Comparación de Modelos de Predicción para Firmas de Impacto Sonoro en el Suelo Bajo Condiciones de Vuelo Realistas
Autores: Jäschke, Jacob; Graziani, Samuele; Petrosino, Francesco; Glorioso, Antimo; Gollnick, Volker
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Comparación de Modelos de Predicción para Firmas de Impacto Sonoro en el Suelo Bajo Condiciones de Vuelo Realistas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Papel
Análisis comparativo
Métodos de predicción de explosiones sónicas
Aeronaves supersónicas
Dinámica de Fluidos Computacional
Propagación en campo lejano
Método de Carlson
Condiciones atmosféricas
Métricas psicoacústicas
Molestia
Modelo de alta fidelidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un análisis comparativo de métodos simplificados y de alta fidelidad para la predicción de explosiones sónicas con el fin de evaluar su aplicabilidad en el diseño conceptual de aeronaves supersónicas. El enfoque de alta fidelidad combina Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el análisis de choques en el campo cercano con trazado de rayos y la Ecuación de Burgers Aumentada para la propagación en el campo lejano a través de una atmósfera no uniforme, mientras que el método simplificado de Carlson utiliza aproximaciones analíticas para predicciones rápidas. La comparación en condiciones seleccionadas de ascenso, crucero y descenso para una aeronave de referencia supersónica muestra que el método de Carlson captura tendencias generales en el comportamiento de la explosión sónica, como cambios en la sobrepresión máxima y la duración de la señal con variaciones en el número de Mach y la altitud. Sin embargo, se observan desviaciones significativas bajo condiciones atmosféricas realistas, lo que resalta las limitaciones en la precisión del modelo simplificado. Se evaluaron métricas psicoacústicas comunes para valorar el potencial de molestia en el suelo. Los resultados demuestran que, si bien el método simplificado es efectivo para evaluaciones de diseño en etapas tempranas, el modelo de alta fidelidad es esencial para una caracterización precisa de la explosión sónica bajo condiciones realistas, particularmente para evaluaciones de impacto regulatorio y comunitario.
Descripción
Este documento presenta un análisis comparativo de métodos simplificados y de alta fidelidad para la predicción de explosiones sónicas con el fin de evaluar su aplicabilidad en el diseño conceptual de aeronaves supersónicas. El enfoque de alta fidelidad combina Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el análisis de choques en el campo cercano con trazado de rayos y la Ecuación de Burgers Aumentada para la propagación en el campo lejano a través de una atmósfera no uniforme, mientras que el método simplificado de Carlson utiliza aproximaciones analíticas para predicciones rápidas. La comparación en condiciones seleccionadas de ascenso, crucero y descenso para una aeronave de referencia supersónica muestra que el método de Carlson captura tendencias generales en el comportamiento de la explosión sónica, como cambios en la sobrepresión máxima y la duración de la señal con variaciones en el número de Mach y la altitud. Sin embargo, se observan desviaciones significativas bajo condiciones atmosféricas realistas, lo que resalta las limitaciones en la precisión del modelo simplificado. Se evaluaron métricas psicoacústicas comunes para valorar el potencial de molestia en el suelo. Los resultados demuestran que, si bien el método simplificado es efectivo para evaluaciones de diseño en etapas tempranas, el modelo de alta fidelidad es esencial para una caracterización precisa de la explosión sónica bajo condiciones realistas, particularmente para evaluaciones de impacto regulatorio y comunitario.