Verbesserte Konstruktionsprozesse für Turbomaschinen für eine immer anspruchsvollere Branche
Die Leistungserwartungen an moderne Flugzeugtriebwerke sind stetig gestiegen. Da die Treibstoffkosten nach wie vor zu den größten Ausgaben der Fluggesellschaften gehören, müssen durch die neuen Flugzeugtriebwerksprogramme erhebliche Verbesserungen der Treibstoffeffizienz realisiert werden. Parallel dazu führt das wachsende Umweltbewusstsein zu neuen, strengeren Vorschriften in Bezug auf Lärm- und Gasemissionen für neue Turbomaschinen.
Die aktuellen Marktbedürfnisse drängen die Hersteller von Antriebssystemen für die Luft- und Raumfahrtbranche, ihre Produktionslinien effizient zu skalieren. Fluggesellschaften sehen sich mit geringeren Margen konfrontiert: Neue Flugzeugtriebwerke müssen nicht nur eine bessere Leistung aufweisen. Durch eine verbesserte Wartungsfreundlichkeit sollen sowohl Time-on-Wing-Zeiten erhöht als auch Entwicklungszykluskosten reduziert werden.
Der Konstruktion von Turbomaschinen für maximale Leistung bei gleichzeitiger Verifizierung der Off-Design-Betriebsfähigkeit und Erfüllung der geltenden Vorschriften ist ein multidisziplinäres Unterfangen, bei dem aerodynamische, strukturelle, akustische und thermische Überlegungen eine Rolle spielen. Die Hersteller von Flugzeugtriebwerken prüfen alle Aspekte des Lebenszyklus von Flugzeugtriebwerken, um die vom Markt erwarteten aggressiven Kostensenkungsziele zu unterstützen. Dies wiederum zwingt die Hersteller dazu, ihre Entwicklungsprozesse bezüglich der Turbomaschinen und ihre Engineering-Software-Tools zu transformieren.
Die Fähigkeit, multiphysikalische Analysen in allen Phasen des Entwicklungs- und Konstruktionszyklus durchzuführen, ist daher unverzichtbar. Das SIMULIA Portfolio von Dassault Systèmes bietet aerodynamische, akustische, thermische und strukturelle Simulationsfunktionen mit der überlegenen Konnektivität der 3DEXPERIENCE Plattform. Unser Simulationsportfolio versetzt Triebwerkshersteller in die Lage, fundierte Konstruktionsentscheidungen zu treffen, die Maschinenleistung zu optimieren, gut vorbereitet in die Zertifizierung zu gehen und ihre Entwicklungszeiten zu verkürzen.
Der Hauptfokus für Triebwerkshersteller liegt zwar auf der Leistung, aber bei jeder neuer Triebwerksgeneration wurden die Triebwerksgeräusche reduziert. Auf Druck vieler Institutionen wie NASA, ACARE und ICAO müssen Lärmbelästigungen weiter reduziert werden, um die Auswirkungen von Flügen auf die Gemeinschaft zu begrenzen. Da die Flugzeugtriebwerke maßgeblich zum Fluglärm beitragen, müssen die Hersteller Maßnahmen gegen den Lärm durch Turbinen und Düsen ergreifen, um die ehrgeizigen Ziele für die Zukunft zu erreichen.
Dassault Systems und die Marke SIMULIA bieten ein einzigartiges Softwarepaket zur Simulation von aerodynamischem Lärm, der im Bypass-Bereich entsteht. Ein detailliertes digitales Modell des Flugzeugtriebwerks ermöglicht präzise Vorhersagen von tonalem Lärm sowie zu allen Interaktionen, die zu Breitbandlärm führen, in einer einzigen Simulation. Das Video zeigt die typischen Analysen und Erkenntnisse, die mit unserem Workflow für die Simulation von Flugzeugtriebwerksgeräuschen gewonnen werden können.
Das Flugzeugtriebwerk interagiert mit dem Flugzeug als System von Systemen. Bereiche wie Pylon, Triebwerksgondel und Schubumkehrer haben Auswirkungen auf beide Elemente. Die Lösung von Integrationsproblemen ist aufgrund der geteilten Verantwortlichkeiten sowie der Größe und Komplexität des erforderlichen Modells eine komplexe Aufgabe. Darüber hinaus werden Messungen erst sehr spät in die Entwicklung durchgeführt. Sie sind in der Regel Teil der Flugtests.
Dassault Systèmes SIMULIA bietet eine umfassende Reihe von Simulationsfunktionen, um potenzielle Probleme zu einem früheren Zeitpunkt im Konstruktionsprozess zu erkennen und kostspielige Neukonstruktionen in späteren Phasen zu reduzieren. Die derzeitigen Simulationsfähigkeiten ermöglichen die Analyse von Seitenwindeinflüssen, der Konstruktion und Leistungsfähigkeit des Pylons und der Interaktion zwischen Strahl und Auftriebshilfe. In dem Video wird eine Fallstudie über einen Schubumkehrer zusammengefasst, für den die Fähigkeit zur Strömungssimulation mit hoher Wiedergabetreue genutzt wird.
Während der Lebensdauer eines Triebwerks ist es wahrscheinlich, dass es einmal von einem Blitz getroffen wird. Die Simulation solcher Ereignisse mit hoher elektromagnetischer Intensität und die entsprechende Dimensionierung der Teile sind notwendig, um die Sicherheit der Reisenden garantieren und die Zertifizierung für das Triebwerk zu erhalten. Die Dassault Systèmes elektromagnetische Simulationslösung „CST Studio Suite“ deckt das gesamte Spektrum industrieller Anwendungen ab, um die Anpassung Ihrer Konstruktion an elektromagnetische Ereignisse zu unterstützen.
Weitere Informationen:
·SIMULIA Blog: How Simulation Helps Keep Aircraft Safe From Lightning Strikes
·Simulationslösung: CST Studio Suite
·Whitepaper: Simulating Lightning Attachment and Strikes On Aircraft
