Optimización Aeroelástica Estática de Alas de Aeronaves Compuestas de Alto Relación de Aspecto a Través de Modelado Sustituto
Autores: Kilimtzidis, Spyridon; Kostopoulos, Vassilis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización Aeroelástica Estática de Alas de Aeronaves Compuestas de Alto Relación de Aspecto a Través de Modelado Sustituto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Carrera
Limpiador
Aviación
Eficiencia
Aerodinámico
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La carrera hacia una aviación comercial más limpia y eficiente exige diseños novedosos con características aerodinámicas y estructurales mejoradas, los principales pilares que impulsan la eficiencia de las aeronaves. Entre los muchos propuestos e introducidos, el aumento en la relación de aspecto de las alas permite una mayor eficiencia de combustible al reducir la resistencia inducida. Sin embargo, tales estructuras se caracterizan por una elevada flexibilidad, lo que agrava los fenómenos aeroelásticos estáticos y dinámicos. En consecuencia, las etapas de diseño preliminar y conceptual y optimización utilizando herramientas numéricas de alta fidelidad se vuelven extremadamente complejas y prohibitivas en términos de costo computacional. Las herramientas de baja fidelidad, en contraste, permiten aliviar la carga computacional. En nuestro enfoque, se propone un marco computacional para la optimización aeroelástica estática en estado estacionario de baja fidelidad de un ala de aeronave comercial de alta relación de aspecto a través de modelado sustituto. La metodología comienza con el desarrollo del método de panel 3D así como de los elementos del modelo sustituto. Luego se proporcionan las variables de diseño, la función objetivo y las restricciones que forman el problema de optimización. Además, la comparación con la aerodinámica rígida indica las significativas capacidades de alivio de carga del presente estudio de caso. También se explora el efecto de las no linealidades estructurales. Se ejecuta el marco de optimización y se obtienen laminados óptimos para los miembros estructurales. La estructura óptima se consideró crítica en el pandeo de paneles.
Descripción
La carrera hacia una aviación comercial más limpia y eficiente exige diseños novedosos con características aerodinámicas y estructurales mejoradas, los principales pilares que impulsan la eficiencia de las aeronaves. Entre los muchos propuestos e introducidos, el aumento en la relación de aspecto de las alas permite una mayor eficiencia de combustible al reducir la resistencia inducida. Sin embargo, tales estructuras se caracterizan por una elevada flexibilidad, lo que agrava los fenómenos aeroelásticos estáticos y dinámicos. En consecuencia, las etapas de diseño preliminar y conceptual y optimización utilizando herramientas numéricas de alta fidelidad se vuelven extremadamente complejas y prohibitivas en términos de costo computacional. Las herramientas de baja fidelidad, en contraste, permiten aliviar la carga computacional. En nuestro enfoque, se propone un marco computacional para la optimización aeroelástica estática en estado estacionario de baja fidelidad de un ala de aeronave comercial de alta relación de aspecto a través de modelado sustituto. La metodología comienza con el desarrollo del método de panel 3D así como de los elementos del modelo sustituto. Luego se proporcionan las variables de diseño, la función objetivo y las restricciones que forman el problema de optimización. Además, la comparación con la aerodinámica rígida indica las significativas capacidades de alivio de carga del presente estudio de caso. También se explora el efecto de las no linealidades estructurales. Se ejecuta el marco de optimización y se obtienen laminados óptimos para los miembros estructurales. La estructura óptima se consideró crítica en el pandeo de paneles.