Modellierung, Simulation und Analyse technischer Systeme in der Luft- und Raumfahrt

SimulationX hilft uns, detaillierte Modelle von Raumfahrtkomponenten zu entwerfen, die über FMI in anderen Anwendungen genutzt werden können.

Thomas Meschede, Technische Universität Berlin,
Fakultät Verkehrs- und Maschinensysteme

Aerospace Engineering Aerospace Engineering

Effizientes Entwickeln und Testen von Luft- und Raumfahrtsystemen mittels dynamischer Systemsimulation

Um das Ziel einer geräuscharmen und emissionsfreien Luftfahrt zu erreichen, kommt der zunehmenden Elektrifizierung von Flugzeugsystemen eine Schlüsselrolle zu. Elektrohybride und elektrische Antriebssysteme setzen jedoch ein umfassendes Verständnis neuer, vielschichtiger Luftfahrtkomponenten und -systeme voraus. Mit einer starken Simulationsplattform für multiphysikalische Systeme bewahren Sie den Überblick und erkennen Wechselwirkungen auch innerhalb komplexer Strukturen. Entwickeln und überprüfen Sie neuartige Konzepte effizient und zuverlässig mit Systemsimulation. Nutzen Sie virtuelle Systemmodelle auch zum Optimieren von Flugantrieben, für die Entwicklung elektrischer Netzwerke, Klimasysteme (ECS), zuverlässiger Treibstoffsysteme, Steuerungs- und Sensortechnik sowie weiterer Subsysteme und Komponenten.

Mit der jahrzehntelangen Erfahrung der ESI-Group in der Luft- und Raumfahrtindustrie und der langjährigen Geschichte von SimulationX, erhalten Sie ein bewährtes Lösungspaket aus Software und Knowhow.

Neu in SimulationX 4.0

  • Effiziente Berechnung des dynamischen Verhaltens von Bowdenzügen

    Präzise und zuverlässig arbeitende Bowdenzüge durch effiziente Analysen des Bowdenzugsystems inklusive An- und Abtrieb

    zu SimulationX 4.0

  • Neues Konzept der Benutzeroberfläche für mehr Übersichtlichkeit und Produktivität

    Neue grafische Benutzeroberfläche von SimulationX 4.0 mit Backstage, Ribbons und Floaties

    zu SimulationX 4.0

  • 3D-Ansicht mit dynamischen Beschriftungen und Kollisionserkennung

    Nutzen Sie die 3D Ansicht um Ihre Ergebnisse zu präsentieren und um Kollisionen zwischen Körpern zu ermitteln

    zu SimulationX 4.0

  • Automatische Modellvalidierung mithilfe des Simulation Task Managers

    Der mit SimulationX 3.9 eingeführte Simulation Task Manager beinhaltet nun auch eine automatisierte Modellvalidierung.

    zu SimulationX 4.0

  • Verbesserte Berechnung und Handhabung von Functional Mock-up Units (FMUs)

    Berechnung von Systemmodellen, welche FMUs enthalten, deutlich beschleunigt

    zu SimulationX 4.0

  • System Reliability Analysis: Integrieren Sie vom Nennzustand abweichendes Verhalten in Systemsimulationen

    Als großer Schritt zum Hybrid Twin™ ermöglicht das neue Modul Fertigungstoleranzen, Alterung, Verschleiß und Komponentenausfälle systematisch in Systemmodelle zu integrieren.

    zu SimulationX 4.0

  • Effizientes Berechnen und Erstellen von getakteten Steuerungssystemen und Modelica-Zustandsautomaten

    SimulationX 4.0 enthält die neue Bibliothek Clocked Signal Blocks mit komfortabel handhabbaren Modellelementen basierend auf der Modelica-Synchronous-Technologie

    zu SimulationX 4.0

  • Komfortables Handling von Eingangsdaten durch neue, tabellenbasierte Signalquellen

    Neue Kurvenelemente und Signalblöcke ermöglichen es ab SimulationX 4.0 zusätzlich, die Parameterdaten in Form einer Textdatei auch außerhalb des Modells zu verwalten.

