万博Ansys si impegna在modo che gli studenti di oggi abbiano successo, fornendogli il software gratuito di simulazione ingegneristica。
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万博ANSYS的博客
2021年9月2日
Aevum Ravn X自动运载火箭
太空任务通常需要很长的准备时间。如果你想将有效载荷发射到近地轨道,你必须在未来几个月或几年内发射的火箭上找到一个位置。
Aevum, Inc.的成员万博Ansys启动程序该公司计划通过低地球轨道自动运输服务改变这一切,该服务可以在短短3小时内准备好起飞。
Aevum的创始人兼首席执行官Jay Skylus意识到,没有办法快速响应供应需求,以应对地球上遥远的地方发生的自然灾害,也没有办法快速部署监视卫星,以更好地了解全球任何地方的军事局势的危险。在这些情况下,等待几个月或几年搭上预定的火箭根本不够快。
很明显,有限的空间使用限制了可以挽救数百万人生命的技术。在一定程度上,由于有一个在军队服役的兄弟,斯基勒斯决定在2016年成立Aevum,使太空进入民主化。四年后的2020年12月3日,Aevum推出了世界上最大的无人机(按重量计算),即Ravn X自动运载火箭。Aevum已被美国太空部队选中执行其敏捷小型发射操作正常化器45 (ASLON 45)任务。ASLON 45被设计为响应发射的基石,要求将多个3U和更大的美国政府立方体卫星以45度倾角发射到近地轨道。乌鸦X的设计从最初的订单到发射,最短可达180分钟。
Skylus很早就意识到需要通过仿真来设计他心目中的系统,他通过Ansys的精英渠道合作伙伴Simutech发现了Ansys Startup Program,这使得Ansys仿真软件能够以极低的价格提供给初创公司。万博
Aevum首席工程师Ovidiu Mihai表示:“能够使用Ansys仿真软件生成分析结果,以证明Ravn X不同组件的安全边际是非常有用的。万博“如果没有Ansys Startup Program,我们不可能做到这一点。”万博
自动驾驶无人机只是一个由三部分组成的系统的第一阶段。它下面有一个两级火箭。
Ravn X自动驾驶无人机看起来像一架飞机,它可以像飞机一样从短至1英里长的跑道上起飞。它可以在地球上的许多地方发射和降落,包括灾难现场或战区附近的农民田地,这使得它可以在任何需要帮助的地方快速部署。
但这架自动无人机只是三部分系统的第一阶段。它下面装有一枚两级火箭,当无人机在大约6万英尺的高度达到大约650英里/小时的速度时,火箭在空中被激活。火箭脱落并点燃第二级的煤油-液氧发动机,而100%可重复使用的无人机飞回着陆跑道并停放在机库中,准备重新使用。
第二级加速火箭,然后第三级携带卫星或其他有效载荷,与第二级分离,并点燃发动机以达到逃逸速度(超过17,000英里/小时),将有效载荷送入近地轨道。第三级可能包含一个装载264架小型无人机的货舱,用于向地球上的受灾地区个性化运送急需的物资。
Aevum的设计方案从一开始就包括最小化风险,最大限度地提高飞行效率,不留下任何太空垃圾。
Mihai说:“通过自动操作,不会危及人类生命。”“火箭发动机的点火和火箭的实际飞行都发生在远离人类的地方,不像传统火箭从陆地上的发射台发射。”如果太空中出现问题,飞船上没有人可能会有危险。
此外,通过从发射方程中去除人类飞行员,Aevum可以充分利用物理定律,并设计了最佳效率的Ravn X,其中包括显著节省燃料。与其他水平发射不同的是,Ravn X的作用就像运载工具一样,它是真正的第一级,为火箭的动力贡献delta V。V是初始速度和最终在轨速度之差。
《乌鸦X》目前是亚音速的,尽管未来有超音速选择的计划。最后,Aevum决心成为低地球轨道环境的管家。
Mihai说:“我们的最终目标是Ravn X的每个系统都可以重复使用。”目前,第一级无人机是100%可重复使用的,而火箭的两级被设计成在重新进入地球大气层时燃烧。他补充说:“我们意识到我们今天作为一个星球所面临的挑战,如此多的公司和如此多的人在发射卫星和发射有效载荷。”“我们希望让近地轨道空间尽可能干净。太空是无限的,但近地轨道不是。
设计多级火箭最初的一个主要挑战是确定不同级的质量分数。我们的目标是使质量分数最大化,也就是有效载荷质量与飞行器总质量之比。
“确定最佳质量分数一直是一个挑战,”Mihai说。“我们研究由非常先进的复合材料制成的结构。我们努力优化所有结构部件的纤维布置和纤维方向。显然,我们不能只使用复合材料——我们也会有一些金属结构——但即使这样,总有一种方法可以确保我们只在车辆中承受必要的结构重量。”
在研究复合材料时,他使用了万博Ansys机械ACP预post预测复合材料不同失效准则下的裕度。
“使用Tsai-Wu相互作用常数在Ansys机械中很容易,”他说。万博“与我使用过的其他模拟产品相比,设置具有压力场或任何其他描述负载的外部数据云点非常简单。”万博网他还使用模拟来确定赫兹接触应力,这是当两个曲面接触并在施加的载荷下轻微变形时产生的局部应力。
Mihai还使用了机械设计Marman夹具,它将两个圆柱形物体端对端地固定在一起。一般来说,马曼夹由一个内部v形槽的圆形带组成。张力应用于带螺纹螺栓和螺母连接到带的两端。Mihai将设计工作描述为“通常非常乏味”,但他使用有限元分析快速而轻松地得到了结果。
他说:“我的大部分经验都是做机械模拟,并用手工计算来检查它们。”“如果你得到了类似的结果,人们就会对结果充满信心,高层管理人员就会更容易说‘继续构建原型并进行测试。通过Ansys万博模拟,我得到的结果相关度一直在5%以内。”
Mihai和他在Aevum的同事们面临着艰巨的任务。从2020年12月Ravn X在网上公布,到2021年5月4日授予其技术专利,再到2022年计划的首次商业任务,周转时间非常短。但提供快速周转是Ravn X和Ansys模拟的目的。万博
了解有关Ansys启动程序的更多信息万博万博ansys.com/startups.
我们在这里回答你的问题,期待与你交谈。我们Ansys销售团队的一名成员万博将很快与您联系。