Desain Pesawat (Bagian 2):Memperluas Cakrawala

Diposting pada:25 Desember 2020, | By WayKen Rapid Manufacturing

Pengambil keputusan teknik modern menganggap penggunaan daya komputasi yang berlebihan pada tahap ini tidak berguna dan sebagai pemakan waktu. Adopsi teknik yang melibatkan aproksimasi jauh lebih efisien dan membantu mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi pemodelan parametrik. Teknik tersebut termasuk Reduced Order Modeling yang mengurangi kompleksitas matematis sistem sambil memastikan bahwa fisika dari persamaan diferensial parsial yang mengatur tetap utuh.

Setelah analisis awal dilakukan, prosedur iteratif ikut bermain di mana hasilnya menentukan perubahan dalam desain untuk optimasi. Prosedur ini merupakan keterkaitan antara fase desain Konseptual dan Awal. Lihat lebih detail Prototyping Desain Industri.

Mari kita lihat bentuk ringkasan model Howe yang terkenal untuk Proses Sintesis Proyek.

• Ini dianggap sebagai perluasan studi kelayakan tetapi dengan keterlibatan detail dan kerumitan yang lebih besar.
• Tahap pertama dari proses ini adalah pemilihan satu atau beberapa konfigurasi.
• Tahap kedua dikenal sebagai pemilihan Rezim Penerbangan dan Pembangkit Listrik. Pada tahap ini, untuk serangkaian kondisi operasi tertentu yaitu Mach number, dll., jenis pembangkit listrik yang akan dipilih adalah daftar pendek yaitu turbo-prop, piston-prop, turbofan, low bypass turbofan, turbojet, ramjet, dll.
• Tahap selanjutnya adalah mengenai pemilihan layout badan pesawat. Rincian muatan sering menjadi faktor pendorong di balik tahap ini. Ini memberikan titik awal yang baik untuk prediksi pertama massa pesawat.
• Konfigurasi sayap datang berikutnya. Ini adalah prosedur kompleks untuk laboratorium aerodinamika di mana sejumlah besar parameter terlibat. Ini adalah fase mendasar selama proses desain awal. Ini mengarah pada estimasi awal lift, drag, massa pesawat dan juga membantu dalam mencapai perhitungan estimasi pemuatan sayap setelah analisis berturut-turut dilakukan. Estimasi pembebanan sayap dilakukan berdasarkan persamaan teoritis yang disetel menurut data empiris untuk berbagai kondisi penerbangan. Ini juga membantu mencapai perkiraan kasar rasio dorong terhadap berat.
• Akhirnya, tahap analisis parametrik ikut bermain. Tahap pertama menggabungkan dimensi sayap dan badan pesawat untuk menghasilkan serangkaian hasil untuk setiap fase penerbangan. Ini menghasilkan pembentukan ruang desain. Kumpulan rasio Pemuatan Sayap dan Daya Dorong terhadap Berat yang sesuai dipilih untuk tahap kedua analisis parametrik.
• Tahap kedua dari analisis parametrik menggabungkan kumpulan data yang dipilih untuk menghitung massa pesawat secara keseluruhan. Himpunan yang memberikan nilai massa optimal digunakan untuk membuat desain wasit yang kemudian digunakan untuk analisis dan evaluasi mendalam.
• Desain wasit dievaluasi yang pada gilirannya memberikan:
  • Perkiraan ukuran untuk permukaan kontrol
  • Membantu menyelesaikan tata letak roda pendaratan
  • Estimasi nilai angkat, seret, dan massa yang lebih baik
  • Penghitungan yang direvisi untuk karakteristik kinerja berdasarkan data masukan yang disetel dan metode estimasi yang kompleks
  • Pengulangan prosedur terjadi sampai kriteria konvergensi massa terpenuhi
• Pada akhir fase desain ini, studi desain sensitivitas dilakukan untuk mengidentifikasi area desain kritis menggunakan teknik grafis atau matematika. Selain itu, kegiatan lain sedang berlangsung secara bersamaan termasuk desain sistem hidrolik, listrik, pemadam kebakaran, proteksi es, dan sistem pneumatik.

Fase berikutnya yaitu fase Desain Terperinci adalah di mana keajaiban terjadi yaitu desain sepenuhnya ditentukan, model skala untuk pengujian dipesan dari produsen prototipe dan kemudian gambar akhir berdasarkan Desain untuk Perakitan dan Desain untuk Manufaktur ditata dengan topologi aktual , geometri, dimensi, toleransi, dan spesifikasi material. Mari kita bahas ini secara lebih rinci sekarang di bagian berikutnya.

