19 апреля 2017 года в 10:03
Партнерский материал

Как технологии меняют авиакосмическую отрасль

Голова в облаках

Как технологии меняют авиакосмическую отрасль

В рамках программы по исследованию будущего пассажирской авиации компания Airbus попросила 10 000 человек из 10 стран мира ответить на вопрос, как они представляют себе перелеты в 2050 году. Мнения оказались похожи: большинство пассажиров хотят, чтобы полеты становились дешевле и доступнее, многих волнует объем вредных выбросов в атмосферу и влияние на экологию. Не менее важно для пассажиров, чтобы поездка проходила в спокойной и приятной обстановке.

Раньше авиакомпании было достаточно вовремя доставить пассажира из пункта А в пункт В, обеспечив его безопасность. Эти две задачи актуальны и сегодня, однако теперь перевозчики вынуждены также конкурировать за то, чтобы дать пассажиру лучший клиентский опыт. Например, специальные решения позволяют авиакомпаниям спроектировать салон самолета, в котором пассажиру будет комфортно на протяжении всего путешествия. В 3D визуализируется дизайн и конструкция пассажирских мест и еще до сборки вносятся необходимые изменения.

Технологии 3D позволили Airbus A350 XWB оставлять у клиентов только положительные воспоминания о поездке. Проверить и смоделировать будущие впечатления от полета Airbus помогла Dassault Systèmes: компания предоставила решения для проектировки лайнера. Детальные расчеты усовершенствовали конструкцию крыла, благодаря чему полет на A350 XWB стал очень тихим. Впервые самолет был сконструирован на 50% из углеводородного волокна, необычайно легкого материала, который значительно уменьшил вес всего судна. A350 XWB, по сравнению с предыдущими моделями, расходует меньше топлива и меньше загрязняет атмосферу.

Виртуальная рабочая среда

Проблема одной из крупнейших авиастроительных компаний заключалась в том, что стороны, ответственные за создание лайнеров, находились в разных странах. Сборка самолетов осуществляется частично на заводах во Франции, частично в Испании, Германии и Китае. В компании работает более 50 000 сотрудников в 16 странах мира. Платформа Dassault Systèmes обеспечила специалистам виртуальное пространство для совместной работы.

«В предыдущих проектах каждый департамент работал отдельно и имел свой собственный цифровой макет и платформу», — пояснил Антуан Скотто, руководитель программы PLM для A350 XWB. «Отсутствие коммуникации увеличивало время разработки продукта. Здесь и там появлялись ошибки, которые повышали затраты компании и оттягивали момент запуска проекта. При работе над A350 мы объединили наши платформы для оперативного взаимодействия с коллегами и для совместного управления жизненным циклом изделия. С Dassault Systèmes синхронизация платформ заняла всего несколько минут, раньше на аналогичную процедуру у нас уходило несколько дней», — отмечает Антуан Скотто.

«Любые изменения, внесенные конструкторским бюро, автоматически передавались в отдел производства. Обмен информацией о последних апдейтах в режиме онлайн избавил нас от бумажной волокиты и помог сохранить много времени. Уже на этапе проектирования мы можем спрогнозировать поведение конструкции самолета и испытать его на прочность. Теперь решения принимаются на лету, а все организационные проблемы решаются быстрее», — подчеркивает Антуан Скотто.

Все процессы были неоднократно смоделированы и перепроверены в цифровом виде, а выявленные неточности исправлены еще до начала конструирования физического прототипа. Благодаря Dassault Systèmes на сборку A350 XWB понадобилось на 30% меньше времени, чем обычно. В свой первый коммерческий рейс — из Дохи во Франкфурт — с пассажирами на борту лайнер отправился 15 января 2015 года. По состоянию на февраль 2017-го Airbus получил заказы на 821 самолет от 44 различных клиентов по всему миру.

Высший пилотаж: Sukhoi Superjet 100

Чтобы полностью спроектировать первое российское воздушное судно на основании цифровых технологий, компания «Гражданские самолеты Сухого» воспользовалась решениями Dassault Systèmes.

Лайнер SSJ-100 создавался в условиях тесного международного сотрудничества. Всего в программе по созданию нового семейства самолетов Sukhoi Superjet 100 приняло участие более 30 ведущих компаний — поставщиков систем и комплектующих. Всем им было необходимо работать в едином информационном пространстве. Платформа 3DEXPERIENCE объединила поставщиков, заводы и конструкторский центр в общую систему, позволяющую в режиме реального времени отслеживать в электронном трехмерном макете малейшие нестыковки и максимально быстро их корректировать. Работа с электронным прототипом изделия показала проблемы еще до создания образца или макета. «Проектировка и тестирование лайнера в виртуальной среде повысили конкурентные преимущества конечного продукта и позволили нам модернизировать изделие», — рассказывает Данил Бершов, директор ГСС по информатизации.

Весной 2011-го начались поставки серийных самолетов SSJ100 в авиакомпании. К марту 2017 года уже были построены 122 самолета, из них 8 — это предсерийные и испытательные самолеты, а большая часть — 103 — передана заказчикам.

