eVTOL の設計とシミュレーション

世界の都市人口が急増を続ける中、交通渋滞という差し迫った課題は、ますます顕在化しつつあります。そのような中、将来的に交通の重要な役割を担うと期待されているのがアーバン・エア・モビリティです。特に、低公害の安全で静かな電動垂直離着陸機(eVTOL)は、この問題に対する効率的で環境に配慮したソリューションとなります。

現在、複数の企業がこの分野でさまざまなソリューションの開発を始めています。最初の製品が市場に投入され、認証の枠組みが成熟するにつれ、このセグメントの商業的な可能性が現実味を帯びてきています。現在は市場の普及をめぐって競争が繰り広げられており、アーバン・エア・モビリティは新たな時代に突入しています。

eVTOL 市場は、要件から構造、概念の評価、システム・モデリング、エンジニアリング、テスト、認定に至るまで、あらゆるエンジニアリング・フェーズにおいて多くの課題を抱えています。各製品やサービスの対象市場によっては、達成すべきマイルストーンの難易度が非常に高くなることもあります。しかし、革新的な製品を市場にいち早く市場に投入しようとするプレッシャーはどの企業にも共通しています。

ダッソー・システムズは、航空宇宙技術における 40 年以上の経験を活かし、eVTOL メーカーをサポートするための特別なソリューションを提供しています。要件のソース収集から、認定のための妥当性確認や検証に至るまで、開発ジャーニー全般で企業をお手伝いしています。eVTOL の設計とシミュレーションにおけるこうしたソリューションでは、すべての業務プロセスを 3DEXPERIENCE プラットフォーム上で包括的に扱うことができます。

以降のセクションでは、以下について説明します。

• CAD とシミュレーションの融合により、初期設計段階での意思決定を促進する MODSIM アプローチの有効性
• 空気力学と空力騒音の特性の設計、評価、最適化に役立つ SIMULIA の流体ソルバー
• 極めて重要なバッテリー技術開発において、化学モデリング、バッテリー・セル・エンジニアリング、モジュール・パック設計といった各フェーズを支える多彩なソリューション
• 特定の認定シナリオをシミュレートする方法と、シミュレーションによってテストを置き換える方法。Structure と Emag の機能により、バードストライクや落雷のシナリオのモデルを検証して、実際の環境での操作性と認定可能性を確認できます。

eVTOL メーカーがこの新興業界で優位に立つためには、設計プロセスの効率化と加速を可能にする新しいツールと方法が必要です。特に重要なのは、チーム間の連携、設計案のスピーディな検討、開発の初期段階における実現可能性の検証を可能にする、効率性と接続性に優れたエンジニアリング・ツールです。3DEXPERIENCE プラットフォームは、ハイエンドのパラメトリック CAD 機能、分野横断型のモデリングとシミュレーション、最新の最適化テクノロジーがすべて使いやすい 1 つの環境に緊密に統合されており、初期の設計を担当するエンジニアをサポートします。

eVTOL を都市部で広く普及させるためには、都市の背景音に自然に溶け込む、航空機としては非常に低いレベルまでノイズを抑制する必要があります。したがって、設計の初期段階から、ノイズの発生と環境へのノイズ・レベルを考慮することが不可欠です。広帯域雑音とトーナル・ノイズの両方を考慮し、複数のノイズ発生メカニズムを調べることが必要です。eVTOL 特有の飛行モードが遷移する性質も、翼端渦との相互作用で発生するノイズ低減の妨げとなるため、設計上の課題となります。SIMULIA PowerFLOW なら、過渡流シミュレーションにより、このようなすべての現象を初期設計段階で予測できます。