ANSYS helpt ingenieurs obstakels te overwinnen bij de ontwikkeling van autonome vliegtuigen

ANSYS heeft vliegtuigsimulatiesoftware ontwikkeld om het proces van autonome vliegtuigen, de opkomende trend in de luchtvaartindustrie, te versnellen,

Cockpit van een vliegtuig
Sneller ontwikkelen met ANSYS

We horen vaak over autonome voertuigen en zelfrijdende auto’s, maar het zou u verbazen hoe dicht de luchtvaartindustrie bij de voltooiing van deze overgang is. De luchtvaart heeft steeds meer behoefte aan een oplossing, want het toerisme is booming, meer mensen dan ooit reizen de wereld rond, maar er is een tekort aan piloten.

In 2017 waren er 609 duizend gebrevetteerde piloten, wat veel lijkt, maar het aantal is drastisch gedaald van 827 duizend in 1980. En het aantal gekwalificeerde piloten neemt geleidelijk af.

Een van de manieren om het probleem aan te pakken is de ontwikkeling van een autonoom vliegtuig te versnellen. Hoewel het idee op zijn best intimiderend kan klinken, is het niet zo ver van de realiteit verwijderd.

Nu al worden de meeste vluchten bestuurd vanuit landingscentra, en kunnen piloten opstijgen, landen en gevaarlijke situaties alleen afhandelen door instructies te geven aan de systemen. Gedurende het grootste deel van een vlucht bevindt een vliegtuig zich in de zelfvluchtmodus.

Het doel is echter niet een zelfvliegend vliegtuig, maar een volledig autonoom vliegtuig.

Wat is een autonoom vliegtuig?

Zoals eerder gezegd, werken de meeste vluchten op de automatische piloot. Deze zelfvliegende systemen voeren inputs uit die ze van het land en de piloten ontvangen. Hiermee kan het vliegtuig specifieke instructies volgen en zelfs bochten, klimmen en afdalingen uitvoeren.

Deze systemen maken het niet alleen gemakkelijker voor de piloten om het vliegtuig te besturen, maar verhogen ook de veiligheidsmaatregelen omdat er minder kans is op menselijke fouten of pogingen om de vlucht in gevaar te brengen.

Hoewel zelfvliegende vliegtuigen nog steeds piloten nodig zullen hebben om acties in te voeren en gevoelige operaties uit te voeren, zullen autonome vliegtuigen sensoren hebben om dit te doen in plaats van mensen. Naarmate de luchtwegen drukker worden, zouden op sensoren gebaseerde vliegtuigen een revolutionaire oplossing kunnen zijn voor stedelijke luchtmobiliteit.

Autonome vliegtuigen moeten ook onder risicovolle omstandigheden functioneren. Om dit te doen, hebben zij drie hoofdfuncties nodig: Sensoren, ingebedde software en AI-gebaseerde leersystemen om tal van mogelijke scenario’s op te sporen. Er moet een uitzonderlijk niveau van nauwkeurigheid worden bereikt, aangezien deze systemen moeten leren om gewone gevaren zoals vogels, stormen, turbulentie, enz. te detecteren.

Hoe futuristisch het ook klinkt, twee grote vliegtuigfabrikanten, Boeing en Airbus, zijn al begonnen met testen. In 2019 voltooide Boeing de eerste autonome vlucht, het vliegtuig steeg verticaal op, zweefde en landde vervolgens met succes.

Het lijkt eenvoudig, maar het heeft jaren onderzoek gekost om deze mijlpaal te bereiken. In hetzelfde jaar probeerde Airbus zijn pilootloze vliegtuig Vahana uit en behaalde soortgelijke resultaten.

Hoewel er nog maar weinig proeven zijn gedaan, lijkt de toekomst van autonome vliegtuigen veelbelovend.

De toekomst van autonome vliegtuigen

Maak je geen zorgen; een zelfvliegend vliegtuig betekent niet dat je vlucht zonder toezicht zal zijn. Er zal ten minste één piloot onder toezicht aanwezig zijn. Stedelijke luchtmobiliteit wordt echter gekenmerkt door korte afstanden, een snelle uitvoering en een lichte constructie, zodat deze vliegtuigen niet veel mensen kunnen vervoeren. De meeste vluchten zijn ontworpen voor 10 tot 14 personen; een tweede piloot zou dus alleen maar ruimte innemen.

Ook enkele andere verschillen met de huidige vliegtuigmodellen zouden dat zijn:

  • Elektrische aandrijving voor lagere emissies in steden
  • Lichtgewicht frames/ladingen om te voldoen aan de eisen inzake manoeuvreerbaarheid en efficiëntie
  • Stille mechanismen om het stadslawaai tot een minimum te beperken
  • Comfortabele ervaringen voor intrede op de stedelijke mobiliteitsmarkt

Zoals u ziet, is de toekomst van de luchtvaartindustrie niet alleen autonoom, maar ook veiliger en milieuvriendelijker.

Ingenieurs moeten talrijke hindernissen overwinnen

De ontwikkeling van een dergelijk mechanisme is een uitdaging. Geïntegreerde systemen en sensoren zijn niet voldoende om de veiligheid en foutloze prestaties van zelfgeleidende luchtvaartuigen te garanderen. Deze systemen moeten worden voorbereid en ontworpen om te kunnen worden aangepast aan verschillende meteorologische en technische omstandigheden.

Ingenieurs moeten zelf uitblinken, en daarom is geavanceerde opleidingssoftware meer dan cruciaal. ANSYS, een toonaangevende leverancier van engineering software-oplossingen, heeft een platform ontwikkeld dat ingenieurs helpt hun vaardigheden te verbeteren en een simulatie te maken voor VTOL-vliegtuigen (vertical take-off and landing).

Deze nieuwe software is de meest concurrerende oplossing in de industrie voor VTOL vliegtuigen. Het behandelt de essentiële onderdelen, van het conceptualiseren van het ontwerp tot het modelleren en implementeren van diverse fysieke functies en alles daartussenin.

De software integreert ook high-fidelity fysica met sensorontwerp en -test, functionele veiligheidsanalyse, en automatische generatie van embedded software.

Enkele van de kenmerken van ANSYS VTOL vliegtuig simulatie:

  • Constructie en testen van sensoren (camera, lidar, radar)
  • Perceptie van softwarevalidering
  • Functionele veiligheidsanalyse
  • Automatisch genereren van embedded software met veiligheidscertificering
  • Simulatie van de prestaties in reële scenario’s

Het programma versnelt niet alleen het ontwerp- en prototypeproces, maar garandeert ook de veiligheid van autonome vluchtsystemen. Met de juiste voorbereiding en eenvoudige prototyping wordt het mogelijk om een stap dichter bij autonome stedelijke luchtmobiliteit te komen. Ga voor meer informatie naar ANSYS.