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abril, viernes 12, 2024

Estrategia de diseño de Airbus para aviones más eficientes

Gracias a la informática de alto rendimiento, los avances en simulación de flujos ayudan a Airbus a mejorar la eficiencia de sus aviones

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Aviación Digital, Sp.- La descarbonización de la aviación se basa en una combinación de pasos graduales y avances tecnológicos. Para tener éxito, ambos enfoques deben existir dentro de un ecosistema de colaboración. Con este espíritu, Airbus, DLR y ONERA, dos importantes instituciones europeas de investigación, están estudiando cómo la computación de alto rendimiento puede mejorar nuestra comprensión de la relación entre la aerodinámica y la eficiencia de los aviones.

La dinámica de fluidos computacional (CFD) combina matemáticas aplicadas, física y computación de alto rendimiento. Se utiliza para entender cómo se mueve el aire sobre formas complejas, ayudando a los diseñadores a maximizar la sustentación y minimizar la resistencia para que un avión sea lo más eficiente posible tanto a baja como a alta velocidad.

«Siempre digo que el CFD es el encuentro entre la ciencia y el arte. Es algo precioso, una especie de túnel de viento informatizado», sonríe Simon Galpin, Jefe de Aerodinámica de Airbus. Galpin supervisa una colaboración de cinco años con el laboratorio aeroespacial francés ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales) y el Centro Aeroespacial Alemán DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) en nombre de Airbus.

«Expertos a nuestro alcance»

DLR y ONERA son aliados de Airbus desde hace décadas. Históricamente, cada uno había trabajado con códigos informáticos distintos, los cimientos sobre los que se construye el CFD. Aunque los códigos eran eficaces por sí mismos, la comunicación entre los distintos equipos de desarrollo era limitada.

Poco a poco se hizo evidente que los códigos requerían una reingeniería colectiva para plataformas informáticas paralelas de escala extrema. La asociación resuelve esta carencia. «Tenía sentido combinar nuestros esfuerzos», afirma Galpin. «Estamos desarrollando un código CFD de nueva generación que está ‘listo para la industria’ para la predicción de flujo e igualmente aplicable a aviones, helicópteros y sistemas espaciales».

La firma del acuerdo en 2017 fue una gran noticia en un ámbito que exige mucho tiempo, recursos e inversión. «¡De un día para otro se duplicó la plantilla!», recuerda el director de Aeronáutica de ONERA, Philippe Beaumier. «Teníamos a nuestro alcance un equipo de expertos a ambos lados del Rin».

Los socios renovaron su compromiso a finales de 2022, con el objetivo de extender el código a los proyectos actuales y futuros de Airbus, como ZEROe, EcoPulse y la investigación Open Fan. De hecho, ya se está utilizando para madurar casos de prueba que antes se consideraban inviables debido a la limitada representación física y capacidad computacional. Pronto esos casos podrían influir en la propulsión, la integración del motor y las opciones tecnológicas de las alas que determinarán los planos de una nueva generación de aviones de bajo consumo.

«Queremos mejorar la predictibilidad del rendimiento desde la fase de diseño», afirma Markus Fischer, miembro de la División de Aeronáutica del DLR. «El nuevo código también puede ayudar a los especialistas a investigar conceptos de diseño aún más radicales, como el ala volante, con un grado de velocidad y precisión que no estaba al alcance del software anterior».

Cada gramo de energía cuenta

Fischer sostiene que, sin una digitalización sin trabas que acelere el ritmo de la innovación, no puede garantizarse la disociación entre el crecimiento del tráfico aéreo y las emisiones. El DLR comparte la visión final de Airbus y ONERA de una aviación aeroespacial limpia, que, según él, requerirá un enfoque disruptivo. «La descarbonización exige una doble revolución, una tecnológica y otra metodológica. Los ciclos de desarrollo de los aviones deben reducirse a la mitad para hacer realidad esas ambiciones. Aquí es donde la simulación numérica madura desempeña un papel fundamental».

¿Cómo contribuye la CFD a esta visión del aeroespacio limpio? Galpin responde señalando que es probable que los sustitutos del queroseno sean más costosos. «Más nos vale extraer cada gramo de energía de cada kilogramo de combustible alternativo, utilizando la arquitectura aeronáutica más eficiente. El uso de CFD avanzados nos ayuda a reducir la resistencia aerodinámica poco a poco».

Atraer a futuros ingenieros

Airbus tiene acceso a algunos de los sistemas computacionales de escala extrema de mayor rendimiento del mundo para ayudar a desarrollar y validar el código, lo que contribuye a aumentar la confianza de los ingenieros en sus predicciones. Es un ejercicio inspirador y gratificante, insiste Baumier, con una aplicación en el mundo real: «Apoyar directamente los objetivos de sostenibilidad de la industria aeronáutica».

La última palabra la tiene Pascal Larrieu, experto en simulación computacional de Airbus y responsable de la empresa en el desarrollo del nuevo solucionador de flujos: «Este proyecto abre las puertas a una red de investigación diversa, dinámica y de ámbito europeo. Estamos convencidos de que nuestro trabajo contribuirá a atraer a futuros ingenieros aeronáuticos que se unan a nosotros para cumplir juntos nuestra ambición de descarbonización».

SourceAirbus
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