Desenvolvimento e aplicação de uma biblioteca Python para modelagem, análise e simulação de aeronaves
Resumo
Nos últimos anos, o uso de modelos computacionais se tornou parte indispensável do
projeto de aeronaves, graças a redução de custos, tempo e riscos propiciada. Sua adoção permite a predição de características da aeronave antes mesmo da construção de
um protótipo, assim, diversos parâmetros de desempenho podem ser otimizados em fazes
preliminares de projeto, quando os custos associados são menores. Contudo, os softwares
comerciais que cumprem esse propósito apresentam algumas limitações, principalmente
ligadas ao custo de aquisição, compatibilidade com outras ferramentas e flexibilidade dos
modelos. Considerando isso, esse trabalho apresenta o desenvolvimento de uma biblioteca de código aberto para modelagem, análise e simulação de aeronaves. A principal
contribuição é a estruturação de uma plataforma modular onde cada um dos blocos construtivos pode ser adequado ao nível de detalhamento requerido pelo usuário. Além disso,
diversos desses blocos são pré-implementados e podem ser adaptados a usos específicos. Em soma, a biblioteca também dispõe de diversas ferramentes que automatizam ou
auxiliam no processo de geração e análise de características ligadas ao desempenho da
aeronave. Finalmente, são apresentadas duas aplicações práticas do uso da biblioteca, o
primeiro tratando de uma aeronave de asa fixa de grande porte, enquanto o segundo trata
de uma aeronave não tripulada com capacidade de pouso e decolagem vertical. Para o
primeiro caso, é apresentada a metodologia de uso dos modelos e métodos da biblioteca,
o que inclui a construção do sistemas, linearização, cálculo do balaço, separação modal,
análise de qualidades de voo e simulações em malha aberta e malha fechada. O segundo
exemplo explora a capacidade de modelagem de aeronaves com arquitetura não convencional, bem como o uso desses modelos em simulações fora da biblioteca.
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