La NASA ha creado una nueva herramienta de modelización digital para que los ingenieros aeronáuticos innoven en el diseño de nuevos aviones, basándose en décadas de experiencia en el uso de códigos informáticos muy avanzados para la aviación.
Con esta herramienta, los investigadores pueden crear simulaciones de aviones conceptuales con tecnología nunca volada y recibir datos detallados sobre su funcionamiento.
Llamada «Aviary» por los recintos donde se guardan y estudian las aves, la herramienta crea modelos virtuales de aviones a partir de la información facilitada por el usuario. En esta analogía, Aviary es el recinto, y los pájaros son los modelos virtuales de avión.
Los investigadores pueden introducir información sobre la forma, la autonomía y otras características de un avión. A continuación, Aviary crea el correspondiente modelo digital de ese avión.
Aviary es un salto significativo en el progreso. A diferencia de las anteriores herramientas de modelización de la aviación, Aviary puede enlazar con otros códigos y programas para ampliar y personalizar sus capacidades.
«Queríamos que fuera fácil ampliar el código y enlazarlo con otras herramientas», explica Jennifer Gratz, responsable de integración y desarrollo de Aviary. «Aviary está diseñado intencionadamente para poder integrar disciplinas de forma más estrecha».
Aviary es gratuito y accesible para todos. El código sigue creciendo a medida que el público realiza contribuciones.
Construir Aviary a partir de un legado
Aviary es descendiente de dos herramientas de modelización anteriores creadas por la NASA hace décadas: el Sistema de Optimización de Vuelos y el Programa de Síntesis de Aviación General.
Sin embargo, estos antiguos códigos eran relativamente limitados en cuanto a flexibilidad y detalle.
«Los antiguos códigos no estaban diseñados para manejar conceptos más modernos, como los aviones híbridos eléctricos», explica Gratz. «Consideraban ciertos sistemas más separados de lo que realmente están en los vehículos que concebimos ahora».
Aviary salva esa distancia y permite a los investigadores incorporar sin problemas información detallada que refleja los sistemas más integrados y enredados que se necesitan para modelar los aviones más modernos.
El equipo empezó a crear Aviary tomando las mejores partes de los códigos heredados y fusionándolas, para luego añadir código nuevo que permitiera ampliar Aviary y hacerlo compatible con otras herramientas.
«Esa es una de sus características más importantes», afirma Gratz. «Aviary es lo bastante flexible como para que puedas decidir sobre qué quieres aprender más y luego configurarlo para que te enseñe».
Capacidades ampliadas
Conocer con antelación información específica y adaptada puede informar a los investigadores sobre la dirección que debe tomar el diseño de la aeronave antes de realizar costosas pruebas de vuelo.
En lugar de tener que utilizar estimaciones incorporadas para determinados parámetros, como el nivel de potencia de una batería, como se hacía con herramientas anteriores, los usuarios de Aviary pueden utilizar fácilmente información generada por otras herramientas con información específica para baterías.
Otra función que Aviary ofrece son los gradientes. Un gradiente, en esencia, es cuánto afecta un determinado valor a otro valor cuando se modifica.
Supongamos que un investigador está estudiando la potencia que debe tener una batería para alimentar un avión. Con sistemas más antiguos, el investigador tendría que hacer una simulación distinta para cada nivel de potencia de la batería.
Pero Aviary puede realizar esta tarea en una sola simulación teniendo en cuenta los gradientes.
«Puedes decirle a Aviary que calcule la potencia que debe tener una batería para que su uso merezca la pena. Ejecutará una misión de vuelo simulada y te dará el resultado», explica Gratz. «Las herramientas más antiguas no pueden hacer eso sin modificaciones».
Aviary puede simular todos estos conceptos simultáneamente: ninguna otra herramienta de modelización puede tener en cuenta fácilmente las herramientas heredadas anteriores, las herramientas independientes introducidas por los usuarios y los gradientes.
«Otras herramientas tienen algunas de estas cosas, pero ninguna las tiene todas», dijo Gratz.
«La documentación es otra parte importante de Aviary», afirma Gratz. «Si nadie entiende la herramienta, nadie puede utilizarla. Al tener un buen registro del desarrollo y los cambios de Aviary, más gente puede beneficiarse. No hace falta ser un experto para utilizarla».
El Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, el Centro de Investigación Ames en California y el Centro de Investigación Langley en Virginia contribuyeron a Aviary.
NASA/Mayo 17 de 2024
