Zaawansowane techniki projektowania samolotów dla inżynierów przyszłości
Multidyscyplinarna optymalizacja projektowania to technika, która ułatwia ogólny proces projektowania systemów lotniczych o dużej skali. Ma ona kluczowe znaczenie dla przyszłego zrównoważonego rozwoju i konkurencyjności przemysłu lotniczego w Europie. Mimo jej znaczenia istnieje zauważalny brak umiejętności, edukacji i szkoleń z zakresu multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania. Ze względu na tę sytuację w ramach finansowanego ze środków UE projektu AMEDEO (Aerospace multidisciplinarity enabling design optimisation) zrekrutowano 15 utalentowanych młodych naukowców w tej dziedzinie. Ta inicjatywa została wsparta przez wymiany z wiodącymi instytucjami partnerskimi z Belgii, Francji, Niemiec, Holandii, Turcji i Wielkiej Brytanii. W trakcie trzech lat trwania projektu badacze wyróżnili najważniejsze problemy i wyzwania, z którymi musi zmierzyć się europejski przemysł lotniczy. Są to między innymi: znacząca optymalizacja silników lotniczych pod względem efektywności energetycznej, optymalizacja konstrukcji samolotów z lekkich materiałów kompozytowych, poprawa bezpieczeństwa i odporności zderzeniowej samolotów, jak również redukcja hałasu przez optymalizację akustyczną. W szczególności, naukowcy biorący udział w projekcie AMEDEO pracowali nad nowymi metodami obliczeń i parametryzacji problemów związanych z multidyscyplinarną optymalizacją projektowania na dużą skalę. Opracowano zaawansowane narzędzia do multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania oparte na efektywnym metamodelu, które umożliwiają integrację wszystkich optymalizacji systemów i/lub dyscyplin, w celu rozwiązania problemów związanych z multidyscyplinarną optymalizacją projektowania na dużą skalę. Prace obejmowały również zastosowanie zaawansowanych metod multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania do projektowania silników lotniczych, jak również nowe zastosowania tej metody do projektowania konstrukcji lotniczych z materiałów kompozytowych. Podsumowując, projekt umożliwił znaczący postęp w efektywności obliczeniowej metod multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania przy użyciu procesorów graficznych oraz ulepszenia dotyczące modelowania aeroelastycznego. Dzięki temu opracowano nowe metody multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania do wstępnego projektowania samolotów i systemów o dużym ugięciu konstrukcji. Te nowe metody multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania pozwoliły zapobiec uszkodzeniu konstrukcji z materiałów kompozytowych, które mogą powstać w przypadku zderzenia z lodem lub ptactwem, oraz zmniejszyć poziom hałasu w kadłubach kompozytowych. Umożliwiają one również produkowanie znacznie bardziej efektywnych silników lotniczych, dzięki lepszemu chłodzeniu turbiny, natężeniu przepływu powietrza niższemu nawet o 65% oraz nowemu kształtowi wentylatora i sprężarki. Postęp osiągnięty w ramach projektu AMEDEO sprawi, że przyszli specjaliści w zakresie multidyscyplinarnej optymalizacji projektowania będą mogli pewnego dnia zrealizować wizję ekologicznych samolotów produkowanych przez europejski przemysł lotniczy.
Słowa kluczowe
Projektowanie samolotów, przestrzeń powietrzna, multidyscyplinarna optymalizacja konstrukcji, AMEDEO, projektowanie silników
