In order to ease modelling procedures, eliminate repetitive effort and save time, modern CAD tools offer the ability to automate tasks via a programming language. Moreover, when the design is an iterative process, the automation permits updating the design variables to generate a new model at each iteration. Based on UG/OPEN GRIP functionalities, this paper aims at developing a parametric model of a curved leading edge aircraft wing. The model is built by executing a GRIP program in which wing parameter values can be assigned via a dialog box.
Podwozia samolotów są jednymi z bardziej odpowiedzialnych zespołów samolotu. Zapewniają bezpieczny start i lądowanie oraz umożliwiają poruszanie się samolotu po lotnisku. Od ich niezawodnego działania i wytrzymałości zależy bezpieczeństwo wykonywania lotów. W pracy przedstawiono przykładowe badania wykonane w Laboratorium Wytrzymałości Konstrukcji Lotniczych Wojskowej Akademii Technicznej. Projekt układów obciążających wraz z dokumentacją wykonano z systemie Siemens NX. Niezbędne obliczenia wytrzymałościowe przeprowadzono z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego Excel. Próba podwozia odbyła się z wykorzystaniem systemu hydraulicznego MTS Aero.
EN
Landing gears are one of the most important assemblies of the plane. Landing gear provides safe take off and landing, including maneuvers on the ground. Safety of the flight is depending on reliability and strength of the landing gear. The paper presents an exemplary static test performed in the Aircraft Strength Laboratory of Military University of Technology. The riffle trees are designed in Siemens NX. Essential calculations are performed using Excel spreadsheet. Full scale static test of the landing gear is performed using MT Aero hydraulic system.
In order to take advantage of the sophisticated features offered by CAD and CAE packages for modeling and analysis during the design process, it is essential to build a bridge assuring a coherent link between these tools. Furthermore, this integration procedure must be automated so as to get rid of the repetitive costing effort. In this paper, a new automated procedure for the CAD/CAE integration, implemented for the parametric design and structural analysis of aircraft wing structures is presented. This procedure is based on the automation capacity available in modern computer aided tools via build-in basic programming languages as well as the capacity of the model data exchange. The geometric and numerical models can be controlled to generate a large variety of possible design cases through parameters introduced beforehand.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono sposób wykorzystania systemów CAD i oprogramowania MS Excel do wspomagania procesu projektowania układów wprowadzających obciążenia w konstrukcje samolotów podczas realizacji prób statycznych. Omówiono możliwości, jakie uzyskano dzięki częściowej automatyzacji procesu projektowania. Zaprezentowano układy wykonane na podstawie takiego procesu.
EN
In the paper computer aided design and calculation process was described. Siemens NX and MS Excell software were used to improve design of the riffle trees for full scale static tests. Benefits from automatisation of the design process were discussed. Manufactured riffle trees assembly was presented on the plane during preparation for the test.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper, The Combinatorial-Cyclic method of Optimization (CCOpt) is used to inspect the accuracy of a CMM by analyzing the standard deviation of measurements points on a calibration sphere. A software dedicated to perform sphere fitting and error analysis were developed within the frame of the integrated CAD/CAM/CAE system SIEMENS (GRIP).
PL
W niniejszym artykule zaprezentowano kombinatoryczno-cykliczną metodę optymalizacji, która została wykorzystana do sprawdzenia dokładności maszyny współrzędnościowej poprzez analizę odchylenia standardowego punktów pomiarowych na kuli wzorcowej. Opracowane oprogramowanie dla systemu CAD/CAM/CAE Siemens NX jest przeznaczone do porównywania wzorca z obiektem rzeczywistym celem przeprowadzenia analizy błędów wykonania elementu rzeczywistego.
