Diseño del avión eléctrico: cómo la simulación está impulsando el futuro del vuelo

Liderando el impulso global por la sostenibilidad ambiental, la electrificación de la aviación ya no es solo un sueño lejano. Las aerolíneas necesitan alcanzar el punto de equilibrio en una industria donde los márgenes de ganancia pueden ser mínimos y el combustible representa casi la mitad de sus costos operativos, lo que lo convierte en uno de los métodos más buscados para reducir los gastos generales. Con este objetivo en mente, los ingenieros están trabajando arduamente para desarrollar estrategias pioneras que podrían revolucionar los viajes aéreos tal como los conocemos, y con los avances en la tecnología de simulación, ahora pueden diseñar y probar aviones eléctricos en un entorno virtual antes de que lleguen al aeropuerto. cielo. Esto acelera el proceso de desarrollo de aviones eléctricos y permite más experimentación e iteración que nunca.

¿Qué es un avión eléctrico?

En términos más simples, un avión eléctrico funciona únicamente con electricidad de fuentes de energía renovables, en lugar de combustibles fósiles. Se espera que los aviones eléctricos sean ideales para vuelos cortos de varios cientos de millas, y su diseño elimina gran parte del peso asociado con el combustible. A pesar de un rendimiento relativamente débil en comparación con los diseños de aeronaves tradicionales, los aviones eléctricos aún pueden ofrecer rangos impresionantes que permiten un vuelo ecológico dentro de los paisajes urbanos o alrededor de áreas silvestres remotas. Aunque todavía estamos lejos de la adopción generalizada de la tecnología de aviones totalmente eléctricos, es emocionante pensar cómo estas maravillas aerotransportadas podrían revolucionar nuestra comprensión de lo que es posible con las iniciativas de energía verde.

Tendencias de la industria de aviones eléctricos

Los avances en la tecnología de baterías y motores de aviones eléctricos y el diseño aerodinámico eficiente determinarán el futuro de la aviación eléctrica. Las empresas están explorando conceptos de batería que nunca antes se habían visto, como la propulsión distribuida a través de múltiples patines o ejes de motores de aviones eléctricos integrados directamente en las alas para un potencial de empuje más significativo.

De hecho, los principales actores de la industria mundial están presionando para que avance. Por ejemplo, el aeropuerto de Heathrow anunció incentivos de vuelo1 para aviones híbridos y completamente eléctricos para fomentar el uso generalizado, mientras que Collins Aerospace anunció que establecería una instalación de alta potencia dedicada al desarrollo de nuevos motores eficientes2. BAE Systems y Wright Electric anunciaron su intención de asociarse3 en sistemas de control pioneros que permitirán el crecimiento de este sector. Y Air Race E, respaldada por Airbus, es una serie de competencias internacionales que sirven como banco de pruebas para el avance de la tecnología de aviación de vanguardia y los conceptos de diseño que impulsarán una aviación más sostenible.

Sin embargo, la electrificación de la industria de la aviación trae consigo desafíos únicos. Desde tecnologías de baterías para vuelos de mayor alcance hasta el establecimiento de infraestructura para carga en vuelo, cada área necesita atención especializada si se va a adoptar esta nueva tecnología a gran escala.

La simulación está ayudando a superar los desafíos del diseño de aviones eléctricos

Cuando se realiza un cambio tan radical, los ingenieros necesitan acceso para crear un cuerpo de datos lo más rápido posible para demostrar la seguridad y mostrar el rendimiento. Ahí es donde entra en juego la simulación en el proceso de diseño y desarrollo de aviones eléctricos.

A través de simulaciones por computadora, los ingenieros pueden simular cada etapa de producción de un avión eléctrico, desde el concepto inicial hasta las pruebas de vuelo. Antes de las pruebas físicas, las simulaciones ayudan a identificar problemas o problemas al principio del proceso de diseño. Las herramientas de simulación también son eficaces para ayudar a los ingenieros a optimizar diseños y componentes para una mayor eficiencia, incluida una aerodinámica mejorada, un peso reducido y un mayor rendimiento. Además, las simulaciones pueden ayudar a reducir los costos de fabricación al mejorar la confiabilidad y reducir el retrabajo causado por fallas o errores de diseño.

Las simulaciones también permiten a los ingenieros experimentar virtualmente con varios componentes, como motores y baterías, para determinar su impacto en el rendimiento y el análisis de costos para diferentes configuraciones. Esto les ayuda a tomar decisiones informadas basadas en datos confiables al seleccionar componentes para la construcción de un fuselaje para un avión eléctrico. Además, a través del software de simulación, los ingenieros pueden visualizar cómo se vería su producto final mucho antes de que se haya construido, lo que les permite detectar posibles problemas con anticipación.

En general, la simulación ofrece una herramienta poderosa que permite a los diseñadores de aeronaves eléctricas mantenerse por delante de la competencia mientras diseñan vehículos más seguros y eficientes a costos más bajos que los que permitirían los métodos tradicionales. Con su capacidad para probar ideas rápidamente sin prototipos físicos o extensos procesos de prueba y error, la simulación proporciona un arma poderosa en el arsenal de cualquier persona involucrada en el desarrollo de aviones eléctricos en la actualidad.

Ansys ofrece software de simulación y experiencia en consultoría para ayudar a los equipos de ingenieros y diseñadores a centrarse en varias áreas críticas para la investigación y el diseño de aviones eléctricos. Esto incluye la gestión de la batería destinada a ofrecer más potencia con menos peso; crear pequeñas máquinas eléctricas que sean fiables y eficientes; diseño de trenes de potencia eléctrica para superar los desafíos térmicos y de alto voltaje; y pruebas para ayudar a garantizar una integración segura en todo el sistema.