航空宇宙

航空宇宙

航空宇宙産業においては開拓心が重要です。Altairは、他社に先駆けて、航空宇宙産業の主要なOEMメーカーに最適化センターを設立してきました。Altairのシミュレーションテクノロジーを用いることで、機体やエンジン、航空機室内について予測的な仮想試験を実施するための、現実に即した複雑な有限要素モデルを構築することが可能です。これにより衝突損傷を正確に予測し、安全を脅かしかねない事象と相関させることができます。従来の技術に新しい手法を取り入れてプロセスを刷新することで、新たな領域に到達できます。

未来を見据えた設計

未来を見据えた設計

航空機の構造解析用のプリプロセッサーやソルバーは、長年にわたってアポロ計画時代に生まれたテクノロジーが大半を占めてきましたが、ここ10年ほどで航空宇宙産業においてもトポロジー最適化などの新しい技術の普及が進みました。ソリューションごとに用意された最新のワークフローにより、プリプロセスの環境が変わりつつあるだけでなく、解析による検証も一段と効率よく行えるようになっています。

エンジニアリングを加速

エンジニアリングを加速

航空宇宙産業各社は、設計エンジニアに製品の設計だけでなく、シミュレーションによる解析や検証も実行してもらうことで、開発期間の短縮を図っています。こうした中で、解析や最適化、製造性検証から形状編集までの機能が1つの環境に統合された、新しいタイプのツールが誕生しました。このツールの活用で、設計サイクルと意思決定を加速できます。

コンセプト設計を効率化

コンセプト設計を効率化

データ分析の導入拡大により、今後は上流工程で設計を固めることが可能になるでしょう。多数の設計変数への次元削減などの統計的な手法は、重要な性能基準値の集合を見極めるのに役立ちます。そして開発の初期段階のうちに、高度な物理シミュレーションによって必要な対策を検討すれば、最も有望な設計コンセプトを絞り込むことができます。


仮想検証への移行

仮想検証への移行

最新のツール群:航空機のメーカーやサプライヤーは、主に実機試験に依存している検証プロセスのスピードアップに努めています。仮想的な解析によって検証を行う取り組みも多く見られますが、旧式のツールやプロセスがボトルネックになっているのが現状です。直感的なユーザーエクスペリエンスを実現し、各種機能を統合したAltair HyperMesh™は、業界全体の解析プロセスにおいて、仮想検証の効率化を実現しています。トポロジー最適化ソフトウェアのAltair OptiStruct™をはじめ、シミュレーション主導の設計のためのツールも導入が進んでいます。

解析レポートの自動生成:応力結果をまとめた詳細なレポートの作成は、手間のかかる単調な作業です。それに手を取られれば、貴重な時間が奪われ、シミュレーション結果の分析や確認といった生産的な作業に集中することができません。プロセスオートメーションの機能を使えば、レポートの生成と更新にかかる時間を最大で80%削減できます。Altair Automated Reporting Director™なら、モデルの説明、モデルの検証、シミュレーション結果を盛り込んだ、標準的な構造と形式のレポートを生成することができます。

設計の最適化と重量最小化:シミュレーションと最適化は設計検証用のテクノロジーと思われがちですが、製品の開発期間を短縮するには、それらを設計の検討段階から活用する必要があります。それを実現するのが、Altair Inspire™Altair SimSolid™です。エンジニアはこれらのツールを活用することにより、設計サイクルの上流工程でシミュレーションと最適化を実行することができます。解析や最適化だけでなく、製造性検証から形状編集までの機能を備えているため、設計サイクルを加速させ、仕様の確定を早めることができます。

高度なシミュレーションと解析

高度なシミュレーションと解析

複合材料設計OptiStructは、積層複合材の設計と最適化のソリューションとして、広く使われています。OptiStructなら、製造性制約条件を考慮しながら、最適なプライ形状、最適なプライ数、最適な積層順を求めることができます。Altair Multiscale Designer™では、連続繊維、短繊維(チョップ材)、ハニカムコア、ラティス構造を含む材料や部品のシミュレーションを、正確に効率よく実行することができます。

