無人貨物ヘリコプター会社RangeAero、開発期間を40％短縮

RangeAero Private Limited社は、インドを拠点とし、地域の商用輸送および軍用輸送向けに、革新的な無人自律型貨物ヘリコプターを開発しています。同軸ローター駆動のRangeAeroヘリコプターは、地上クルーが操縦します。これらの特性は、地域の希望に応じて少量の貨物を輸送する際に、インフラや人間のパイロットへの依存度の低さ、運用の柔軟性とスピードの向上、最適な積載量、運用コストの削減、二酸化炭素排出量の削減など、多くの利点をもたらします。

ローター式航空機（回転翼機）を設計する場合、複雑な機械的特性や空力的特性など、エンジニアリング上の固有の課題がいくつか生じます。ローター、機体、周囲の空気の相互作用によって不安定な空力的負荷が生じ、望ましくない振動や騒音が発生するからです。また、構造設計は、ローター ブレードの柔軟性と、不安定な空力的負荷に対する構造の動的応答に対応する設計でなければなりません。さらに、回転翼航空機は、最適な性能と効率を確保するために軽量かつコンパクトでなければなりません。回転翼航空機の重量とサイズを減らすと構造の整合性、安定性、制御性に影響を与える可能性があるため、これは大きな課題です。

RangeAero社は、設計モデリングと基本的な線形静的応力解析にSOLIDWORKS® Premium設計および解析ソフトウェアを使用しています。また、Siemens SimCenter®シミュレーション ツールも使用しています。製品を迅速かつコスト効率よく開発するために高度な非線形シミュレーション ツールを必要としたとき、RangeAero社は、Siemens社のツールを、3DEXPERIENCE®Works Simulationソリューション ポートフォリオの一部であるSIMULIA Abaqusの高度なシミュレーションに置き換えました。Abaqusなら、回転翼機の開発に関連するすべての非線形問題を解くことができるからです。

RangeAero社のCEO、Arpit Sharma氏は次のように語ります。「Abaqusを使用することによって、非線形の材料特性、幾何学的非線形性、接触力学をはじめとした複雑な機械的動作のシミュレーションが可能になっています。他のソフトウェア ツール、特に（SOLIDWORKS）CADソフトウェアと統合することで、設計プロセスも合理化され、解析タスクに必要な時間と労力が大幅に削減されました」

Abaqusの高度なシミュレーション ツールを使用することで、RangeAero社は、回転翼機の性能に影響するあらゆる種類の物理現象の影響をシミュレートすることができます。たとえば、非線形構造解析、ローターの動的解析、降着装置の動的落下シミュレーション、非線形接触解析、および塑性、粘弾性、疲労解析を含む非線形材料（複合材、カーボン ファイバー、金属合金など）の解析などです。

さらに、「Abaqusでは、メッシュ作成、境界条件、後処理など、シミュレーションの設定と実行に関わる面倒で時間のかかるタスクの多くを自動化できます」とSharma氏は付け加えています。これにより、最適化や検証など、設計プロセスの他の側面に集中する時間が確保されました。

「Abaqusにより、高価な試作品や量産品が製造される前の早い段階で設計上の問題を特定することもできます。製造前に製品の挙動をシミュレートすることで、起こりうる問題を早期に特定して修正し、コストのかかる遅延や手戻りを回避することができます。さらに、設計を最適化して材料の使用量を削減できるため、コスト削減になります」とSharma氏は述べています。Abaqusを使用することで、RangeAero社は設計と試作の繰り返し回数を大幅に減らし、設計サイクルを30%短縮、試作コストを40%削減し、開発コストを全体で30%削減し、製品の市場投入を5か月早めることができました。Abaqusシミュレーション ツールを使用することで、RangeAero社は設計検証を超えて設計を最適化することができます。

急速に進化する無人航空機（ドローン）産業で競争するには、革新的で高品質の製品を生み出し、しかもいち早く市場に投入する必要があります。Sharma氏は次のように結びます。「開発を加速し、エンジニアリングの課題をより迅速に克服する必要があります。Abaqusシミュレーション ツールのお陰でRangeAeroはこうした課題を克服できています。ツールを効果的に活用できればできるほど、市場投入競争に勝ち、市場をリードできる可能性が高まります」