Comparación de vuelos híbrido-eléctricos reales con un gemelo digital en un entorno de diseño preliminar de aeronaves
Autores: Eisenhut, Dominik; Bender, Andreas; Grüning, Niclas; Mangold, Jonas; Strohmayer, Andreas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Comparación de vuelos híbrido-eléctricos reales con un gemelo digital en un entorno de diseño preliminar de aeronaves
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cambio climático
Diseñadores de aeronaves
Propulsión híbrido-eléctrica
Universidad de Stuttgart
Gemelo digital
Restricciones operativas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar el cambio climático, los diseñadores de aeronaves imaginan nuevos conceptos de aeronaves que prometen reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y permitir vuelos más ecológicos. Una opción son las arquitecturas de propulsión híbrido-eléctrica. La Universidad de Stuttgart ha construido y opera una aeronave de este tipo, llamada e-Genius. Este documento tiene como objetivo demostrar hasta qué punto un gemelo digital puede replicar un vuelo del mundo real utilizando una definición de misión simplificada y estimar el límite de alcance para una aeronave híbrido-eléctrica de alto rendimiento, levantando las restricciones operativas que se enfrentan en el entorno del mundo real. Primero se construye un gemelo digital y se compara con datos de vuelo reales para calibrar el modelo. A continuación, se realiza una comparación con un vuelo completo, utilizando un vuelo de larga distancia de 2000 km para este propósito. Debido a la duración de este vuelo, se deben considerar las condiciones meteorológicas como el viento. La validación se realiza mediante la comparación con dos misiones adicionales, una misión de 500 km volada a mayor velocidad y una misión de 1000 km volada a una velocidad similar. Para estimar el alcance máximo basado en este modelo calibrado, se levantan las restricciones operativas como la luz del día y el tiempo máximo de vuelo para ver el potencial adicional de la aeronave. Esto permite que la aeronave vuele más lentamente, a la mejor velocidad de crucero, y así estimar el alcance máximo de la aeronave. Los resultados muestran una buena concordancia con las pruebas de vuelo en cuanto al combustible consumido, destacando sin embargo la necesidad de medir parámetros adicionales en futuros vuelos. En general, el modelo nos permite planificar vuelos futuros y evaluar la viabilidad de nuevos proyectos.
Descripción
Para abordar el cambio climático, los diseñadores de aeronaves imaginan nuevos conceptos de aeronaves que prometen reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y permitir vuelos más ecológicos. Una opción son las arquitecturas de propulsión híbrido-eléctrica. La Universidad de Stuttgart ha construido y opera una aeronave de este tipo, llamada e-Genius. Este documento tiene como objetivo demostrar hasta qué punto un gemelo digital puede replicar un vuelo del mundo real utilizando una definición de misión simplificada y estimar el límite de alcance para una aeronave híbrido-eléctrica de alto rendimiento, levantando las restricciones operativas que se enfrentan en el entorno del mundo real. Primero se construye un gemelo digital y se compara con datos de vuelo reales para calibrar el modelo. A continuación, se realiza una comparación con un vuelo completo, utilizando un vuelo de larga distancia de 2000 km para este propósito. Debido a la duración de este vuelo, se deben considerar las condiciones meteorológicas como el viento. La validación se realiza mediante la comparación con dos misiones adicionales, una misión de 500 km volada a mayor velocidad y una misión de 1000 km volada a una velocidad similar. Para estimar el alcance máximo basado en este modelo calibrado, se levantan las restricciones operativas como la luz del día y el tiempo máximo de vuelo para ver el potencial adicional de la aeronave. Esto permite que la aeronave vuele más lentamente, a la mejor velocidad de crucero, y así estimar el alcance máximo de la aeronave. Los resultados muestran una buena concordancia con las pruebas de vuelo en cuanto al combustible consumido, destacando sin embargo la necesidad de medir parámetros adicionales en futuros vuelos. En general, el modelo nos permite planificar vuelos futuros y evaluar la viabilidad de nuevos proyectos.