結(jié)構(gòu)優(yōu)化、減重增效，邁向超音速飛行新時代：Swift Engineering 依靠 CAE 軟件的結(jié)構(gòu)尺寸、分析和測試驗證功能，提前交付了 NASA 超音速 QueSST 飛機的飛行硬件，且成本低于預算，重量減輕了 25%。

Swift Engineering Inc. 選擇 Collier Aerospace 的設計和分析軟件來對 X-59 飛機的鼻錐進行結(jié)構(gòu)尺寸確定、分析和測試驗證 | 來源：Lockheed Martin/NASA

HyperX 計算機輔助工程 (CAE) 解決方案開發(fā)商Collier Aerospace Corp. （美國弗吉尼亞州，紐波特紐斯）宣布，其設計和分析軟件被Swift Engineering Inc.（美國加利福尼亞州，圣克萊門特）選中，用于低鼻梁 X-59 飛機碳纖維增強聚合物 (CFRP) 鼻錐的結(jié)構(gòu)尺寸確定、分析和測試驗證。

這架由 Lockheed Martin Skunk Works（美國加利福尼亞州，帕姆代爾）制造的實驗飛機 是 NASA 靜音超音速技術 (QueSST) 任務的一部分，旨在消除巨大的音爆。Swift Engineering 承包建造并執(zhí)行 X-59 35 英尺長的鼻錐的結(jié)構(gòu)分析和認證測試，旨在控制超音速飛行期間在尖銳鼻尖處形成的氣動壓力波（沖擊波），從而產(chǎn)生更安靜的音爆。

Collier Aerospace 表示，其軟件使 Swift Engineering 能夠減輕質(zhì)量——將鼻錐的重量減輕 25% 以上，同時保持尺寸穩(wěn)定性；評估各種負載情況的設計；并提供詳細的應力報告以支持零件的發(fā)布和制造。該公司還使用該軟件進行詳細分析，支持結(jié)構(gòu)設計的結(jié)構(gòu)測試驗證。

Swift Engineering 技術顧問 Bill Giannetti 表示：“Collier Aerospace 軟件在設計、設計和建造 X-59 機頭結(jié)構(gòu)這一高能見度項目中發(fā)揮了關鍵作用。一開始，當 Skunk Works 團隊解釋輕量化的重要性時，我對該軟件非常有信心，我堅信我們可以將機頭減重 100 磅。然而，我們超越了這一目標，實現(xiàn)了超過 25% 的顯著減重。

“我們能夠使用有限元分析求解器迭代結(jié)構(gòu)尺寸軟件，從而通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和快速載荷路徑收斂來減輕重量，”Giannetti 繼續(xù)說道?！耙坏┫到y(tǒng)設置好，我們就可以真正看到質(zhì)量從機頭結(jié)構(gòu)中出來，同時滿足所有傳統(tǒng)的航空航天故障標準。”

X-59超音速飛機 | 來源：Swift Engineering

為了減輕約 400 磅的初步設計重量（該設計指定了石墨/環(huán)氧復合材料和蜂窩芯夾層結(jié)構(gòu)），Swift Engineering 團隊移除了非必要層，同時優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的應力和穩(wěn)定性。Collier Aerospace 軟件使團隊能夠通過分析鋪層和芯板和邊緣帶厚度之間的權(quán)衡來快速評估設計方案，然后快速評估截面剛度和撓度的變化。

Swift Engineering 報告稱，該公司充分利用了 Collier Aerospace 軟件的全部功能來設計飛機機頭結(jié)構(gòu)，不僅進行了初步尺寸確定和優(yōu)化，還根據(jù)測試得出的設計允許值進行了詳細的層壓強度分析。該軟件使該公司能夠在預算之內(nèi)提前交付機頭錐體。

HyperX 軟件可自動進行應力分析和設計。它可對所有負載情況、輕量化和裕度寫入進行快速結(jié)構(gòu)尺寸調(diào)整。該軟件通過創(chuàng)建針對可制造性進行優(yōu)化的設計來幫助確保復合部件的可生產(chǎn)性。它通過加快工程周期和縮短美國聯(lián)邦航空管理局 (FAA) 和歐盟航空安全局 (EASA) 的認證流程來縮短進度時間。

X-59 飛機預計將于 2025 年首飛，其目標是為陸地上的商用超音速飛行制定可接受的噪音標準，從而有可能促使美國和國際監(jiān)管機構(gòu)解除因音爆而實施的長達五十年的禁令。得益于其獨特的幾何形狀，尤其是細長的機頭錐，X-59 預計會產(chǎn)生幾乎聽不見的砰砰聲而不是轟隆聲，從而減少噪音影響。

Collier Aerospace 工程服務副總裁 James Ainsworth 表示：“我們非常感激我們的軟件支持 Swift Engineering 成功開發(fā)了 X-59 機頭，并滿足了Lockheed Martin Skunk Works的高期望。我們的解決方案贏得了很高的信譽，并且擁有強大的尺寸和分析能力，這些都是 Swift 決定選擇我們軟件的關鍵因素。我們期待著 X-59 的首飛?！?/span>

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