    zu SimulationX 4.0

  • Neue Symbole für die Signalquellen- und Hydraulikbibliotheken

    Informationen über den Systemzustand auf einem Blick mit aussagekräftigen Symbolen in der Strukturansicht

    zu SimulationX 4.0
    • Marktanforderungen und Trends

    Herausforderungen in der Luft- und Raumfahrttechnik

    Über die Elektrifizierung konventioneller Systeme hinaus, stehen Hersteller und Zulieferer von Luft- und Raumfahrzeugen sowie Forschungsinstitute vor der Herausforderung, bestehende Komponenten stetig zu verbessern:

    • Steigern von Leistung und Komfort
    • Senken von Kosten, Bauraum und Gewicht
    • Sichern der Zuverlässigkeit und Sicherheit

    Mit der effizienten Methode der netzwerkbasierten Systemsimulation entwickeln und optimieren Sie wirtschaftlich und zielführend Flugzeuge, Hubschrauber, Drohnen (UAV), Raumfahrzeuge und Satelliten:

    • Validieren Sie Konzepte und Ideen
    • Dimensionieren Sie zielgerichtet Komponenten
    • Erhöhen Sie die Leistung aller Teilsysteme und des Gesamtsystems
    • Gewährleisten Sie die Sicherheit der Komponenten und Systeme

    Herausforderungen für die Luftfahrtindustrie

    • Neue, hybride Antriebskonzepte gemäß den europäischen Emissionszielen für den Luftverkehr (Vision2020 , Flightpath 2050 ) entwickeln
    • Kostengünstige, zuverlässige und zunehmend elektrische Flugzeugsysteme für Klima- und Sauerstoffanlagen (ECS), Hydraulik-, Pneumatik- und Wasseranlagen, Fahrwerk- und Steuerungssysteme und die Kraftstoffversorgung entwickeln
    • Entwicklungszeiten reduzieren sowie Kosten durch höhere Integration und Virtualisierung des Designprozesses senken
    • Wartungs- und Lebensdauerkosten durch optimale Auslegung aller beteiligten Komponenten minimieren
    • Effizientes Training von Technik- und Wartungspersonal

    Herausforderungen in der Raumfahrt

    • Sichern der zuverlässigen Funktion aller Komponenten und Systeme unter extremen Einsatzbedingungen
    • Senken der Entwicklungszeiten
    • Entwickeln kostengünstiger und modularer Satellitensysteme

    Simulationsbasierte Entwicklung von Flugzeugen und Raumfahrzeugen

    Erfahren Sie in unserem Aerospace Workshop, wie Sie mit multiphysikalischer Systemsimulation die Wechselwirkungen zwischen mechanischen, elektrischen, fluidtechnischen und regelungstechnischen Komponenten ermitteln und bewerten können.

    Lesen Sie die Agenda (English)

    Flugdynamikanalysen an Hubschraubern

    Lesen Sie exklusiv in einem Fachbeitrag von Lionel Belmon - Global Crown Technology (China), wie Sie mit dem modularen Ansatz in SimulationX Flugdynamikanalysen schnell und effizient für unterschiedliche Rotorkonfigurationen von Drehflüglern durchführen.

    Hier geht es zum Fachbeitrag
    Lösungsangebot

    Multiphysikalische Systemsimulation mit SimulationX für die Luft- und Raumfahrt: Simulieren Sie Komponenten und komplexe Systeme

    SimulationX ist eine ausgereifte Plattform für das effiziente Modellieren, Berechnen und Analysieren mechanischer, hydraulischer, pneumatischer, elektrischer sowie kombinierter Systeme. Vom Konzept über die Detailentwicklung bis zum virtuellen Test: Erhalten Sie schnell und wirtschaftlich zuverlässige Aussagen über das physikalische Verhalten. Durch die Methode der Netzwerksimulation mit diskreten Elementen, modellieren und berechnen Sie selbst große und komplexe Systeme schnell, wirtschaftlich und zuverlässig. Das Anwendungsspektrum in der Luft- und reicht vom Entwickeln und virtuellen Testen einzelner Teilsysteme und des Gesamtsystems bis hin zu Echtzeitsimulationen.

