HyperX 软件赋能 X - 59 鼻锥：结构优化、减重增效，迈向超音速飞行新时代

结构优化、减重增效，迈向超音速飞行新时代：Swift Engineering 依靠 CAE 软件的结构尺寸、分析和测试验证功能，提前交付了 NASA 超音速 QueSST 飞机的飞行硬件，且成本低于预算，重量减轻了 25%。

Swift Engineering Inc. 选择 Collier Aerospace 的设计和分析软件来对 X-59 飞机的鼻锥进行结构尺寸确定、分析和测试验证 | 来源：Lockheed Martin/NASA

HyperX 计算机辅助工程 (CAE) 解决方案开发商Collier Aerospace Corp. （美国弗吉尼亚州，纽波特纽斯）宣布，其设计和分析软件被Swift Engineering Inc.（美国加利福尼亚州，圣克莱门特）选中，用于低鼻梁 X-59 飞机碳纤维增强聚合物 (CFRP) 鼻锥的结构尺寸确定、分析和测试验证。

这架由 Lockheed Martin Skunk Works（美国加利福尼亚州，帕姆代尔）制造的实验飞机 是 NASA 静音超音速技术 (QueSST) 任务的一部分，旨在消除巨大的音爆。Swift Engineering 承包建造并执行 X-59 35 英尺长的鼻锥的结构分析和认证测试，旨在控制超音速飞行期间在尖锐鼻尖处形成的气动压力波（冲击波），从而产生更安静的音爆。

Collier Aerospace 表示，其软件使 Swift Engineering 能够减轻质量——将鼻锥的重量减轻 25% 以上，同时保持尺寸稳定性；评估各种负载情况的设计；并提供详细的应力报告以支持零件的发布和制造。该公司还使用该软件进行详细分析，支持结构设计的结构测试验证。

Swift Engineering 技术顾问 Bill Giannetti 表示：“Collier Aerospace 软件在设计、设计和建造 X-59 机头结构这一高能见度项目中发挥了关键作用。一开始，当 Skunk Works 团队解释轻量化的重要性时，我对该软件非常有信心，我坚信我们可以将机头减重 100 磅。然而，我们超越了这一目标，实现了超过 25% 的显著减重。

“我们能够使用有限元分析求解器迭代结构尺寸软件，从而通过结构优化和快速载荷路径收敛来减轻重量，”Giannetti 继续说道。“一旦系统设置好，我们就可以真正看到质量从机头结构中出来，同时满足所有传统的航空航天故障标准。”

X-59超音速飞机 | 来源：Swift Engineering

为了减轻约 400 磅的初步设计重量（该设计指定了石墨/环氧复合材料和蜂窝芯夹层结构），Swift Engineering 团队移除了非必要层，同时优化了结构的应力和稳定性。Collier Aerospace 软件使团队能够通过分析铺层和芯板和边缘带厚度之间的权衡来快速评估设计方案，然后快速评估截面刚度和挠度的变化。

Swift Engineering 报告称，该公司充分利用了 Collier Aerospace 软件的全部功能来设计飞机机头结构，不仅进行了初步尺寸确定和优化，还根据测试得出的设计允许值进行了详细的层压强度分析。该软件使该公司能够在预算之内提前交付机头锥体。

HyperX 软件可自动进行应力分析和设计。它可对所有负载情况、轻量化和裕度写入进行快速结构尺寸调整。该软件通过创建针对可制造性进行优化的设计来帮助确保复合部件的可生产性。它通过加快工程周期和缩短美国联邦航空管理局 (FAA) 和欧盟航空安全局 (EASA) 的认证流程来缩短进度时间。

X-59 飞机预计将于 2025 年首飞，其目标是为陆地上的商用超音速飞行制定可接受的噪音标准，从而有可能促使美国和国际监管机构解除因音爆而实施的长达五十年的禁令。得益于其独特的几何形状，尤其是细长的机头锥，X-59 预计会产生几乎听不见的砰砰声而不是轰隆声，从而减少噪音影响。

Collier Aerospace 工程服务副总裁 James Ainsworth 表示：“我们非常感激我们的软件支持 Swift Engineering 成功开发了 X-59 机头，并满足了Lockheed Martin Skunk Works的高期望。我们的解决方案赢得了很高的信誉，并且拥有强大的尺寸和分析能力，这些都是 Swift 决定选择我们软件的关键因素。我们期待着 X-59 的首飞。”

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