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Investigaciones sobre los Potenciales de Nuevas Tecnologías para la Reducción del Consumo de Combustible de Aeronaves a través de la Optimización Aeroestructural

Autores: Mosca, Valerio; Elham, Ali

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Investigaciones sobre los Potenciales de Nuevas Tecnologías para la Reducción del Consumo de Combustible de Aeronaves a través de la Optimización Aeroestructural


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Física
Marco de optimización
Eficiencia energética
Configuraciones de alas
Efecto aeroelástico
Reducción del peso del combustible

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se desarrolla un marco de optimización basado en la física para investigar las posibles ventajas de tecnologías novedosas en la eficiencia energética de un avión de pasajeros de rango medio. En particular, se modifica la herramienta de análisis y optimización aeroestructural acoplada-adjunta FEMWET para estudiar los efectos del control activo del flujo en diferentes casos de carga para configuraciones de alas convencionales y no convencionales. Este marco de optimización de diseño multidisciplinario (MDO) presenta la oportunidad de optimizar el ala considerando el efecto aeroelástico estático y, mediante su método basado en gradientes, ahorrar un tiempo computacional sustancial en comparación con herramientas de alta fidelidad, manteniendo un nivel de precisión satisfactorio. Se analizan dos configuraciones diferentes: un avión con alas barridas hacia adelante y hacia atrás, desarrollado dentro del Clúster de Excelencia SEA (Aviación Sostenible y Eficiente en Energía). La configuración de ala barrida hacia adelante es sensible al efecto de estabilidad aeroelástica, y la configuración hacia atrás se ve influenciada por la restricción del alerón. Pueden llevar a un incremento de peso. Los estudios de sensibilidad muestran el posible papel de parámetros clave en los resultados de optimización. La mayor reducción de peso de combustible alcanzable para las dos configuraciones es del 5.6% para el ala barrida hacia adelante y del 9.8% para la configuración hacia atrás. Finalmente, ambas alas optimizadas muestran mayor flexibilidad.

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