Diseño de aeronaves Tilt-Wing EVTOL bajo incertidumbre utilizando un enfoque multidisciplinario posibilista
Autores: Rostami, Mohsen; Bardin, Julian; Neufeld, Daniel; Chung, Joon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño de aeronaves Tilt-Wing EVTOL bajo incertidumbre utilizando un enfoque multidisciplinario posibilista
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollo
Aeronaves eVTOL
Movilidad aérea urbana
Optimización del diseño
Estimaciones semi-empíricas
Incertidumbres
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo reciente en aeronaves de despegue y aterrizaje vertical eléctrico (eVTOL) las convierte en un enfoque de diseño popular para la movilidad aérea urbana (UAM). Al diseñar estas configuraciones, debido a la incertidumbre presente en las estimaciones semi-empíricas, a menudo utilizadas para las características aerodinámicas durante la fase de diseño conceptual, los resultados solo pueden confiarse con una precisión de aproximadamente el 80%. En consecuencia, una aeronave optimizada que utilice estimaciones semi-empíricas y enfoques de optimización de diseño multidisciplinario determinista (MDO) puede correr el riesgo de no ser certificable en la fase de diseño detallado del ciclo de vida. El enfoque de este estudio fue implementar un método de optimización de diseño basado en posibilidades (PBDO) robusto y eficiente para el MDO de una aeronave eVTOL de ala basculante en la fase de diseño conceptual, utilizando diseños convencionales existentes como configuración inicial. Tal como se implementó, el marco de optimización utiliza un optimizador determinista basado en gradientes, ejecutado secuencialmente con un algoritmo de evaluación de posibilidades, para seleccionar un diseño óptimo. Para lograr esto, se consideran las incertidumbres que surgen de cálculos de múltiples fidelidades, como los métodos semi-empíricos, y se utilizan para modificar el diseño final de manera que se garantice su viabilidad en la fase de diseño detallado. Con respecto a varios requisitos, incluyendo trimado, estabilidad y comportamientos de control, el diseño optimizado de la aeronave eVTOL de ala basculante ofrece los resultados preferidos que aseguran que se cumplan los criterios de aeronavegabilidad mientras se cumplen las restricciones predefinidas. El enfoque propuesto puede utilizarse para revisar las aeronaves ligeras actualmente disponibles y desarrollar versiones eVTOL a partir de la aeronave ligera original. La aeronave resultante no solo es un diseño optimizado, sino uno en el que se ha garantizado la estabilidad de la aeronave eVTOL de ala basculante.
Descripción
El desarrollo reciente en aeronaves de despegue y aterrizaje vertical eléctrico (eVTOL) las convierte en un enfoque de diseño popular para la movilidad aérea urbana (UAM). Al diseñar estas configuraciones, debido a la incertidumbre presente en las estimaciones semi-empíricas, a menudo utilizadas para las características aerodinámicas durante la fase de diseño conceptual, los resultados solo pueden confiarse con una precisión de aproximadamente el 80%. En consecuencia, una aeronave optimizada que utilice estimaciones semi-empíricas y enfoques de optimización de diseño multidisciplinario determinista (MDO) puede correr el riesgo de no ser certificable en la fase de diseño detallado del ciclo de vida. El enfoque de este estudio fue implementar un método de optimización de diseño basado en posibilidades (PBDO) robusto y eficiente para el MDO de una aeronave eVTOL de ala basculante en la fase de diseño conceptual, utilizando diseños convencionales existentes como configuración inicial. Tal como se implementó, el marco de optimización utiliza un optimizador determinista basado en gradientes, ejecutado secuencialmente con un algoritmo de evaluación de posibilidades, para seleccionar un diseño óptimo. Para lograr esto, se consideran las incertidumbres que surgen de cálculos de múltiples fidelidades, como los métodos semi-empíricos, y se utilizan para modificar el diseño final de manera que se garantice su viabilidad en la fase de diseño detallado. Con respecto a varios requisitos, incluyendo trimado, estabilidad y comportamientos de control, el diseño optimizado de la aeronave eVTOL de ala basculante ofrece los resultados preferidos que aseguran que se cumplan los criterios de aeronavegabilidad mientras se cumplen las restricciones predefinidas. El enfoque propuesto puede utilizarse para revisar las aeronaves ligeras actualmente disponibles y desarrollar versiones eVTOL a partir de la aeronave ligera original. La aeronave resultante no solo es un diseño optimizado, sino uno en el que se ha garantizado la estabilidad de la aeronave eVTOL de ala basculante.