Optimización Aerodinámica Asistida por Surrogados de Múltiple Fidelidad de Alas de Aeronaves
Autores: Nikolaou, Eleftherios; Kilimtzidis, Spyridon; Kostopoulos, Vassilis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Aerodinámica Asistida por Surrogados de Múltiple Fidelidad de Alas de Aeronaves
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño de alas de aeronaves
Rendimiento aerodinámico
Marco de optimización
Transformación de Clase y Forma
Optimización Basada en Surrogados
Simulaciones aerodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un procedimiento de optimización multifidelidad para el diseño de alas de aeronaves, implementado en las primeras etapas del proceso de diseño de aeronaves. Dado que la forma del ala es un factor clave que influye en el rendimiento aerodinámico, tener una estimación precisa de su eficiencia en la fase de diseño conceptual es altamente beneficioso para los diseñadores de aeronaves. Este estudio introduce un marco de optimización integral para diseñar el ala de un mini-UAV de ala fija de Clase I con propulsión eléctrica, centrándose en maximizar la eficiencia aerodinámica y el rendimiento operativo. Utilizando la Transformación de Forma de Clase (CST) en combinación con técnicas de Optimización Basada en Surrogados (SBO), la investigación primero optimiza la forma del perfil alar para identificar el perfil más adecuado para el ala del UAV. Posteriormente, se aplican técnicas de SBO para generar geometrías de alas con características variables, incluyendo la relación de aspecto, la relación de estrechamiento, el ángulo de barrido a un cuarto de cuerda y el ángulo de torsión en la punta. Estas geometrías se evalúan utilizando simulaciones aerodinámicas de baja y alta fidelidad. La integración de técnicas de SBO permite una exploración eficiente del espacio de diseño mientras se minimizan los costos computacionales asociados con simulaciones iterativas. Específicamente, el marco de SBO propuesto mejora las características aerodinámicas del ala al optimizar la relación de sustentación a resistencia y reducir la resistencia.
Descripción
Este documento presenta un procedimiento de optimización multifidelidad para el diseño de alas de aeronaves, implementado en las primeras etapas del proceso de diseño de aeronaves. Dado que la forma del ala es un factor clave que influye en el rendimiento aerodinámico, tener una estimación precisa de su eficiencia en la fase de diseño conceptual es altamente beneficioso para los diseñadores de aeronaves. Este estudio introduce un marco de optimización integral para diseñar el ala de un mini-UAV de ala fija de Clase I con propulsión eléctrica, centrándose en maximizar la eficiencia aerodinámica y el rendimiento operativo. Utilizando la Transformación de Forma de Clase (CST) en combinación con técnicas de Optimización Basada en Surrogados (SBO), la investigación primero optimiza la forma del perfil alar para identificar el perfil más adecuado para el ala del UAV. Posteriormente, se aplican técnicas de SBO para generar geometrías de alas con características variables, incluyendo la relación de aspecto, la relación de estrechamiento, el ángulo de barrido a un cuarto de cuerda y el ángulo de torsión en la punta. Estas geometrías se evalúan utilizando simulaciones aerodinámicas de baja y alta fidelidad. La integración de técnicas de SBO permite una exploración eficiente del espacio de diseño mientras se minimizan los costos computacionales asociados con simulaciones iterativas. Específicamente, el marco de SBO propuesto mejora las características aerodinámicas del ala al optimizar la relación de sustentación a resistencia y reducir la resistencia.