Ansys Fluent ayuda a que los proyectos de las fuerzas armadas despeguen

La misión principal de la Fuerza Aérea Italiana, o Aeronautica Militare, es garantizar la seguridad de Italia en su conjunto y proteger el espacio aéreo nacional del país. En este contexto, el Centro de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea Italiana en la base de la Fuerza Aérea Pratica di Mare apoya a los escuadrones operativos que realizan la prueba, integración y validación de sistemas de armas nuevos o modificados. El Centro de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea Italiana realiza rutinariamente pruebas de reabastecimiento de combustible en vuelo, integración y certificación de tiendas, programas de prueba de vuelo de ala fija/giratoria y evaluaciones de vuelo/manejo en aviones de combate y helicópteros que respaldan estas actividades de alto riesgo con el uso de dinámica de fluidos computacional (CFD). El software de simulación de fluidos Ansys Fluent es el impulsor clave para estos escenarios de prueba y otros detrás de los esfuerzos del Centro de pruebas de vuelo para optimizar el rendimiento de sus aeronaves y sistemas relacionados.

Uso de la dinámica de fluidos computacional para la integración de tiendas y la separación segura

El Centro de Pruebas de Vuelo utiliza las soluciones de Ansys para desarrollar dinámicas de fluidos y predicciones estructurales en apoyo de las campañas de pruebas de vuelo, principalmente en las áreas de integración de tiendas y separación segura. Estas estructuras, o almacenes de aeronaves, pueden ser cualquier número de dispositivos para transporte interno o externo montados en equipos de suspensión y liberación de aeronaves. En el caso de liberación o separación del depósito, la prueba es importante, particularmente antes de que un depósito nuevo, como un arma o un tanque de combustible, pueda usarse en servicio. El propósito de las pruebas de separación segura es garantizar que una tienda pueda despejar la aeronave en el momento de la liberación de manera segura, sin representar un riesgo para la aeronave o el piloto.

El uso de CFD en apoyo de las pruebas de almacenamiento y liberación de aeronaves ayuda en el desarrollo de modelos numéricos que ayudan a la fuerza aérea a mitigar los riesgos programáticos y de seguridad. Al usar la validación de modelos, los ingenieros de la fuerza aérea pueden usar predicciones de modelos numéricos para realizar campañas de pruebas de vuelo de manera segura y reducir la cantidad de puntos de prueba o las horas de vuelo. Luego, los datos recopilados de las pruebas de vuelo se utilizan para mejorar y validar el modelo de dinámica de fluidos y determinar el comportamiento aerodinámico de una aeronave con respecto a la velocidad del aire y la altitud, sin necesidad de realizar pruebas exhaustivas.

El comportamiento aerodinámico de la tienda puede afectar el proceso de separación de la tienda de varias maneras. Durante el vuelo, si la tienda no se separa del avión correctamente, puede romper o dañar gravemente la aeronave, o crear un fenómeno estructural propenso a la divergencia estructural. Las estructuras nuevas o modificadas montadas en la aeronave, por ejemplo, tienden a vibrar y pueden generar fenómenos divergentes como el aleteo. Cuando se prolonga, el movimiento hacia arriba y hacia abajo de la estructura durante el vuelo puede dañar un ala o el fuselaje del avión. Con Fluent, estos escenarios se pronostican y prueban regularmente con CFD.

Mejora de la validación del centro de pruebas de vuelo a través de la simulación

Fluent mejora en gran medida el proceso de certificación general de la Fuerza Aérea Italiana. Antes del uso del nuevo enfoque de predicción-prueba-validación mediante software de simulación, las pruebas se basaban en el enfoque volar-arreglar-volar que implicaba una cierta duración del tiempo de vuelo durante varias semanas, durante las cuales los problemas solo se observaban y descubrían en vuelo. Después de dejar el avión en tierra y solucionar cualquier problema, el avión volvió a estar en servicio hasta que algo volvió a suceder. Con el uso de CFD a través de Fluent, los resultados de las pruebas se predicen antes de la campaña de vuelo, lo que permite a los ingenieros simular las condiciones más peligrosas y dar forma a las predicciones en función de múltiples escenarios, manteniendo a salvo a los pilotos y las aeronaves.

Uno de los mayores beneficios de usar Fluent es su capacidad para brindar acceso a herramientas de malla y geometría dentro de un banco de trabajo, lo que facilita que el equipo use una variedad de solucionadores. Con Fluent, los ingenieros de pruebas de vuelo de la Fuerza Aérea pueden configurar y resolver un problema de CFD y luego visualizar los resultados tanto en Fluent como en la herramienta CFD. Esto permitió al Centro de Pruebas de Vuelo realizar la predicción de separación durante su última campaña de vuelo utilizando la tecnología de malla de mosaico de Ansys, lo que finalmente condujo al desarrollo de una malla de mayor calidad en comparación con las técnicas tradicionales de malla superpuesta. Como resultado, el Centro de pruebas de vuelo pudo reducir el tamaño de la malla en aproximadamente un 65 %, sin reducir la precisión del cálculo. Usando esta nueva técnica, el Centro de Pruebas de Vuelo podrá desarrollar predicciones numéricas más precisas en períodos de tiempo muy cortos aprovechando la potencia computacional de una sola estación de trabajo.

“Con Ansys Fluent, podemos predecir mediante pruebas aquellas condiciones en las que queremos centrarnos en vuelo para mitigar los riesgos que son los más peligrosos”, dice el capitán Alessandro d’Argenio, Ph.D. e Ingeniero de Pruebas de Vuelo en el Centro de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea Italiana. “CFD nos permite acortar el tiempo necesario para probar y volar, al tiempo que reduce el riesgo y el costo de las pruebas a través de la validación, brindando resultados más precisos con mayor eficiencia”.

Fluent es la elección de la Fuerza Aérea Italiana por varias razones. Les permite cambiar su enfoque de la predicción de CFD a otras prioridades competitivas, incluidas las pruebas de vuelo críticas para su misión general. Con una interfaz precisa y fácil de usar, el software Fluent CFD ayuda incluso al usuario más básico a lograr resultados precisos. Además, el software Ansys se integra a la perfección con otro software computacional, lo que facilita el intercambio de datos necesario para realizar otras aplicaciones de análisis de fluidos entre programas.

Simulación de software de velocidad hipersónica fluida Ansys

De cara al futuro, Ansys ofrece herramientas de simulación que darán forma al futuro de la velocidad hipersónica en los aviones militares. Con las simulaciones multifísicas de Ansys, los usuarios pueden capturar los fenómenos complejos que ocurren cuando los aviones comienzan a viajar a velocidades superiores a Mach 1, incluidos fuertes impactos, plasma, ablación, deformación estructural y desequilibrio químico. Aprovechando el poder de Fluent, los escuadrones pueden acortar el tiempo de desarrollo y reducir los esfuerzos de prueba para abordar rápidamente los desafíos específicos del diseño hipersónico.