Modelado Aerodinámico de Alas por Surrogado Basado en un Perceptrón Multicapa
Autores: Espinosa Barcenas, Oscar Ulises; Quijada Pioquinto, Jose Gabriel; Kurkina, Ekaterina; Lukyanov, Oleg
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado Aerodinámico de Alas por Surrogado Basado en un Perceptrón Multicapa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aeronave
Diseño conceptual
Configuración aerodinámica
Ala
Modelado sustituto
Perceptrón multicapa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El paso de diseño conceptual de la aeronave requiere una cantidad sustancial de evaluaciones de configuraciones aerodinámicas. Dado que el ala es el principal elemento de sustentación de la aeronave, el enfoque está en resolver problemas de diseño directos e inversos. El primero podría resolverse utilizando un modelo computacional de bajo costo, pero el segundo es poco probable, incluso para estos modelos. La modelización sustituta es una técnica para simplificar modelos complejos que reduce el tiempo computacional. En este trabajo, se presenta un modelo aerodinámico sustituto, basado en la implementación de un perceptrón multicapa (MLP). Los datos de entrada consisten en características geométricas del ala y del perfil aerodinámico, así como en condiciones de vuelo. Algunos de los hiperparámetros del MLP se definen utilizando algoritmos evolutivos, curvas de aprendizaje y métodos de validación cruzada. El MLP predice los coeficientes aerodinámicos (resistencia, sustentación y momento de cabeceo) con alta concordancia con el modelo aerodinámico sustituido. El MLP puede predecir las características aerodinámicas de flujo compresible hasta 0.6 M. El MLP desarrollado ha logrado ser casi 800 veces más rápido en tiempo de computación que el modelo en el que fue entrenado. La aplicación del MLP desarrollado permitirá el estudio rápido de los efectos de los cambios en varios parámetros y condiciones de vuelo sobre el rendimiento de vuelo, relacionado con el diseño y la modernización de nuevos vehículos.
Descripción
El paso de diseño conceptual de la aeronave requiere una cantidad sustancial de evaluaciones de configuraciones aerodinámicas. Dado que el ala es el principal elemento de sustentación de la aeronave, el enfoque está en resolver problemas de diseño directos e inversos. El primero podría resolverse utilizando un modelo computacional de bajo costo, pero el segundo es poco probable, incluso para estos modelos. La modelización sustituta es una técnica para simplificar modelos complejos que reduce el tiempo computacional. En este trabajo, se presenta un modelo aerodinámico sustituto, basado en la implementación de un perceptrón multicapa (MLP). Los datos de entrada consisten en características geométricas del ala y del perfil aerodinámico, así como en condiciones de vuelo. Algunos de los hiperparámetros del MLP se definen utilizando algoritmos evolutivos, curvas de aprendizaje y métodos de validación cruzada. El MLP predice los coeficientes aerodinámicos (resistencia, sustentación y momento de cabeceo) con alta concordancia con el modelo aerodinámico sustituido. El MLP puede predecir las características aerodinámicas de flujo compresible hasta 0.6 M. El MLP desarrollado ha logrado ser casi 800 veces más rápido en tiempo de computación que el modelo en el que fue entrenado. La aplicación del MLP desarrollado permitirá el estudio rápido de los efectos de los cambios en varios parámetros y condiciones de vuelo sobre el rendimiento de vuelo, relacionado con el diseño y la modernización de nuevos vehículos.