Гонка «Air Race E» – это первое в мире соревнование самолётов с исключительно электрической силовой установкой. Проведение первой гонки запланировано на 2021 год, в настоящее время команды активно занимаются разработкой электросамолетов, которые смогут принять участие в мероприятии. В групповом заезде участники должны будут преодолеть восемь пятикилометровых кругов, разгоняясь при этом до головокружительных 450 км/ч.

Цель проекта

Швейцарская команда Pie Aeronefs SA поставила перед собой амбициозную цель: создать за 18 месяцев электросамолёт, который будет соответствовать требованиям организаторов и обеспечит победу на мероприятии. Единственный способ преодолеть серьезные инженерные проблемы в эти сроки – это использовать современные инструменты компьютерного моделирования Ansys.

«Наша компания планирует участвовать в этой гонке не только ради развлечения», — говорит Тимоти Кригерс, директор по маркетингу и спонсорству Pie Aeronefs SA. «К 2025 или 2026 году мы хотим иметь коммерческий, полностью электрический, четырехместный самолет общего назначения, который сможет летать в течение четырех часов со скоростью 223 км/ч».

Реализация проекта

Для достижения поставленных целей инженеры Pie Aeronefs SA сосредоточились на снижении лобового сопротивления самолета, что в свою очередь увеличивает скорость летательного аппарата. Отличительной чертой разрабатываемого самолета является радикально сужающаяся форма фюзеляжа позади пилота, V-образное хвостовое оперение, в котором используются только две поверхности вместо традиционных трех.

Для того, чтобы сделать самолёт легким, инженеры использовали композиционные материалы для облегчения фюзеляжа, крыльев, хвостового оперения и воздушного винта. Блоки питания расположены в крыльях, где они окружены огнестойкими материалами аэрокосмического класса для обеспечения максимально возможного уровня безопасности.

Прежде чем перейти к полной сборке крыльев, команда Pie Aeronefs решила детальнее исследовать конструкцию и положение элеронов. Элероны – это панели, расположенные на крыльях, которые обеспечивают аэродинамику самолета. Инженерами было принято решение использовать элероны, состоящие из 19 компонентов. Правильно спроектированные элероны – ключ к победе. Pie Aeronefs удалось оптимизировать конструкцию элеронов таким образом, чтобы добиться высокой маневренности на максимальной скорости.

Результаты

Для моделирования и анализа элеронов конструкторы использовали Ansys Mechanical. В ходе работ было установлено, что в конструкции возникают критические нагрузки вследствие комбинирования изгиба и кручения лонжерона элерона. Для решения данной проблемы команда определенным образом укрепила лонжерон и при повторном моделировании в Ansys Mechanical критические нагрузки были устранены.

Выявленные проблемы позволили Pie Aeronefs SA уверенно приступать к следующему этапу – производству. При создании элеронов инженеры использовали несколько слоев углеродного волокна сотовой структуры. Вес полностью собранного элерона составил всего 1,8 кг. при допустимой нагрузке в 400 кг.

Если бы проблема с критической нагрузкой не была выявлена на стадии моделирования, то в дальнейшем это могло привести к серьезным финансовым убыткам.

После производства элеронов Pie Aeronefs планирует приступить к работе над крыльями. Как признается команда, им предстоит решить еще большое количество инженерных задач, но они уверены, что двигаются в правильном направлении!