Desain Detail

Fokus tahap ini terutama untuk mendapatkan verifikasi untuk prosedur desain yang diuraikan dalam fase sebelumnya. Ini adalah fase paling luas dari keseluruhan proses desain. Ini berfokus pada desain akhir, pembuatan prototipe, dan pengujian setiap bagian. Berdasarkan data yang diperoleh dari fase desain awal, fase ini melibatkan penggunaan paket Computer-Aided Design dan Computer-Aided Manufacturing untuk mendukung aktivitas desain.

Ada tiga faktor yang dipertimbangkan:kinerja, biaya produksi, waktu yang dibutuhkan, dan efisiensi operasional. Untuk hasil yang komprehensif, ada dua jenis prosedur pengujian yang terlibat yaitu Ground Testing dan In-Flight Testing. Mari kita lihat spesifikasi kedua jenis secara lebih rinci.

• Pengujian Darat: Ini melibatkan tes terowongan angin untuk memvalidasi hasil dari paket CFD, tes struktural, evaluasi avionik, dan pemeriksaan sistem. Ini adalah tahap di mana prototyping menyelamatkan hari. Membuat prototipe bagian yang diskalakan untuk pengujian awal adalah kunci untuk menghemat biaya dan waktu yang berharga. Penyedia layanan prototyping yang baik akan menggunakan keahlian yang sesuai untuk membuat struktur dari spesifikasi material yang dibutuhkan dari pihak Anda. Prototipe dapat digunakan untuk menganalisis kekuatan, kekakuan, flutter, stabilitas elastis, dan parameter sistem lainnya. Pembebanan statis, pembebanan dinamis, analisis vibrasi modal, dan analisis flutter adalah beberapa tes utama yang harus dilakukan. Untuk bagian pesawat yang diskalakan, pencetakan Stereolithography 3D memberikan akurasi yang diperlukan untuk evaluasi komprehensif antara desain yang diuraikan dan hasil eksperimen.
• Pengujian Dalam Penerbangan: Keterlibatan lembaga sertifikasi untuk memverifikasi kinerja dan karakteristik penerbangan pesawat yang sebenarnya. Badan-badan ini dikenal sebagai otoritas kelaikan udara. Mereka mengevaluasi desain pesawat berdasarkan desain yang telah ditetapkan dan persyaratan keselamatan yang digariskan dalam Standar Kelaikan Udara Peraturan Penerbangan Federal. Tabel berikut secara komprehensif menguraikan semua standar kelaikan udara dan penggunaannya masing-masing.

Yang paling penting dari standar ini termasuk FAR Bagian 23 yang berlaku untuk pesawat normal, utilitas, dan akrobatik dengan Berat Lepas Maksimum (MTOW) kurang dari 12.500 pon dan kapasitas penumpang 9 atau kurang. Ini juga menentukan standar untuk pesawat komuter yang memiliki MTOW tidak lebih dari 19.000 pound dengan kapasitas penumpang 19 atau kurang.

Untuk pesawat kategori transportasi komersial seperti Airbus A320 atau Boeing 737, FAR Part 25 menentukan standar yang diperlukan. Bagian 25 mencakup berbagai subbagian yaitu A, B, C, D, E, dan F, semua mendiktekan standar untuk berbagai sistem dan subsistem dari pesawat angkut komersial.

Demikian juga, untuk rotorcraft (paling umum dikenal sebagai helikopter) FAR Part 27 dan 29 menentukan standar untuk kategori normal dan transportasi. Setelah mencapai sertifikasi kelaikan udara, siklus desain praktis berakhir dengan 95 persen dari biaya siklus hidup yang dikeluarkan oleh tahap ini. Ini kemudian diikuti oleh tahap manufaktur skala besar.

Menutup Proses Desain Pesawat Terbang

Tinjauan mendalam tentang siklus desain pesawat terbang ini mungkin tampak sangat kompleks. Namun, dengan pendekatan langkah demi langkah, keputusan matang berdasarkan pemikiran kritis, dan pengambilan keputusan yang bijaksana, siklus desain pesawat terbang adalah prestasi yang dapat dicapai. Di era modern di mana taruhannya tinggi baik dari segi biaya dan waktu, penggunaan prototyping sangat penting kapan dan di mana diperlukan karena keberhasilan desain pesawat sepenuhnya tergantung pada validasi komprehensif dari ide-ide desain. Tetapi sangat penting untuk memberikan layanan dari produsen prototipe yang tepat di bidang penerbangan karena keakuratan prototipe sangat penting. Setiap jalan pintas yang diambil pada setiap tahap siklus desain terbukti merusak di kemudian hari seperti dalam kasus Boeing 737 Max baru-baru ini.