機構シミュレーションAltair MotionSolve™は、機械システムの性能の解析と改良が可能な統合型マルチボディソリューションです。MotionSolveは航空機の地上動作(タキシング、離陸、着陸、ブレーキング、離陸中断)、着陸装置の収納、歯車伝達力、フラップ機構、操縦装置、飛行力学、ドア開閉機構、ヘリコプターの設計、人工衛星の制御、航空機シートのパッケージング検討など、様々な動的システムをシミュレーションできます。

推進システムの開発OptiStructでは、複素固有値解析により、ローター効果、モード追跡、ローターエネルギーなどのローターダイナミクスを解くことができます。加えて、熱伝達、ボルトやガスケットのモデリング、超弾性材料、効率的な接触といった非線形解析や耐久性に関する物理を包括的に扱えます。さらにAltairは、電気推進システムの熱的、機械的、電磁的な性能を評価するためのシミュレーションツールも提供しています。また、Altair Activate™でパワーエレクトロニクスと出力制御をモデリングすれば、システム全体の電力効率を最適化することが可能です。

システムの相互作用を理解

システムの相互作用を理解

マルチフィジックスシミュレーション:Altairのマルチフィジックス対応ソフトウェアでは、多様な物理モデルの相互作用を解析することにより、システムの機構、電磁、空気力学的な性能を隅々まで評価することができます。たとえば、数値流体力学(CFD)ソルバーのAltair AcuSolve™でレドームに対する飛行中の気圧場の影響をシミュレーションし、その結果をOptiStructモデルにマッピングすれば、空気力学的な負荷に対するレドームの構造応答を正確に予測することが可能です。

アンテナの設計と配置:航空機に搭載される機上無線機の数は、増加傾向にあります。一般的な航空機には、気象レーダー、CNS(通信・航法・監視)システム、ATC(航空管制)装置を含む数十のシステムが搭載されており、複数種類のアンテナをそれぞれ別の周波数帯で運用しなければなりません。またアンテナの性能は、設置された構造物の影響を受けます。Altair Feko™では、アンテナの設計と配置の最適化によりシステムの統合を実現できます。

電磁両立性:電磁両立性(EMC)試験は、EMCのイミュニティとエミッションの両基準に適合していることを確認し、航空機の安全な運行を保証するためのものです。Fekoでは、アンテナのカップリングなどの重要なEMC基準をシミュレーションすることにより、無線システムの性能に加え、外部システムからの強力な無線信号、いわゆる高強度放射電磁界(HIRF)への感度を確認することができます。HIRFは、装置の周りに電磁界を誘起したり、ケーブル上に高周波電流を生じさせたりして装置の性能の劣化を招く恐れがありますが、シミュレーションに基づいて設計を決定することで、こうしたHIRFの影響を軽減することが可能です。

大型の航空宇宙構造開発で、シミュレーション、3Dプリンティング、鋳造の相乗効果を発揮

事例

大型の航空宇宙構造開発で、シミュレーション、3Dプリンティング、鋳造の相乗効果を発揮
開発期間の短縮や柔軟な形状を作成できる積層造形と鋳造を組み合わせた開発プロセスにシミュレーションを取り入れることで、開発サイクルの削減と開発期間の短縮に成功した事例

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【ウェビナー】航空機の構造部品に最適な設計アプローチ

ウェビナー

航空機の構造部品に最適な設計アプローチ
航空機の構造部品を例に、コンセプト設計から詳細設計まで最適化を活用する手法を紹介します。
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将来航空機に変革をもたらすJAXAのバイオニックエアフレーム技術

講演資料

将来航空機に変革をもたらすJAXAのバイオニックエアフレーム技術
より軽量でより高機能な究極の航空機構造を実現するバイオニックエアフレーム開発の具体的なアプローチの一例として、最適設計と自動積層技術を融合した次世代の複合材構造インテグレーションの実証研究成果を紹介。
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