ANSYS hilft Ingenieuren bei der Überwindung von Hindernissen bei der Entwicklung von autonomen Flugzeugen

ANSYS hat eine Flugzeugsimulationssoftware entwickelt, um den Prozess der autonomen Flugzeuge, dem aufkommenden Trend in der Luftfahrtindustrie, zu beschleunigen,

Flugzeug Cockpit
Mit ANSYS zu einer schnelleren Entwicklung

Wir hören oft von autonomen Fahrzeugen und selbstfahrenden Autos, aber Sie wären überrascht, wie nah die Luftfahrtindustrie an der Vollendung dieses Übergangs ist. Die Sache ist die, dass die Luftfahrt einen aufkommenden Bedarf an einer Lösung hat, denn der Tourismus boomt, mehr Menschen als je zuvor reisen um die Welt, doch es gibt den Mangel an Piloten.

Im Jahr 2017 gab es 609 Tausend zertifizierte Piloten, was eine Menge zu sein scheint, aber die Zahl ist drastisch von 827 Tausend im Jahr 1980 zurückgegangen. Und die Zahl der qualifizierten Piloten nimmt allmählich ab.

Eine Möglichkeit, das Problem anzugehen, besteht darin, die Entwicklung eines autonomen Flugzeugs zu beschleunigen. Auch wenn die Idee bestenfalls einschüchternd klingen mag, ist sie nicht so weit von der Realität entfernt.

Schon jetzt werden die meisten Flüge von den Landezentralen aus gesteuert, und die Piloten handhaben Start, Landung und gefährliche Situationen nur noch, indem sie Anweisungen an die Systeme geben. Die meiste Zeit eines Fluges befindet sich ein Flugzeug im Selbstflugmodus.

Das Ziel ist jedoch nicht ein selbstfliegendes Flugzeug, sondern ein vollständig autonomes Flugzeug.

Was ist ein autonomes Flugzeug?

Wie bereits erwähnt, arbeiten die meisten Flüge mit Autopilot. Diese selbstfliegenden Systeme führen Eingaben aus, die sie von Land und Piloten erhalten. Sie ermöglichen es dem Flugzeug, bestimmte Anweisungen zu befolgen und sogar Kurven, Steigungen und Sinkflüge durchzuführen.

Diese Systeme erleichtern den Piloten nicht nur die Flugzeugnavigation, sondern erhöhen auch die Sicherheitsmaßnahmen, da es weniger Chancen für menschliche Fehler oder Versuche gibt, den Flug zu gefährden.

Während selbstfliegende Flugzeuge immer noch Piloten benötigen, um Aktionen einzugeben und sensible Operationen durchzuführen, werden autonome Luftfahrzeuge Sensoren haben, um dies anstelle von Menschen zu tun. Da die Luftstraßen immer belebter werden, könnten sensorbasierte Flugzeuge eine revolutionäre Lösung für die urbane Luftmobilität sein.

Autonome Flugzeuge müssen auch unter riskanten Bedingungen funktionieren. Dazu benötigen sie drei Hauptfunktionen: Sensoren, eingebettete Software und KI-basierte Lernsysteme, um zahlreiche mögliche Szenarien zu erkennen. Es muss ein außergewöhnliches Maß an Präzision erreicht werden, da diese Systeme lernen müssen, gängige Gefahren wie Vögel, Stürme, Turbulenzen usw. zu erkennen.

So futuristisch es auch klingt, zwei große Flugzeugbauer, Boeing und Airbus, haben bereits mit Tests begonnen. Im Jahr 2019 absolvierte Boeing den ersten autonomen Flug, die Maschine hob senkrecht ab, schwebte und landete dann erfolgreich.

Es scheint einfach, aber es brauchte Jahre der Forschung, um diesen Meilenstein zu erreichen. Im selben Jahr versuchte Airbus sein pilotenloses Flugzeug Vahana und erreichte ähnliche Ergebnisse.

Obwohl es erst wenige Versuche gibt, scheint die Zukunft der autonomen Flugzeuge vielversprechend.

Die Zukunft der autonomen Flugzeuge

Keine Sorge; ein selbstfliegendes Flugzeug bedeutet nicht, dass Ihr Flug unbeaufsichtigt sein wird. Es wird mindestens ein beaufsichtigter Pilot anwesend sein. Allerdings zeichnet sich die urbane Luftmobilität durch kurze Distanzen, schnelle Ausführung und Leichtbauweise aus, sodass diese Flugzeuge nicht viele Personen befördern können. Die meisten Flüge werden für 10 bis 14 Personen ausgelegt sein; ein zweiter Pilot würde also nur Platz wegnehmen.

Einige andere Unterschiede zu den aktuellen Flugzeugmodellen wären auch:

  • Elektrischer Antrieb für geringere Emissionen in Städten
  • Leichte Rahmen/Lasten zur Erfüllung der Anforderungen an Manövrierbarkeit und Effizienz
  • Leise Mechanismen, um den Stadtlärm auf ein Minimum zu reduzieren
  • Komfortable Erlebnisse für den Einstieg in den urbanen Mobilitätsmarkt

Wie Sie sehen, ist die Zukunft der Luftfahrtindustrie nicht nur autonom, sondern auch sicherer und umweltfreundlicher.

Ingenieure müssen zahlreiche Hindernisse überwinden

Die Entwicklung eines solchen Mechanismus ist eine Herausforderung. Integrierte Systeme und Sensoren reichen nicht aus, um Sicherheit und fehlerfreie Leistung für selbstgesteuerte Flugzeuge zu gewährleisten. Diese Systeme müssen so vorbereitet und konzipiert sein, dass sie sich an verschiedene meteorologische und technische Bedingungen anpassen.

Ingenieure müssen sich selbst übertreffen, weshalb fortschrittliche Trainingssoftware mehr als entscheidend ist. ANSYS, als führender Anbieter von Engineering-Softwarelösungen, hat eine Plattform entwickelt, die Ingenieuren hilft, ihre Fähigkeiten zu verbessern und eine Simulation für vertikal startende und landende (VTOL) Flugzeuge zu erstellen.

Diese neue Software ist die wettbewerbsfähigste Lösung in der Branche für VTOL-Flugzeuge. Sie umfasst die wesentlichen Teile, von der Konzeptualisierung des Designs über die Modellierung bis hin zur Implementierung verschiedener physikalischer Funktionen und allem, was dazwischen liegt.

Die Software integriert auch High-Fidelity-Physik mit Sensordesign und -test, funktionaler Sicherheitsanalyse und automatischer Generierung von Embedded-Software.

Einige der Features der ANSYS VTOL Flugzeugsimulation:

  • Konstruktion und Prüfung von Sensoren (Kamera, Lidar, Radar)
  • Wahrnehmung der Software-Validierung
  • Analyse der funktionalen Sicherheit
  • Automatische Generierung von sicherheitszertifizierter Embedded Software
  • Simulation der Leistung in realen Szenarien

Das Programm beschleunigt nicht nur den Design- und Prototyping-Prozess, sondern garantiert auch die Sicherheit für autonome Flugsysteme. Mit der richtigen Vorbereitung und einfachem Prototyping wird es möglich, der autonomen urbanen Luftmobilität einen Schritt näher zu kommen. Um mehr zu erfahren, besuchen Sie ANSYS.