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CAE技术助力无人机行业 让低空经济“高飞”

有限元: 2024-03-20 16:22:31 阅读数: 799 分享到:
2021年2月,低空经济首次写入《国家综合立体交通网规划纲要》。2023年12月,中央经济工作会议提出,打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业。不久前召开的中央财经委员会第四次会议强调,鼓励发展与平台经济、低空经济、无人驾驶等结合的物流新模式。

“低空经济”是什么?

低空经济是指依托于低空空域(3000米以内空域),以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态,具有产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强等特点。

低空经济


低空经济的应用场景包括低空经济+农业、低空经济+巡检、低空经济+消防、低空经济+物流等。

在低空经济中,无论是无人机设计、材料研究等,CAE仿真都发挥着不可或缺的作用。通过构建精确的数值模型,CAE仿真能够模拟实际工程中的复杂环境和条件,为工程师提供准确的数据支持。这使得设计师能够在早期阶段就预测产品的性能,从而避免在实际制造中可能出现的问题。

以无人机设计为例,CAE仿真技术能够在虚拟环境中模拟无人机的气动性能、结构强度、振动噪声等多个方面。通过不断优化设计参数,设计师可以在保证无人机性能的同时,减轻其重量、提高动能效率,从而降低运营成本。

在材料研究方面,CAE仿真技术为新材料的开发和应用提供了有力支持。通过模拟材料在不同环境和条件下的性能表现,研究人员可以筛选出性能优良的材料,为低空经济领域提供更轻、更强、更耐用的材料解决方案。

CAE技术在无人机设计中的实际应用

01、热分析

自动飞行控制板是无人机控制系统的人机操纵部件,其工作直接影响飞行安全。热分析对有限元模型进行稳态热仿真,以最易受到热影响的电源模块为代表进行仿真分析。在后续改进设计时提供很好的数据支持:为降低热源温度,应将热源分散布置,将大的热源布置在与电路模块安装结构件或外罩接近,与热沉之间热阻较低的位置。

02、振动仿真分析



承力件动力学随机振动仿真分析,通过有限元随机振动分析,验证自动飞行控制板仿真模型的精确性,对结构主要承力部件进行分析。自动飞行控制板的主要承力框架为左侧和右侧支架,对振动时两侧支架上截面进行仿真分析,计算变化剧烈部位的应力。


03、结构分析与优化

无人机在设计过程中,需要对机体结构进行严苛的力学分析,以确保其在各种飞行条件下能保持安全。CAE技术可以通过有限元分析、有限差分等方法,对无人机的机体结构进行静力学、动力学分析,预测机体在不同载荷、不同飞行姿态下的应力、应变状态等。

04、动力学模拟仿真

无人机的动力学仿真是通过数值计算模拟无人机的运动过程,以评估和优化无人机的性能。无人机整体仿真是模拟无人机在飞行过程中的动力学行为。通过求解无人机的运动方程和运动学关系,可以得到无人机的位置、速度、姿态和动力响应等相关参数。无人机整体仿真通常使用数值计算方法,如广义坐标法、欧拉法或龙格-库塔法等。

CAE仿真技术在模拟产品复杂环境下性能分析,以及对产品设计细节缺陷把控的具有很强优势。此外,无人机设计、材料、碰撞分析、恶劣环境飞行分析、电磁干扰、降噪问题解决等都可以通过CAE仿真技术改善。CAE仿真技术为无人机研发创新提供支撑力量,正在为行业发展赋能。

随着技术的不断进步和创新,CAE技术将推动着整个行业快速发展,元王愿与您一起携手,利用仿真技术为其行业发展添砖加瓦,让中国低空经济“高飞”。