Diseño impulsado por gemelos digitales de un modelo de predicción de hielo
Autores: Serino, Andrea; Dagna, Alberto; Brusa, Eugenio; Delprete, Cristiana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño impulsado por gemelos digitales de un modelo de predicción de hielo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Modelo de creación de hielo
Alas de aeronaves
Sistema de protección contra hielo
Sistema de control
Rendimiento aerodinámico
Prevención de hielo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este documento describe el desarrollo de un modelo de creación de hielo que se utilizará dentro del marco de un enfoque de ingeniería de sistemas basado en modelos para predecir la cantidad de hielo que se forma en las alas de los aviones durante el vuelo. Este modelo apoya el diseño preliminar del sistema de protección contra el hielo, así como la implementación de un sistema de control en tiempo real. Cuando el avión se encuentra con una alta concentración de agua superenfriada en la atmósfera y una baja temperatura, el riesgo de formación de hielo en sus superficies externas es significativo. Esto provoca una disminución en el rendimiento aerodinámico, con la posible pérdida de control del avión. Para mitigar este efecto, los sistemas de prevención y protección contra el hielo son cruciales. Las características de los fenómenos de congelación se definen primero, luego se evalúan sus efectos en el comportamiento del avión durante la operación. Esto nos permite desarrollar un modelo predictivo altamente paramétrico de las condiciones de congelación reales experimentadas por el avión durante una misión de vuelo determinada. Para predecir con precisión la acumulación de hielo y diseñar un sistema de protección contra el hielo, se requiere estimar los flujos de calor que involucran las superficies de las alas del avión y el entorno externo. Para permitir esto, este estudio también desarrolla un modelo térmico que se aplica específicamente al análisis mencionado anteriormente. Este modelo incluye muchos factores que caracterizan las condiciones atmosféricas responsables de la creación de hielo en las superficies aerodinámicas, y permite una estimación y cuantificación precisas de todos los parámetros necesarios para diseñar un sistema de protección contra el hielo adecuado.
Descripción
Este documento describe el desarrollo de un modelo de creación de hielo que se utilizará dentro del marco de un enfoque de ingeniería de sistemas basado en modelos para predecir la cantidad de hielo que se forma en las alas de los aviones durante el vuelo. Este modelo apoya el diseño preliminar del sistema de protección contra el hielo, así como la implementación de un sistema de control en tiempo real. Cuando el avión se encuentra con una alta concentración de agua superenfriada en la atmósfera y una baja temperatura, el riesgo de formación de hielo en sus superficies externas es significativo. Esto provoca una disminución en el rendimiento aerodinámico, con la posible pérdida de control del avión. Para mitigar este efecto, los sistemas de prevención y protección contra el hielo son cruciales. Las características de los fenómenos de congelación se definen primero, luego se evalúan sus efectos en el comportamiento del avión durante la operación. Esto nos permite desarrollar un modelo predictivo altamente paramétrico de las condiciones de congelación reales experimentadas por el avión durante una misión de vuelo determinada. Para predecir con precisión la acumulación de hielo y diseñar un sistema de protección contra el hielo, se requiere estimar los flujos de calor que involucran las superficies de las alas del avión y el entorno externo. Para permitir esto, este estudio también desarrolla un modelo térmico que se aplica específicamente al análisis mencionado anteriormente. Este modelo incluye muchos factores que caracterizan las condiciones atmosféricas responsables de la creación de hielo en las superficies aerodinámicas, y permite una estimación y cuantificación precisas de todos los parámetros necesarios para diseñar un sistema de protección contra el hielo adecuado.