Опубликовано: 11.08.2020, 19:06
 

Создание беспилотного летательного аппарата SolarXOne с помощью облачных технологий платформы 3DEXPERIENCE


[image]

Автономность и экологичность

Технический прогресс и новаторские инициативы компаний-первопроходцев последних лет значительно раздвинули границы возможного в авиации как в плане дальности полета, так и скорости движения или крейсерской высоты. Среди прочего, исследовательским организациям и разработчикам летательных аппаратов пришлось решать и задачи обеспечения автономности и повышения продолжительности полета.

По мнению Бенджамина Дэвида, основателя стартапа XSun, "существует два основных фактора, препятствующих росту сегмента беспилотных летательных аппаратов - это их малая автономность и требования безопасности". Вдохновение для решения обеих проблем разом он черпал из аэрокосмической отрасли, в которой ранее работал. Бенджамин предложил воспользоваться концепцией, используемой в спутниках: идея состояла в том, чтобы разработать автономный и отказоустойчивый беспилотный летательный аппарат с питанием от солнечной энергии. Так появился проект SolarXOne.

Работающий на фотоэлектрических элементах и контролируемый с земли, беспилотный летательный аппарат SolarXOne является эффективным, экономичным и устойчивым решением. Уникальная конструкция с двумя крыльями позволяет увеличить поверхность, доступную для размещения фотоэлектрических элементов, обеспечивая при этом оптимальные летные характеристики.

Многопрофильное сотрудничество

Ключевая задача XSun заключалась оптимизации сложной системы и достижение компромисса между требованиями к структуре, нагрузкам, положению и внутреннему объему летательного аппарата. Изучение этих ограничений носит междисциплинарный характер и требует высокопроизводительных инструментов для проектирования, цифрового моделирования и совместной работы. "Беспилотный летательный аппарат SolarXOne объединяет в себе технологии из различных сфер. Это дизайн, разработка, моделирование, композитные материалы, прототипирование и процесс тестирования. И раньше это не всегда работало в комплексе", - говорит Дэвид.

Специалисты XSun работают как над общей структурой беспилотного летательного аппарата, так и над целым рядом его подсистем: шасси, винтами, аккумуляторами, фюзеляжем и т.д. "Платформа 3DEXPERIENCE® позволяет нам выполнять разработку и хранить все проектные данные в одном месте, поддерживая таким образом единую, четкую и ясную конфигурацию всех подсистем", - комментирует Дэвид.

Андреа Вити (Andrea Viti), инженер по аэродинамике и аэротермодинамике в XSun, использует платформу каждый день. "Для достижения идеала в аэродинамике необходима точность, - поясняет он. - Платформа позволяет анализировать поведение аэродинамических полей при модификации отдельных элементов дрона. Крайне важно научиться имитировать работу беспилотника к тому моменту, когда будет закончен проект. С помощью решений Dassault Systèmes мы можем вносить изменения и сразу же видеть их влияние на общую структуру и размещение компонентов".

"Платформа 3DEXPERIENCE играет важнейшую роль в процессах совместного проектирования, - добавляет он. - Самолеты и летательные аппараты в целом представляют собой сложные системы, затрагивающие множество различных дисциплин, и, хотя каждый инженер в компании работает в своей сфере, любое принятое решение влияет на другие подсистемы". Например, проектирование системы охлаждения для печатной платы SolarXOne, которая отвечает за работу солнечных батарей, затрагивает самые разные дисциплины, в том числе теплотехнику, аэродинамику и оптимизацию размещения платы внутри аппарата. Платформа 3DEXPERIENCE позволяет инженерам компаний следить за общей сбалансированностью конструкции при каждом изменении.

Денис Питанс, инженер по тестированию в XSun, разделяет это мнение: "Мне нужно было выбрать размер и расположение винтов, - рассказывает он. - В то же время вторая команда работала над формой нового шасси. Платформа 3DEXPERIENCE помогла нам понять, что расположение шасси относительно винтов было неоптимальным. Мы смогли обнаружить эту ошибку на ранних этапах проектирования и своевременно учесть необходимые ограничения при разработке шасси".

