus se z velikimi doprinosi uporablja v različnih industrijah, od avtomobilske, letalske in ladjedelniške industrije pa vse do biomedicine. Več informacij o programski opremi SIMULIA Abaqus preberite tukaj

     


NALOŽITE PIPISTREL ŠTUDIJO PRIMERA