Evaluación Rápida de la Severidad del Hielo en Aeronaves Utilizando Aprendizaje Automático Basado en XGBoost
Autores: Li, Sibo; Qin, Jingkun; He, Miao; Paoli, Roberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Evaluación Rápida de la Severidad del Hielo en Aeronaves Utilizando Aprendizaje Automático Basado en XGBoost
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Acumulación de hielo
Peligro en la aviación
Rendimiento aerodinámico
Acumulación de hielo
Aprendizaje automático
XGBoost
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
La formación de hielo en aeronaves representa un grave peligro en la aviación que ha causado una serie de accidentes fatales a lo largo de los años. Además, puede llevar a un aumento sustancial en la resistencia y el peso, reduciendo así el rendimiento aerodinámico del avión. El proceso de acumulación de hielo en una superficie sólida es una interacción compleja de variables aerodinámicas y ambientales. La compleja relación hace que los métodos basados en aprendizaje automático sean una alternativa atractiva a los enfoques tradicionales basados en simulaciones numéricas. En este estudio, introducimos un enfoque puramente basado en datos para encontrar el patrón complejo entre diferentes condiciones de vuelo y la predicción de la severidad del hielo en aeronaves. Se aplica el algoritmo de aprendizaje supervisado Extreme Gradient Boosting (XGBoost) para establecer el marco de predicción que realiza predicciones basadas en cualquier conjunto de observaciones. Las condiciones de vuelo de entrada para el marco de predicción propuesto son el contenido de agua líquida, el diámetro de las gotas y el tiempo de exposición. El enfoque propuesto se demuestra en tres casos: predicción del grosor máximo del hielo, predicción del área de hielo y evaluación del nivel de severidad del hielo. También se realizan estudios de comparación de rendimiento y análisis de errores para verificar la efectividad y el rendimiento del método propuesto. Los resultados muestran que el método propuesto tiene una capacidad razonable para evaluar la severidad del hielo en aeronaves.
Descripción
La formación de hielo en aeronaves representa un grave peligro en la aviación que ha causado una serie de accidentes fatales a lo largo de los años. Además, puede llevar a un aumento sustancial en la resistencia y el peso, reduciendo así el rendimiento aerodinámico del avión. El proceso de acumulación de hielo en una superficie sólida es una interacción compleja de variables aerodinámicas y ambientales. La compleja relación hace que los métodos basados en aprendizaje automático sean una alternativa atractiva a los enfoques tradicionales basados en simulaciones numéricas. En este estudio, introducimos un enfoque puramente basado en datos para encontrar el patrón complejo entre diferentes condiciones de vuelo y la predicción de la severidad del hielo en aeronaves. Se aplica el algoritmo de aprendizaje supervisado Extreme Gradient Boosting (XGBoost) para establecer el marco de predicción que realiza predicciones basadas en cualquier conjunto de observaciones. Las condiciones de vuelo de entrada para el marco de predicción propuesto son el contenido de agua líquida, el diámetro de las gotas y el tiempo de exposición. El enfoque propuesto se demuestra en tres casos: predicción del grosor máximo del hielo, predicción del área de hielo y evaluación del nivel de severidad del hielo. También se realizan estudios de comparación de rendimiento y análisis de errores para verificar la efectividad y el rendimiento del método propuesto. Los resultados muestran que el método propuesto tiene una capacidad razonable para evaluar la severidad del hielo en aeronaves.