    • Von Model-in-the-Loop (MiL) über Software-in-the-Loop (SiL) bis zu Hardware-in-the-Loop (HiL): Entwickeln und Testen Sie Ihre Steuerung mit effizienten und zuverlässigen Methoden
    • Überprüfen Sie bereits in frühen Stadien des Entwicklungsprozesses Ihre Steuerungsalgorithmen und -Hardware
    • Testen Sie Steuerungssoft- und Hardware für eine Vielzahl unterschiedlicher Last- und Störfallszenarien – zerstörungsfrei und sicher für Mensch und Maschine

    • Nutzen Sie aussagekräftige und effiziente Analysemethoden um zu untersuchen, welche Folgen der Ausfall einer Komponente oder Baugruppe auf das Gesamtsystem hat
    • Verwenden Sie die Modellstrukturen aus dem Simulationsmodell, um Ihren Fehlerbaum einfach und schnell zu erstellen

    • Profitieren Sie von der offenen Struktur der Softwareplattform SimulationX zum Automatisieren einer großen Anzahl von Berechnungen und Variantensimulationen
    • Nutzen Sie die Scripting-Features für Batch-Simulationen, automatisierter Modellerstellung und Parametrierung sowie für das Post-Processing

    • Optimieren Sie Parameter automatisiert und im Kontext der Randbedingungen des Gesamtsystems und der Mission
    • Koppeln Sie einfach und effizient Simulationsmodelle mit spezialisierten Optimierungstools wie OptiSLang, ModeFrontier, Isight und andere z. B. für Sensitivitätsstudien von Parametern

    Systemsimulation für Flugzeughersteller und Satellitenbauer

    • Verkürzen von Entwicklungszeiten durch schnelle und wirtschaftliche Integration von Zulieferkomponenten
    • Effizientes Validieren von Konzeptstudien
    • Weniger Prüfstände und Prototypen durch computergestützte Systemsimulation
    • Reduzieren von Haftungs- und Ausfallrisiken und erhöhen der Sicherheit durch die Simulation von Extrembedingungen und Störfällen

    Systemsimulation für Zulieferer in der Luft- und Raumfahrt

    • Wirtschaftliches Entwickeln effizienter Komponenten und Teilsysteme
    • Geringere Entwicklungskosten durch weniger Prototypen
    • Funktionsnachweis eigener Produkte unter Einsatzbedingungen

    Training von Technikern und Wartungspersonal anhand realistischer Systemmodelle

    • Effizientes Training von Technik- und Wartungspersonal an physikalisch realistischen Computersimulatoren
    • Direktes, wirklichkeitsgetreues Feedback aller relevanten Flugzeugsyteme
    • Effektives Schulen von Störfallszenarien ohne Gefahr für Mensch und Maschine
    ESI's SimulationX für die Luftfahrt

    Simulationssoftware und Engineering aus einer Hand

    Als Entwicklungspartner im Projekt MISSION (Modelling and Simulation Tools for Systems Integration on Aircraft) arbeiten wir im Rahmen des europäischen Programms „CleanSky2“ an dem Ziel, durch eine ausgereifte Entwicklungsumgebung einen modellbasierten Prozess in allen Phasen der Entwicklung von Flugzeugen zu ermöglichen und zu etablieren.

    Ob Flugsteuerung, Fahrwerk, Antriebe, Klimasysteme und Treibstoffversorgung: Beschleunigen Sie mit Systemsimulation die Entwicklung Ihrer Flugzeugsysteme - von der Anforderungsdefinition bis hin zum Flugtest.

    Egal ob mechanisch oder durch fly-by-wire (elektrohydraulisch, elektromechanisch): Steuerungssysteme in Flugzeugen, Hubschraubern und Drohnen erfordern Präzision und absolute Zuverlässigkeit

    • Ermitteln Sie auftretende Kräfte, Elastizitäten und Dämpfungen in mechanischen Systemen
    • Untersuchen Sie Drücke und das Ansprechverhalten hydraulischer oder elektrohydraulischer Steuerungssysteme
    • Überprüfen Sie das korrekte Zusammenspiel von Sensoren, Steuergeräten und Aktuatoren und mechanischer Komponenten bei fly-by-wire-Systemen

    • Überprüfen Sie das Zusammenspiel aller mechanischen, pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Systeme im Fahrwerk
    • Legen Sie Aktuatoren passgenau aus und sparen Sie somit Gewicht und Kosten!
    • Passen Sie das Schwingungs- und Dämpfungsverhalten optimal an und testen Sie unterschiedliche Federungskonzepte

    • Ermitteln Sie die Batteriealterung unter realistischen Lastszenarien
    • Testen Sie Ihre Motoren und Generatoren schnell und wirtschaftlich in unterschiedlichen Luftfahrzeugen durch virtuelle Simulation
    • Dimensionieren Sie Stellantriebe und elektrische Motoren passgenau anhand realistischer Lastszenarien

