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Next Generation Transport Aircraft Workshop 2016

NGTransportAircraftWorkshop16 次世代航空機ワークショップ

I was grateful to be invited to participate and represent Intelligent Light at the Next Generation Transport Aircraft Workshop held in February, 2016 in Hawaii. The conference brought together leaders from industry and universities in Japan and the United States who are working to develop transport aircraft of the future.

Major tracks of presentation and discussion were:

  • CFD methodologies and applications
  • High order numerical methods in CFD
  • Uncertainty Quantification (UQ) and optimization
  • Data assimilation
  • Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Laminates
  • Failure modes for composite structures
  • 3D printing of continuous carbon fiber reinforced plastics

I found Dr. John C. Halpin’s (JCH Consultants, Inc.) keynote presentation “The Aging Composite Airframe” to be a fascinating discussion and a great start to the meetings. Dr. Halpin asks the question: How long should a composite airframe last? While non-composite aircraft have an estimated service life of 35-40 years, carbon fiber plastics service life is estimated at around 20 years. Experience shows delamination based on power load and Mode 1 simulations are commonly run while Modes 2 and 3 are infrequently run due to the computation cost of these simulations. Accurate simulations are needed to develop appropriate safety standards for these aircraft.

Intriguing too was the use of SPH for bird strike simulations described in Shigeki Yashiro’s (Shizuoka Univ. Japan) presentation "Numerical analysis of bird strike on CFRP laminates using smoothed particle hydrodynamics in a generalized coordinate system". SPH handles the deformation well but is not suitable for representing microscopic damage as the particles are uniformly distributed. Dr. Yashiro modified his code to handle arbitrarily defined spacing of particles to produce credible results for this microscopic damage.

It is clear that some very interesting work is being done in the universities to develop methods and tools to address the challenges of working with composite materials. Further, the range of configurations and operating conditions will require probabilistic evaluation and uncertainty quantification (UQ) to develop safety standards and design targets for heavy lift aircraft. While the researchers are developing methods, industry is developing repeatable and reliable production workflows with mature tools and technology. Industry leaders are eager to speed development and increase accuracy using new methods and workflows that are proven and reduce program risks.

I wish to express my gratitude to the organizers for their kind invitation. I was pleased to contribute to and learn from the discussions with my colleagues.

次世代航空機ワークショップ

2016年2月にハワイで開催された次世代航空機ワークショップにIntelligent Light(弊社)の代表として参加させて頂きました。このワークショップでは日米の次世代航空機の研究開発を行っている企業及び大学が集まり、研究発表や意見交換が行われました。

主なトピックは以下の通りです。

  • CFD手法及び適用
  • 高次精度CFD
  • 不確かさの定量的評価、最適化
  • データ同化
  • CFRP
  • 複合材料の破壊モード解析
  • 複合材料の3次元プリント

その中でもDr. John C. Halpinによるキーノート発表「The Aging Composite Airframe」はとても興味深い発表でした。発表の中で、Halpin博士は複合材料で航空機を設計する際に、そもそも複合材料で作る航空機フレームは何年持つべきなのかと問いかけていました。現在の金属製の航空機は約35年から40年の寿命を設定して作られている一方、現行の複合材料の寿命は約20年 と言われているそうです。現在複合材料の剥離解析は第1モードのみで行われており、計算コストの高い第2第3モードは考慮されていない事が多いそうです。 より正確な多モード解析を行うことによって、より正確な材料の劣化予測が出来るようになり、安全な材料の開発につながるそうです。

また静岡大学の矢代先生らによるSmoothed Particle Hydrodynamics(SPH)法を用いたバードストライクによる剥離解析研究も興味深いものでした。SPH法 はシミュレーションに格子を用いない粒子法のシミュレーション手法の一つです。格子を使用しないので、層剥離や変形を容易に取り扱う事が出来るという利点 がありますが、粒子を均等に配置する必要があるので粒子サイズ以下の小さいサイズのダメージを取り扱うのが難しいという問題があるそうです。そこで、粒子 間隔を任意に設定出来るようにする事により粒子サイズ以下のダメージを表せる新しいアルゴリズムを開発されたそうです。

本ワークショップにて次世代航空機の開発に 向けた様々な研究を学ぶことができました。上記の研究以外にも安全基準の策定のための不確定性の定量評価等も盛んに行われている様です。大学では革新的な 手法の開発、一方企業での研究では開発スピードの向上と同時にリスク低減に向けたより精度の高いワークフローの開発に重点が置かれ、より実用的な研究が行われていると感じました。

本ワークショップに参加させて頂いた事に感謝の意を示すと共に、このような会に参加させて頂いた事を光栄に思います。

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