轻盈高效

减轻货物重量对提高飞机燃料效率至关重要。通过使用工程仿真,CarbonFreight已经研发出了一种牢固可靠的轻量型货物托盘,其重量要比传统托盘轻18%。

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如今,轻量化是航空航天行业中最重要的发展趋势之一,因为喷气式飞机制造商及其供应商通力合作,旨在减轻飞机的总重量,以提高它们的燃料效率。但是鲜有人关注如何减轻飞机每天运输的货物重量。

aircraft cargo compartment

Carbon Freight是一家位于美国匹兹堡的初创公司,其正在使用比传统托盘轻18%的灵活轻量型托盘来解决这一问题。该公司的首席执行官Glenn Philen表示:“一直以来,航空货运行业的创新较少,当然这不包括航空航天的领先企业,他们集中精力研发能够减轻重量的新材料和生产工艺。因为货物重量在满载喷气式飞机的重量中占有相当大的比例,我们只需从传统的货物存储和交通运输产品设计中就能窥探一二,这些设计一直沿用了几十年,我们不禁自问,如何才能让它们适应今天的挑战呢?” 

货物托盘大小为8英尺*10.5英尺,一般使用铝材制造而成。通过将复合材料集成到材料组合中,Carbon Freight已经能够显著地减少总重量。通过减重,普通的货运飞机能额外运载1,365磅的货物,同时客运飞机能通过降低货物载荷而运送更多的乘客。

“仿真帮助我们建模和了解托盘结构,以改善它们的整体强度和灵活性,同时最大限度地减少它们受损的可能性。”

与现有的其他轻量型设计方案相比,Carbon Freight的创新型设计不仅可减轻重量,还显著地增强了托盘的强度和耐用性。Philen解释道:“对货物托盘而言,耐用性是一个重要的特性,因为托盘需要在机舱内尽量紧密贴合地放置,以优化所有的可用空间。但它们也承受着大量的强力操作,所以它们需要具有一定的弹性。我们发现复合材料托盘最初有一些耐用性方面的挑战,但实际上相对于其他选择方案来说,它们也确实有望提高耐用性。除了减轻重量,它们实际带来了许多积极的性能特征。”

托盘之间的狭小间距,加上不断地移动和操作,给Carbon Freight团队带来了一些工程挑战。Philen说道:“我们不仅要考虑货物给托盘施加的载荷应力,还需要考虑托盘在升举、运输和包装时产生的各种接触应力。我们的设计团队需要考虑各种复杂的力,以便交付具有持久耐用性的最佳产品。”

pallet structural simualtion
通过直观地演示托盘

Carbon Freight的产品研发团队在很大程度上依赖工程仿真来了解并管理这些多样化的物理应力。Philen指出:“我们已经能够测试不同的材料厚度和纤维方向,而且无需花费时间和成本来构建物理原型。当我们进入物理测试阶段时,我们对仿真的精度极为满意。”一直以来,仿真能够帮助Carbon Freight解决其最大的业务挑战之一:从联邦航空管理局和其他组织机构获得监管审批。Philen指出:“传统铝材托盘之所以能有如此牢不可破的地位,其中一个原因在于我们很难为新的产品设计获得审批。飞机上的一切材料都必须经过严格的测试,并被证明是十分安全的。作为乘客,我们非常期望同时也需要这样的高置信度。但是大量的审批工作会给Carbon Freight这样的初创公司带来众多挑战,他们需要有效克服挑战才能在全球航空航天行业中保持竞争力。行业领先的成熟企业在通过审批流程方面存在优势。”

Carbon Freight team

通过直观地演示托盘在日常应力作用下的表现,以及验证它们的持久安全性能,工程仿真正帮助Carbon Freight逐步通过监管审批流程。Philen指出:“借助ANSYS仿真技术,我们已将研发时间缩短了50%,并节省了数十万美元的物理测试成本。”该公司正朝着2017年年初向全球市场推出托盘产品的目标前进。

高管认识到在将托盘投放到全球市场过程中仍面临着重重阻碍。Philen总结道:“复合材料比铝材更昂贵,这意味着我们的托盘具有更高的价格点。但是,我们产品所具备的最新轻量型设计有望节省大量燃料成本,并在其使用期中为航空公司带来更多收入。我们正在为客运航空公司和货运航空公司提供一种极具吸引力的价值主张,同时我们相信Carbon Freight会拥有光明美好的未来。”

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