NASA 利用基于模型的系统推动航空创新

Josiah02

　　随着美国宇航局继续进行尖端航空研究，该机构也在采取措施确保这些不同技术所带来的效益大于其各部分的总和。
　　为了应对这一挑战，NASA 正在使用基于模型的系统分析和工程 (MBSAE)。这种工程以数字方式模拟多种技术如何作为一个单一的复杂系统协同工作。它使用先进的数字工具和计算程序来执行。
　　目标：优化下一代21世纪航空技术。
　　模型优势
　　“MBSAE 提供了一种方法，可以设想如何将所有这些单独开发的技术最终整合在一起，”领导位于华盛顿 NASA 总部的 NASA 航空研究任务理事会 MBSAE 集成工作的 Eric Hendricks 说道。
　　通过使用这种形式的数字工程，NASA 的航空创新者可以更好地了解他们在一个领域（例如，超高效客机）的研究如何才能与另一个领域（例如，未来空域安全）获得最佳利益并协同工作。
　　使用详细的、可定制的数字模型，研究人员可以高精度地模拟这些复杂系统的协同工作，然后找出如何实现最大的效益。
　　“随着我们迈向这些先进的系统，MBSAE 可以连接不同的学科并确定如何实现最佳性能，”亨德里克斯说。
　　该过程反馈到研究本身，帮助研究人员显著提高航空业的可持续性等目标。
　　瞄准目标
　　然而，MBSAE 的作用远不止集成复杂的系统。每个系统都可以使用 MBSAE 工具进行单独优化。
　　“在技术尚未完全开发之前，我们就可以进行高精度数字模拟，为研究提供参考，”亨德里克斯说。“数字飞行测试比真实飞行测试简单得多，成本也低得多。”
　　例如，NASA 的一款新 MBSAE 工具Aviary就包含考虑梯度的功能。这意味着 Aviary 可以找出如何更有效地优化给定技术。
　　假设一位研究人员想知道在某种机动过程中需要哪种电池为飞机供电。研究人员将有关飞机、机动和电池技术的信息输入 Aviary，然后 Aviary 进行数字飞行测试并返回哪种电池效果最好。
　　类似这样的数字飞行测试还可以用于许多其他领域，从飞机的整体形状到发动机核心的大小、电气系统等等。然后，数字飞行测试可以帮助找出如何以最有效的方式组合这些系统。
　　数字时代航空
　　MBSAE 能够发挥作用的另一个方面是这些航空转型的规模。
　　预计未来几十年对单通道客机的需求将大幅增长，因此衡量某种机翼设计的减排量将不只涉及一架飞机，还涉及整个机队。
　　“我们将能够利用从可持续航空项目中学到的知识，在某些时候模拟进入机队的技术，”NASA 总部可持续飞行国家伙伴关系任务整合经理里奇·瓦尔斯 (Rich Wahls) 表示。“我们可以对机队本身进行建模，以了解这些技术在整体上有多可持续。”
　　最终，MBSAE 还代表了航空创新的新时代——无论是在 NASA 还是在航空业，NASA 正与航空业密切合作，以确保其 MBSAE 工作在开源平台上实现交叉兼容。
　　“MBSAE 团队中有很多处于职业生涯早期和中期的人员，”亨德里克斯说。“很高兴看到年轻一代参与其中，甚至发挥带头作用，尤其是这些数字化努力也可以促进知识转移。”