据复合材料世界2017年1月2日刊文,Collier研究公司日前加入了NASA的先进复合材料联盟(ACC),成为ACC中唯一的软件公司。ACC的新成员还包括激光飞行科学公司、轨道ATK公司、南卡罗莱纳大学McNAIR航空航天创新与研究中心以及威奇托州立大学国家航空研究中心(NIAR)。ACC于2015年成立,包括NASA兰利研究中心(LaRC)、FAA的休斯技术中心、波音、GE、洛克希德·马丁、联合技术公司,以及国家航空航天研究院(NIA)——ACC的集成方。
ACC旨在将更好的复合材料分析、设计和制造带入工程实践,帮助维持美国在航空制造中的领导地位。该联盟由NASA成立,以支持先进复合材料项目,该计划是NASA航空研究任务部先进航空器计划的一部分。项目目标是面向复合材料飞行器,减少30%的产品开发和认证时间。
Collier研究公司总裁表示:“在面向飞行的结构设计中减少重量,是航空航天工业增加复合材料使用的动力。这些先进材料比金属的认证更复杂,使用自动化、综合分析和设计-性能优化,对于确保复合材料最有效使用和最高效飞行认证就十分关键,从研制的早期阶段直到制造。”
公司将领导ACC的2项研究团队:快速工具和面向制造的设计。公司表示:“快速工具很重要,因为绝大部分的飞行器设计开发和结构认证分析涉及它们。设计成熟化过程跨越数年。缩短这一进度将对飞行器生产带来巨大影响。面向制造的设计包括在分析和优化设计阶段,集成诸如机器人自动丝束铺放(AFP)和固化工艺。将这些技术早期综合并迭代,将帮助工程人员提升质量和分层制造中的一致性,出现更少缺陷并使认证更顺利。”
Collier研究公司的HyperSizer是NASA商业化的首款软件。它用于许多美国航天项目并为飞行器制造商使用,包括斯普利特航空系统公司,为国防部联合多用途技术验证机(JMR TD)项目的贝尔V-280直升机原型设计了机身。
HyperSizer软件
【延伸阅读之一】NASA组建先进复合材料联盟力促复合材料飞机发展
据复合材料世界2015年4月6日刊文,NASA正与五个组织合作开展一项研究计划,将使用复合材料建造未来飞机:一款能展示出轻质、高强特性的飞机。NASA选择了国家航空航天研究所(NIA)来管理这个“先进复合材料联盟”,该联盟正致力于提升复合材料的研究与认证。
NIA将与联盟保持联络,帮助管理成员研究项目的组织和财务问题。NIA还将作为二级成员派代表进入联盟技术监督委员会。联盟其它成员还包括NASA先进复合材料项目,由兰利研究中心管理;FAA;GE航空;洛马航空公司;波音研究与技术部;联合技术公司普惠团队。
NASA组建这个联盟是为了支持“先进复合材料项目”,该项目是NASA航空研究任务部“先进空中运输项目”的一部分。项目目标是减少30%的产品研制和认证时间,加速复合材料应用于航空。一个由NASA、FAA和空军研究实验室专家组成的委员会评审了20个申请者,基于技术、意愿和成本分摊能力,以及政府机构认证经验、技术领域和合作历史,挑选了相关成员。
NASA航空研究任务部副主任Jaiwon Shin表示:“NASA承诺通过尖端研究与开发,使航空运输发生转型。这个合作伙伴关系将帮助我们更快地将优质复合材料投入使用,维持美国在航空制造方面的领导地位。”
【延伸阅读之二】软件加速未来直升机机身设计
着眼于未来,美国陆军在2014年6月进行了“联合多任务(JMR)”竞争,挑选下一代高速旋翼直升机。有两型方案进入了技术开发(TD)阶段:贝尔直升机公司的V-280“勇士”,西科斯基与波音联合开发的SB-1“挑战者”。
JMR-TD阶段是国防部“未来垂直起飞(FVL)”项目的前者。FVL项目预算预计1000亿美元,将在2030年后完成2000到4000架中级UH-60多用途和AH-64攻击直升机的替换。
斯普利特航空系统公司基于V-22“鱼鹰”的技术,设计了V-280的倾转旋翼机身。这款多任务倾转旋翼军用飞行器具备垂直起降(VTOL)和短程起降(STOL)能力。美国海军陆战队2007年开始部署,美国空军2009年开始部署。
V-280机身原型
斯普利特在2015年9月公开了V-280的机身原型。设计和开发是在公司位于威奇托的原型工厂内完成的。这款复合材料机身之后运到贝尔位于阿马里洛的制造厂进行总装。
通常,开发这种机身需要大约2年。不过,斯普利特的工程人员在HyperSizer设计软件的帮助下,仅用了22个月就完成了任务。这是斯普利特首次与软件供应商Collier合作。
Collier结构工程师表示:“一架典型飞行器项目的设计分析循环需要在设计者(使用CAD软件)和应力分析师之间进行许多迭代。这是一个非常费时的过程。”
HyperSizer将结构尺寸确定与载荷分析过程自动化。内建工具能够在严酷的飞行、降落和地面载荷条件下,定义机身结构对于强度、稳定性、刚度、偏转和旋转限值的要求。
软件还自动生成FAA认证所需的应力报告,消除了手动计算和制表的需要。这些报告中的相关数据可被检查与审查,以证明机身的结构良好性。
贝尔公司表示先进技术使V-280能在高速执行大载荷的远程机动。直升机的初始飞行预计在2017年下半年进行。公司的工程人员称该飞行器可在2025年部署。
HyperSizer已为NASA和航空航天制造商使用,提升用复合材料或金属材料制作的太空发射和其它飞行器的设计。据Collier公司称,软件平均可减少20%~40%的结构重量。它还可用于风能、高铁、汽车和造船工业。
最新的V7版本处理大型有限元模型以及数千优化区域和载荷条件。复合材料层压排序现在完全集成到尺寸确定优化工作流过程中。还有新功能,如详细应力报告和用户定义的分析插件。