La empresa de helicópteros de carga no tripulados Range Aero reduce el tiempo de desarrollo en un 40 por ciento

3DEXPERIENCE Works Simulation integrada con SOLIDWORKS permite a Range Aero acortar los ciclos de diseño en un 30 %, los costes de creación de prototipos en un 40 % y el peso del tren de aterrizaje en un 18 %.

Reto

Desarrollar helicópteros de carga autónomos (aeronaves no tripuladas, coaxiales y accionadas por rotor) para el transporte comercial y militar de manera rápida y rentable para acelerar el tiempo de comercialización. Aprovechar las herramientas de simulación avanzadas para analizar comportamientos físicos complejos, eliminando así las iteraciones de diseño y creación de prototipos, que son costosas y llevan mucho tiempo.

Solución

Reemplazar el software de simulación Siemens Simcenter® por las herramientas avanzadas de simulación SIMULIA Abaqus® para analizar las no linealidades geométricas, de materiales y de contacto en lugar de las largas y costosas iteraciones de creación de prototipos.

Resultados

  • Reducción de un 40 por ciento del tiempo de desarrollo
  • Recorte de los costes de desarrollo en un 30 %
  • Recorte de los costes de creación de prototipos en un 40 %
  • Reducción del peso del tren de aterrizaje Jestar en un 18 %

RangeAero Private Limited es una empresa con sede en India que desarrolla innovadores helicópteros de carga autónomos y no tripulados para el transporte regional comercial y militar. Los helicópteros RangeAero coaxiales impulsados por rotor son pilotados y controlados por personal de tierra. Estas características ofrecen muchas ventajas para el transporte regional de pequeños volúmenes de carga, como una menor dependencia de infraestructuras y pilotos humanos, mayor flexibilidad y velocidad operativa, una capacidad de carga óptima, menos costes operativos y menor huella de carbono.

El diseño de aeronaves basadas en rotor (helicópteros) presenta varios desafíos de ingeniería únicos, incluidas características aerodinámicas y mecánicas complejas, debido a la interacción entre los rotores, el fuselaje y el aire circundante, lo que puede generar cargas aerodinámicas inestables que pueden causar vibración y ruido no deseados. El diseño estructural también debe acomodar la flexibilidad de las aspas del rotor y la respuesta dinámica de la estructura a cargas aerodinámicas inestables. Además, para lograr un rendimiento y una eficiencia óptimos, el helicóptero debe ser ligero y compacto, lo cual es un desafío enorme adicional porque la reducción del peso y el tamaño de un helicóptero puede afectar a su integridad estructural, estabilidad y capacidad de control.

RangeAero ha utilizado el software de diseño y análisis SOLIDWORKS® Premium para el modelado de diseño y el análisis básico de la tensión estática lineal. La empresa también ha utilizado herramientas de simulación de Siemens Simcenter®. Cuando RangeAero necesitó la potencia de las herramientas avanzadas de simulación no lineal para desarrollar sus productos de manera rápida y rentable, la empresa reemplazó sus herramientas de Siemens por la simulación avanzada de SIMULIA Abaqus, parte de la cartera de soluciones de 3DEXPERIENCE® Works Simulation, porque Abaqus puede resolver todos los problemas no lineales asociados con el desarrollo de helicópteros.

Según Arpit Sharma, director ejecutivo de RangeAero, "el uso de Abaqus ha permitido la simulación del comportamiento mecánico complejo, incluido el comportamiento del material no lineal, las no linealidades geométricas y la mecánica de contacto. Su integración con otras herramientas de software, especialmente software CAD [SOLIDWORKS], también ha optimizado el proceso de diseño, lo que ha reducido el tiempo y el esfuerzo necesarios para completar las tareas de análisis".

Abaqus puede simular el comportamiento de materiales no lineales, incluida la plasticidad, la viscoelasticidad y el daño. Esto es particularmente útil para simular el comportamiento de materiales que muestran un comportamiento complejo en condiciones de tensión, como polímeros, compuestos y metales. Con el uso de la solución Abaqus en el diseño de nuestro complejo sistema aeroespacial, se reduce el número de iteraciones de diseño. En el caso de nuestro primer producto, conseguimos el producto en 3 iteraciones y con un tiempo de desarrollo de 8 meses, que es un 40 % menos que las 5 iteraciones cuando solo se basa en el análisis físico.

Arpit Sharma
Arpit Sharma
Cofundador y director general

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Facilitar simulaciones complejas con herramientas avanzadas para optimizar el rendimiento

Con la potencia de las herramientas avanzadas de simulación de Abaqus, RangeAero puede simular los efectos de todos los diferentes tipos de fenómenos físicos que afectan al rendimiento de los helicópteros, incluidos análisis estructurales no lineales, análisis dinámicos del rotor, simulaciones de caída dinámicas en el tren de aterrizaje, análisis de contacto no lineales y análisis de materiales no lineales (compuestos, fibra de carbono, aleaciones metálicas, etc.), que incluyen plasticidad, viscoelasticidad y análisis de fatiga.

Además, "Abaqus permite la automatización de muchas de las tareas lentas y tediosas que se realizan en la configuración y ejecución de simulaciones, tales como el mallado, condiciones de contorno y posprocesamiento", agrega Sharma. Esto ha dejado tiempo para centrarse en otros aspectos del proceso de diseño, como la optimización y la validación.

Ahorrar tiempo y dinero, y ganar la carrera hacia el mercado

"Abaqus también ayuda a identificar problemas de diseño en fases tempranas del proceso, antes de que se realicen costosos prototipos o series de producción. Al simular el comportamiento de un producto antes de fabricarlo, se identifican y corrigen pronto los posibles problemas, evitando costosos retrasos y repeticiones. Además, Abaqus puede ayudar a optimizar el diseño para reducir el uso de materiales, lo que se traduce en un ahorro de costes", señala Sharma. Con Abaqus, RangeAero ha reducido sustancialmente el número de iteraciones de diseño y creación de prototipos, acortando los ciclos de diseño en un 30 %, reduciendo los costes de creación de prototipos en un 40 % y rebajando los costes de desarrollo en general en un 30 %, mientras que los productos salen al mercado cinco meses antes. Gracias a las herramientas de simulación de Abaqus, RangeAero puede ir más allá de la validación del diseño y optimizarlo.

Para competir en el sector de las aeronaves no tripuladas, en rápida evolución, las empresas deben crear un producto de calidad innovador que, además, sea el primero en comercializarse. Sharma concluye: "Es necesario acelerar el desarrollo y superar más rápidamente los retos de ingeniería. Las herramientas de Abaqus están ayudando a RangeAero a superar estos retos, y cuanto mejor podamos utilizarlas, más probable será que ganemos la carrera al mercado y nos convirtamos en un líder del mercado".

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