Электрификация транспортных средств широко освещается в СМИ в последние годы как привлекательная альтернатива традиционным легковым и грузовым автомобилям, работающим на топливе.
Но знали ли вы, что ряд НИИ авиакосмической отрасли и научные коллективы университетов участвуют в «гонке» по разработке электрического летательного аппарата, чтобы снизить огромные затраты на авиационное топливо, а также пагубное влияние топливной авиации на окружающую среду? По данным Международной ассоциации воздушного транспорта, топливо составляет почти 50% от общих затрат на владение летательным аппаратом. Это весьма веский аргумент в пользу электрификации. И производители не жалеют денег на эту затею.
Шербрукский университет (Université de Sherbrooke), один из ведущих университетов Канады, также готовит почву для создания электрических летательных аппаратов. Двадцать один студент факультета машиностроения, а также учащиеся местного колледжа делают свой вклад в преобразование авиакосмической отрасли. HERA (Hybrid Extended Range Aircraft, гибридный летательный аппарат увеличенной дальности) – так называется выпускной проект, охватывающий два курса, который заключается в электрификации двухместного самолета KR-2.
Для выполнения этой масштабной задачи команда использует 3D-сканер HandySCAN 3D от Creaform для контроля геометрии и качества, а также обратного проектирования. «Цель нашего проекта – доказать целесообразность использования электричества в силовой установке летательного аппарата и разработать полностью функциональный, высокопроизводительный прототип электрического KR-2, самого первого электрического летательного аппарата, созданного в Канаде, – рассказывает Франсуа Лашанс, один из руководителей проекта. – Второй целью проекта является распространение знаний и навыков, накопленных за прошедшие месяцы, в авиакосмических училищах и компаниях, чтобы они могли воспользоваться нашими находками и разработать собственные электрические или гибридные версии».
Как главный спонсор проекта, компания Creaform предложила команде HERA 3D-сканер HandySCAN 3D для выполнения различных измерений с целью контроля геометрии, а также обратного проектирования всего летательного аппарата. «Поскольку этот самолет был сконструирован частными лицами, 3D-модели отсутствуют. Кроме того, изначальный прототип не был полностью симметричным, а фактические размеры некоторых компонентов отличались от размеров на планах сборки».
Благодаря технологиям 3D-измерений Creaform команда смогла быстро создать точные цифровые модели внутренних и внешних конструкций самолета – всего за пару дней и силами трех членов команды. Лашанс комментирует: «Качество цифровой модели представляет особую важность при проектировании различных систем летательного аппарата». Команда была особенно впечатлена портативностью HandySCAN 3D, его точностью (до 0,030 мм), а также удобством программного обеспечения Creaform VXmodel, с помощью которого участники проекта быстро и легко преобразовали полигональные 3D-сетки в CAD-модели в своей САПР.
Кстати: Creaform предлагает универсальное решение, специально предназначенное для контроля геометрии, реверс-инжиниринга, обслуживания и ремонта летательных аппаратов. Это комплект HandySCAN AEROPACK, в который входят:
-
HandySCAN BLACK или BLACK|Elite – портативный 3D-сканер нового поколения (внесен в Госреестр СИ РФ);
-
SmartDENT 3D – ПО, разработанное специально для контроля геометрии критически важных поверхностей ЛА.;
-
VXinspect – простой в использовании программный модуль для контроля геометрии компонентов ЛА, содержащий все необходимые функции для быстрого создания отчетов по проверкам;
-
VXmodel – ПО для постобработки, позволяющее передать данные 3D-сканирования в любую САПР и создать модель на их основе быстро и с минимальными усилиями.
С помощью Creaform AEROPACK вы получите точные данные сканирования как небольших, так и крупных деталей для быстрого изготовления запасных частей. Это комплексное решение позволяет осуществлять реверс-инжиниринг и создавать трехмерные CAD-модели на базе имеющихся компонентов, а также анализировать любые повреждения и сокращать сроки ремонта самолетов.
Хотите узнать подробности? Закажите бесплатную консультацию экспертов iQB Technоlogies!
Закажите консультацию 3D-экспертов
Лашанс также отметил, что 3D-сканер HandySCAN 3D позволил ускорить процессы измерения и контроля геометрии, которые были бы весьма трудоемкими и потребовали бы слишком много времени. Кроме того, выполнение таких процессов вручную увеличивает вероятность ошибок. Но это еще не все: команда оценила, что при использовании традиционных методов им бы потребовалось 300 часов на проведение измерений и цифровизацию. С HandySCAN 3D работа заняла всего 80 часов!
Помимо этого, 3D-модели, которые были созданы с помощью HandySCAN 3D, дали возможность команде провести конечно-элементный анализ конструкций летательного аппарата.
HERA – результат сотрудничества разработчиков и крупных спонсоров, среди которых Bombardier, Pratt & Whitney Canada, Siemens, Unither Bioélectronique, Optis Ingénierie, Creaform, L3 Harris, Национальный научно-исследовательский совет Канады и MayaHTT. «Это прекрасная возможность для влиятельных игроков отрасли поработать с многообещающими студентами-инженерами, создавая будущее мощных электрических летательных аппаратов», – добавил Лашанс.
Сейчас основная техническая задача команды – доказать, что прототип может взлететь. «Самолет будет оснащен электрическим двигателем и мощными аккумуляторами, – уточняет Лашанс. – Одной из самых трудных задач было проектирование и сборка безопасного литий-ионного аккумулятора. Нам пришлось провести несколько испытаний для смягчения теплового разгона, а также для определения электрической и механической производительности двигателя».
Еще одним испытанием для команды стала необходимость тесной интеграции всех систем аппарата. «Поскольку наш самолет первый в своем роде в Северной Америке, нормы и стандарты пригодности к полету для такого типа электрической двигательной установки еще не были разработаны или сертифицированы. В основу разработки легла безопасность аккумуляторов и пилота», – говорит Лашанс.
Работа команды HERA была завершена в специальном помещении для электрических транспортных средств, а не в стенах лаборатории. «Мы убедились, что точность и повторяемость результатов наших измерений не зависит от местонахождения». Лашанс отметил, что корректности результатов удалось добиться благодаря сканеру HandySCAN 3D, поскольку устройство способно к самопозиционированию и оснащено системой динамической калибровки, которая привязывает положение сканера к детали, делая его нечувствительным к движениям и вибрациям.
Проект HERA Шербрукского университета – это также один из примеров применения комплекта для образования Creaform ACADEMIA, который помогает техническим учебным заведениям по всему миру пользоваться преимуществами решений для 3D-измерений и еще больше расширять границы технологий. Многие университеты открывают лаборатории для студентов, оснащая их 3D-сканерами, чтобы будущие инженеры могли получить практические знания по метрологии и разрабатывать уникальные проекты в этой развивающейся отрасли с использованием технологий 3D-измерений.
Материал предоставлен компанией Creaform
Статья опубликована 30.04.2020 , обновлена 28.04.2021
