ANSYS pomaga inżynierom pokonać przeszkody w rozwoju autonomicznych samolotów

ANSYS opracował oprogramowanie do symulacji samolotów, aby przyspieszyć proces tworzenia autonomicznych samolotów, wschodzącego trendu w przemyśle lotniczym,

Kokpit samolotu
Szybszy rozwój z ANSYS

Często słyszymy o autonomicznych pojazdach i samokierujących się samochodach, ale zdziwilibyśmy się, jak blisko zakończenia tej transformacji jest przemysł lotniczy. Chodzi o to, że lotnictwo potrzebuje rozwiązania, ponieważ turystyka kwitnie, więcej ludzi niż kiedykolwiek podróżuje po świecie, ale brakuje pilotów.

W 2017 roku było 609 tysięcy certyfikowanych pilotów, co wydaje się dużo, ale liczba ta drastycznie spadła z 827 tysięcy w 1980 roku. A liczba wykwalifikowanych pilotów stopniowo maleje.

Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest przyspieszenie prac nad autonomicznym statkiem powietrznym. Choć pomysł ten może wydawać się w najlepszym wypadku onieśmielający, nie jest on aż tak daleki od rzeczywistości.

Już teraz większość lotów jest sterowana z centrów lądowania, a piloci radzą sobie ze startem, lądowaniem i niebezpiecznymi sytuacjami tylko poprzez wydawanie poleceń systemom. Przez większą część lotu samolot znajduje się w trybie samodzielnego lotu.

Celem nie jest jednak samoloty latające, ale w pełni autonomiczne.

Co to jest autonomiczny statek powietrzny?

Jak wspomniano wcześniej, większość lotów odbywa się na autopilocie. Te samodzielnie latające systemy wykonują polecenia, które otrzymują od ziemi i pilotów. Dzięki nim samolot może wykonywać określone instrukcje, a nawet wykonywać zakręty, wznoszenia i opadania.

Systemy te nie tylko ułatwiają pilotom nawigowanie samolotem, ale także zwiększają środki bezpieczeństwa, ponieważ istnieje mniejsze prawdopodobieństwo popełnienia błędu przez człowieka lub próby narażenia lotu na niebezpieczeństwo.

Podczas gdy samoloty latające nadal będą potrzebowały pilotów do wprowadzania działań i wykonywania delikatnych operacji, samoloty autonomiczne będą wyposażone w czujniki, które będą wykonywały te zadania zamiast ludzi. W miarę jak drogi lotnicze stają się coraz bardziej zatłoczone, samoloty wyposażone w czujniki mogą stanowić rewolucyjne rozwiązanie dla miejskiej mobilności powietrznej.

Autonomiczne samoloty muszą również funkcjonować w ryzykownych warunkach. Aby to zrobić, potrzebują trzech głównych funkcji: Czujniki, oprogramowanie wbudowane i systemy uczenia się oparte na sztucznej inteligencji do wykrywania wielu możliwych scenariuszy. Należy osiągnąć wyjątkowy poziom precyzji, ponieważ systemy te muszą nauczyć się wykrywać powszechne zagrożenia, takie jak ptaki, burze, turbulencje itp.

Jakkolwiek futurystycznie to brzmi, dwaj główni producenci samolotów, Boeing i Airbus, już rozpoczęli testy. W 2019 roku Boeing zakończył pierwszy autonomiczny lot, samolot wystartował pionowo, zawisł, a następnie pomyślnie wylądował.

Wydaje się to proste, ale osiągnięcie tego kamienia milowego wymagało wielu lat badań. W tym samym roku Airbus wypróbował swój bezpilotowy samolot Vahana i osiągnął podobne wyniki.

Chociaż przeprowadzono dopiero kilka prób, przyszłość autonomicznych samolotów wydaje się obiecująca.

Przyszłość autonomicznych statków powietrznych

Nie martw się, samoloty latające nie oznaczają, że Twój lot będzie bez nadzoru. Na pokładzie będzie obecny co najmniej jeden pilot pod nadzorem. Jednak miejska mobilność powietrzna charakteryzuje się krótkimi odległościami, szybkim wykonaniem i lekką konstrukcją, dlatego samoloty te nie mogą przewozić wielu osób. Większość lotów będzie przeznaczona dla 10 do 14 osób, więc drugi pilot zajmowałby tylko miejsce.

Byłoby też kilka innych różnic w stosunku do obecnych modeli samolotów:

  • Elektryczny napęd dla niższej emisji w miastach
  • Lekkie ramy/ładunki spełniające wymagania dotyczące manewrowości i wydajności
  • Mechanizmy wyciszające ograniczające do minimum hałas miejski
  • Komfortowe doświadczenia związane z wejściem na rynek mobilności miejskiej

Jak widać, przyszłość przemysłu lotniczego jest nie tylko autonomiczna, ale także bezpieczniejsza i bardziej przyjazna dla środowiska.

Inżynierowie muszą pokonywać liczne przeszkody

Opracowanie takiego mechanizmu jest wyzwaniem. Zintegrowane systemy i czujniki nie wystarczą, aby zapewnić bezpieczeństwo i bezbłędne działanie samonaprowadzających się samolotów. Systemy te muszą być przygotowane i zaprojektowane w sposób umożliwiający dostosowanie się do różnych warunków meteorologicznych i technicznych.

Inżynierowie muszą doskonalić się sami, dlatego też zaawansowane oprogramowanie szkoleniowe jest bardziej niż krytyczne. ANSYS, jako wiodący dostawca oprogramowania inżynierskiego, opracował platformę, która pomaga inżynierom doskonalić swoje umiejętności i tworzyć symulacje dla samolotów pionowego startu i lądowania (VTOL).

To nowe oprogramowanie jest najbardziej konkurencyjnym rozwiązaniem w branży dla samolotów VTOL. Obejmuje on zasadnicze części, od konceptualizacji projektu do modelowania do wdrażania różnych funkcji fizycznych i wszystko pomiędzy.

Oprogramowanie to integruje również fizykę wysokiej wierności z projektowaniem i testowaniem czujników, analizą bezpieczeństwa funkcjonalnego oraz automatycznym generowaniem oprogramowania wbudowanego.

Niektóre z cech symulacji samolotu ANSYS VTOL:

  • Budowa i testowanie czujników (kamera, lidar, radar)
  • Postrzeganie walidacji oprogramowania
  • Analiza bezpieczeństwa funkcjonalnego
  • Automatyczne generowanie oprogramowania wbudowanego z certyfikatem bezpieczeństwa
  • Symulacja działania w rzeczywistych scenariuszach

Program ten nie tylko przyspiesza proces projektowania i prototypowania, ale także gwarantuje bezpieczeństwo autonomicznych systemów latających. Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu i łatwemu prototypowaniu, możliwe jest zbliżenie się o krok do autonomicznej miejskiej mobilności powietrznej. Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź ANSYS.