Optimeringsdriven design vid Saab Aerosystems Jönköping, 7 Oktober, 2010 Torsten Bråmå Content (cid:1) Background (cid:1) Gripen (cid:1) Spacecraft adapter (cid:1)(cid:1) AAeerrooddyynnaammiicc ooppttiimmiizzaattiioonn (cid:1) Airbus A380 (cid:1) Clean Sky – Smart Fixed wing aircraft (cid:1) Gripen NG (cid:1) Role of optimization in the design process 2010-10-07 2 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Complete aircraft responsibility Neuron – unmanned demonstrator in European cooperation, Dassault et al. Gripen – multi-role fighter 2010-10-07 3 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Complete aircraft responsibility Saab 2000 AEW&C SSaaaabb 22000000 FFEE mmooddeell 2010-10-07 4 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå FE model Gripen one and two seater versions 2010-10-07 5 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Bakgrund verktyg för optimering av kompositvingar För att utnyttja potentialen som finns i användningen av komposit i vingstrukturer behövs datorbaserade stöd för att klara jobbet. Under perioden 1975-90 utvecklades sådana av flera tillverkare: • USA – TSO, ASTROS m.fl. (F16, F18, F22, F35 etc) • Storbritannien – Stars, ECLIPS (Eurofighter, Gripen vinge) • Frankrike – ELFINI (Mirage, Rafale, Neuron) •• TTyysskkllaanndd –– LLaaggrraannggee ((EEuurrooffiigghhtteerr)) • Sovjet – Argon (?) • Sverige – OPTSYS (Gripen vinge, fena, roder mm) Under 90-talet började kommersiella verktyg utvecklas. Idag finns Nastran Sol 200 som kan hantera en hel del av det ovanstående program klarar. 2010-10-07 6 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Bakgrund verktyg för strukturanalys och optimering på Saab Omkring 1980 valdes FE-systemet ASKA för användning i projekten Gripen och Saab 340. 1983 påbörjades utvecklingen av OPTSYS (Saab, KTH, FFA), ett system för strukturoptimering integrerat med ASKA. Under 1990-talet introducerades FE-systemet UAI-Nastran på Saab parallellt med ASKA. Nastran blir nära nog standard inom flygindustrin (undantag Dassault). OOppttssyyss iinntteeggrreerraaddeess mmeedd UUAAII--NNaassttrraann.. Saab går över till MSC-Nastran (Gripen Demo, Airbus, Boeing). (MSC köper upp UAI) MSC-Nastran kan inte integreras med Optsys men har utvecklat egen optimering i form av Sol 200. 2007-2008 genomförs utvecklingsprojekt för att kunna använda Nastran Sol 200 t.ex i projekten Gripen NG och Clean Sky. 2010-10-07 7 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Gripen wing: Problem formulation Objective: Minimum weight Constraints: • Free from flutter within flight envelope • Control surface efficiency to assure aircraft performance • Strain in carbon fibres • Panel buckling • Design rules Design variables: • Number of 0, 90 and +-45 degree composite layers 2010-10-07 8 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Composite material design variables: (cid:2) 0o x1 (cid:2) 90o x2 (cid:2) +45o x3 (cid:2) -45o x3 Total tthhiicckknneessss symmetric (cid:2) 3 design variables controlling each layup 2010-10-07 9 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå Composite material design rules included as constraints: • Layer thickness treated as a discrete or continuous variable. • Stack assumed to be well mixed, no explicit layup treated. • Each layer direction between 10% and 70% of total panel thickness. • Minimum / maximum total panel thickness • Fiber strain < 0.43% •• PPaanneell bbuucckklliinngg ccrriitteerriiaa:: Using in-house software integrated into Nastran. Panel layup and boundary loads received from Nastran. Additional input of panel size and boundary conditions required. 2010-10-07 10 Opimeringsdriven Design, Torsten Bråmå