A aviação moderna exige inovação para eficiência, além de sustentabilidade. As aeronaves devem ser mais leves, mais econômicas em termos de combustível e desenvolvidas rapidamente, garantindo a segurança. Processos otimizados de projeto e análise estrutural de aeronaves são cruciais para reduzir ineficiências e, ao mesmo tempo, manter a aeronavegabilidade.
Em outras palavras, engenheiros aeroespaciais buscam atingir diversos objetivos importantes para aprimorar o desempenho e a sustentabilidade das aeronaves, seja para a aviação militar ou comercial.
O foco principal é alcançar o projeto ideal da fuselagem para eficiência. Por um lado, esses objetivos de projeto visam reduzir o impacto ambiental e os custos operacionais. Por outro, também permitem que aeronaves de missão crítica operem por períodos prolongados em altitudes mais elevadas com a mesma capacidade de combustível. Além disso, é preciso melhorar a distribuição de peso a fim de otimizar o equilíbrio e o desempenho geral da aeronave.
Outra área de foco é o desenvolvimento de aeronaves elétricas, que apresenta desafios e oportunidades únicos. Aumentar a densidade da bateria e a capacidade de dissipação de calor é essencial para maximizar a eficiência e a confiabilidade dos sistemas de propulsão elétrica.
Além disso, a exploração de fontes alternativas de combustível, como hidrogênio, e configurações inovadoras de aeronaves, como asas reforçadas ou mistas, é um objetivo fundamental na busca pela aviação sustentável.
Fabricantes enfrentam problemas significativos de projeto estrutural de aeronaves
Com a crescente complexidade de projetos, os fabricantes enfrentam desafios de engenharia estrutural no projeto e na análise estrutural de aeronaves, o que prejudica a eficiência e a inovação.
Um problema que muitas vezes ocorre são equipes de projeto e análise, que frequentemente trabalham de forma isolada, o que leva a retrabalho e ineficiências, impactando, em última análise, o processo geral de desenvolvimento e o sucesso do programa.
Além disso, engenheiros perdem tempo valioso extraindo dados manualmente e gerando relatórios enquanto lidam com o projeto e a análise estrutural da aeronave, um processo que deveria ser simplificado por meio da automação, liberando recursos para trabalhos de maior valor. Esse desafio destaca a necessidade de soluções inovadoras que possam aumentar a eficiência e a produtividade nos fluxos de trabalho de engenharia.
A ausência de ferramentas interconectadas complica ainda mais a rápida exploração de opções alternativas de projeto, resultando na falta de recursos de análise essenciais para facilitar a rápida otimização e os testes de projeto.
Ademais, lidar com as diversas entradas e requisitos específicos de múltiplas partes interessadas envolvidas no programa pode complicar e prolongar significativamente o processo de desenvolvimento.
Em última análise, a prevalência de sistemas desconectados resulta em ineficiências e erros, ressaltando a necessidade de um processo unificado e digitalizado de ponta a ponta para otimizar fluxos de trabalho e desbloquear novos níveis de inovação em engenharia estrutural de aeronaves.
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O alto custo do projeto e análise estrutural de aeronaves e seu impacto nos custos não recorrentes
A complexidade dos aviões pode ser um aspecto multifacetado que varia de acordo com o tipo de classe da aeronave.
Em um modelo simplificado, podemos considerar três classes principais, com dois extremos e uma classe intermediária.
A primeira classe representa um jato executivo, apresentando um nível relativamente alto de complexidade em sua empenagem, asas, fuselagem e superfícies de controle.
Movendo-se em direção à classe intermediária, temos um avião comercial de fuselagem estreita, caracterizado por um nível ainda maior de complexidade em todos os componentes. Finalmente, no outro extremo, um jato de caça multifuncional se destaca com os mais altos níveis de complexidade para seus vários componentes.
É essencial destacar que a engenharia de estruturas de aeronaves desempenha um papel significativo na determinação do custo total não recorrente de aeronaves.
Para as diferentes classes de aeronaves, incluindo jatos executivos de pequeno porte, aviões comerciais e jatos de caça, a porcentagem de custos estruturais não recorrentes pode variar dentro de uma determinada faixa.
Para estabelecer uma referência, estima-se que a engenharia de estruturas de aeronaves para uma companhia aérea comercial possa representar até 65% de todos os custos totais não recorrentes.
Apesar das potenciais diferenças que podem ser observadas dependendo da classe, a importância de conduzir projetos, análises e testes estruturais completos de aeronaves é crucial para garantir a aeronavegabilidade e a segurança.
Em diferentes classes de aeronaves, fabricantes e integradores têm a responsabilidade de gerenciar eficazmente os custos de engenharia estrutural para manter a competitividade, garantir a lucratividade e alcançar o sucesso do programa.
Quais estratégias os engenheiros aeroespaciais podem empregar para mitigar custos não recorrentes?
Engenheiros aeroespaciais podem implementar uma abordagem integrada de simulação e testes, utilizando o melhor software de simulação aeroespacial para impulsionar a transformação digital.
Essa abordagem pode resultar em uma integração perfeita de fluxos de trabalho de engenharia robustos que facilitam a adoção de estratégias de mitigação direcionadas. Essas estratégias são projetadas não apenas para minimizar custos, mas também para atingir metas de desempenho e garantir uma entrada em serviço tranquila.
