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HyperSizer 軟件用于優化世 界最大的全復合材料飛機

Stratolaunch 空中發射平臺制造商使用科利爾公司(Collier Research)的自動計算和分 析軟件為復合材料鋪層設計和制造排序


圖 1 2017 年春 Straolaunch 飛機滑行出庫。圖片由 Straolaunch 公司提供。


2017 年 10 月 4 日 Stratolaunch 飛機滑行出庫為地面測試做準備——這是一個近年來復合材料設計和制造的例子。前一個月,6 普惠發動機機載測試第一階段完成。


世界翼展最大的飛機(展向寬度大于足球場長度)幾乎全部由復合材料制造。復合材料為飛機結構提供了輕重量、高剛度和強度特性,在航天、汽車、運動器材、醫療器械以及其它領域有越來越高的需求。


Stratolaunch 飛機由 Stratolaunch 公司發起,具有雙機身,雙機身由一個單翼連接,由 6 個發動機提供動力,跑道起飛載荷達 550,000磅。在商業航線的巡航高度,Stratolaunch 空中發射平臺為航天運載器提供投射載荷,并可返回再利用。有望在 2019 年進行首次發射展示。


科利爾公司的 HyperSizer 優化軟件廣泛地被制造商 Scaled Composite 用于優化飛機復合材料機身和機翼的結構。HyperSizer 是NASA 第一個打包商業化的軟件,已經被廣泛用于航天和其它行業的需要用復合材料和金屬材料制造的項目。軟件可以自動地實現設計、強度分析和鋪層優化,通常可將重量降低 20-40%。


“為了確保在所全復合材料結構中材料使用最有效,需要在最開始階段有效使用設計和制造優化工具”,科利爾公司總經理 Craig Collier 說。


圖 2 Stratolaunch 全復合材料飛機雙機身之一的早期建造階段和 HyperSizer 結構分析


對大尺寸 Stratolaunch 機翼,撓度限制是需要考慮的重要因素。雙機身的機身壁板根據強度、穩定性和蜂窩夾芯結構失效模式進行鋪層排序。通過使用 HyperSizer,強度組達成全集的自動失效分析,包括迅速的自由體分析,復合材料鋪層設計,基于單層的復合材料失效分析,蜂窩夾芯分析方法——如起皺、芯子剪切、接觸面拉伸和晶格起窩,以及將載荷導入到 Excel 文件。


科利爾公司看到在復合材料設計和制造方面使用成套工具的整合趨勢。“通過使用 HyperSizer 軟件可以洞悉結構的可生產性,以及是否有制造問題”Craig Collier 說。“它可以在早期設計階段結合鋪層制造要求,減輕后續制造過程對鋪層結構強度設計結果的影響。”

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