HyperWorks在B/E Aerospace：提供更轻、更安全的航空座椅

本文摘要（由AI生成）：

B/E Aerospace作为全球航空内饰设计与制造的佼佼者，专注于为商业及私人客机提供高质量的座椅方案。面对油价上涨，公司着力研发更轻、更安全的座椅，以减轻飞机重量，减少燃油消耗，降低票价，并确保乘客安全。通过引入HyperWorks和CAE技术，B/E Aerospace显著提高了设计效率和产品质量，成功将座椅零件重量减少32%，并在大型飞机上得到应用。此外，CAE技术降低了验证费用，缩短了产品周期，成为设计与适航批准间的关键纽带。总之，B/E Aerospace的创新实践不仅提升了乘客体验，也为航空公司节约成本，助力环保，实现多方共赢。

您知道吗？当您搭乘飞机旅行时，您的座椅及安全带等设备很有可能就是由B/E Aerospace设计并制造的。B/E Aerospace是全球领先的商业客机和私人客机机舱内饰产品的主要设计者和制造商。其中的主要业务模块是为各大飞机制造商提供航空座椅，这些座椅的设计和测试都是在位于北卡罗莱纳州的温斯顿-塞勒姆的商务机产品集团(Commercial Airplane Products Group)进行的。

更轻、更安全的航空座椅

在北卡罗莱纳州的研究所，B/E Aerospace除了设计航空座椅之外，也设计很多其它的航天器内饰。其设计团队和有限元分析团队的共同座右铭：“更便宜的机票，更安全的旅行。”

如今日渐激增的油价迫使航空公司期望真正“变得更轻”。为了实现飞机整体减重，他们不断尝试各种新的方法。例如减少机上阅读期刊数量、去除杂志架、取消机上烤炉设备、用窗帘取代隔板、减轻过道车的重量等等，通过这些办法来节省燃料。更轻的重量意味着更低的燃油消耗从而也意味着更低的票价。同时在紧急情况下，强度性能更好的设计能为乘客提供更好的安全保障。为此，B/E Aerospace设计团队朝着这两个目标而努力。

在产品设计周期中增加HyperWorks和CAE技术

B/EAerospace迈阿密研究之前利用HyperWorks对一流的私人飞机座椅进行了成功设计，温斯顿-塞勒姆研究所对其印象深刻，于是求助于Altair公司。

Altair派遣一位资深的工程师到研发现场工作三个月，帮助完成其最新的商业座椅产品的设计研发工作，在这三个月中该工程师展示了HyperWorks 这一先进的CAE工具所带来的无与伦比的效益。其中，负责结构和验证方面的主管工程师Yanbin Liu博士利用 Altair HyperWorks开发了一套虚拟验证流程，改进了B/E的设计流程。

在B/E新型座椅开发的早期，Liu博士就做过座椅的典型结构分析工作。在产品设计早期利用Altair HyperMesh和Altair OptiStruct的拓扑优化能力使零件的重量减少了32%。该设计虽然目前还没有进入生产阶段，但在减重和节约燃油方面已经取得了巨大的成功，特别是考虑了波音787和空客A380等大飞机上需设置大量座椅的情况。

“2007年7月我尝试联系了Altair客户经理Stephen Aljets，请他进行相关评估。在评估过程中Altair团队提供了非常专业的技术支持。10月份我们拿到了HyperWorks的正式许可证。”

Yanbin Liu博士 B/E Aerospace结构和验证主管工程师

Liu博士说：“OptiStruct提供了一个很好的思路，而且这种通过优化后的结果是非常准确的。即使我们的设计是从一个猜想开始，通过OptiStruct，我们也能够在获得更为理想的设计方案。”

降低验证费用

航空座椅的设计是完全通过市场导向的。

航空公司希望为乘客提供舒服而有特色的座椅，同时他们也迫切要求把座椅做得更轻以减少燃油费用支出。B/E Aerospace的设计师们在符合安全认证的约束范围内努力去满足这些要求。

为了满足美国联邦航空局（FAA）的适航要求，产品必须通过在美国联邦航空局认证的指定工程代表（DER）监督下进行破坏性物理测试。首先，一套带有系安全带的碰撞假人的座椅必须通过静压测试，然后再将其安装到一个滑槽上经受碰撞测试的动态惯性载荷。他们必须经受住至少16G的水平载荷和14G的垂向载荷，还要通过头部损伤值（HIC）测试。

所以当设计工程团队向CAE团队发送一个原型样机CAD模型的时候，就产生了一个问题：该设计能否通过验证？

这样，CAE团队就成了设计和FAA批准部门之间的纽带。他们先将模型导入HyperMesh，进行若干碰撞仿真，并使用OptiStruct对模型进行调整，然后将修改后的模型发送回设计工程师。该过程的目标是减少用于验证的物理测试的数量，从而减少初始测试的成本（减少了60%），并尽量缩短产品周期。

SteveKash和Jacob Valentine说：“利用有限元分析技术这个伟大的工程工具，我们减少了产品设计的周期，提高了动态测试试验的效率，同时通过优化设计大大降低了产品的重量和成本。”

Liu博士说：“如果没有CAE分析工具，他们不得不做三次或更多的物理测试。CAE分析工具使我们能够进行虚拟验证从而消除初始失效，这是一个很大的节约。”

帮助驱动和加速设计

Liu 博士和他的同事目前正使用Altair HyperWorks进行改进座椅设计流程和建立虚拟验证流程相关工作。除了利用仿真技术来进行验证之外，他们也使用OptiStruct和MotionView寻找更高效、更好的座椅结构设计方法，不断满足市场日益缩短的产品周期的要求。

Steve (CAD),Yanbin(CAE)和Jacob (验证)

Liu博士说：“对于大的修改，设计师需要更改外形，但对于小的更改，我们可以简单地在HyperMesh中更改几何，第二天就可以对模型进行评估。用这种方法我们可以进一步缩短产品周期。”

B/EAerospace的管理层希望利用这些优点扩展他们的CAE能力。他们不断扩大仿真技术团队来进行产品虚拟验证和结构设计，越来越多的工程师正在使用HyperWorks帮助B\E Aerospace设计和制造出更好的航空座椅。

这是一个三赢(win-win-win)的成功：乘客感觉更安全舒适、燃油费用进一步降低、环境的污染降到更低。