Topics below are rather undesired, but important, outcome not yet completed research on the aircraft airfoils, turbine and compressor blades, parametric design of airfoils, establishing the relationships based on the results of experiments in a wind tunnel, developing databases for determining the relationships between airfoil parameters and lift and drag coefficients. Reliable database created as a result of the research work allows to simulate the wind tunnel. Very early on, however, was necessary to extend the developed specialized software for a new applications, and it meant the need for generalization of software, e.g. for gas turbine engines, propellers, etc. But after some time it turned out, that in order to achieve the required accuracy, the changes are needed in the underlying assumptions, set decades ago. In addition, coordinate measuring machines and systems, and associated software were not always as accurate as expected. Concepts how to solve it and develop software carrying out these tasks are presented in the article. It is like to withdraw from the old path and look for a new path that will lead to the reliable data base. Processes related to air or gas flow should be similarly defined in all the specialized software applications (e.g. aircrafts and turbine engines). Accuracy (10-9 mm) achieved in virtual measurements within the integrated system can be used to verify the results of CMM and other measuring systems, provided that an appropriate software has been developed.
For the last several years the combinatorial-cyclic method of optimization has been validated and expanded to new areas of applications. Although coordinate measurement analysis still is the main area of applications, the method is becoming a useful and unique tool in design optimization, reverse engineering (parametric design included), and virtual engineering. The case study aerodynamics of airplane and turbine airfoils, and simulation of wind tunnels is very difficult and promising as well. To solve all problems arising in these areas, an extensive software within the integrated CAD/CAM /CAE system has been developed, written in GRIP (SIEMENS NX 3.8).
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem opracowania jest przedstawienie zastosowanej metody budowy numerycznego modelu geometrii statku powietrznego na potrzeby badań zarówno statycznych, jak i dynamicznych MES. Opisano metodykę budowy modelu, tj. pomiar geometrii zewnętrznej SP z zastosowaniem najnowszych metod inżynierii odwrotnej, opracowanie i weryfikację wyników pomiaru, analizę i pomiar struktury wewnętrznej samolotu oraz budowę na ich podstawie modelu geometrii z użyciem zaawansowanych aplikacji komputerowego wspomagania projektowania i obliczeń inżynierskich.
EN
The paper presents a method of aircraft geometry models design for numerical structure static and dynamic analyses using the finite element method (FEM). In the report all steps of the modeling process are described. It contains: aircraft outer and inner structure measure process using modern reverse engineering methods, received data processing and verification with CAD software application for final geometry modeling.
The paper presents the method suitable for optimization of parameters and applied to design aircraft subassemblies on the example of a swept wing. It outlines the assumptions that are necessary to develop a mathematical model and describes constraints that served as the basis to develop an algorithm and describe the corresponding procedures in the GRIP (Graphics Interactive Programming) language that is a part of the CAD/CAM/CAE Unigraphics system. The further part of the study comprises discussion how the wing parameters and the mass functional are affected by the rigidity constraints and strength constraints. The algorithm for designing aircraft components was finally developed with inputs to the multicriteria design process “Web Modelling” of an aircraft body. The study also includes initial assumptions to algorithms originally developed by the author and dedicated to the modelling of components incorporated into aircraft structures.
PL
W artykule zaprezentowano metodykę optymalizacji parametrów w zastosowaniu do projektowania zespołów samolotu na przykładzie skrzydła skośnego. Przedstawiono główne założenia niezbędne do opracowania matematycznego modelu. Opisano ograniczenia będące podstawą do utworzenia algorytmu i opisania procedur w języku GRIP (Graphics Interactive Programming) dla systemu CAD/CAM/CAE Unigraphics. Przeprowadzono dyskusję zmiany parametrów sztywnościowych i masy w zależności od ograniczenia obciążeniami aerodynamicznymi. Opracowano algorytm projektowania zespołów składowych samolotu z uwzględnieniem wejść do wielokryterialnego procesu projektowania Web Modelling bryły samolotu. W pracy zawarto założenia opracowanych przez autora i zastosowanych algorytmów modelowania elementów struktur lotniczych.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W ramach niniejszej pracy opracowano model numeryczny złożonej konstrukcji kompozytowej do analizy statycznej i zmęczeniowej, przedstawiono metodykę budowania cyfrowych modeli elementów i zespołów konstrukcyjnych statków powietrznych o strukturze kompozytowej, przeznaczonych do tego typu analiz. Przeprowadzono analizę numeryczną odkształceń i przemieszczeń metodą elementów skończonych dla wybranej złożonej struktury kompozytowej. Analizę wykonano dla hipotetycznych obciążeń struktury płatowca, głównie w celach sprawdzenia poprawności wykonania modelu numerycznego. Natomiast zasadniczą analizę wykonano dla wartości obciążeń oraz ich poziomów, uzgodnionych z zespołem konstrukcyjnym statku powietrznego, z którego badany element konstrukcyjny pochodził.
