Βελτιστοποίηση σχεδίασης πτερυγίων στροβίλου

Στον παραδοσιακό σχεδιασμό πτερυγίων στροβίλου, ακολουθείται γενικά η ακόλουθη διαδικασία: το τμήμα συνολικής απόδοσης καθορίζει πρώτα τους δείκτες απόδοσης που πρέπει να επιτύχει το πτερύγιο και στη συνέχεια το τμήμα δομικού σχεδιασμού σχεδιάζει το πτερύγιο. Αφού σχεδιαστεί η λεπίδα που πληροί τις απαιτήσεις αεροδυναμικής απόδοσης, παραδίδεται στο τμήμα υπολογισμού αντοχής για τον υπολογισμό της διάρκειας ζωής των κραδασμών αντοχής. Εάν είναι κατάλληλο, ο σχεδιασμός της λεπίδας θα τελειώσει. Εάν δεν είναι κατάλληλος, το τμήμα σχεδιασμού θα το επανασχεδιάσει και στη συνέχεια το τμήμα αντοχής θα το υπολογίσει. σχεδιαστικό σχήμα των λεπίδων, το οποίο δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της σύγχρονης ανάπτυξης κινητήρων της αεροπορίας.
Αυτό το άρθρο [2] προτείνει τη χρήση της πολυεπιστημονικής βελτιστοποίησης σχεδίασης (MDO) για το σχεδιασμό πτερυγίων συμπαγούς στροβίλου μονού σταδίου. Το MDO είναι μια αναδυόμενη διεπιστημονική επιστήμη και προϊόν της ταχείας ανάπτυξης της αεροδιαστημικής τεχνολογίας. Έχουν περάσει τα τελευταία 20 χρόνια από τότε που το MDO άνοιξε ως νέο ερευνητικό πεδίο. Στη δεκαετία του 1990, η ενεργός εξερεύνηση και έρευνα στον τομέα του MDO διεξήχθη διεθνώς, ιδιαίτερα στις Ηνωμένες Πολιτείες, και κάθε χρόνο δημοσιεύεται μεγάλος αριθμός ερευνητικών εργασιών που σχετίζονται με αυτόν τον τομέα. Επί του παρόντος, το MDO είναι ένα από τα τελευταία και πιο ενεργά πεδία στην έρευνα μεθόδων σχεδιασμού αεροσκαφών διεθνώς, αλλά υπάρχει πολύ λίγη έρευνα και εφαρμογή στον τομέα των κινητήρων αεροσκαφών. Για τα πτερύγια τουρμπίνας κινητήρων αεροσκαφών, λόγω του σκληρού περιβάλλοντος εργασίας, όχι μόνο αντέχουν τη φυγόκεντρη δύναμη περιστροφής υψηλής ταχύτητας, αλλά αντέχουν και τις δυνάμεις του πεδίου ροής αέρα και του πεδίου θερμοκρασίας. Ως εκ τούτου, η ανάλυσή τους θα περιλαμβάνει πολλαπλούς κλάδους όπως η αεροδυναμική, η μεταφορά θερμότητας, η δομή, η αντοχή και οι κραδασμοί, είναι ένα τυπικό πολυεπιστημονικό πρόβλημα σχεδιασμού και είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πολυεπιστημονικές μέθοδοι βελτιστοποίησης σχεδιασμού για το σχεδιασμό. Η πολυεπιστημονική μέθοδος βελτιστοποίησης σχεδιασμού μπορεί ταυτόχρονα να εξετάσει την επιρροή διαφόρων επιστημονικών κλάδων και να χρησιμοποιήσει τη σύγχρονη τεχνολογία υπολογιστών για να αναλύσει και να συγκρίνει εκατοντάδες ή χιλιάδες σχεδιαστικές λύσεις σε σύντομο χρονικό διάστημα, να εξαλείψει εκ των προτέρων την πλειοψηφία των μη βέλτιστων λύσεων και να προσεγγίσει τη συνολική βέλτιστη λύση πολλαπλών κλάδων βήμα προς βήμα, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά την ποιότητα σχεδιασμού και επιταχύνοντας σημαντικά την πρόοδο του σχεδιασμού.