據(jù)復(fù)合材料世界2017年1月2日刊文，Collier研究公司日前加入了NASA的先進(jìn)復(fù)合材料聯(lián)盟(ACC)，成為ACC中唯一的軟件公司。ACC的新成員還包括激光飛行科學(xué)公司、軌道ATK公司、南卡羅萊納大學(xué)McNAIR航空航天創(chuàng)新與研究中心以及威奇托州立大學(xué)國(guó)家航空研究中心(NIAR)。ACC于2015年成立，包括NASA蘭利研究中心(LaRC)、FAA的休斯技術(shù)中心、波音、GE、洛克希德·馬丁、聯(lián)合技術(shù)公司，以及國(guó)家航空航天研究院(NIA)——ACC的集成方。

ACC旨在將更好的復(fù)合材料分析、設(shè)計(jì)和制造帶入工程實(shí)踐，幫助維持美國(guó)在航空制造中的領(lǐng)導(dǎo)地位。該聯(lián)盟由NASA成立，以支持先進(jìn)復(fù)合材料項(xiàng)目，該計(jì)劃是NASA航空研究任務(wù)部先進(jìn)航空器計(jì)劃的一部分。項(xiàng)目目標(biāo)是面向復(fù)合材料飛行器，減少30%的產(chǎn)品開發(fā)和認(rèn)證時(shí)間。

Collier研究公司總裁表示：“在面向飛行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減少重量，是航空航天工業(yè)增加復(fù)合材料使用的動(dòng)力。這些先進(jìn)材料比金屬的認(rèn)證更復(fù)雜，使用自動(dòng)化、綜合分析和設(shè)計(jì)-性能優(yōu)化，對(duì)于確保復(fù)合材料最有效使用和最高效飛行認(rèn)證就十分關(guān)鍵，從研制的早期階段直到制造。”

公司將領(lǐng)導(dǎo)ACC的2項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì)：快速工具和面向制造的設(shè)計(jì)。公司表示：“快速工具很重要，因?yàn)榻^大部分的飛行器設(shè)計(jì)開發(fā)和結(jié)構(gòu)認(rèn)證分析涉及它們。設(shè)計(jì)成熟化過程跨越數(shù)年。縮短這一進(jìn)度將對(duì)飛行器生產(chǎn)帶來巨大影響。面向制造的設(shè)計(jì)包括在分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，集成諸如機(jī)器人自動(dòng)絲束鋪放(AFP)和固化工藝。將這些技術(shù)早期綜合并迭代，將幫助工程人員提升質(zhì)量和分層制造中的一致性，出現(xiàn)更少缺陷并使認(rèn)證更順利。”

Collier研究公司的HyperSizer是NASA商業(yè)化的首款軟件。它用于許多美國(guó)航天項(xiàng)目并為飛行器制造商使用，包括斯普利特航空系統(tǒng)公司，為國(guó)防部聯(lián)合多用途技術(shù)驗(yàn)證機(jī)(JMR TD)項(xiàng)目的貝爾V-280直升機(jī)原型設(shè)計(jì)了機(jī)身。

HyperSizer軟件

【延伸閱讀之一】NASA組建先進(jìn)復(fù)合材料聯(lián)盟力促?gòu)?fù)合材料飛機(jī)發(fā)展

據(jù)復(fù)合材料世界2015年4月6日刊文，NASA正與五個(gè)組織合作開展一項(xiàng)研究計(jì)劃，將使用復(fù)合材料建造未來飛機(jī)：一款能展示出輕質(zhì)、高強(qiáng)特性的飛機(jī)。NASA選擇了國(guó)家航空航天研究所(NIA)來管理這個(gè)“先進(jìn)復(fù)合材料聯(lián)盟”，該聯(lián)盟正致力于提升復(fù)合材料的研究與認(rèn)證。

NIA將與聯(lián)盟保持聯(lián)絡(luò)，幫助管理成員研究項(xiàng)目的組織和財(cái)務(wù)問題。NIA還將作為二級(jí)成員派代表進(jìn)入聯(lián)盟技術(shù)監(jiān)督委員會(huì)。聯(lián)盟其它成員還包括NASA先進(jìn)復(fù)合材料項(xiàng)目，由蘭利研究中心管理;FAA;GE航空;洛馬航空公司;波音研究與技術(shù)部;聯(lián)合技術(shù)公司普惠團(tuán)隊(duì)。