EN
As part of this work developed numerical model complex composite structures for static and fatigue analysis, presents a methodology to build digital models of structural components and assemblies of aircraft composite structure designed for this type of analysis. Numerical analysis was performed for deformation and displacement by finite element method for the selected complex composite structure. The analysis was performed for the hypothetical structure of the airframe loads, mainly for validation of numerical model performance. However a fundamental analysis was performed for the loads and their levels, as agreed with the design team of the aircraft, which tested a structural element came from.
W pracy przedstawiono metodę rozwiązania zagadnienia modelowania geometrii fizycznych obiektów metodą inżynierii odwrotnej, która w dużej mierze wykorzystuje nowoczesne systemy projektowania oraz pomiarów współrzędnych punktów stanowiących bazę do opisu wirtualnego modelu. Zaprezentowano metodę parametrycznego opisu geometrii odtwarzanego obiektu, wykorzystując opracowane programy w języku GRIP (dla systemu CAD/CAM/CAE Unigraphics) na bazie teoretycznych rozważań. Zasygnalizowano problem analizy błędów pomiarowych punktów z precyzyjnych pomiarów współrzędnościowych, który może być rozwiązany poprzez zastosowanie analizy odchyłek wzorzec-pomiar. Zaprezentowano metodę wyznaczenia funkcji opisujących bazowe krzywe modelowanych zespołów samolotu.
EN
This paper is to present the solution method for the problem of modelling object's physical geometry using reverse engineering method, which in large measure relies on modern designing systems and points' coordinates measurement constituting the base for the virtual model description. Also, this is to present the reconstructed object’s parametric geometry description method using software developed in the GRIP programming language (for the system CAD/CAM/CAE Unigraphics) on the basis of theoretical considerations. The paper signals the problem of incorrect measuring points' analysis based on precise coordination measurement which can be solved by the application of deviations' standard-measurement analysis. There is presented the method of defining functions describing the base curves of modeled plane units.
W artykule przedstawiono główne cele zastosowania inżynierii odwrotnej. Scharakteryzowano narzędzia do zdejmowania geometrii elementów statku powietrznego. Omówiono problemy związane z wykorzystaniem skanerów laserowych. Zaprezentowano metodykę odtworzenia geometrii naddźwiękowego układu wlotowego turbinowego silnika odrzutowego. Opracowano model zasadniczego i pomocniczego układu wlotowego silnika RD-33. W pracy przedstawiono charakterystyczne przekroje kanału przepływowego wtotu.
In the article methodology for the construction of parametric model for natural vibration analysis of the turbine aircraft engine components was presented. The process of modeling in a systemic approach in application to turbine blade optimization was discussed. Peculiarities of the design of turbine aircraft engine and its aggregates were described. Algorithms of point selection out of the measurement data in order to create a pattern was formulated. In the paper a discuss is conducted on selection of the curves for parametric modeling including inputs to the process of surface mapping optimization based on reverse engineering technique. The process of geometry mapping begging from precise measurements , data identification, curve verification and ending with creation of a solid of modeled object is shown. This paper contains assumptions of algorithms of aircraft structure elements modeling developed and used by the authors.
PL
W artykule zaprezentowano metodykę budowy modelu parametrycznego na potrzeby analizy drgań własnych elementów lotniczego silnika turbinowego. Omówiono proces modelowania w ujęciu systemowym w zastosowaniu do procesu optymalizacji łopatki turbiny. Przedstawiono osobliwości projektowania lotniczego silnika turbinowego i jego zespołów. pracowano algorytmy wyboru punktów z danych pomiarowych do utworzenia wzorca. Przeprowadzono dyskusję doboru krzywych do parametrycznego modelowania z uwzględnieniem wejść do procesu optymalizacji odwzorowania powierzchni bazując na technice inżynierii odwrotnej. Przedstawiono proces odwzorowania geometrii od etapu wykonania precyzyjnych pomiarów, identyfikacji danych, weryfikacji krzywych, aż do utworzenia bryły modelowanego obiektu. W pracy zawarto założenia opracowanych przez autorów i zastosowanych algorytmów modelowania elementów struktur lotniczych.
