Una herramienta de análisis de rendimiento basada en simulación para flujos de trabajo de diseño de aeronaves
Autores: Marco, Agostino De; Trifari, Vittorio; Nicolosi, Fabrizio; Ruocco, Manuela
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Una herramienta de análisis de rendimiento basada en simulación para flujos de trabajo de diseño de aeronaves
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Enfoque basado en simulación
Despegue
Evaluaciones de rendimiento en aterrizaje
Bucles de diseño de aeronaves
Predicciones de rendimiento
Configuraciones de aeronaves
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un enfoque basado en simulaciones para las evaluaciones de rendimiento de despegue y aterrizaje en este trabajo. En el contexto de los ciclos de diseño de aeronaves, proporciona una formulación detallada y flexible que puede integrarse en una metodología de simulación más amplia para una misión completa de aviación comercial. De hecho, las actividades de diseño conceptual y preliminar de aeronaves requieren cálculos iterativos para realizar rápidamente predicciones de rendimiento sobre un conjunto de posibles configuraciones de aviones. El objetivo es buscar un diseño que se ajuste mejor a todos los requisitos de aeronaves de alto nivel entre los resultados de un gran número de análisis multidisciplinarios, lo más rápido posible y con un cierto grado de precisión. Por lo general, tal tarea se lleva a cabo utilizando enfoques estadísticos o semi-empíricos que pueden proporcionar resultados bastante precisos en poco tiempo. Sin embargo, esos métodos de predicción pueden ser inapropiados al tratar con configuraciones de aeronaves innovadoras o siempre que se necesite un nivel más alto de precisión. El diseño basado en simulaciones se ha vuelto crucial para hacer que todo el proceso sea asequible y efectivo en casos donde se requieren análisis de mayor fidelidad. Un ejemplo común cuando las simulaciones de vuelo pueden ser utilizadas efectivamente para apoyar un ciclo de diseño es el análisis de misiones de aeronaves y las predicciones de rendimiento. Estos generalmente incluyen simulaciones de despegue, ascenso, en ruta, espera, aproximación y aterrizaje. Este artículo introduce los modelos matemáticos de despegue y aterrizaje de aeronaves y proporciona los detalles de cómo se implementan en la biblioteca de software JPAD. Estas características no están presentes en la mayoría de los programas de diseño preliminar de aeronaves actualmente disponibles y permiten realizar análisis de despegue y aterrizaje basados en simulaciones de alta fidelidad dentro de las iteraciones de diseño. Aunque son mucho más detalladas que los enfoques semi-empíricos clásicos, las metodologías presentadas requieren un esfuerzo computacional muy limitado. Se introduce una aplicación de las formulaciones propuestas en la segunda parte del artículo. El ejemplo considera el Airbus A220-300 como un modelo de aeronave de referencia e incluye estudios completos de rendimiento de despegue y aterrizaje, así como la simulación de las trayectorias de ruido de certificación tanto de despegue como de aterrizaje.
Descripción
Se presenta un enfoque basado en simulaciones para las evaluaciones de rendimiento de despegue y aterrizaje en este trabajo. En el contexto de los ciclos de diseño de aeronaves, proporciona una formulación detallada y flexible que puede integrarse en una metodología de simulación más amplia para una misión completa de aviación comercial. De hecho, las actividades de diseño conceptual y preliminar de aeronaves requieren cálculos iterativos para realizar rápidamente predicciones de rendimiento sobre un conjunto de posibles configuraciones de aviones. El objetivo es buscar un diseño que se ajuste mejor a todos los requisitos de aeronaves de alto nivel entre los resultados de un gran número de análisis multidisciplinarios, lo más rápido posible y con un cierto grado de precisión. Por lo general, tal tarea se lleva a cabo utilizando enfoques estadísticos o semi-empíricos que pueden proporcionar resultados bastante precisos en poco tiempo. Sin embargo, esos métodos de predicción pueden ser inapropiados al tratar con configuraciones de aeronaves innovadoras o siempre que se necesite un nivel más alto de precisión. El diseño basado en simulaciones se ha vuelto crucial para hacer que todo el proceso sea asequible y efectivo en casos donde se requieren análisis de mayor fidelidad. Un ejemplo común cuando las simulaciones de vuelo pueden ser utilizadas efectivamente para apoyar un ciclo de diseño es el análisis de misiones de aeronaves y las predicciones de rendimiento. Estos generalmente incluyen simulaciones de despegue, ascenso, en ruta, espera, aproximación y aterrizaje. Este artículo introduce los modelos matemáticos de despegue y aterrizaje de aeronaves y proporciona los detalles de cómo se implementan en la biblioteca de software JPAD. Estas características no están presentes en la mayoría de los programas de diseño preliminar de aeronaves actualmente disponibles y permiten realizar análisis de despegue y aterrizaje basados en simulaciones de alta fidelidad dentro de las iteraciones de diseño. Aunque son mucho más detalladas que los enfoques semi-empíricos clásicos, las metodologías presentadas requieren un esfuerzo computacional muy limitado. Se introduce una aplicación de las formulaciones propuestas en la segunda parte del artículo. El ejemplo considera el Airbus A220-300 como un modelo de aeronave de referencia e incluye estudios completos de rendimiento de despegue y aterrizaje, así como la simulación de las trayectorias de ruido de certificación tanto de despegue como de aterrizaje.