Una evaluación de la precisión de los métodos empíricos y semi-empíricos existentes para predecir la masa del ala de grandes aeronaves de transporte
Autores: Dababneh, Odeh; Conway-Smith, James T.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una evaluación de la precisión de los métodos empíricos y semi-empíricos existentes para predecir la masa del ala de grandes aeronaves de transporte
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Papel
Masa de la estructura del ala del avión
Métodos
Datos
Valores de RMSPE
Precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga y evalúa la precisión de varios métodos empíricos y semi-empíricos para predecir la masa de la estructura del ala de aeronaves. Se seleccionaron y analizaron ocho métodos utilizando datos de grandes aeronaves de transporte de pasajeros. Se identificaron las variables técnicas y especificaciones necesarias asociadas con estos métodos de estimación de la masa del ala. Cuando los datos no estaban disponibles, se aplicaron suposiciones y juicios de ingeniería sólidos como último recurso. Se empleó el error porcentual cuadrático medio (RMSPE) como indicador comparativo de precisión para calcular la discrepancia promedio entre los valores de masa del ala predichos y reales. Los valores resultantes de RMSPE fueron del 10% para el método Kundu, 13% para el método Torenbeek II, 15% para el método Basgall y 17% para los métodos Howe y LTH. Según los hallazgos, los métodos Kundu y Torenbeek II lograron la mayor precisión, con diferencias no significativas en sus valores de RMSPE. La masa del ala predicha se encontraba dentro de [-12.5%, +11.7%] de la masa real del ala en aproximadamente el 62% de los casos del estudio, lo cual es adecuado para la mayoría de los propósitos de diseño conceptual y preliminar de aeronaves. Las predicciones estaban dentro de [-22.3%, +20.6%] para alrededor del 25% de los casos y dentro de [-39.0%, +29.7%] para aproximadamente el 13% de los casos. Además, los métodos más complejos no mejoraron la precisión, ya que las variables esenciales para estos métodos a menudo no están disponibles durante la etapa temprana de diseño, lo que hace que su inclusión sea menos práctica. Basado en los datos recopilados y analizados, se introduce una nueva fórmula actualizada para estimar la masa del ala de aeronaves. En comparación con los métodos discutidos anteriormente, la nueva fórmula ofrece un RMSPE general superior del 11%, mejorando significativamente la precisión de la estimación de la masa del ala. Específicamente, los resultados muestran un RMSPE del 6.5% para aeronaves con una masa máxima de despegue que supera los 300,000 kg y del 13% para aquellas con una masa máxima de despegue inferior a 300,000 kg. El método refinado demuestra ser efectivo para alas con una relación de aspecto de hasta 10, ofreciendo una precisión razonable durante la fase de diseño conceptual. Sin embargo, aún surgen algunas discrepancias cuando este método se aplica a aeronaves no convencionales.
Descripción
Este documento investiga y evalúa la precisión de varios métodos empíricos y semi-empíricos para predecir la masa de la estructura del ala de aeronaves. Se seleccionaron y analizaron ocho métodos utilizando datos de grandes aeronaves de transporte de pasajeros. Se identificaron las variables técnicas y especificaciones necesarias asociadas con estos métodos de estimación de la masa del ala. Cuando los datos no estaban disponibles, se aplicaron suposiciones y juicios de ingeniería sólidos como último recurso. Se empleó el error porcentual cuadrático medio (RMSPE) como indicador comparativo de precisión para calcular la discrepancia promedio entre los valores de masa del ala predichos y reales. Los valores resultantes de RMSPE fueron del 10% para el método Kundu, 13% para el método Torenbeek II, 15% para el método Basgall y 17% para los métodos Howe y LTH. Según los hallazgos, los métodos Kundu y Torenbeek II lograron la mayor precisión, con diferencias no significativas en sus valores de RMSPE. La masa del ala predicha se encontraba dentro de [-12.5%, +11.7%] de la masa real del ala en aproximadamente el 62% de los casos del estudio, lo cual es adecuado para la mayoría de los propósitos de diseño conceptual y preliminar de aeronaves. Las predicciones estaban dentro de [-22.3%, +20.6%] para alrededor del 25% de los casos y dentro de [-39.0%, +29.7%] para aproximadamente el 13% de los casos. Además, los métodos más complejos no mejoraron la precisión, ya que las variables esenciales para estos métodos a menudo no están disponibles durante la etapa temprana de diseño, lo que hace que su inclusión sea menos práctica. Basado en los datos recopilados y analizados, se introduce una nueva fórmula actualizada para estimar la masa del ala de aeronaves. En comparación con los métodos discutidos anteriormente, la nueva fórmula ofrece un RMSPE general superior del 11%, mejorando significativamente la precisión de la estimación de la masa del ala. Específicamente, los resultados muestran un RMSPE del 6.5% para aeronaves con una masa máxima de despegue que supera los 300,000 kg y del 13% para aquellas con una masa máxima de despegue inferior a 300,000 kg. El método refinado demuestra ser efectivo para alas con una relación de aspecto de hasta 10, ofreciendo una precisión razonable durante la fase de diseño conceptual. Sin embargo, aún surgen algunas discrepancias cuando este método se aplica a aeronaves no convencionales.