Spis treści
Branża aerospace od lat boryka się z projektowymi wyzwaniami, związanymi głównie z brakiem kompletnej dokumentacji technicznej, która jako know-how objęte jest szczególną ochroną. W jaki sposób inżynieria odwrotna może pomóc w optymalizacji projektowania łopatek turbinowych? Jak zaawansowane systemy CAD/CAM wspierają ten proces?
Wyzwania w procesie optymalizacji łopatek turbinowych
Projektowanie konkretnych komponentów w branży aerospace jest niezwykle dużym wyzwaniem, biorąc pod uwagę szereg kryteriów, które muszą zostać ściśle dopasowane do siebie pod kątem funkcjonalności, ale też uwzględnienia projektowania hierarchicznego, które od lat już sprawdza się w projektach tak kompleksowych i zaawansowanych, jak projekt samolotu.
Po pierwszym, najważniejszych w hierarchii etapie projektowania przychodzi pora na zagadnienia związane bezpośrednio z podzespołami silnika. Mowa tu między innymi o sprężarce, komorze spalania, układzie wylotowym, wlotowym, a także turbinie. Każdy pojedynczy komponent musi być bardzo szczegółowo opracowany pod kątem optymalizacji dotychczas stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Co stanowi podstawę do kolejnych prac projektowych w przypadku tak istotnego elementu, jakim jest turbina? Oczywiście pod uwagę należy wziąć kryterium masy, hałasu, kryterium rozmiarów, a także inne, równie istotne z projektowego punktu widzenia czynniki, jak kryterium chłodzenia turbiny czy kryterium ograniczenia temperatury przed turbiną. Na podstawie tych ustaleń oraz szczegółowych obliczeń, dodatkowo wzbogaconych o określenie osiągów proponowanego silnika uzyskuje się projekt całego silnika ze szczegółowymi informacjami o wymiarach, masie i innymi charakterystycznymi cechami, które pozwolą na zoptymalizowanie doboru komponentów takich jak turbiny.
W procesie projektowania rozwiązań związanych z łopatkami turbinowymi inżynierowie natrafiają na wiele wyzwań i problemów związanych z odpowiedzialnością tego komponentu w całym projekcie silnika. Dlatego też w tym celu wykorzystuje się nie tylko zaawansowane metody układów złożonych, ale także nowoczesne oprogramowanie, które wspiera cały proces projektowania i optymalizacji pracy łopatek turbinowych w branży aerospace.
Wykorzystanie inżynierii odwrotnej w procesie tworzenia modelu wirtualnego
Jednym z powszechnie stosowanych metod, w których turbinowe silniki odrzutowe są zoptymalizowane, jest inżynieria odwrotna, polegająca na odtwarzaniu konkretnych elementów podzespołu. Metody inżynierii odwrotnej bardzo często opierają się o zastosowanie licznych zoptymalizowanych zmiennych kombinatorycznych lub kombinatoryczno-cyklicznych, które dodatkowo muszą zostać podzielone na podzadania i rozwiązane w celu wyodrębnienia specyficznych właściwości zoptymalizowanego wskaźnika jakości odtwarzanego obiektu, a także dodatkowych związkach pomiędzy konkretnymi wskaźnikami.
Dlaczego inżynieria zwrotna jest tak często wykorzystywana w procesie analizy zespołów napędowych i silników? Ze względu na fakt, że od lat już istnieje konieczność prowadzenia własnych szczegółowych analiz, które w drodze wykorzystania zaawansowanych modeli matematycznych i oprogramowania CAD/CAM wyznaczają niezależne od producenta charakterystyki zespołów wirujących silnika. Wielokrotnie już zdarzało się, że brak dokumentacji technicznej samolotu rodzi wiele wątpliwości związanych z wydajnością konkretnych podzespołów, a także technologii, które zostały w danym samolocie wykorzystane.
Zastosowanie systemu CAD/CAM w procesie optymalizacji projektu łopatek turbinowych
Bardzo często w procesie odtwarzania technologii zatajonej lub nieujawnionej przez producenta danego modelu, wykorzystuje się metodę parametrycznego modelu głównego, który stanowi niezwykle skuteczny element ogólnie pojętej inżynierii zwrotnej.
Z pomocą systemu CAD/CAM parametryczny model główny tworzony jest na podstawie wielkości, będącymi geometrycznymi wartościami brzegowymi danych elementów. Co daje wykorzystanie takiej metody? Przede wszystkim skuteczną metodykę eliminacji błędów pomiarowych, które pozwalają na ustalenie podstawowych, optymalnych parametrów obiektu w relatywnie krótkim czasie.
Efektem wykorzystania nowoczesnego systemu CAD/CAM jest stworzenie wirtualnego modelu, który następnie służy analizie geometrii obiektu. Tak wykonana optymalizacja projektu eliminuje dodatkowe poprawki geometrii, redukuje liczbę zmiennych, a także daje potencjał do określania reguł wnioskowania o zachowaniu innych, pośrednich parametrów.
Sprawdź oprogramowanie CAM dla Przemysłu 4.0
hyperMILL to profesjonalne oprogramowanie CAM
