Las tecnologías de Simulación y Optimización ayudan a diseñar sistemas de asientos de Avión más seguros y más livianos
Altair ha sido un líder en tecnología y experticia para desarrollar automóviles más seguros y reducir posibles lesiones a los pasajeros. Esa experiencia ahora está ayudando a Altair a crear sistemas de asientos más seguros para aviones. Altair ha presentado recientemente algunos de sus trabajos para la CompositesWorld Aircraft Interiors Conference (Conferencia de interiores de aviones CompositesWorld) en Seattle.
La tecnología de optimización de Altair se aplica al diseño de la estructura del asiento. Todos hemos visto los marcos de seguridad que conectan el asiento a las vigas del piso. El bastidor del asiento debe soportar la carga estática del peso de los pasajeros, y también debe ser capaz de soportar cargas dinámicas en caso de un aterrizaje forzoso, la turbulencia extrema o un aterrizaje de agua. Generalmente, se requiere que los asientos deban soportar cargas de e ntre 14-G y 16 G.
Altair continúa desarrollando la tecnología para usar cargas dinámicas, como input en optimización topológica en OptiStruct. Este avance es importante en el campo de accidentes automovilísticos, y Altair está haciendo un enorme progreso. Como esta tecnología continúa desarrollándose, estos métodos estarán disponibles para el diseño de sistemas de asientos de aviones. El principal beneficio para los fabricantes de aeronaves y para las aerolíneas será que las estructuras optimizadas de asientos pesarán menos, y estarán en cumplimiento de los requisitos de impacto y seguridad. El ahorro de al menos el 1 por ciento del peso de un asiento individual puede llevar a un ahorro de peso significativo en el avión. Menor peso significa la compañía aérea puede llevar más pasajeros o carga, volar una distancia mayor o reducir el consumo de combustible, todos los cuales son importantes para el negocio de la aviación comercial.
Los métodos de optimización topológica en OptiStruct se pueden utilizar para diseñar la estructura del asiento para condicones de carga estática. Diseñar para las cargas dinámicas es más difícil, pero utilizando el Método de carga estática equivalente (Equivalent Static Load Method ,ESLM) recientemente desarrollado, las cargas estáticas puede estimarse a partir de las cargas dinámicas y pueden ser utilizadas para la análisis y optimización topológica, que requiere cargas estáticas como input. Otra opción es utilizar un código de análisis explícito, como RADIOSS, y luego utilizar herramientas de manipulación de geometría (morphing) disponibles en HyperMesh (HyperMorph) combinado con HyperStudy para hacer optimización de tamaño y forma de la estructura. La combinación de optimización topológica utilizando ESLM en OptiStruct para obtener la forma básica y luego usar RADIOSS con HyperMorph y HyperStudy para hacer la optimización final de forma es un buen método que se ha utilizado con éxito en muchas ocasiones.
La simulación de los ocupantes es otra área importante para los ingenieros de Altair, que han estado muy activos en el desarrollo de modelos de simulación de los ocupantes y métodos para aeronaves, utilizando RADIOSS. La simulación de los ocupantes está bien desarrollada en la industria del automóvil y ha sido fundamental en el diseño de vehículos más seguros, sistemas de retención más robustos y los interiores de vehículos que reducen el riesgo de lesiones para los pasajeros. Esta tecnología se está aplicando ahora al diseño de sistemas de asientos de retención y aviones. Las condiciones de carga requeridas para asientos de la aeronave son diferentes que para los sistemas de asientos de automóviles, por lo que ajustes deben hacerse a los modelos y métodos cuando se aplica a los aviones. Altair está trabajando activamente con laboratorios de pruebas, institutos de investigación, y los organismos de certificación europeos y de los EE.UU. en el desarrollo de estos modelos y métodos de modelado.
Una de las áreas de desarrollo activo es el modelo HUMOS. El modelo HUMOS está diseñado para modelar con precisión la anatomía humana. Con él, el esqueleto humano, sistema muscular y los órganos vitales se modelan. Las propiedades del material de todos estos sistemas son objeto de intensa investigación en muchas instalaciones en los EE.UU. y Europa. Esto está en contraste con los modelos de los ocupantes más tradicionales que se han diseñado para modelar los maniquíes que se utilizan en las pruebas físicas que todos hemos visto en la televisión. Estas pruebas y los modelos correspondientes son buenos para la predicción de aceleraciones y cargas en el cuerpo humano, pero el objetivo del modelo HUMOS es predecir con precisión una potencial lesión en el evento de impacto. Al modelar con precisión la anatomía humana, seremos más capaces de diseñar sistemas de asientos y de retención que protegen a los pasajeros de una lesión grave.
El modelo HUMOS se ha desarrollado en los últimos años con las aportaciones de muchas personas y laboratorios de investigación. Altair está tomando un papel de liderazgo en la modificación del modelo HUMOS para su uso con los requisitos de carga de los asientos de avión. Dado que las cargas de impacto son de una intensidad diferente y, más importante, tienen un ángulo diferente de condiciones de carga de asientos de automóviles, el modelo se está afinado para predecir las cargas en el esqueleto humano y los órganos vitales con precisión para los requisitos de asientos de la aeronave. Estamos comparando las predicciones del modelo con datos de las pruebas disponibles y coordinando datos con las agencias de certificación para asegurar que tenemos procedimientos robustos y mejores prácticas definidas para la simulación de los ocupantes de asientos de la aeronave.
La significativa experiencia de Altair en la simulación de ocupantes de automóvil junto con nuestra experiencia en la optimización de estructuras aeroespaciales nos coloca en una posición única para hacer contribuciones significativas en esta área. Aunque los requisitos son diferentes, la tecnología subyacente refleja muchas similitudes entre la automoción y aeroespacial. Esperamos continuar con estos esfuerzos y crear una experiencia más segura para los pasajeros de líneas aéreas y el aseguramiento de que no serán heridos en situaciones de aterrizaje forzoso, la turbulencia extrema o aterrizaje de agua.
Bob Yancey
Vicepresidente – Aeroespacial y Composites en Altair
Bob tiene grados del MIT, Virginia Tech y la Universidad de Dayton con un enfoque en Materiales Compuestos Aeroespaciales. Su función actual es definir la dirección estratégica de Altair para satisfacer las crecientes y cambiantes necesidades de la comunidad aeroespacial en el Diseño y análisis con materiales compuestos. Se reúne con empresas y organizaciones en todo el mundo para recoger sus aportaciones y comunicarles las soluciones Altair ofrece.
Traducido del artículo “Optimization and Simulation Help Designing Safer, Lightweight Aircraft Seating Systems” Por Bob Yancey. Véase el artículo original: http://insider.altairhyperworks.com/optimization-and-simulation-help-designing-safer-lightweight-aircraft-seating-systems/
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