Comparación de Estrategias de Parametrización Constriñada para la Optimización Aerodinámica de un Perfil Alar de Bisel de Borde de Ataque Morphing
Autores: Magrini, Andrea; Benini, Ernesto; Ponza, Rita; Wang, Chen; Khodaparast, Hamed Haddad; Friswell, Michael I.; Landersheim, Volker; Laveuve, Dominik; Contell Asins, Conchin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Comparación de Estrategias de Parametrización Constriñada para la Optimización Aerodinámica de un Perfil Alar de Bisel de Borde de Ataque Morphing
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Objetivos
Impacto ambiental
Sector de la aviación
Aeronaves morphing
Diseño aerodinámico
Optimización multiobjetivo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
En el contexto de objetivos ambiciosos para reducir el impacto ambiental en el sector de la aviación, dictados por instituciones internacionales, se espera que las aeronaves deformables tengan potencial para lograr los aumentos de eficiencia requeridos. Sin embargo, todavía hay cuestiones abiertas relacionadas con el diseño y la implementación de estructuras deformables. En este artículo, comparamos tres estrategias de parametrización restringida para el diseño aerodinámico de un borde de ataque deformable, que representa un posible sustituto de los sistemas tradicionales de alta sustentación. Con el fin de facilitar el diseño estructural y promover la viabilidad de las soluciones, resolvemos un problema de optimización multiobjetivo, incluyendo restricciones sobre la tensión axial y de flexión introducidas por la deformación. Se emplea un método de parametrización, que produce inherentemente curvas de longitud de arco constante, en tres variantes, representando diferentes estrategias de deformación que proporcionan un nivel creciente de deformabilidad, permitiendo que el borde inferior de la piel flexible se deslice y que la abertura formada con el viga fija se cierre mediante una trampilla. Los resultados de la optimización de un perfil aerodinámico base muestran que las restricciones geométricas se manejan de manera efectiva en la optimización y las soluciones son suaves, con una variación continua a lo largo de la frontera de Pareto. La mayor modificación de forma permitida por variantes de parametrización más flexibles permite un aumento del coeficiente de sustentación máximo de hasta un 8.35%, y una eficiencia en un 70% del ángulo de incidencia de pérdida de hasta un 4.26%.
Descripción
En el contexto de objetivos ambiciosos para reducir el impacto ambiental en el sector de la aviación, dictados por instituciones internacionales, se espera que las aeronaves deformables tengan potencial para lograr los aumentos de eficiencia requeridos. Sin embargo, todavía hay cuestiones abiertas relacionadas con el diseño y la implementación de estructuras deformables. En este artículo, comparamos tres estrategias de parametrización restringida para el diseño aerodinámico de un borde de ataque deformable, que representa un posible sustituto de los sistemas tradicionales de alta sustentación. Con el fin de facilitar el diseño estructural y promover la viabilidad de las soluciones, resolvemos un problema de optimización multiobjetivo, incluyendo restricciones sobre la tensión axial y de flexión introducidas por la deformación. Se emplea un método de parametrización, que produce inherentemente curvas de longitud de arco constante, en tres variantes, representando diferentes estrategias de deformación que proporcionan un nivel creciente de deformabilidad, permitiendo que el borde inferior de la piel flexible se deslice y que la abertura formada con el viga fija se cierre mediante una trampilla. Los resultados de la optimización de un perfil aerodinámico base muestran que las restricciones geométricas se manejan de manera efectiva en la optimización y las soluciones son suaves, con una variación continua a lo largo de la frontera de Pareto. La mayor modificación de forma permitida por variantes de parametrización más flexibles permite un aumento del coeficiente de sustentación máximo de hasta un 8.35%, y una eficiencia en un 70% del ángulo de incidencia de pérdida de hasta un 4.26%.