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ㆍ제품: 전투기
ㆍ해석목적: 엔진 장탈 및 장착 시, 엔진의 높이 조절에 사용되는 윈치의 최적화
무게가 1500Kg에 달하는 비행기 엔진은 기체의 후방 동체에 장착된다. 이러한 엔진의 장탈착은 최소한의 작업으로 빠르게 수행해야 하는 필수 작업으로 윈치가 사용된다. 엔진의 장탈착 작업은 허용 하중 내에서 간섭 없이 부드럽게 이루어져야 한다. 본 사례에서는 RecurDyn을 이용하여 이러한 조건을 만족할 수 있는 최적의 형상과 설계 변수를 찾을 수 있었다.
주요 작업 프로세스
① CATIA로 모델링한 윈치와 엔진 어셈블리를 RecurDyn으로 import
② 가이드 레일이 있는 모델과 없는 모델, 2가지 유형을 모델링하고 시뮬레이션
③ 윈치에 걸리는 부하를 줄이고 트러니언(trunnion)과 립씰(lip seal) 간의 부드러운 결합을 보장할 수 있는 이상적인 형상을 정의하기 위해 가이드 레일을 최적화
④ 기체 상의 윈치 고정 장치의 최적 위치를 확인
⑤ 엔진의 기울기를 조절하는 과정에서 최적의 윈치 케이블 각도를 확인
⑥ 2가지 설계안을 비교한 후 의사 결정
주요 해석 기술
• 엔진 호이스트(hoist)의 체인 및 풀리의 거동을 예측하기 위한 다물체 동역학 기술
• 강체와 유연체 간의 접촉을 정확하게 계산하기 위한 접촉 알고리즘
• 유연체를 이용하여 움직이는 부품들의 변형을 정확하게 재현할 수 있는 유연 다물체 동역학 (MFBD) 기술
관련 제품
• RecurDyn/Professional
• RecurDyn/FFlex
고객에게 주어진 과제 및 이슈
• 동체 간에 간섭이 일어나지 않는 최적의 엔진 호이스트 연결 지점의 결정 필요
• 충격 하중을 포함한 최대 하중이 허용 범위 내인지를 확인하기 위한 정확한 예측 필요
• 손상을 방지하고 안전을 확보할 수 있는 부드러운 엔진의 장탈착
• 윈치 시스템에는 복잡한 접촉이 다수 존재
• 케이블을 포함한 다양한 부품이 대변형과 같은 비선형성을 가짐
• 실제 작동 조건에서 신뢰성을 보장하기 위해 광범위한 시험 및 시뮬레이션이 필요
해결
• 빠르고 강건한 동역학 솔버를 사용하여 연결 지점, 기울기, 가이드 레일의 형상과 같은 최적의 설계 변수를 확인
• 복잡한 접촉 상황을 빠르고 정확한 접촉 알고리즘을 이용하여 계산
• 유연 다물체 동역학 기술을 활용하여, 변형과 진동, 하중을 정확하게 예측
성과
• 윈치 시스템의 최적의 설계 변수 도출
• 설계 최적화를 통해 가이드 레일에 가해지는 하중 감소
• 가이드 레일을 제거한 대안을 찾음으로써 보다 유지보수가 쉬운 단순한 형태로 설계 개선
활용 및 해석사례
◀ 리니어 핸들링 축(linear handling axes)의 구조 진동 해석
ㆍ유연체로 모델링된 로봇팔의 진동 확인
ㆍ비행기 착륙 시, 랜딩기어의 각 부품에 가해지는 하중을 계산하여 제품의 내구성 향상
ㆍ강체와 유연체의 Joint 구속으로 인한 하중 계산
ㆍ유연체 간 접촉에 의한 하중 계산
