Acces deschis

rezervă

Optimizarea structurală și reducerea greutății spar și a coastelor

PG Student, Aeronautical Engg MVJ College of Engg, Bangalore, Karnataka, India

Antony Samuel Prabu G Asst. Prof. Aeronautical Engg MVJ Colegiul din Engg, Bangalore, Karnataka, India

Rezumat Obiectivul principal al acestui proiect este de a optimiza și reduce greutatea Spar și a coastelor aripii. Și pentru a realiza structura cât mai ușoară posibil pentru aceleași condiții de încărcare și condiții de graniță. Această lucrare sa concentrat în principal pe optimizarea spariului și a coastelor. Software-urile utilizate pentru această lucrare sunt CATIA v5 pentru modelarea coastelor și spargului, hipermesh-ul Altair pentru împletire, MSC NASTRAN pentru deplasarea și analiza stresului spargului și nervurile aripii și optistructul este utilizat pentru procesul de optimizare. Selecția și analiza foliei aeriene se face folosind XFLR 5. Pentru această lucrare sunt utilizate materiale compozite. Rezultatele analizei de deplasare și de stres sunt analizate din MSC NASTRAN. Optimizarea topologiei se realizează utilizând optistruct. Fracția de volum este funcția obiectivă și deplasarea ca constrângere de proiectare. Lucrarea vizează reducerea greutății structurii la 10%. Și, în același timp, masa structurii este redusă.

Cuvinte cheie Optimizarea topologiei; Material compozit; Analiza elementelor finite.

Densitatea tonului \ m³

Suprafața aripii S în m W² S W/S Aripa de croazieră Încărcare în N \ m V² Viteza de croazieră în m \ s

W Greutate în kg sau N Rădăcina coardei în m Tipul coardei în m

g Accelerația datorată gravitației

Volumul structurii înainte de optimizare Volumul optimizat al structurii

Greutatea structurii înainte de optimizare Greutatea structurii după optimizare MAC Acordul aerodinamic mediu

(y) Ridicarea totală generată de aripă cu plan trapezoidal sub formă de element finit FE

Optimizarea [1] este realizarea maximelor sau minimelor în structură. Industria aviației are marele avantaj al procesului de optimizare. În această lucrare, se realizează optimizarea pentru a reduce greutatea structurii. Această lucrare se bazează pe reducerea greutății structurii, astfel încât structura să poată suporta sarcina utilă în aceleași condiții de încărcare și să se efectueze o serie de iterații în procesul de optimizare. Pentru această lucrare sunt utilizate materiale compozite [7]. Materialele selectate sunt CFRP, GFRP și Balsawood. CFRP este pentru spart, GFRP este pentru pielea aripilor și lemn de balsa pentru coaste. Proiectarea teoretică a aripii se realizează luând în considerare valorile standard. Geometria aripilor și a nervurilor sunt proiectate folosind modelele CATIA V5 și FE [8], realizată cu hipermesh din Altair. Spar este elementul structural principal care poartă o sarcină de îndoire. Pentru această teză se folosește un singur spar. Coaste sunt structurile aripii, care conferă forma aripii. Analiza stresului și a deplasării este efectuată în această lucrare. Optimizarea topologiei se realizează luând deplasarea ca constrângere de proiectare. Materialul poate fi îndepărtat sau grosimea structurii este redusă prin procesul de optimizare.

Fig 1: Metodologia de proiectare urmată pentru întreaga lucrare

MODELAREA ALEILOR

Selecția aerofoilului este principalul criteriu important pentru proiectarea aripilor. Aerofoilul selectat ar trebui să îndeplinească toate cerințele, cum ar fi performanțe aerodinamice bune, viteză mai mică de blocare, ridicare ridicată etc. Avioanele selectate sunt un număr redus Reynolds (Re) cu ridicare ridicată.

În comparație cu volanul NACA, volanul Selig are o înălțime ridicată și, de asemenea, o valoare ridicată a Cl; prin urmare, panourile aeriene selectate sunt panouri aeriene Selig cu o înălțime ridicată.

Graficul 1: Compararea unghiului de atac Vs coeficientul de ridicare

Aripile selectate sunt

Prin observarea grapp-ului cu un profil aerian diferit, S1223 are o valoare ridicată a Cl, dar, în același timp, tracțiunea este inacurată la acel lift. Dar în cazul S1210 Cl este aproape 2 și se oprește la o anumită valoare a unghiului de atac, iar Cl se schimbă drastic la unghiul particular de atac. S1210 având o pantă mare. Prin urmare, luând în considerare parametrii de mai sus, este selectat Airfoil S1210.

Cerințe de date pentru proiectarea aripii