Объединяя пользователей

Облачные технологии дают XSun исключительную гибкость. "Облако обеспечивает удаленный доступ к мощным инструментам проектирования и моделирования, - говорит Дэвид. - Мы можем с легкостью подключаться к платформе, даже когда находимся вне офиса, например, на предприятии наших партнеров. Все это коррелирует с основным концептом нашего проекта: наши аппараты могут без проблем летать где угодно". Денис подтверждает: "Выбор облачного решения Dassault Systèmes был очевидным. Я часто бываю в командировках, и каждый раз мой импровизированный офис меняет свое местоположение. Поэтому для меня предельно важно иметь доступ к файлам, где бы я ни находился".

Все сотрудники имеют одновременный доступ к платформе и могут постоянно взаимодействовать друг с другом, независимо от сферы своей деятельности или используемого приложения. "Одним из ключевых преимуществ платформы 3DEXPERIENCE, с нашей точки зрения, является возможность работы в облаке, - говорит Андреа Вити. - Нам важно, чтобы наши сотрудники были объединены, в этом для нас и заключается настоящая инновационность платформы. Все инженеры могут следить за работой друг друга, предложить помощь и техническую поддержку или просто получить свежий взгляд со стороны. То, насколько легка и удобна эта платформа в работе, впечатляет. Облачные возможности облегчают дистанционное взаимодействие и делают его более продуктивным".

Уникальность аппарата SolarXOne заключается в тандемной аэродинамической схеме, однако найти правильные пропорции для каждого из крыльев было весьма не просто. "В какой-то момент казалось, что проще начать с нуля, - говорит Дэвид. - В этом смысле приложения CATIA и SIMULIA помогли нам: мы смогли очень быстро проверить множество различных конфигураций. В результате был получен SolarXOne в его нынешнем виде".

"Мы выполняем потрясающую проектно-конструкторскую работу, - говорит Андреа Вити. - Качество поверхности, аэродинамика и общая геометрия каждого компонента - все это должно быть идеально, иначе аппарат не полетит. И приложение CATIA позволяет соответствовать этим высочайшим требованиям".

При проектировании летательного аппарата очень важно до воплощения прототипа в жизнь иметь возможность в виртуальном режиме испытать его с помощью средств реалистичного моделирования. В своей работе Андреа Вити в основном использует возможности SIMULIA в области аэродинамики для динамической симуляции потоков воздуха. С помощью приложения Андреа моделирует работу различных материалов, тестирует многочисленные конфигурации кабелей, моделирует воздушные потоки и обеспечивает целостность конструкции. "Для меня было важно иметь в своем распоряжении все необходимые инструменты для работы с различными областями физики, - говорит он. - Команде нужно было сосредоточиться на моделировании рассеивания тепла и турбулентности. Приложение SIMULIA помогло нам оптимально спроектировать аппарат и оценить его эффективность на каждой итерации проекта, сокращая количество необходимых физических испытаний". Благодаря тесной интеграции CATIA и SIMULIA, имитационные модели автоматически обновлялись при каждом изменении, внесенном в проект.

Ускорение разработки

Партнерство XSun с лабораторией 3DEXPERIENCE Lab позволило ускорить развитие проекта сразу по нескольким направлениям. "Как у членов 3DEXPERIENCE Lab, у нас был доступ ко всем функциям платформы и возможность взаимодействовать с экспертным сообществом, - поясняет Дэвид. - С помощью наставничества нам удалось расширить наши технические навыки, что положительно сказалось на бизнесе".

Андреа Вити признает, что на момент начала проекта он не был знаком с платформой 3DEXPERIENCE. "Благодаря 3DEXPERIENCE Lab нам удалось ее освоить менее чем за три недели, - сказал он. - Теперь, если нам нужна техническая поддержка или совет для решения той или иной проблемы, специалисты лаборатории всегда готовы нам помочь и поделиться своим опытом".