Praca przedstawia wyniki analiz numerycznych modelu węzła siłowego układu skrzydło-centropłat samolotu MiG-29. Do celów obliczeń zbudowano model numeryczny wybranych elementów konstrukcji samolotu w obrębie węzła siłowego układu skrzydło-centropłat, który następnie poddano analizie statycznej i zmęczeniowej, wykorzystując metodę elementów skończonych oraz sposób podejścia do analizy konstrukcji zawarty w opracowaniu [5]. Dodatkowo podjęto próbę adaptacji metodyki obliczeń zmęczeniowych przedstawioną w [1] oraz obliczono przy jej wykorzystaniu trwałość zmęczeniową wspomnianego węzła. Wykonane modele stanowią podstawę do oceny wytrzymałości statycznej konstrukcji na obciążenia wynikające z obwiedni obciążeń oraz trwałości zmęczeniowej konstrukcji wraz z wpływem uszkodzeń na trwałość zmęczeniową.
EN
The paper concerns the numerical analysis of wing root fittings of MiG-29. The numerical model of selected structural elements was created, static and fatigue analysis was performed. The analysis method presented in [5] was used. Methods presented in [1] were adopted for fatigue analysis of mentioned fittings. On the basis of created models, the airframe strength and fatigue durability were assessed.
W artykule zaprezentowano podstawy metodyki prognozowania rozwoju, zmiany kluczowych parametrów eksploatowanych samolotów i zespołów napędowych, których techniczny i technologiczny rozwój wskazuje nowe drogi w procesie projektowania i optymalizacji konstrukcji lotniczych. Przedstawiono metodyczne podejście do tworzenia dynamicznych szeregów rozwoju obiektów, ich głównych parametrów niosących niezbędne informacje eliminujące błędne kierunki w procesie projektowania i modernizacji struktur lotniczych.
EN
In the article one presented bases of the methodologies of prognosings of the development, the change of key-parameters of exploited aircrafts and propulsive complexes whose the technical and technological development indicates new ways in the process of the designing and the optimization of air-constructions. One introduced the methodical approach to the creation of dynamic row of the development of objects, their main parameters carrying the necessary information eliminating incorrect directions in the process of the designing and the modernization of air-structures.
W artykule zaprezentowano metodykę optymalizacji projektowania elementów lotniczego silnika turbinowego na przykładzie łopatki turbinowej silnika RD-33. Przedstawiono osobliwości projektowania lotniczego silnika turbinowego i jego zespołów. Opracowano algorytmy w języku GRIP (Graphics Interactive Programming) dla systemu CAD/CAM/CAE Unigraphics. Przeprowadzono dyskusję na temat doboru krzywych do parametrycznego modelowania z uwzględnieniem wejść do wielokryterialnej optymalizacji odtwarzania powierzchni, bazując na technice inżynierii odwrotnej. Przedstawiono proces odwzorowania geometrii od etapu wykonania precyzyjnych pomiarów, identyfikacji danych, weryfikacji krzywych, aż do utworzenia bryły modelowanego obiektu. W pracy zawarto założenia opracowanych przez autorów i zastosowanych algorytmów modelowania elementów struktur lotniczych.
EN
In the work, a method for facilitation of the jet turbine engine design in the CAD/CAMCAE environment was presented (the jet RD-33 was selected as an example). The recommended method utilizes, specially elaborated by the authors, algorithms written in the GRIP (Graphics Interactive Programming) language exclusively for the CAD/CAM/CAE Unigraphics system needs. Evaluation of the curves and surfaces for the parametric modeling, including the entrances into multi criterion optimisation of the curves for airfoils recreation on the base of the reverse engineering techniques, was done. Process of the geometry elaboration from early stage of the precise measurements, through data verification, and curves validation to the final stage of the wane body faces creation was presented as well as the algorithms elaborated by the authors.
