Innovative Multifunktionskomponenten für UAV mit ANSYS CFD
Branche: Luft- und RaumfahrtFachgebiet: StrömungsmechanikCFD-Simulationen halfen RigiTech, die Zuverlässigkeit und Reichweite ihrer Drohnen zu erhöhen.
Zusammenfassung
Aufgabe
Entwicklung eines statischen Multifunktions-Staudrucksystems zur Messung der Fluggeschwindigkeit und als Antennenabdeckung. Das Design muss die Anforderungen beider Systeme erfüllen.
Lösung
Anhand der vorhandenen Literatur zum Thema Pitot-Statiksysteme wurde ein CAD-Modell entworfen. Dieses wurde dann unter verschiedenen Bedingungen in Ansys Fluent getestet. Schließlich wurden die simulierten Ergebnisse mit experimentellen Ergebnissen verglichen, die bei Flugtests gesammelt wurden.
Kundennutzen
RigiTech liefert seine Flaggschiff-Drohnen jetzt mit dem neuartigen Pitot-System aus, das dank CADFEM entwickelt wurde.
RigiTech entwickelt innovative elektrische Fracht-UAV-Lösungen für den Logistikmarkt im Gesundheitswesen. Herkömmliche statische Pitot-Systeme von der Stange sind anfällig für Verstopfungen durch Staub und Regen. Darüber hinaus stellen ihre metallische Bauweise und ihre schlanke Form eine potenzielle Gefahr für das Bedienpersonal dar, wenn die Drohne als industrielles Logistikwerkzeug eingesetzt wird. Die Möglichkeit, dieses System in eine bestehende Antennenabdeckung einzubauen, wurde genutzt, um ein wasserfestes und leicht austauschbares Pitot-Statiksystem zu entwickeln. Das neue Design muss die Fluggeschwindigkeit für verschiedene Strömungswinkel innerhalb des Flugbereichs genau messen, die Antenne abdecken und schützen sowie die Designanforderungen erfüllen.
Mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik konnte die Entwicklungszeit für das Pitot-System erheblich verkürzt werden, da verschiedene Designs und Parameter in kürzester Zeit getestet werden konnten. Außerdem wird der Erfolg des ersten Prototyps erhöht, und es sind weniger Tests erforderlich. Diese schnelle Iteration ist ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung eines neuen Produkts. Dank CADFEM hat RigiTech die folgenden Ergebnisse erzielt:
- Verringerung der Anzahl der Prototypen und Flugtests
- Bestimmung des Flugbereichs für das statische Staurohrsystem
- Validierung der Interaktion zwischen Rumpf und Staurohr (geringer Luftwiderstand)
- Entwicklung eines multifunktionalen Pitot-Statiksystems für die Eiger-Drohne, die jetzt an Kunden ausgeliefert wird
Zunächst wurden die Leistungsziele des Systems definiert. Dazu gehören ein großer Anstellwinkelbereich, verbesserte Wasserdichtigkeit und minimale Größe. Weiterhin sollte die Strömungsstörung minimiert werden, um das Leistungsziel zu erfüllen.
Unter Verwendung der vorhandenen Literatur zu diesem Thema wurde ein Entwurf entwickelt. Es wurde dann mit dem Rumpf bei verschiedenen Anstell- und Gierwinkeln und zusätzlich mit verschiedenen Längen getestet, um die Auswirkungen zu verstehen und mit der Theorie zu vergleichen. Durch Iteration und CFD-Tests wurde ein optimales Design gefunden. Abschließend wurden reale Flugversuche durchgeführt, um die Simulationsergebnisse zu bestätigen.
