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运用仿真技术,节省无人机物理测试的时间和成本

2017/2/20        作者:Keen Ian Chan      
关键字:无人机  仿真  ANSYS CFD  
开展包括无人机水面着陆在内的飞行试验成本非常高昂。工程师对包括多相流、水压缩的高难度着陆行为利用小计算时步进行仿真可节省物理测试的时间与成本。

    无人机(UAV)正在被赋予日益多样化的使命。这其中包括飞越大型水体以完成海上监视等任务。

    根据UAV的大小及其有效载荷,意外的水上着陆或水上迫降可造成数千或数百万美元的损失,甚至使整套系统毁于一旦。例如高速冲击水面会在机身上产生很大的瞬态压力载荷,而水体的自然属性(动态浮力和压缩性)可能导致UAV翻转。上述任一种情况都会导致机身故障和解体。因此对UAV而言,掌握如何缓解这种状况的方法是一项重要的设计考量因素。

    但是,对新型UAV的水面着陆行为开展飞行试验不太切合实际,因为构建原型,部署空域,为测试飞机广泛配备仪器,了解并再现撞击发生的海况和环境等工作非常耗费时间与成本。

    仿真水面着陆的情景是大量飞行试验的实用性替代方案,但这样做也颇有难度,因为工程师需要考虑多相流(空气和水)、水的压缩率以及获得冲击载荷所需的极小的计算时步。新加坡航天科技公司(ST Aerospace)的工程师使用ANSYS CFD软件解决了这些挑战,并精确地仿真了多种类型的水面着陆情景。这个过程节省了大量时间和资金。

图1 工程师将流体域划分为两个区域,从而缩小了时步大小

图1 工程师将流体域划分为两个区域,从而缩小了时步大小

图2 仿真方法的验证

图2 仿真方法的验证

图3 陡降着陆显示不利的翻转行为

图3 陡降着陆显示不利的翻转行为

图4 机腹着陆行为仿真显示不利的翻转行为

图4 机腹着陆行为仿真显示不利的翻转行为

责任编辑:吴星星
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