Dissertação
Concurrent Trajectory Optimization and Aircraft Design for the Air Cargo Challenge 2022 Competition EVALUATED
Nesta tese, foi desenvolvida uma ferramenta de otimização de projeto de aeronave aeroestrutural acoplado com trajetória para a competição Air Cargo Challenge 2022 para a obtenção de um projeto conceptual ótimo. A ferramenta desenvolvida usa o OpenAeroStruct, um otimizador aeroestrutural de baixa fidelidade que integra o método ”vortex-lattice method” como modelo aerodinâmico e um elemento treliça, viga e torção de 1D para o modelo estrutural. Foi adicionado um módulo de otimização de trajetória com a opção de métodos de interpolação b-spline para aumento da eficiência do otimizador. Foram também adicionados dois modelos de propulsão para determinar a resposta propulsiva da aeronave a uma entrada de controlo. A ferramenta tem a possibilidade de controlar a geometria da aeronave (asa e dimensionamento da cauda) e variáveis de estado e controlo (acelerador e incidência do estabilizador), juntamente com prevenção de falhas estruturais. Usando algoritmos de gradiente, a competição Air Cargo Challenge foi estudada usando dois métodos: otimização de pontuação individual e otimização de pontuação global. Mostra-se que a carga carregada é de extrema importância, juntamente com a escolha da trajetória e as condições de equilíbrio da aeronave durante o voo. Adicionalmente, a geometria ótima da aeronave é deduzida. O método de interpolação b-spline para a otimização de trajetória revelou-se promissora com uma diminuição no tempo computacional de 43%, obtendo, também, uma melhor resposta por parte do otimizador. Os modelos propulsivos mostraram a importância de representar com precisão o comportamento de um sistema.
dezembro 14, 2021, 9:0
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