Metodología Eficiente para la Optimización de la Gestión de Energía de Aeronaves Híbrido-Eléctricas
Autores: Palaia, Giuseppe; Abu Salem, Karim; Carrera, Erasmo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Metodología Eficiente para la Optimización de la Gestión de Energía de Aeronaves Híbrido-Eléctricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Papel
Modelo simplificado
Gestión de suministro de energía
Aeronaves híbrido-eléctricas
Algoritmo de optimización
Consumo de combustible
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un modelo simplificado efectivo para optimizar el suministro de gestión de energía de misión para aeronaves híbrido-eléctricas en la fase de diseño conceptual. El objetivo principal es demostrar que, al utilizar representaciones simplificadas de la dinámica de la aeronave, es posible obtener resultados fiables e identificar tendencias útiles para el diseño en etapas tempranas, evitando el uso de métodos más costosos y avanzados. Este modelo se ha integrado en un marco de diseño multidisciplinario, donde el análisis de misión, basado en un modelo dinámico de masa puntual simplificado, se centra en dividir el suministro de energía entre energía eléctrica y térmica a lo largo del vuelo. Un algoritmo de optimización identifica los perfiles de tiempo de la energía suministrada, térmica y eléctrica, para minimizar el consumo de combustible. La energía suministrada por el motor térmico, modelada como una función a trozos en el tiempo, es una variable de diseño; se realiza un estudio paramétrico sobre el número de intervalos que componen esta función. El marco se utiliza para proponer un enfoque generalizado para la optimización de la gestión de energía híbrido-eléctrica durante las iteraciones de diseño conceptual. Este estudio mostró que, para aeronaves híbrido-eléctricas regionales, dividir la misión en vuelo en ascenso, crucero y descenso es suficiente para definir los perfiles óptimos de suministro de energía. Esto permite evitar una discretización más fina de la misión o la adopción de modelos simulativos más complejos, proporcionando un modelo muy eficiente.
Descripción
Este documento presenta un modelo simplificado efectivo para optimizar el suministro de gestión de energía de misión para aeronaves híbrido-eléctricas en la fase de diseño conceptual. El objetivo principal es demostrar que, al utilizar representaciones simplificadas de la dinámica de la aeronave, es posible obtener resultados fiables e identificar tendencias útiles para el diseño en etapas tempranas, evitando el uso de métodos más costosos y avanzados. Este modelo se ha integrado en un marco de diseño multidisciplinario, donde el análisis de misión, basado en un modelo dinámico de masa puntual simplificado, se centra en dividir el suministro de energía entre energía eléctrica y térmica a lo largo del vuelo. Un algoritmo de optimización identifica los perfiles de tiempo de la energía suministrada, térmica y eléctrica, para minimizar el consumo de combustible. La energía suministrada por el motor térmico, modelada como una función a trozos en el tiempo, es una variable de diseño; se realiza un estudio paramétrico sobre el número de intervalos que componen esta función. El marco se utiliza para proponer un enfoque generalizado para la optimización de la gestión de energía híbrido-eléctrica durante las iteraciones de diseño conceptual. Este estudio mostró que, para aeronaves híbrido-eléctricas regionales, dividir la misión en vuelo en ascenso, crucero y descenso es suficiente para definir los perfiles óptimos de suministro de energía. Esto permite evitar una discretización más fina de la misión o la adopción de modelos simulativos más complejos, proporcionando un modelo muy eficiente.