Solar Impulse 2: вокруг света без капли топлива

Ночью 26 июля 2016 года швейцарский пилот Бертран Пиккар успешно посадил самолет Solar Impulse 2 в Абу-Даби. Город стал начальной и финишной точкой необычного кругосветного перелета. Впервые в истории самолет, не используя ни капли минерального топлива, пролетел 43 тыс. км. За полтора года — именно столько ушло на кругосветное путешествие — Solar Impulse 2 совершил 17 полетов, пролетел над тремя морями и двумя океанами и поставил новый рекорд по длительности пребывания в воздухе среди летательных аппаратов на солнечных батареях: путешествие из Японии в США длилось 117 часов. Управляли лайнером швейцарский психиатр пилоты Бертран Пиккар и Андре Боршберг. На крыльях самолета было смонтировано более 17 тысяч солнечных элементов, за счет энергии которых происходила подзарядка аккумуляторов. В течение дня Solar Impulse поднимался на высоту 8500 метров, чтобы захватить максимально возможное количество солнечной энергии, а ночью расходовал ее.

Решения для моделирования и сборки A350 XWB

3DEXPERIENCE предоставляет программные решения для каждого департамента компании: от отдела маркетинга до проектировщиков. Платформа, на которую нанизываются приложения CATIA, ENOVIA, SIMULIA и остальные — в зависимости от нужд каждой конкретной компании, — позволила создать трехмерную проекцию самолета, проанализировать его работу, а также провести виртуальные симуляции в интерактивной среде.

ENOVIA объединяет специалистов и позволяет им совместно управлять жизненным циклом воздушного судна.

CATIA инженеры использовали для проектировки мельчайших деталей, а также лайнера в комплексе.

SIMULIA прогнозирует поведение конструкции самолета и испытывает его на прочность в виртуальной среде.

DELMIA — платформа для виртуального производства, ускорила сборку лайнера на 30%.

Идея проекта зародилась у Бертрана Пиккара в 1999 году, однако разработать и представить самолет, который работал бы только от солнечных батарей, удалось лишь 10 лет спустя, в 2009 году. Первая модель Solar Impulse развивала скорость до 50 км/ч и могла совершать перелеты лишь на небольшие расстояния. Однако перед Бертраном Пиккаром и Андре Боршбергом стояла задача летать круглосуточно. И для этого им требовался более выносливый самолет с полной ресурсоавтономностью.

Для проектирования самолета основатели обратились к компании Dassault Systèmes. «Мы должны были добиться успеха с первой попытки. Мы были уверены, что это лучшие технологии на рынке», — поясняет Андре Боршберг. «3D-технологии Dassault Systèmes имели огромное значение для проекта. Без них мы не могли бы построить этот самолет», — подтверждает Пиккар.

Каждый элемент самолета необходимо было изготовить с максимальной прочностью и легкостью, а все компоненты должны были вместиться в ограниченное пространство. Чтобы самолет смог летать только за счет солнечной энергии, размах крыла должен быть очень большим. Для определения правильного соотношения длины, ширины и веса потребовалось создание и тестирование моделей на их надежность и прочность на длинных дистанциях. С помощью приложений Dassault Systèmes разрабатывался каждый слой легкой конструкции.

Solar Impulse 2, выпущенный в 2014 году, оказался больше своего предшественника. Размах его монокрыла составил 72 метра (больше, чем у Boeing-747), при этом вес был сравним с весом автомобиля (около двух тонн). Для трансконтинентальных перелетов разработчики установили более совершенное навигационное оборудование, а салон существенно увеличили, чтобы пилотам было комфортно находиться в кабине во время длительных путешествий.

Комфорт пилотов и эргономичность оборудования были ключевыми приоритетами. Для экипажа была разработана специальная удобная кабина, оборудованная сотнями электронных систем. Все задачи по комплексной сборке были определены и смоделированы в цифровом виде.

«C инструментом визуализации мы могли видеть все компоненты и их положение в самолете. При разработке предыдущего прототипа у нас не было таких возможностей. Точная виртуальная копия самолета оказалась невероятно полезной», — отмечают разработчики.

«Это новая эпоха для энергии, и это то, на что мы действительно хотели бы вдохновить людей», — подвел итоги поездки Бертран Пиккар. Даже после завершения кругосветного путешествия миссия Solar Impulse не заканчивается. Проект — лишь частный пример того, что возобновляемые источники энергии являются важным шагом на пути к использованию чистой энергии будущего.

Хочу стать космонавтом: проект Ariane 6

Долгое время полеты в космос и запуски ракет были исключительным правом госкорпораций. Однако усовершенствование технологий и стремительное удешевление компонентов привели к развитию частного космического бизнеса. Конкуренция между стартапами в секторе освоения космоса привела к снижению цен на спутники и их запуски более чем в 100 раз. Корпорации оказались вынуждены трансформировать свои бизнес-процессы, и проект Ariane не стал исключением.

