نرم افزار طراحی هواپیما CEASIOM | هوافضای جوان

نرم افزار محاسباتی طراحی مفهومی هواپیما CEASIOM

نرم افزار CEASIOM، کوتاه شده ی  (Computerized Environment for Aircraft Synthesis and Integrated Optimization Methods) یا محیط مجازی برای ساخت هواپیما و روش های ترکیبی بهینه سازی، یک ابزار محاسباتی چند منظوره با توانایی انجام محاسبات آیرودینامیکی و سازه ای، همچنین تحلیل پایداری و کنترل می باشد. این نرم افزار برای مرحله ی طراحی مفهومی هواپیما توسعه یافته است. هدف استفاده از CEASIOM، بدست آوردن تحلیل دقیق تری از رفتار دینامیکی هواپیما در این مرحله می باشد. در بخش طراحی مفهومی، سرنوشت بیش از هشتاد درصد هزینه ی تولید یک هواپیما مشخص می شود. با طراحی دقیق تر در این بخش می توان از بروز خطاهای ناگزیر جلوگیری کرد. در نتیجه، استفاده از نرم افزار CEASIOM می تواند در فرایند ساخت هواپیما بسیاری از هزینه های اضافی را کاهش دهد.

(تذکر: این مقاله برای آشنایی کلی با نرم افزار کاربردی طراحی مفهومی هواپیما، CEASIOM، می باشد. در مقالات بعدی، سعی بر معرفی کامل بخش های مختلف این نرم افزار در قالب درسنامه های جداگانه می شود)

نمایی از بخش های مختلف این نرم افزار در یک تصویر

نرم افزار CEASIOM در نوع خود نرم افزار گسترده ای محسوب می شود و دارای ماژول های مختلفی می باشد. بخش های مختلف این نرم افزار شامل طراحی کلی، تحلیل آیرودینامیک، آیروالاستیک، سازه، دینامیک پرواز و کنترل می باشد. در شکل زیر، زیر مجموعه های طراحی به کمک نرم افزار CEASIOM را می توان مشاهده کرد. قسمت های سفید رنگ زیر مجموعه های این نرم افزار هستند و خروجی آن اطلاعات مربوط به عملکرد، کنترل پرواز و مشخصات بار و غیره در باره ی هواپیما می باشد.

تصویری از مدل مجازی هواپیمای شبیه سازی شده توسط نرم افزار CEASIOM.

نرم افزار CEASIOM به صورت یکی از زیر مجموعه های پروژه ی بین المللی SimSAC توسعه یافت. SimSAC، Simulating Aircraft Stability And Control، یا شبیه سازی پایداری و کنترل هواپیما، پروژه ای با هدف کاهش هزینه های ساخت هواپیما با تمرکز بر روی مرحله ی طراحی مفهومی می باشد که توسط تیم تحقیقاتی پروفسور آرتور ریزی، Arthur Rizzi، در دانشگاه کی تی اچ، KTH توسعه یافته است. در این پروژه سعی بر انجام طراحی در بخش های اولیه به صورت دیجیتال و تصمیم گیری با اطلاعات دقیق تری از داده های آیرودینامیکی، سازه ای و پایداری و کنترل می باشد.

موسساتی که در انجام پروژه ی SimSAC همکاری داشته اند مربوط به این کشور ها می باشند.

آرم دانشگاه کی تی اچ در سوئد

این پروژه در سال ۲۰۰۶ میلادی و با مدت اولیه ۳۶ ماه شروع شد. در این پروژه ابتدا سعی بر افزایش دانش و آگاهی مربوط به مسائل آیرودینامیکی، سازه ای و پایداری و کنترل شده است. هدف از این امر طراحی دقیق تر سیستم کنترل پروازی، Flight Control System، FCS، در مراحل اولیه می باشد تا احتمال خطا در مراحل نهایی کاهش یابد و بتوان با یک بار طراحی به سیستم مورد نظر دست یافت. معمولا طراحی سیستم های FCS در انتهای مرحله ی طراحی مفهومی انجام می شود. در این شرایط مشخصات فنی مانند ویژگی های آیرودینامیکی، سازه ای و پایداری و کنترل از قبل تعیین شده است. در این مرحله سرنوشت قریب به هشتاد درصد از هزینه های دوره ای هواپیما تعیین می شود، پس با هدف قرار دادن طراحی هوشمندانه تر در این مرحله می توان هزینه های زیادی را کاهش داد.

