개발 시간을 40% 단축하는 무인 화물 헬리콥터 회사, Range Aero

SOLIDWORKS와 통합된 3DEXPERIENCE Works Simulation 덕분에 Range Aero는 설계 주기를 30% 단축하고, 프로토타입 제작 비용을 40% 절감하고, 랜딩 기어 중량을 18% 낮췄습니다.

과제

상업 및 군사 수송을 위한 로터로 구동되는 무인 동축 항공기인 자율 화물 헬리콥터를 빠르고 비용 효율적으로 개발하여 출시 기간을 단축합니다. 고급 시뮬레이션 도구를 활용하여 복합적인 물리적 거동을 분석함으로써 시간과 비용이 많이 소모되는 설계 및 프로토타입 제작 반복을 없앱니다.

해결책

오래 걸리고 비용이 많이 드는 프로토타입 제작을 반복하는 대신 지오메트리, 재질 및 접촉 비선형성을 분석하기 위해 Siemens Simcenter® 시뮬레이션 소프트웨어를 SIMULIA Abaqus® 고급 시뮬레이션 도구로 교체합니다.

결과

  • 개발 시간 40% 단축
  • 개발 비용 30% 절감
  • 프로토타입 제작 비용 40% 절감
  • Jestar 스키드 랜딩 기어의 중량 18% 감소

인도에 본사를 둔 RangeAero Private Limited는 지역, 상업, 군사 수송을 위한 혁신적인 무인 자율 화물 헬리콥터를 개발하는 회사입니다. 로터로 구동되는 동축 RangeAero 헬리콥터를 지상 승무원들이 비행하고 조종합니다. 이러한 특성은 지역 내에서 소량 화물을 운송할 때 인프라 및 조종사 인력에 대한 낮은 의존도, 더욱 뛰어난 운영 유연성 및 속도, 최적의 하중 용량, 운영 비용 절감, 더 적은 탄소 배출량 등 많은 이점을 제공합니다.

로터 기반 항공기(회전익 항공기)를 설계할 때는 로터, 동체, 주변 공기 간의 상호작용으로 인해 발생하며 원치 않는 진동과 소음을 일으킬 수 있는 불안정한 공기역학적 하중으로 이어지는 복잡한 기계적 특성과 공기역학적 특성을 비롯하여 여러 가지 고유한 엔지니어링 과제를 해결해야 합니다. 또한 구조 설계는 로터 블레이드의 유연성 그리고 불안정한 공기역학적 하중에 대한 구조의 동적 반응을 수용해야 합니다. 또한 최적의 성능과 효율을 달성하기 위해서는 회전익 항공기가 가볍고 콤팩트해야 하는데, 회전익 항공기의 무게와 크기를 줄이면 구조적 무결성, 안정성 및 제어 가능성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이것도 또 하나의 커다란 과제가 됩니다.

RangeAero는 설계 모델링 및 기본적인 선형 정적 응력 해석을 위해 SOLIDWORKS® Premium 설계 및 분석 소프트웨어를 사용했습니다. 그리고 Siemens Simcenter® 시뮬레이션 도구도 사용했습니다. RangeAero에서 제품을 더 빠르고 비용 효율적으로 개발하기 위해 고급 비선형 시뮬레이션 도구의 강력한 성능이 필요해지자 회사는 Siemens 도구를 3DEXPERIENCE® Works Simulation 솔루션 포트폴리오에 포함된 SIMULIA Abaqus 고급 시뮬레이션으로 교체했습니다. Abaqus는 회전익 항공기 개발과 관련된 비선형 문제를 모두 해결할 수 있기 때문입니다.

RangeAero CEO Arpit Sharma에 따르면 "Abaqus를 사용한 덕분에 비선형 재질 거동, 지오메트리 비선형성, 접촉 역학을 비롯한 복잡한 기계적 거동을 시뮬레이션할 수 있었습니다. 다른 소프트웨어 도구, 특히 [SOLIDWORKS] CAD 소프트웨어와 통합되어 있기 때문에 설계 프로세스도 간소화되어 해석 작업을 완료하는 데 필요한 시간과 노력이 줄어들었습니다."

Abaqus는 가소성, 점탄성, 손상을 비롯한 비선형 재질 거동을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이는 폴리머, 복합재, 금속 등 응력에 따라 복잡한 거동을 보여주는 재질의 거동을 시뮬레이션하는 데 특히 유용합니다. 복잡한 항공 시스템 설계에 Abaqus 솔루션을 사용하면서 설계 반복 횟수가 줄어들었습니다. 첫 번째 제품의 경우 3번의 반복과 8개월의 개발 시간을 거쳐 제품을 완성했는데 이는 물리적 테스트에만 의존할 때 5번 반복했던 것에 비해 40%나 줄어든 수치입니다.

Arpit Sharma
Arpit Sharma
공동 창업자 겸 CEO

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고급 도구로 복잡한 시뮬레이션을 수행하여 성능 최적화

Abaqus 고급 시뮬레이션 도구의 강력한 기능을 통해 RangeAero는 가소성, 점탄성, 파손 해석을 비롯하여 비선형 구조 해석, 로터 동적 해석, 랜딩 기어의 동적 낙하 시뮬레이션, 비선형 접촉 해석, 비선형 재질(복합재, 탄소 섬유, 금속 합금 등) 해석 등 회전익 항공기 성능에 영향을 미치는 다양한 종류의 모든 물리적 현상의 영향을 시뮬레이션할 수 있습니다.

게다가 "Abaqus를 사용하면 메싱, 경계 조건, 후처리와 같이 시뮬레이션을 설정하고 실행하는 데 포함되는 번거롭고 시간이 오래 걸리는 많은 작업들을 자동화할 수 있습니다."라고 Sharma는 덧붙입니다. 이로써 시간을 절약하여 최적화 및 검증과 같은 설계 프로세스의 다른 측면에 집중할 수 있습니다.

시간 및 비용을 절약하고 시장을 향한 레이스에서 승리

"Abaqus는 고가의 프로토타입을 만들거나 생산을 시작하기 전, 프로세스 초기에 설계 문제를 파악하는 데 도움을 줍니다. 제품이 제작되기 전에 제품의 거동을 시뮬레이션함으로써 잠재적 문제를 조기에 파악하고 수정하여 값비싼 지연 및 재작업을 방지할 수 있습니다. 또한 Abaqus를 사용하면 설계를 최적화하여 재질 사용을 줄일 수 있으므로 비용이 절약됩니다."라고 Sharma는 말합니다. Abaqus 덕분에 RangeAero는 설계 및 프로토타입 제작 반복 횟수를 상당히 줄이고, 설계 주기를 30% 단축하고, 프로토타입 제작 비용을 40% 절감하고, 전체 개발 비용을 30% 낮추는 동시에 제품을 5개월 더 일찍 출시할 수 있었습니다. Abaqus 시뮬레이션 도구를 사용하여 RangeAero는 설계 검증의 한계를 극복하고 설계를 최적화할 수 있습니다.

빠르게 진화하는 무인 항공기 [드론] 산업에서 경쟁하기 위해 기업들은 혁신적인 고품질 제품을 만들어 가장 먼저 출시해야 합니다. Sharma는 이렇게 결론을 내립니다. "개발을 가속화하고 엔지니어링 문제를 보다 신속하게 극복하는 것이 필수입니다. Abaqus 시뮬레이션 도구는 RangeAero가 이러한 과제를 극복하는 데 도움이 되므로, 이를 더 잘 활용할수록 출시 경쟁에서 승리하여 시장 선도업체로 도약할 가능성이 높아집니다."

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