Diseño y simulación de eVTOL

A medida que la población urbana del mundo sigue aumentando, el inminente problema de la congestión del tráfico está destinado a cobrar cada vez más importancia en los próximos años. La movilidad aérea urbana promete ser parte del futuro del transporte. Los vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) de bajas emisiones, seguros y silenciosos, presentan una solución eficiente y respetuosa con el medioambiente a este problema.

Varias empresas han comenzado a desarrollar diversas soluciones. A medida que los primeros productos llegan al mercado y la certificación se va consolidando, las oportunidades comerciales en este segmento están empezando a materializarse, y la competencia por la adopción generalizada abre una nueva era en la movilidad aérea urbana.

El mercado eVTOL presenta su cuota justa de desafíos en todas las fases de ingeniería, desde los requisitos hasta la evaluación arquitectónica y conceptual, el modelado de sistemas, la ingeniería, las pruebas y la certificación. En función del mercado objetivo de cada oferta, el alcance de ese hito puede ser sustancial. Sin embargo, existe una presión aparente para ser el primero en el mercado con productos innovadores.

Dassault Systèmes, con más de 40 años de experiencia en tecnología aeroespacial, ofrece soluciones especializadas para apoyar a los fabricantes de eVTOL a lo largo de este proceso, desde la recopilación de todas las fuentes de requisitos hasta la validación y verificación para la certificación. Estas soluciones de diseño y simulación de eVTOL reúnen todos los aspectos de la operación comercial en un único entorno, la plataforma 3DEXPERIENCE.

En las siguientes secciones, trataremos:

• Cómo el enfoque MODSIM ayuda a impulsar una mejor toma de decisiones en la etapa de diseño preliminar mediante la fusión de CAD con simulación
• Cómo los solvers de fluidos SIMULIA proporcionan herramientas para diseñar, evaluar y optimizar las características aerodinámicas y aeroacústicas.
• Cómo se beneficia el desarrollo de la tecnología de batería tan fundamental de una gama de soluciones para el modelado químico, la ingeniería de celdas de batería y la ingeniería de módulos y paquetes.
• Por último, cómo se pueden simular escenarios de certificación específicos y de qué manera la simulación puede sustituir a las pruebas. La estructura y las capacidades de EMAG permiten la validación de modelos para escenarios de colisión con aves y caída de rayos para garantizar la operatividad en condiciones reales y la viabilidad de la certificación.

Para mantenerse a la vanguardia en este sector emergente, los fabricantes de eVTOL necesitan nuevas herramientas y métodos para agilizar y acelerar el proceso de diseño. Un aspecto importante es la eficiencia y conectividad de tales herramientas de ingeniería que permiten a los equipos colaborar, explorar rápidamente alternativas de diseño y validar su viabilidad desde las primeras etapas de desarrollo. La plataforma 3DEXPERIENCE permite a los ingenieros de diseño preliminar contar con funciones CAD paramétricas de alta gama, modelado y simulación transversales, así como tecnologías de optimización líderes, todo integrado en un entorno único y fácil de usar.

Para que los eVTOL puedan disfrutar de un uso generalizado, su huella acústica debe integrarse en el ruido de fondo urbano, que es un nivel considerablemente bajo para una aeronave. Por lo tanto, la fase de diseño debe tener en cuenta desde el principio la generación de ruido y los niveles de contaminación acústica. Se deben tener en cuenta tanto el ruido tonal como de banda ancha, y se deben examinar los distintos mecanismos de generación de ruido. La naturaleza de las transiciones de vuelo de los eVTOL también plantea retos a la hora de minimizar el ruido emitido por las interacciones de los vórtices en las puntas de las palas. Con SIMULIA PowerFLOW, la simulación de flujo transitorio le permite predecir todos estos fenómenos ya en la fase de diseño preliminar.