CAE技術(shù)助力無人機(jī)行業(yè) 讓低空經(jīng)濟(jì)“高飛”
2021年2月，低空經(jīng)濟(jì)首次寫入《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》。2023年12月，中央經(jīng)濟(jì)工作會議提出，打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等若干戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。不久前召開的中央財經(jīng)委員會第四次會議強調(diào)，鼓勵發(fā)展與平臺經(jīng)濟(jì)、低空經(jīng)濟(jì)、無人駕駛等結(jié)合的物流新模式。“低空經(jīng)濟(jì)”是什么？
低空經(jīng)濟(jì)是指依托于低空空域（3000米以內(nèi)空域），以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引，輻射帶動相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)，具有產(chǎn)業(yè)鏈條長、輻射面廣、成長性和帶動性強等特點。
低空經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用場景包括低空經(jīng)濟(jì)+農(nóng)業(yè)、低空經(jīng)濟(jì)+巡檢、低空經(jīng)濟(jì)+消防、低空經(jīng)濟(jì)+物流等。
在低空經(jīng)濟(jì)中，無論是無人機(jī)設(shè)計、材料研究等，CAE仿真都發(fā)揮著不可或缺的作用。通過構(gòu)建精確的數(shù)值模型，CAE仿真能夠模擬實際工程中的復(fù)雜環(huán)境和條件，為工程師提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這使得設(shè)計師能夠在早期階段就預(yù)測產(chǎn)品的性能，從而避免在實際制造中可能出現(xiàn)的問題。
以無人機(jī)設(shè)計為例，CAE仿真技術(shù)能夠在虛擬環(huán)境中模擬無人機(jī)的氣動性能、結(jié)構(gòu)強度、振動噪聲等多個方面。通過不斷優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，設(shè)計師可以在保證無人機(jī)性能的同時，減輕其重量、提高動能效率，從而降低運營成本。
在材料研究方面，CAE仿真技術(shù)為新材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了有力支持。通過模擬材料在不同環(huán)境和條件下的性能表現(xiàn)，研究人員可以篩選出性能優(yōu)良的材料，為低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域提供更輕、更強、更耐用的材料解決方案。
CAE技術(shù)在無人機(jī)設(shè)計中的實際應(yīng)用
01、熱分析
02、振動仿真分析
承力件動力學(xué)隨機(jī)振動仿真分析，通過有限元隨機(jī)振動分析，驗證自動飛行控制板仿真模型的精確性，對結(jié)構(gòu)主要承力部件進(jìn)行分析。自動飛行控制板的主要承力框架為左側(cè)和右側(cè)支架，對振動時兩側(cè)支架上截面進(jìn)行仿真分析，計算變化劇烈部位的應(yīng)力。
03、結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化
無人機(jī)在設(shè)計過程中，需要對機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)苛的力學(xué)分析，以確保其在各種飛行條件下能保持安全。CAE技術(shù)可以通過有限元分析、有限差分等方法，對無人機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)、動力學(xué)分析，預(yù)測機(jī)體在不同載荷、不同飛行姿態(tài)下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)等。
04、動力學(xué)模擬仿真
無人機(jī)的動力學(xué)仿真是通過數(shù)值計算模擬無人機(jī)的運動過程，以評估和優(yōu)化無人機(jī)的性能。無人機(jī)整體仿真是模擬無人機(jī)在飛行過程中的動力學(xué)行為。通過求解無人機(jī)的運動方程和運動學(xué)關(guān)系，可以得到無人機(jī)的位置、速度、姿態(tài)和動力響應(yīng)等相關(guān)參數(shù)。無人機(jī)整體仿真通常使用數(shù)值計算方法，如廣義坐標(biāo)法、歐拉法或龍格-庫塔法等。
CAE仿真技術(shù)在模擬產(chǎn)品復(fù)雜環(huán)境下性能分析，以及對產(chǎn)品設(shè)計細(xì)節(jié)缺陷把控的具有很強優(yōu)勢。此外，無人機(jī)設(shè)計、材料、碰撞分析、惡劣環(huán)境飛行分析、電磁干擾、降噪問題解決等都可以通過CAE仿真技術(shù)改善。CAE仿真技術(shù)為無人機(jī)研發(fā)創(chuàng)新提供支撐力量，正在為行業(yè)發(fā)展賦能。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，CAE技術(shù)將推動著整個行業(yè)快速發(fā)展，元王愿與您一起攜手，利用仿真技術(shù)為其行業(yè)發(fā)展添磚加瓦，讓中國低空經(jīng)濟(jì)“高飛”。