W referacie przedstawiono proces tworzenia modelu dyskretnego wielozadaniowego samolotu F-16 C do analiz wytrzymałościowych metodą elementów skończonych przy wspomaganiu środowiska CAD/CAE. Prace nad modelem objęły: odtworzenie zewnętrznej i wewnętrznej geometrii prototypu, generację siatki elementów struktury wytrzymałościowej, opracowanie bazy materiałowej, identyfikację własności materiałowych poszczególnych elementów. Model wykorzystano do wstępnych analiz statycznych sprawdzających wytężenie i odkształcalność konstrukcji obciążonej w sposób zdefiniowany obwiednią obciążeń.
EN
In the paper, the whole process of preparing the discrete model of F-16 multirole aircraft is presented. The model for strength FEA analysis was developed in CAD/CAE environment. The elaborating process included such operations like: virtual recreating an external and internal geometry, generating mesh of elements for airframe structure, inserting the material data, identifying material properties of elements. The structure model was used then to perform the numerical static analysis to estimate the material effort and determine structure displacements under loads defined in flight envelope.
W opracowaniu przedstawiono rozwiązanie zagadnienia aerosprężystej niestateczności kompozytowej konstrukcji płatowcowej. Wdrożono wyznaczania krytycznej prędkości i postaci flatteru samolotu przy wspomaganiu komercyjnego pakietu obliczeniowego. W oparciu o dyskretny model struktury do analiz metodą elementów skończonych oraz model panelowy do aerodynamiki niestacjonarnej wyznaczono numerycznie prędkości wystąpienia drgań samowzbudnych. W ramach nadawania własności materiałowych elementom wirtualnej struktury zrealizowano koncepcję modelowania kompozytu warstwowego. Model obliczeniowy konstrukcji zweryfikowano na podstawie wyników doświadczalnych badań stoiskowych.
EN
The paper presents a solution of aeroelastic instability phenomena of composite airframe. A method of critical flutter airspeed evaluation was applied by support of professional software package. Numerical values of self-excited vibration velocities were determined on the basis of integrated aeroelastic model including a structural FEM model and a panel aero model for unsteady aerodynamics. A conception of laminate composite modelling was put into effect. The aircraft structure discreet model was verified then by equalling the results and the results from test-bed experiments.
W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych charakterystyk aerodynamicznych modelu samolotu F-16. Badania wykonano dla modelu samolotu w konfiguracji gładkiej dla przypadków: całego samolotu, kadłuba, kadłuba ze skrzydłem i kadłuba z usterzeniem poziomym. Zbadano wpływ wychylenia usterzenia poziomego, wpływ mechanizacji skrzydła, wpływ podwieszeń zewnętrznych i wpływ zbiorników konforemnych na charakterystyki aerodynamiczne badanego modelu.
EN
The results of experimental investigations of aerodynamic characteristics of F-16 aircraft model have been presented. The investigations have been performed for aircraft model under plain configuration in cases of: the whole model of aircraft, isolated fuselage, fuselage with wings and fuselage with horizontal tail. Influence of horizontal tail displacement, wing mechanization, external stores and conformal fuel tanks on aerodynamic characteristics of model has been examined.
W pracy przedstawiono wyniki badań aerodynamicznych modelu F-16 w tunelu aerodynamicznym, przy opływie niesymetrycznym, tzn. ze ślizgiem. Badania wykonano dla modelu samolotu w konfiguracji „gładkiej” dla przypadków: całego samolotu, kadłuba, kadłuba ze skrzydłem, kadłuba z usterzeniem poziomym. Zbadano wpływ wychylenia usterzenia poziomego, wpływ mechanizacji skrzydła, wpływ podwieszeń zewnętrznych oraz wpływ zbiorników konforemnych na charakterystyki aerodynamiczne badanego modelu w zakresie kątów ślizgu od ß = –30° do ß = 30°.
EN
The paper presents the results of aerodynamic investigations of F-16 model in wind tunnel under nonsymmetrical air flow. Investigations have been carried out for an aircraft model under plain configuration, for the following cases: whole aircraft, isolated fuselage, fuselage with wings, fuselage with a horizontal tail. The following influences: control surfaces displacement, high lift devices, external stores, as well as conformal fuel tanks, on aerodynamic characteristics of the investigated model within an angle of slip from ß = -30° up to ß = 30° have been presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.