Fluxo de trabalho de engenharia estrutural rigoroso e criativo
A engenharia estrutural moderna para aeronaves deve abranger um fluxo de trabalho resiliente e flexível que permita rigor e criatividade para garantir a integridade estrutural e o desempenho da aeronave.
Essa série complexa de tarefas especializadas, abrangendo disciplinas de engenharia de projeto, como cálculos de peso e balanceamento, análise aerodinâmica e de desempenho, avaliações de carga externa e interna, análise de fadiga e avaliação de tolerância a danos, forma uma jornada coesa e eficiente desde os conceitos iniciais até os projetos detalhados, com cada fase apresentando desafios distintos.
Ao longo desse processo, engenheiros estruturais devem navegar na tênue linha entre a precisão analítica e a resolução criativa de problemas. Ao adotar essa abordagem, é possível criar estruturas de aeronaves que não apenas sejam ideais em seu projeto, mas também de alto desempenho em suas missões identificadas.
Aprimorando a eficiência do programa por meio da automação e da exploração
A automação e a capacidade de explorar rapidamente alternativas de projeto são estratégias essenciais para aprimorar o desempenho do programa e mitigar custos não recorrentes em projetos e análises estruturais de aeronaves.
Ao adotar a automação, os engenheiros podem economizar tempo valioso e otimizar seus fluxos de trabalho.
Um dos principais desafios que eles enfrentam é a natureza manual e demorada da extração de dados e da geração de relatórios. Automatizar essas tarefas repetitivas libera recursos que podem ser melhor alocados para trabalhos de maior valor, como otimização de projeto e resolução de problemas.
O gerenciamento automatizado de dados e a geração de relatórios não apenas melhoram a eficiência, mas também garantem consistência e precisão, minimizando o risco de erros dispendiosos.
De fato, a capacidade de explorar e avaliar rapidamente opções alternativas de projeto é essencial para impulsionar a inovação. Tradicionalmente, a falta de ferramentas conectadas e fluxos de trabalho isolados dificultava a capacidade dos engenheiros de testar e refinar seus projetos com rapidez.
Ao aprimorar os recursos de análise e aproveitar plataformas de colaboração digital, os engenheiros agora podem iterar nos projetos com mais fluidez, acelerando os ciclos de desenvolvimento e desbloqueando novas possibilidades. Por meio da automação estratégica e da liberdade para explorar criativamente o espaço do projeto, os fabricantes podem obter redução de peso, aumentar a eficiência de combustível e aprimorar a segurança.
Esses recursos podem reduzir significativamente os custos não recorrentes associados à engenharia estrutural de aeronaves. Por conta disso, a capacidade de explorar e avaliar rapidamente opções alternativas de projeto é essencial para impulsionar a inovação. Tradicionalmente, a falta de ferramentas conectadas e fluxos de trabalho isolados dificultava a capacidade dos engenheiros de testar e refinar seus projetos com rapidez. Ao aprimorar os recursos de análise e aproveitar plataformas de colaboração digital, os engenheiros agora podem iterar nos projetos com mais fluidez, acelerando os ciclos de desenvolvimento e desbloqueando novas possibilidades.
Por meio da automação estratégica e da liberdade para explorar criativamente o espaço do projeto, os fabricantes podem obter redução de peso, aumentar a eficiência de combustível e aprimorar a segurança. Esses recursos podem reduzir significativamente os custos não recorrentes associados à engenharia estrutural de aeronaves.
Aprimorando a rastreabilidade dos engenheiros
A digitalização aprimorada da engenharia estrutural de aeronaves consegue melhorar a rastreabilidade dos engenheiros, revelando vantagens importantes para mitigar custos não recorrentes.
Com alterações de projeto perfeitamente rastreadas, o fluxo de trabalho digitalizado permite uma documentação de certificação mais eficiente e simulações controladas por configuração implementadas. Isso, por sua vez, assegura a relação entre os componentes individuais da aeronave e a carga total, alcançando uma rastreabilidade confiável em todo o processo de projeto e análise.
Como resultado, os engenheiros podem comprovar a conformidade com as autoridades de certificação com mais facilidade, reduzindo o esforço manual necessário.
Uma das abordagens para mitigar custos não recorrentes é aliviar o peso da rastreabilidade dos engenheiros por meio da digitalização aprimorada.
Como resultado, os fabricantes podem otimizar seus fluxos de trabalho de engenharia estrutural, concentrar-se em tarefas de maior valor e, por fim, reduzir o impacto substancial da engenharia estrutural nos custos gerais do programa de aeronaves.
Conclusão
As soluções de simulação e teste do software Simcenter, parte da plataforma de negócios Siemens Xcelerator, que abrange software, hardware e serviços, aprimoram o fluxo de trabalho da engenharia estrutural.
Por exemplo, as ferramentas permitem uma colaboração aprimorada e digitalizada entre os departamentos de física de voo e análise estrutural, reduzem os custos de rastreabilidade e garantem que os dados sejam armazenados, rastreados e facilmente reutilizáveis em programas subsequentes.
Esses avanços facilitam a otimização orientada por simulação no projeto e na análise estrutural de aeronaves, resultando potencialmente em uma economia de custos de até US$ 103 milhões para uma aeronave de fuselagem estreita.
A JL Engenharia e Software é parceira da Siemens e referência na implantação das soluções Simcenter.
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Fonte: https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/aircraft-structural-design-and-analysis/