Сотрудники XSun смогли ускорить реализацию проектов и улучшить свои технические навыки. "Поддержка 3DEXPERIENCE Lab и их богатой экосистемы позволила ускорить ход работ, - добавляет Вити. - Для создания предварительного проекта всего беспилотника потребовалось меньше года, что весьма быстро для столь сложной системы".

Результатом совместной работы стал летательный аппарат, полностью построенный из композитных материалов, с высокоэффективными фотоэлектрическими элементами, размещенными в крыльях. SolarXOne весит менее 25 кг (55 фунтов) и имеет размах крыльев более 4,5 метров (14,7 футов). Его максимальная продолжительность полета составляет не менее 12 часов и может быть с легкостью увеличена до 20 часов. "Ограничение веса 25 килограммами играет важное значение, ведь это означает, что беспилотник может эксплуатироваться в любой стране, - объясняет Дэвид, - такой предел массы зафиксирован в новых правилах для беспилотных летательных аппаратов по всему миру".

Возможности применения беспилотных летательных аппаратов постоянно расширяются. Это могут быть и научные исследования, и бизнес-процессы, дроны могут использоваться при проведении спасательных операций, в сельском хозяйстве, в городской черте - одним словом, повсеместно. Аппараты вроде SolarXOne помогают географам изучать погоду и изменения климата, наблюдать за океаном и геологией, отслеживать уровень загрязнения воздуха. Они могут использоваться военными и службами безопасности для создания телекоммуникационных линий связи на границах, для наблюдения за морским трафиком, а также для мониторинга лесных пожаров. Наконец, бизнес может использовать беспилотники для отслеживания загруженности дорог, геологоразведочных работ, проведения топографических исследований или для точного земледелия.

Соперничество за создание летательных аппаратов с наибольшей продолжительностью полета является мощным стимулом для исследований и инноваций в отрасли. Комбинация научно-технических задач, междисциплинарного сотрудничества и инновационных решений является технологическим фундаментом, обеспечивающим воплощение проекта беспилотника SolarXOne. Реализация новой концепции должна в конечном итоге привести к появлению гибких и эффективных решений для гражданских и военных задач как в целях наблюдения, так и в области телекоммуникаций.

Компания Dassault Systèmes, воплощающая принцип 3DEXPERIENCE, является катализатором человеческого прогресса. Мы предоставляем компаниям и людям виртуальные 3D-среды для разработки устойчивых инноваций. Благодаря цифровым двойникам реального мира, созданным с помощью платформы 3DEXPERIENCE и приложений, нашим клиентам становятся доступны новейшие инновации, стандарты обучения и производства. Dassault Systèmes обеспечивает поддержку свыше 270 тыс. заказчиков любых масштабов, которые работают во всех отраслях промышленности более чем 140 стран.

3DEXPERIENCE, логотип Compass и логотип 3DS, CATIA, BIOVIA, GEOVIA, SOLIDWORKS, 3DVIA, ENOVIA, EXALEAD, NETVIBES, MEDIDATA, CENTRIC PLM, 3DEXCITE, SIMULIA, DELMIA и IFWE являются зарегистрированными торговыми марками Dassault Systèmes, французской "société européenne" (Версальский торговый реестр # B 322 306 440) или ее дочерних подразделений в России и/или других странах.

Компания Xsun специализируется на разработке беспилотных летательных аппаратов, работающих на солнечной энергии и являющихся автономными как с точки зрения энергетики, так и принятия решений. Штат компании включает 13 человек, а ее штаб-квартира расположена в Геранде (Guérande), Франция. Она разрабатывает дрон SolarXOne.

3DEXPERIENCE Lab - это инновационная лаборатория, которая открывает начинающим компаниям прямой доступ к платформе 3DEXPERIENCE и предоставляет персонализированную поддержку для стимулирования создания инновационных, устойчивых продуктов и ускорения разработки новых концептов.

 
Другие пресс-релизы «Dassault Systemes» | Все пресс-релизы
Дайджест прессы за 11 августа 2020 года | Дайджест публикаций за 11 августа 2020 года
Авторские права на данный материал принадлежат компании «Dassault Systemes». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.
Связи: Аэродинамика (в процессе тестирования)

Комментарии к новости