;docx

Опыт компании ЗАО «Транзас» в решении
задач аэроупругости БЛА в MSC.FlightLoads
Р.Р. Гаделев, ЗАО «Транзас»,
Р.В. Леонтьева, ОАО «Туполев»
XVII Российская конференция пользователей компьютерных систем
инженерного анализа MSC Software, г. Москва, 8-9 октября 2014 г.
О Группе «Транзас»
Авиация
Море и река
ЖД транспорт
ВПК
Бортовое оборудование
Тренажеры
Базы данных и карты
Беспилотные летательные аппараты
Светотехническое оборудование
Бортовое оборудование
Тренажеры
Базы данных и карты
Береговые системы
Системы обучения
Бортовое оборудование
Тренажеры
Нефтегаз
Город
Образование
Бортовое оборудование
Тренажеры
Базы данных и карты
Береговые системы
Беспилотные летательные аппараты
ГИС
Системы обучения
Автоматизация документооборота
Бортовое оборудование
Тренажеры
Береговые системы
Системы безопасности
Беспилотные летательные аппараты
Тренажеры
Образовательно-развлекательные
Системы безопасности
комплексы
ГИС
Системы обучения
Автоматизация документооборота
Слайд 2
Группа «Транзас». Беспилотные летательные аппараты
ЗАО «Транзас» является разработчиком и производителем беспилотных
летательных аппаратов (БЛА) и беспилотных многоцелевых комплексов.
Слайд 3
Задачи, решаемые в MSC.FlightLoads
MSC.FlightLoads предназначен для комплексного анализа аэроупругих,
динамических и прочностных характеристик летательных аппаратов.
С применением MSC.FlightLoads решены следующие задачи:
• балансировка «жесткого» /
упругого летательного
аппарата ,
• флаттер.
В качестве решателя
используется MSC.Nastran.
Слайд 4
Аэроупругая модель. Подходы к моделированию
Решение аэроупругих задач выполняется на основе соответствующих
расчётных моделей.
Аэроупругая расчётная модель БЛА состоит из:
• упруго-массовой модели, составленной из конечных элементов
CBAR, CONM2, RBE2, BUSH; создана средствами MSC.Patran
• аэродинамической модели, составленной из элементов типа
CAERO1; аэродинамика по методу дипольных решеток (DLM);
создана средствами MSC.FlightLoads.
Рассмотрены весовые конфигурации:
от пустого снаряженного до максимального взлетного веса.
Размерность модели снижена за счет симметрии относительно
плоскости XOZ.
Слайд 5
Расчет частот и форм собственных колебаний
В основе расчета аэроупругих характеристик лежит разложение по
собственным формам колебаний.
Решение в MSC.Nastran, SOL103 - Normal Modes, метод Ланцоша.
Рассчитаны симметричный и антисимметричный спектры.
Визуализация результатов в MSC.Patran.
Вертикальный изгиб крыла 1 тона
Слайд 6
Вертикальный изгиб хвостового
оперения 1 тона
Аэродинамическая схема. Проверка качества сетки
1. Maximum Aspect Ratio (span/chord) = 3.0 для ячейки сетки
Слайд 7
Аэродинамическая схема. Проверка качества сетки
2. Minimum Boxes/Wavelength ≥ 15.0
Boxes/Wave = V/f*chord, где
chord – характерная хорда,
V – минимальная скорость,
f – максимальная частота (в расчетном спектре) в Гц
Слайд 8
Сплайн-интерполяция
Связь упруго-массовой и аэродинамической моделей осуществляется
при помощи балочных сплайнов.
Для балочной схемы выбран тип сплайнов: SPLINE 7 -Finite Beam.
Верификация сплайнов:
Вертикальный изгиб крыла 1 тона
Слайд 9
Вертикальный изгиб хвостового
оперения 1 тона
Статическая аэроупругость – SOL144
В
MSC.FlightLoads
решены
задачи
статической
аэроупругой
устойчивости, определяются кинематические характеристики органов
управления и исследуется влияние упругой деформации ЛА на
перераспределение аэродинамических сил.
С помощью решателя SOL 144 - Rigid Trim проведен расчет
балансировки "жесткого" ЛА; SOL 144 – Flexible Trim - расчет
балансировки упругого ЛА (с учетом изменений аэродинамических сил,
обусловленных влиянием упругости ЛА).
Получены
производные
устойчивости,
аэродинамические
коэффициенты сил и моментов и т.д. Визуализация в MSC.Patran.
Слайд 10
Флаттер – SOL 145
Для решения задач о флаттере в MSC.FlightLoads использован метод PK,
в котором вычисляются частоты и формы собственных колебаний
упругого ЛА в потоке, имеющем заданную скорость.
Получены годографы комплексных частот на плоскости корней.
Определены критические точки флаттера.
Im(p) рад/с
Изгибно-крутильный флаттер
крыла
Re p, рад/с
Слайд 11
-30
-20
-10
0
10
20
30
Верификация математической модели и
результатов расчета
 проверка парциальных частот и форм собственных колебаний
балок
 проверка спектра частот и форм собственных колебаний
 проверка массово-инерционных характеристик
 проверка качества аэродинамической сетки
 верификация сплайнов
 оценка результатов расчета статической балансировки
 оценка результатов расчета флаттера
Слайд 12
Выводы
• С помощью программного комплекса MSC.Nastran /
MSC.FlightLoads проведен комплексный анализ
характеристик аэроупругости проектируемого БЛА.
• Полученные результаты исследований будут
использованы при сертификации БЛА.
Слайд 13
Спасибо за внимание!
Направляйте вопросы на email: [email protected]
XVII Российская конференция пользователей компьютерных систем
инженерного анализа MSC Software, г. Москва, 8-9 октября 2014 г.