به همین دلیل، در پروژه ی SimSAC در دو راستا فعالیت های خود را شروع کرد:

  • تولید و به کار گیری محیط شبیه سازی، CEASIOM، برای انجام محاسبات و تحلیل های عملکردی، پایداری و کنترل و بهینه سازی در مرحله ی طراحی مفهومی
  • بهبود محاسبات با ترکیب ابزارهای عددی با داده های تجربی

با در نظر گرفتن جزئیات بیشتر، می توان گفت این پروژه دارای چهار فاز کلی است

  • توسعه و آمیختن ماژول های متنوع در یک سیستم کامپیوتری (CEASIOM) که با هدف بهبود پایداری و کنترل هواپیما با یکدیگر در ارتباط هستند.
  • بهبود عملکرد نرم افزار توسعه یافته
  • بررسی عملکرد نرم افزار CEASIOM به کمک چند مسئله ی مختلف طراحی هواپیما
  • صحت سنجی نتایج مربوط به CEASIOM به کمک آزمایش های تونل باد

در مجموع، نرم افزار CEASIOM دارای شش ماژول مختلف برای محاسبات طراحی مفهومی هواپیما می باشد.

  • AcBuilder نقطه ی شروع نرم افزار CEASIOM می باشد؛ این بخش مربوط به پارامتر های ساخت هواپیما مانند هندسه، مرکز جرم و غیره است.
  • SUMO، بخش مربوط به تولید شبکه ی سه بعدی
  • AMB، تحلیل آیرودینامیکی. به کمک این ماژول، روش های معمول در حال حاظر مانند استفاده از DATCOM با روش های نوین و بهینه تر جایگزین شده است؛
    • به کار گیری کد پایدار و نا پایدار TORNADO، روش شبکه ی گردابه ای، Vortex Lattice Code، VLM برای شبیه سازی مسائل آیرودینامیکی و آیروالاستیسیته در جریان های سرعت پایین
    • به کار گیری پنل متد
    • استفاده از حلگر اویلر لزج EDGE برای در مسائل آیرودینامیکی با سرعت بالا
    • روش های CFD مانند RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) برای شبیه سازی مسائل سیالاتی در شرایط بحرانی
  • NeoCASS، روش تحلیل سازه نیمه جبری برای برخورد با مسائل آیروالاستیسیته هواپیما
  • SDSA، تحلیل پایداری و کنترل؛ SDSA، Simulation and Dynamic Stability Analysis، نرم افزار توسعه یافته شده توسط SimSAC می باشد که پایداری دینامیکی، پایداری استاتیکی و کیفیت پرواز را بررسی می کند. آزمون های پرواز با شش درجه آزادی و تخمین عملکرد از جمله ی توانایی های این ماژول می باشد.
  • FCSDT، ابزار طراحی کنترل پرواز؛ Flight Control System Design Module FCSDT، ابزاری برای طراحی فرمول های قوانین کنترل پرواز، شبیه سازی، پشتیبانی فنی طراحی وصدور مجوز طراحی سیستم کنترل پرواز در اوایل مرحله ی طراحی مفهومی.

در مقالات بعدی به طور جداگانه به معرفی هر کدام از این ماژول ها می پردازیم. با ما همراه باشید…

 

منابع:

https://www.ceasiom.com

http://www.simsacdesign.org

https://www.kth.se/en


 

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.