    • Analysieren und reduzieren Sie Schwingungen in Getrieben, z. B. im Rotorabtrieb von Helikoptern oder im Getriebefan von Turboflugtriebwerken
    • Entwickeln Sie innovative hybrid-elektrische sowie rein elektrische Antriebssysteme und reduzieren Sie auf diese Weise den Kraftstoffverbrauch und CO2-Emmisionen

    • Ob mechanische, hydraulische oder elektromechanische Betätigung: Mit unserer umfangreichen Auswahl fertiger Komponentenmodelle, erstellen Sie schnell und effektiv Modelle nahezu beliebiger Getriebe
    • Profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung beim Simulieren von Antriebstechnik. Unser fundiertes Knowhow stellen wir Ihnen nicht nur in Form von Engineering-Dienstleistung zur Verfügung, sondern erweitern auch fortlaufend unsere Modellbibliotheken

    • Entwickeln Sie leistungsstarke und effiziente Klimasysteme: Überprüfen Sie die Wärme- und Luftverteilung im Leitungssystem unter wechselnden Randbedingungen
    • Senken Sie den Energieverbrauch durch passgenaue Wärmeübertrager, Kühlturbinen und Kompressoren

    • Trainieren Sie Techniker und Wartungspersonal anhand hochrealistischer Modelle aller mechanischen, hydraulischen, pneumatischen, elektromechanischen und elektrischen Subsysteme
    • Steigern Sie den Lerneffekt durch realistisches, physikalisches Verhalten in Echtzeit unter missionsabhängigen Lasten
    ESI's SimulationX für die Raumfahrt

    Simulationssoftware und Engineering aus einer Hand

    Die extremen Bedingungen im Weltall, die hohen Kosten pro Tonne und die kaum vorhandenen Reparaturmöglichkeiten erfordern bei Satelliten und Raumfahrzeugen ein extrem hohes Maß an Funktionssicherheit und ein niedriges Gewicht aller Komponenten und Systeme. Verkürzen Sie mit unseren Simulationslösungen die Entwicklungszeiten, senken Sie das Gewicht und erhöhen sie die Zuverlässigkeit Ihrer Raumfahrtsysteme.

    • Dimensionieren Sie mit Hilfe von Systemsimulation alle Komponenten passgenau zur jeweiligen Aufgabe. Sichern Sie auf diese Weise deren zuverlässige Funktion und vermeiden Sie Überdimensionierung
    • Erkennen Sie frühzeitig Wechselwirkungen zwischen Komponenten und Subsystemen und entdecken Sie auf diese Weise Potenzial zur Optimierung

    • Entwerfen und testen Sie komplexe Robotiksysteme für verschiedene Einsatzszenarien und Umgebungsbedingungen anhand eines Simulationsmodells
    • Analysieren Sie das Verhalten mechanischer und elektrischer Systeme bei extremer Kälte, Hitze sowie großen Temperaturschwankungen

    • Sichern Sie die Funktion der Kraftstoffsysteme in Verbindung mit thermischen Effekten
    • Überprüfen Sie die Funktion der Elektronik von Ionenantrieben unter verschiedenen Temperatureinflüssen
    • Entwickeln und validieren Sie die Steuerung von Positioniersystemen, z. B. für Andock- und Landemanöver mittels in-the-Loop Verfahren

    • Entwickeln Sie effiziente und zuverlässige Klimatisierungssysteme für Raumanzüge, Raumkapseln und Raummodule
    • Optimieren Sie Leistung, Gewicht- und Energieeffizienz durch aussagekräftige Systemanalysen

    • Dimensionieren Sie schnell und zuverlässig alle Komponenten der Energieversorgung passend zu jeweiligen Mission
    • Analysieren Sie das Verhalten und die Funktion der Backup-Systeme bei Störungen und Notfallszenarien

    • Verwenden Sie vorhandene Modelle Ihrer Systeme für Fehler- und Zuverlässigkeitsanalysen mit den bewährten Methoden FTA und FMEA
    • Sparen Sie Zeit und Kosten, indem Sie auf bereits vorhandene Systemstrukturen aufbauen
    Referenzen

  • TU Berlin

    Die Technische Universität Berlin nutzt SimulationX für die Auslegung und Optimierung modularer Satellitensysteme

    zur TU Berlin-Anwendung

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