5 آگوست 2024 -توسط جان گولد، ناسا -ایده یک هنرمند از هواپیمای X-66 بوئینگ از طریق پروژه نمایشگر پرواز پایدار ناسا تولید خواهد شد. این هواپیما که برای اثبات مفهوم آئرودینامیک‌تر و کم‌مصرف‌تر بال‌های خرپایی ترانسونیکی طراحی شده است، نمونه‌ای از نوع پروژه‌ای است که تجزیه و تحلیل و مهندسی سیستم‌های مبتنی بر مدل‌های پروژه مزایایی را به همراه خواهد داشت. اعتبار: بوئینگ
در حالی که ناسا به تحقیقات پیشرفته در زمینه هوانوردی ادامه می دهد، این آژانس همچنین اقداماتی را انجام می دهد تا مطمئن شود که مزایای این فناوری های متنوع بیشتر از مجموع قطعات آنها است.
برای مقابله با این چالش، ناسا از تحلیل و مهندسی سیستم های مبتنی بر مدل (MBSAE) استفاده می کند. این نوع مهندسی به صورت دیجیتالی شبیه‌سازی می‌کند که چگونه چندین فناوری می‌توانند به عنوان یک سیستم واحد و پیچیده با هم به بهترین شکل کار کنند. با استفاده از ابزارهای دیجیتال پیشرفته و برنامه های محاسباتی انجام می شود.هدف: بهینه سازی نسل بعدی فناوری هوانوردی قرن بیست و یکم.
اریک هندریکس، که تلاش‌های یکپارچه‌سازی MBSAE را برای اداره ماموریت تحقیقاتی هوانوردی ناسا در مقر ناسا در واشنگتن رهبری می‌کند، می‌گوید: MBSAE راهی برای پیش‌بینی اینکه چگونه همه این فناوری‌ها، که به طور جداگانه توسعه می‌یابند، می‌توانند در نهایت با هم هماهنگ شوند، فراهم می‌کند.
با استفاده از این شکل از مهندسی دیجیتال، مبتکران هوانوردی ناسا می توانند ایده بهتری در مورد اینکه چگونه تحقیقات آنها در یک زمینه (مثلاً هواپیماهای فوق کارآمد) می تواند بهترین سود را داشته باشد و در کنار هم با حوزه دیگری (مثلاً ایمنی فضای هوایی در آینده) کار کند، داشته باشند .
با استفاده از مدل‌های دیجیتالی دقیق و قابل تنظیم، محققان می‌توانند این سیستم‌های پیچیده را که با هم کار می‌کنند با درجه بالایی از دقت شبیه‌سازی کنند و سپس دریابند که چگونه می‌توان به بیشترین مزایا دست یافت.
هندریکس گفت: «همانطور که به سمت این سیستم‌های پیشرفته پیش می‌رویم، MBSAE می‌تواند رشته‌های مختلف را به هم متصل کند و تعیین کند که چگونه بهترین عملکرد را داشته باشد.این فرآیند به خود تحقیق بازخورد می‌کند و به محققان کمک می‌کند تا پایداری هوانوردی را به طور قابل توجهی بهبود بخشند – از جمله اهداف دیگر.با این حال MBSAE بیش از یکپارچه سازی سیستم های پیچیده انجام می دهد. هر سیستم، به صورت جداگانه، می تواند با استفاده از ابزار MBSAE بهینه شود.
هندریکس گفت: «پیش از اینکه این فناوری حتی به طور کامل توسعه پیدا کند، می‌توانیم شبیه‌سازی‌های دیجیتالی بسیار دقیقی را اجرا کنیم که به خود تحقیق کمک می‌کند. تست پرواز دیجیتالی بسیار ساده تر و کم هزینه تر از تست پرواز واقعی است.به عنوان مثال، یکی از ابزارهای جدید MBSAE ناسا، Aviary، شامل توانایی در نظر گرفتن گرادیان است. این بدان معناست که Aviary می‌تواند نحوه بهینه‌سازی کارآمدتر یک فناوری را بیابد.
بگوییم محققی دوست دارد بداند که در طول یک مانور خاص به کدام نوع باتری برای تامین انرژی هواپیما نیاز است. محقق اطلاعات مربوط به هواپیما، مانور و فناوری‌های باتری را به Aviary وارد می‌کند، سپس Aviary می‌رود و آزمایش‌های دیجیتالی پرواز را انجام می‌دهد و برمی‌گردد که با کدام نوع باتری بهتر کار می‌کند.
آزمایش‌های دیجیتالی پرواز مانند این را می‌توان برای مناطق بی‌شماری دیگر نیز انجام داد، از شکل کلی هواپیما گرفته تا اندازه هسته موتور، سیستم‌های الکتریکی و فراتر از آن. سپس، آزمایش‌های پرواز دیجیتال می‌تواند به نحوه ترکیب این سیستم‌ها به مؤثرترین روش کمک کند.
راه دیگری که MBSAE می تواند مفید باشد، مقیاس این تحولات هوانوردی است.
با توجه به اینکه انتظار می رود تقاضا برای هواپیماهای تک راهرو در دهه های آینده به طور چشمگیری افزایش یابد، برای مثال، اندازه گیری کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از یک طراحی بال خاص، نه تنها به یک هواپیما، بلکه به کل ناوگان نیز گسترش خواهد یافت.
ریچ والز، مدیر ادغام ماموریت ناسا برای مشارکت ملی پرواز پایدار در مقر ناسا، گفت: “ما قادر خواهیم بود آنچه را که از پروژه های هوانوردی پایدار خود یاد می گیریم استفاده کنیم و فناوری ورود به ناوگان را در نقاط خاصی شبیه سازی کنیم. ما می‌توانیم خود ناوگان را مدل‌سازی کنیم تا ببینیم این فناوری‌ها چقدر پایدارتر هستند.»
در نهایت، MBSAE همچنین نشان‌دهنده عصر جدیدی در نوآوری هوانوردی است – هم در ناسا و هم در صنعت هوانوردی، که ناسا با آنها همکاری نزدیکی دارد تا اطمینان حاصل شود که تلاش‌های MBSAE آن بر روی یک پلت‌فرم منبع باز سازگار است.
هندریکس گفت: «تیم MBSAE افراد زیادی در اوایل تا اواسط حرفه ای دارد. بسیار عالی است که می‌بینیم نسل جوان درگیر می‌شوند و حتی رهبری را بر عهده می‌گیرند، به‌ویژه که این تلاش‌های دیجیتالی می‌تواند انتقال دانش را نیز تسهیل کند.»