Ракеты Ariane начали строить с 1979 года. Именно они доставили сотни спутников, телескопов и зондов на орбиту. В течение многих лет Ariane 5 был европейским флагманом среди ракет-носителей. Тем не менее, несмотря на высокие показатели надежности, эта ракета стала дорогой в эксплуатации: в 2010-м расходы на нее достигли $154 млн в год. В то же время ряд коммерческих компаний представляли серьезную конкуренцию на рынке спутниковых услуг.

Чтобы остаться в деле, необходимо было разработать новое поколение ракет Ariane. Перед компанией стояла задача сделать такую же качественную и надежную ракету, как и Ariane 5, но вдвое дешевле в производстве и эксплуатации. Airbus Safran Launchers — разработчик и поставщик решений для ракет-носителей гражданского и военного назначения — стал основным подрядчиком в проекте по созданию Ariane 6.

Компания выбрала Dassault Systèmes в качестве партнера для реализации этой миссии. Более 700 инженеров, принимающих участие в разработке Ariane 6 в различных европейских офисах, используют решения Dassault Systèmes для совместного моделирования сложных процессов. Согласованность действий всех участников помогла ускорить принятие решения о выборе оптимальной конфигурации для Ariane 6.

В разработку цифрового макета вовлечены все отделы компании, и это помогает избежать ошибок: любые изменения, внесенные в 3D-проект, тут же оказываются на виду. На этапе концептуального проектирования разработчикам доступен высокий уровень детализации технических данных. Интерактивная модель позволяет проводить проверки сложных производственных операций в виртуальной среде, прежде чем они будут окончательно утверждены и приняты в производство.

Ariane 6 позволит значительно снизить стоимость вывода полезного груза на орбиту, при этом стартовая масса уменьшится с 780 до 660 т. Уже сейчас, на ранних этапах конструирования Ariane 6, понятно, что проект будет соответствовать поставленным спецификациям, уложится в выделенный бюджет и будет выполнен в установленные сроки. Ракета Ariane 6 при поддержке Dassault Systèmes отправится в свое первое космическое путешествие в 2020 году.

Универсальный язык

Со времени первого полета человека в космос технологии сильно изменились. Каждый просчет в космической отрасли стоит очень дорого. Чтобы не допускать ошибок, инженеры NASA хотят заранее представлять, как будут протекать те или иные процессы в условиях невесомости. Прежде чем ставить какие-либо эксперименты за пределами Земли, Космический центр Кеннеди проводит их симуляции, чтобы удостовериться, что миссия будет выполнена эффективно и потребует минимальных затрат.

Winning Program повышает результативность разработки проектов, снижает стоимость и сроки их исполнения благодаря возможности совместного проектирования. С решением Dassault Systèmes предприятия аэрокосмической отрасли оптимизируют производственные процессы на ранних этапах.

Центр отвечает за наземные операции, необходимые для обеспечения полетов, работает со Space Shuttle, МКС и запускает ракеты. Каждое из этих направлений уникально, и для каждого необходим свой набор инструментов. Виртуальное моделирование в приложении DELMIA позволяет убедиться, что все операции осуществимы, безопасны и эффективны. Программа принимает во внимание и моделирует все возможные сценарии космических миссий, чтобы специалисты оказались готовы к абсолютно любому развитию событий.

Еще недавно в арсенале специалистов центра была только вербальная коммуникация: постановка задач часто сводилась к их описанию, которое не все сотрудники интерпретировали правильно, — описать сложный технологический проект и быть понятым с первого раза практически невозможно. Технологии Dassault Systèmes дали инженерным группам возможность общаться на одном, универсальном языке 3D. С реалистичными симуляторами DELMIA инженерные группы могут визуализировать свои идеи, превратить их в схему, чертеж или 3D-проект. Наглядная презентация идей устраняет недопонимание и вытекающие из него ошибки.

С DELMIA центр построил виртуальные 3D-модели для 20 различных объектов и для тысячи моделей вспомогательного оборудования: транспортеров, устройств для автоматической сборки деталей и т.д. Виртуальные модели помогают понять, как оборудование поведет себя во внеземных условиях, а также оценивает риски возникновения внештатных ситуаций.

О компании Dassault Systèmes

С 1981 года Dassault Systèmes разрабатывает 3D-решения, которые позволяют увидеть жизненный цикл изделия от этапа его создания до утилизации. Уже 30 лет компания обеспечивает дизайнеров и инженеров инструментами для воплощения в жизнь их идей. Будь то создание смелых разработок или улучшение характеристик уже имеющихся систем, решения, предоставляемые компанией Dassault Systèmes, позволяют людям расширить границы возможного и оставить свой след в истории. Обеспечивая эффективную работу производственных процессов и поддержку свыше 210 тыс. заказчиков, Dassault Systèmes работает более чем в 140 странах мира с компаниями любого размера и из всех отраслей промышленности.

Для получения более подробной информации посетите сайт www.3ds.com

Фотография на обложке: NASA

Новости партнеров