CAE技術(shù)助力無(wú)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(xiě)入《國(guó)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(huì)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(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第四次會(huì)議強(qiáng)調(diào)，鼓勵(lì)發(fā)展與平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、低空經(jīng)濟(jì)、無(wú)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?xún)?nèi)空域），以各種有人駕駛和無(wú)人駕駛航空器的各類(lèi)低空飛行活動(dòng)為牽引，輻射帶動(dòng)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(zhǎng)、輻射面廣、成長(zhǎng)性和帶動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
低空經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用場(chǎng)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(wú)論是無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、材料研究等，CAE仿真都發(fā)揮著不可或缺的作用。通過(guò)構(gòu)建精確的數(shù)值模型，CAE仿真能夠模擬實(shí)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(jì)師能夠在早期階段就預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能，從而避免在實(shí)際制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
以無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)為例，CAE仿真技術(shù)能夠在虛擬環(huán)境中模擬無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)噪聲等多個(gè)方面。通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)師可以在保證無(wú)人機(jī)性能的同時(shí)，減輕其重量、提高動(dòng)能效率，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。
在材料研究方面，CAE仿真技術(shù)為新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了有力支持。通過(guò)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(qiáng)、更耐用的材料解決方案。
CAE技術(shù)在無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用
01、熱分析
02、振動(dòng)仿真分析
承力件動(dòng)力學(xué)隨機(jī)振動(dòng)仿真分析，通過(guò)有限元隨機(jī)振動(dòng)分析，驗(yàn)證自動(dòng)飛行控制板仿真模型的精確性，對(duì)結(jié)構(gòu)主要承力部件進(jìn)行分析。自動(dòng)飛行控制板的主要承力框架為左側(cè)和右側(cè)支架，對(duì)振動(dòng)時(shí)兩側(cè)支架上截面進(jìn)行仿真分析，計(jì)算變化劇烈部位的應(yīng)力。
03、結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化
無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)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(guò)有限元分析、有限差分等方法，對(duì)無(wú)人機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，預(yù)測(cè)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(dòng)力學(xué)模擬仿真
無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)仿真是通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，以評(píng)估和優(yōu)化無(wú)人機(jī)的性能。無(wú)人機(jī)整體仿真是模擬無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)行為。通過(guò)求解無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，可以得到無(wú)人機(jī)的位置、速度、姿態(tài)和動(dòng)力響應(yīng)等相關(guān)參數(shù)。無(wú)人機(jī)整體仿真通常使用數(shù)值計(jì)算方法，如廣義坐標(biāo)法、歐拉法或龍格-庫(kù)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(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)缺陷把控的具有很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。此外，無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、材料、碰撞分析、惡劣環(huán)境飛行分析、電磁干擾、降噪問(wèn)題解決等都可以通過(guò)CAE仿真技術(shù)改善。CAE仿真技術(shù)為無(wú)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(dòng)著整個(gè)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(guó)低空經(jīng)濟(jì)“高飛”。
