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航空发动机设计在制造前要经历了多少“体检”分析?


作为飞机的心脏,发动机普遍被认为是一架飞机最核心的部件。一般来说,航空发动机的制造成本占整机制造成本的30%左右,是研究与投入的侧重点。发动机结构特殊,零件数量多、形状复杂、加工难度大,而且是故障多发的结构,为生产高性能发动机,国内外发动机厂家都投入了大量的人力、物力和财力。飞机发动机成本过高的一个重要原因是必须进行大量大尺寸的试验,而在此方面计算机仿真具有巨大优势,可以减少大量的实验工作量,有效降低研制费用,缩短研发周期。

海克斯康强大的MSC仿真系统在航空发动机设计阶段可覆盖全面的性能仿真于测试,为发动机的研发与设计提供强有力的助力,在大批量制造前为发动机提供全面的“体检”仿真测试。

航空发动机仿真“体检”之性能结构分析

MSC Nastran可高效的完成航空发动机对性能结构的结构静力分析、整机动力学特性分析和结构非线性动力学分析。对结构静力分析是航空发动机领域最重要和最为基础的力学分析方向,发动机中几乎所有的零部件都会涉及重要性、程度和精度要求不等的静力计算问题,使用MSC Nastran可快速获得结构件的静强度和静刚度,并为后续的其它分析要求服务。MSC Nastran在航空发动机转子系统及整机系统振动的研究中涵盖了对发动机结构承受的动态强度和振动载荷的分析,其研究对航空发动机的安全、可靠工作具有重要意义。

航空发动机仿真“体检”之耐久性分析

伴随航空发动机对高效率和高推重比的追求,其工作环境也变得越为恶劣,疲劳耐久性问题一直是航空发动机领域的难题。MSC软件在疲劳分析中为航空发动机各种零部件各种方式的疲劳寿命分析提供非常完善分析的方案。其具有完整的前后处理功能、界面友好、易于操作,可完成疲劳求解的各种输入设置和计算结果的可视化处理。同时,也兼顾断裂和损伤容限设计分析。

航空发动机仿真“体检”之多体与控制分析

发动机经过长时间的发展,升级优化,具备较为复杂的机械原理和灵巧的设计理念,为了在新型航空发动机设计之初以及整个设计流程中对其性能进行分析研究,MSC Adams& Easy5等软件为多体动力学分析和控制系统分析提供了强大的帮助。软件之间具备丰富的接口能力,可完成机电联合仿真,保证用户获得最完整的数据交互能力。

航空发动机仿真“体检”之噪声评估与优化

航空噪声是在当前世界进一步扩展和改进空路交通系统的重大限制之一。叶片高速转动产生的气动噪声成为发动机最主要的声音来源,但通常不可能通过降低转速或减少叶片个数来实现静音的目标,声衬设计以及诸如唇口形状、喷管形状等几何优化相对来说更容易实现。对发动机噪声进行评估与优化,MSC Actran软件可通过对振动声学和气动声学分析,并配合结构有限元(Nastran)与多体动力学软件(Adams)以及计算流体力学CFD软件,对发动机各方面噪声问题进行全面分析,众多飞机生产商都在应用这套方案,如波音,空客,巴西Embraer,中国商飞等。

航空发动机仿真“体检”之高性能复合材料研究评估

新一代航空发动机要求具有更高推重比、更高可靠性和更长寿命,而复合材料比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好、各向异性、以及材料性能可设计的特点可运用到新型发动机的设计中,实现显著减重效益,并改善结构性能。MSC软件系统能够在复合材料设计过程中提供多种不同的工具软件,包括材料库中材料数据的获取,铺层设计和优化,复合材料强度,失效分析,振动,疲劳,断裂力学以及微观复合材料分析功能。通过MSC复合材料评估系统可以针对航空发动机从微观材料组分到零部件级,再到系统级进行仿真。

多年来,海克斯康制造智能不断寻求颠覆性科技创新,与飞机制造商、原始设备制造商及零部件供应商共同设计跨时代新型飞机。从1963年,获得美国航空航天局的原始合作合同,将有限元分析(FEA)软件NASTRAN(NASA结构化分析软件)进行商业化到完成波音787机身装配和空客A350复材加工任务,从面向航空发动机整体方案到参与国人引以为傲的C919研发,海克斯康制造智能以尖端的测量技术和更智能化的方案为一代又一代的新型飞机研发和质量保驾护航。

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