NASA組建這個(gè)聯(lián)盟是為了支持“先進(jìn)復(fù)合材料項(xiàng)目”，該項(xiàng)目是NASA航空研究任務(wù)部“先進(jìn)空中運(yùn)輸項(xiàng)目”的一部分。項(xiàng)目目標(biāo)是減少30%的產(chǎn)品研制和認(rèn)證時(shí)間，加速?gòu)?fù)合材料應(yīng)用于航空。一個(gè)由NASA、FAA和空軍研究實(shí)驗(yàn)室專家組成的委員會(huì)評(píng)審了20個(gè)申請(qǐng)者，基于技術(shù)、意愿和成本分?jǐn)偰芰Γ约罢畽C(jī)構(gòu)認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)領(lǐng)域和合作歷史，挑選了相關(guān)成員。

NASA航空研究任務(wù)部副主任Jaiwon Shin表示：“NASA承諾通過尖端研究與開發(fā)，使航空運(yùn)輸發(fā)生轉(zhuǎn)型。這個(gè)合作伙伴關(guān)系將幫助我們更快地將優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料投入使用，維持美國(guó)在航空制造方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。”

【延伸閱讀之二】軟件加速未來直升機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)

著眼于未來，美國(guó)陸軍在2014年6月進(jìn)行了“聯(lián)合多任務(wù)(JMR)”競(jìng)爭(zhēng)，挑選下一代高速旋翼直升機(jī)。有兩型方案進(jìn)入了技術(shù)開發(fā)(TD)階段：貝爾直升機(jī)公司的V-280“勇士”，西科斯基與波音聯(lián)合開發(fā)的SB-1“挑戰(zhàn)者”。

JMR-TD階段是國(guó)防部“未來垂直起飛(FVL)”項(xiàng)目的前者。FVL項(xiàng)目預(yù)算預(yù)計(jì)1000億美元，將在2030年后完成2000到4000架中級(jí)UH-60多用途和AH-64攻擊直升機(jī)的替換。

斯普利特航空系統(tǒng)公司基于V-22“魚鷹”的技術(shù)，設(shè)計(jì)了V-280的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)身。這款多任務(wù)傾轉(zhuǎn)旋翼軍用飛行器具備垂直起降(VTOL)和短程起降(STOL)能力。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)2007年開始部署，美國(guó)空軍2009年開始部署。

V-280機(jī)身原型

斯普利特在2015年9月公開了V-280的機(jī)身原型。設(shè)計(jì)和開發(fā)是在公司位于威奇托的原型工廠內(nèi)完成的。這款復(fù)合材料機(jī)身之后運(yùn)到貝爾位于阿馬里洛的制造廠進(jìn)行總裝。

通常，開發(fā)這種機(jī)身需要大約2年。不過，斯普利特的工程人員在HyperSizer設(shè)計(jì)軟件的幫助下，僅用了22個(gè)月就完成了任務(wù)。這是斯普利特首次與軟件供應(yīng)商Collier合作。

Collier結(jié)構(gòu)工程師表示：“一架典型飛行器項(xiàng)目的設(shè)計(jì)分析循環(huán)需要在設(shè)計(jì)者(使用CAD軟件)和應(yīng)力分析師之間進(jìn)行許多迭代。這是一個(gè)非常費(fèi)時(shí)的過程。”

HyperSizer將結(jié)構(gòu)尺寸確定與載荷分析過程自動(dòng)化。內(nèi)建工具能夠在嚴(yán)酷的飛行、降落和地面載荷條件下，定義機(jī)身結(jié)構(gòu)對(duì)于強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度、偏轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)限值的要求。

軟件還自動(dòng)生成FAA認(rèn)證所需的應(yīng)力報(bào)告，消除了手動(dòng)計(jì)算和制表的需要。這些報(bào)告中的相關(guān)數(shù)據(jù)可被檢查與審查，以證明機(jī)身的結(jié)構(gòu)良好性。

貝爾公司表示先進(jìn)技術(shù)使V-280能在高速執(zhí)行大載荷的遠(yuǎn)程機(jī)動(dòng)。直升機(jī)的初始飛行預(yù)計(jì)在2017年下半年進(jìn)行。公司的工程人員稱該飛行器可在2025年部署。

HyperSizer已為NASA和航空航天制造商使用，提升用復(fù)合材料或金屬材料制作的太空發(fā)射和其它飛行器的設(shè)計(jì)。據(jù)Collier公司稱，軟件平均可減少20%~40%的結(jié)構(gòu)重量。它還可用于風(fēng)能、高鐵、汽車和造船工業(yè)。

最新的V7版本處理大型有限元模型以及數(shù)千優(yōu)化區(qū)域和載荷條件。復(fù)合材料層壓排序現(xiàn)在完全集成到尺寸確定優(yōu)化工作流過程中。還有新功能，如詳細(xì)應(yīng)力報(bào)告和用戶定義的分析插件。