NASA wspiera innowacje lotnicze za pomocą systemów opartych na modelach
Podczas gdy NASA kontynuuje najnowocześniejsze badania w dziedzinie aeronautyki, agencja podejmuje również kroki, aby upewnić się, że korzyści płynące z tych różnorodnych technologii są większe niż suma ich części.
Aby sprostać temu wyzwaniu, NASA wykorzystuje analizę i inżynierię systemów opartą na modelach (MBSAE). Ten rodzaj inżynierii cyfrowo symuluje, w jaki sposób wiele technologii może najlepiej współpracować jako pojedynczy, złożony system. Jest ona wykonywana przy użyciu zaawansowanych narzędzi cyfrowych i programów obliczeniowych.
Cel: Optymalizacja następnej generacji technologii lotniczej XXI wieku.
"MBSAE zapewnia sposób na wyobrażenie sobie, w jaki sposób wszystkie te technologie, opracowywane oddzielnie, mogą ostatecznie do siebie pasować" - powiedział Eric Hendricks, który kieruje wysiłkami integracyjnymi MBSAE dla Dyrekcji Misji Badań Aeronautycznych NASA w siedzibie NASA w Waszyngtonie.
Dzięki wykorzystaniu tej formy inżynierii cyfrowej, innowatorzy aeronautyczni NASA mogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób ich badania w jednym obszarze (powiedzmy, ultrawydajne samoloty pasażerskie) mogą przynieść najlepsze korzyści i współpracować z innym obszarem (powiedzmy, przyszłe bezpieczeństwo przestrzeni powietrznej).
Używając szczegółowych, konfigurowalnych modeli cyfrowych, naukowcy mogą symulować te złożone systemy współpracujące ze sobą z dużą dokładnością, a następnie dowiedzieć się, w jaki sposób można osiągnąć największe korzyści.
"W miarę jak zmierzamy w kierunku tych zaawansowanych systemów, MBSAE może łączyć różne dyscypliny i określać, jak uzyskać najlepszą wydajność" - powiedział Hendricks.
Proces ten przekłada się na same badania, pomagając naukowcom znacznie poprawić zrównoważony rozwój lotnictwa - wśród innych celów.
MBSAE robi jednak więcej niż integrację złożonych systemów. Każdy system z osobna można zoptymalizować za pomocą narzędzi MBSAE.
"Zanim technologia zostanie w pełni opracowana, możemy przeprowadzić bardzo dokładne symulacje cyfrowe, które informują o samych badaniach" - powiedział Hendricks. "Cyfrowy test w locie jest o wiele prostszy i mniej kosztowny niż prawdziwy test w locie."
Na przykład, jedno z nowych narzędzi MBSAE NASA, Aviary, obejmuje możliwość uwzględnienia gradientów. Oznacza to, że Aviary może dowiedzieć się, jak skuteczniej zoptymalizować daną technologię.
Załóżmy, że badacz chciałby wiedzieć, jaki typ baterii jest potrzebny do zasilania samolotu podczas określonego manewru. Badacz wprowadza informacje o samolocie, manewrze i technologii baterii do Aviary, a następnie Aviary przeprowadza cyfrowe testy w locie i zwraca informacje o tym, który typ baterii działał najlepiej.
Cyfrowe testy lotów, takie jak te, mogą być również przeprowadzane dla niezliczonych innych obszarów, począwszy od ogólnego kształtu samolotu, po rozmiar rdzenia silnika, systemy elektryczne i inne. Następnie cyfrowe testy lotnicze mogą pomóc w ustaleniu, w jaki sposób połączyć te systemy w najbardziej efektywny sposób.
Kolejnym sposobem, w jaki MBSAE może się przydać, jest skala tych transformacji w lotnictwie.
Przy spodziewanym gwałtownym wzroście popytu na jednokadłubowe samoloty pasażerskie w nadchodzących dziesięcioleciach, pomiar redukcji emisji z określonego projektu skrzydła, na przykład, nie obejmowałby tylko jednego samolotu, ale także całą flotę.
"Będziemy w stanie wykorzystać to, czego nauczyliśmy się z naszych projektów zrównoważonego lotnictwa i zasymulować technologię wchodzącą do floty w określonych punktach" - powiedział Rich Wahls, kierownik ds. integracji misji NASA dla Sustainable Flight National Partnership w siedzibie głównej NASA. "Możemy modelować samą flotę, aby zobaczyć, o ile bardziej zrównoważone są te technologie we wszystkich obszarach."
"Ostatecznie MBSAE reprezentuje również nową erę w innowacjach lotniczych - zarówno w NASA, jak iw przemyśle lotniczym, z którym NASA ściśle współpracuje, aby zapewnić, że wysiłki MBSAE są kompatybilne na platformie open source."
"Zespół MBSAE składa się z wielu osób na wczesnym i średnim etapie kariery" - powiedział Hendricks. "Wspaniale jest widzieć, jak młodsze pokolenie angażuje się, a nawet przejmuje inicjatywę, zwłaszcza że te cyfrowe wysiłki mogą również ułatwić transfer wiedzy".
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
