3d-моделирование конструкции системы кондиционирования самолета

Цель – формирование 3d-модели конструкции системы кондиционирования самолета для выполнения численного эксперимента в автоматизированной среде инженерного анализа. Полнота данной модели обусловлена требуемым результатом численного эксперимента. Суть эксперимента сводится к воссозданию условий протекания аэродинамических процессов в окрестности жалюзийной решетки, интегрированной в обшивку фюзеляжа в месте сообщения системы кондиционирования с внешней средой. Поэтому интерес представляет та часть конструкции системы кондиционирования, работа которой непосредственно влияет на параметры состояния прочности жалюзийной решетки. Для формирования цифровой копии оригинала была использована система автоматизированного проектирования Siemens NX. Ее инструментарий обладает возможностями построения высокоточных геометрических моделей. Результатом проделанной работы стала 3d-модель, которая позволит в цифровой среде инженерных расчетов получить модели процесса внешней и внутренней аэродинамик, позволяющие оценить параметры состояния прочности исследуемой детали. Показано, что данная модель представляет собой сочетание геометрических объектов, образованных совокупностью сборочных единиц. В частности, рассмотрены элементы системы кондиционирования: турбохолодильник, радиатор, клапан. Для воссоздания сложной геометрии оригиналов сборочных единиц этих агрегатов был разработан и оптимизирован алгоритм выбора и последовательности выполнения типовых операций системы Siemens NX таким образом, чтобы построить корректные 3d-модели. Построенная 3d-модель системы кондиционирования самолета позволит в цифровой среде инженерных расчетов смоделировать процессы внешней и внутренней аэродинамики, влияющие на параметры состояния прочности жалюзийной решетки. С помощью предложенной модели пользователь получает возможность изучить устройство системы кондиционирования самолета.

1. Еловенко Д. А., Мироненко В. В. Рациональные методы редактирования CAD-моделей на этапе их подготовки к анализу в CAE-системах // Вестник Байкальского союза стипендиатов DAAD. 2013. № 1. С. 26–34.

2. Стрекоз А. В., Сидоренко В. В., Ледовских И. В. Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) элерона из полимерных композиционных материалов (ПКМ) с применением метода конечных элементов (МКЭ) // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2019. № 6. С. 122–133. https://doi.org/10.23683/2311-3103-2019-6-122-133.

3. Пронин А. И., Щелкунов Е. Б., Султангареева А. С., Латышев К. А., Иваненко А. А. Исследование и разработка конструкции детали кронштейна с использованием CAD/CAE систем // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. 2017. № I-1(29). С. 27–32. https://doi.org/10.17084/2017.I-1(29).

4. Protasov A. V., Nikolaychuk O. A. Applying the finiteelement method for evaluating the reliability of mechanical systems // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2011. Vol. 40. No. 1. P. 27–30. https://doi.org/10.3103/S105261881101016X.

5. Klochkov Y. V., Nikolaev A. P., Vakhnina O. V., Kiseleva T. A. Stress-strain analysis of a thin-shell part of fuselage using a triangular finite element with Lagrange multipliers // Russian Aeronautics. 2016. Vol. 59. Nо. 3. P. 316–323. https://doi.org/10.3103/S1068799816030041.

6. Рыжиков И. Н., Нгуен Тьен Кует. Использование пружинно-массово-демпферных моделей при анализе колебаний и долговечности рабочих колес турбомашин с расстройкой параметров // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 4. С. 756–767. https://doi.org/10.21285/1814-35202020-4-756-767.

7. Иващенко А. П. Исследование статической прочности шестерни, входящей в состав вала-шестерни // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 11-1. С. 31–36. https://doi.org/10.17513/snt.38334.

8. Лашков В. А., Калимуллин Ф. А., Каратаев О. Р., Усманов Р. А. Трехмерное проектирование и инженерный анализ элементов конического редуктора в системе Autodesk Inventor // Вестник Казанского технологического университета. 2020. Т. 23. № 5. С. 94–97.

9. Zenkov E. V. Update of the equations of the limit state of the structural material with the realization of their deformation // Journal of Physics Conference Series. 2017. Vol. 944. Iss. 1. Р. 012128. https://doi.org/10.1088/17426596/944/1/012128.

10. Распопина В. Б., Бодров Е. А., Ковалѐв А. А. Оценка параметров прочности шатуна ДВС в автоматизированной среде модуля APM Structure 3D системы APM WinMachine // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2011. № 01. С. 125–137.

11. Марков С. П., Распопина В. Б. Система Femap with NX Nastran как инструмент для оценки достоверности результатов численного эксперимента в среде программы APM FEM в КОМПАС-3D // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей XIV Междунар. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 22 декабря 2020 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2020. С. 45–52.

12. Жильцов Ю. В., Ёлшин В. В. Использование программного комплекса ANSYS CFX при разработке модели комбинированного котла // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 3. С. 81–90. https://doi.org/10.21285/1814-35202017-3-81-90.

13. Leonovich D. S., Zhuravlev D. A., Karlina Yu. I., Govorkov A. S. Automated assessment of the low-rigid composite parts influence on the product assimilability in the GePARD system // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 760. Iss. 1. Р. 012038. https://doi.org/10.1088/1757-899X/760/1/012038.

14. Dizon J. R. C., Espera A. H., Chen Qiyi, Advincula R. C. Mechanical characterization of 3D-printed polymers // Additive Manufacturing. 2017. Vol. 20. P. 44–67. https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.12.002.

15. Novikov A. D., Reznik S. V., Denisov O. V. An experimental study to determine mechanical and thermophysical characteristics of thin-walled carbon plastic antenna reflectors // BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2020. No. 3. P. 84–91. https://doi.org/10.18698/05361044-2020-3-84-91.

16. Гайдаржи Ю., Коляда Е. Цифровой подход для подготовки к сертификации авиационной техники // САПР и графика. 2021. № 1. С. 12–15.

17. Глушков Т. Д. Исследования компактных вентиляторных установок с переменной циркуляцией по длине лопаток рабочего колеса // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 30–42. https://doi.org/10.34759/vst-2020-1-30-42.

18. Leggett J., Priebe S., Shabbir A., Michelassi V., Sandberg R., Richardson E. Loss prediction in an axial compressor cascade at off-design incidences with free stream disturbances using large eddy simulation // Journal of Turbomachinery. 2018. Vol. 140. No. 7. P. 071005. https://doi.org/10.1115/1.4039807.

19. Рыжиков И. Н. Использование пружинно-массоводемпферных моделей при анализе колебаний рабочих колес энергетических турбомашин с расстройкой параметров // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 4. С. 20–25. https://doi.org/10.18324/2077-5415-20204-20-25.

20. Юргенсон А. А. Учебно-боевой самолет Як-130 // Приложение журнала «Моделист-конструктор». 2006. № 9. 32 с. 21. Данилов Ю., Артамонов И. Практическое использование NX. М.: ДМК Пресс, 2011. 332 с.