グレードD認定のフライトシミュレーターにおける高負荷操作中、スチュワート運動システムが突然崩壊した。プラットフォームが予告なく停止したため、パイロットは頚椎損傷を負った。3Dシミュレーションツールを活用した技術調査により、根本原因は油圧アクチュエーターにおける深刻なキャビテーションプロセスであり、これがリリーフバルブの疲労と破損を引き起こしたことが明らかになった。
故障のモデリング：流体力学から構造解析へ 🛠️
調査チームはAutodesk CFDを使用して、操作中のシリンダー内の油圧オイルの流れを再現した。モデルは、負圧領域が蒸気泡を生成し、それらがリリーフバルブのシートに衝突して崩壊することを明らかにした。得られた圧力データはSolidWorks Simulationにエクスポートされ、バルブの形状に対して高サイクル疲労解析が適用された。結果は、材料である4140合金鋼が、気泡衝突領域で耐久限界を超え、マイクロクラックが発生し、それが進行して部品の完全破壊に至ったことを示した。Mayaでの3D可視化により、調査員は圧力低下と機械的破損の正確な瞬間を同期させた崩壊のアニメーションを作成することができた。
重要システムにおける疲労シミュレーションの教訓 ⚙️
この事故は、キャビテーションが油圧性能の問題だけでなく、材料疲労の静かな引き金となることを示している。飛行前の動作プロファイル検証にMoog Simulation Softwareを使用したが、材料疲労モデルが流体解析から切り離されていたため、油圧共振を検出できなかった。3D調査は故障の正確な箇所を特定しただけでなく、業界に対し、高機動シミュレーターのコンポーネント認証における標準として、マルチフィジックスシミュレーション（CFD＋構造）の統合を促している。
グレードDシミュレーターの高負荷操作中における断続的なキャビテーション条件下で、リリーフバルブの寿命をより正確に予測できるマルチフィジックスシミュレーション手法は何か？
(追記：材料疲労は、10時間シミュレーションを終えた後のあなたの疲労と同じだ。)