Tính cơ động trên không tiên tiến: Sử dụng DME để hiểu những thách thức phức tạp của nhiệm vụ

Di chuyển trên không tiên tiến (AAM) hứa hẹn một cuộc cách mạng trong vận tải, đưa hàng hóa và hành khách từ những con phố tắc nghẽn lên bầu trời. Nó có tiềm năng giảm đáng kể thời gian vận chuyển và giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang xe điện. Các công ty khởi nghiệp và các tập đoàn hàng không vũ trụ đang hướng tới AAM, với hơn 22 tỷ đô la đã đầu tư kể từ năm 2004 và quy mô thị trường dự kiến sẽ đạt hơn 50 tỷ đô la vào năm 2032. Tầm nhìn của NASA là hàng trăm hoạt động đồng thời trên một khu vực đô thị duy nhất, bao gồm các hoạt động có tầm nhìn thấp và các tuyến đường có mật độ cao. 

Tuy nhiên, vẫn có những thách thức chính để đạt được tầm nhìn AAM. Ví dụ, lưu lượng giao thông mà AAM hình dung vượt xa khả năng của không phận hiện tại và thiết kế kiểm soát không lưu, đòi hỏi những cách tiếp cận hoàn toàn mới và tự động hơn. Các phương tiện AAM sẽ dựa vào các công nghệ mới như hệ thống tự động và hệ thống đẩy điện đòi hỏi phải thiết kế máy bay hoàn toàn mới. Những loại máy bay mới này và bản chất theo yêu cầu của AAM có nghĩa là các mô hình kinh doanh và hoạt động của hãng hàng không truyền thống sẽ không còn hiệu quả, một lần nữa đòi hỏi những khái niệm mới về cách khai thác các tuyến bay hiệu quả và có lãi. Một nghiên cứu của Booz Allen Hamilton ước tính chi phí hiện tại tốt nhất của AAM là khoảng 10 đô la cho mỗi dặm hành khách, so với giá vé máy bay là khoảng 1 đô la cho mỗi dặm hành khách. Việc biến AAM thành khả thi về mặt kinh tế sẽ đòi hỏi nhiều nỗ lực trên nhiều lĩnh vực để đảm bảo toàn bộ hệ thống có thể hoạt động cùng nhau. Do môi trường hoạt động của AAM rất phức tạp, nên việc lập mô hình là điều cần thiết để đảm bảo mọi khía cạnh của AAM được thiết kế trong bối cảnh của mạng lưới các hệ thống liên kết. 

NASA đã xác định các trụ cột chính cho tầm nhìn của AAM: thiết kế hệ thống không phận, quản lý máy bay riêng lẻ, quản lý hoạt động không phận và đội bay, phát triển máy bay và tích hợp cộng đồng. Mỗi trụ cột này đều phức tạp và AAM là một hệ thống các hệ thống trong đó các trụ cột kết hợp này phải hoạt động cùng nhau. Ví dụ, giới hạn tiếng ồn của cộng đồng ảnh hưởng đến thiết kế máy bay và lập kế hoạch tuyến đường, từ đó có thể làm tăng chi phí hoặc thời gian di chuyển, từ đó ảnh hưởng đến giá trị mà AAM cung cấp cho các cộng đồng đó.

Thiết kế không phận phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như mức độ tự chủ của xe và khả năng cảm biến. Nó cũng tác động đến hoạt động của đội bay. Đội bay phải được vận hành an toàn, nhưng thiết kế không phận phải tạo điều kiện cho các hoạt động có lợi nhuận. Các sân bay thẳng đứng phải được đặt ở nơi chúng có thể phục vụ cộng đồng, nhưng số lượng sân bay thẳng đứng lớn hơn ở các khu vực đông đúc hơn làm phức tạp các hạn chế về thiết kế xe và quản lý không phận. 

Phần mềm kỹ thuật nhiệm vụ số (DME) cho phép bạn mô hình hóa các yếu tố này trong một môi trường thực tế duy nhất. Trong môi trường này, bạn có thể xây dựng một mô hình hoạt động hoàn chỉnh để trực quan hóa và phân tích sự tương tác của các biến khác nhau, tối ưu hóa thiết kế của riêng chúng và giảm thiểu rủi ro bằng cách khám phá các tình huống bất trắc và không gian thương mại. DME là một thành phần quan trọng trong việc đảm bảo rằng thiết kế xe, các nỗ lực quản lý và các mô hình kinh doanh hoạt động cùng nhau để cho phép AAM an toàn và hiệu quả.

Sử dụng DME cho Môi trường Nhiệm vụ

Hãy cùng xem nhanh cách chúng ta có thể sử dụng DME để xây dựng môi trường nhiệm vụ. Sử dụng phần mềm kỹ thuật nhiệm vụ kỹ thuật số Ansys Systems Tool Kit (STK) , chúng ta có thể bắt đầu bằng cách phát triển một máy bay. Phần mềm STK cho phép bạn xác định các khía cạnh liên quan đến nhiệm vụ của máy bay, bao gồm các thông số cơ bản như lực nâng, lực cản và mức tiêu thụ điện năng, cũng như các hệ thống con chính như giao tiếp và cảm biến. Nó thậm chí còn cho phép nhập các mô hình tiếng ồn có thể được liên kết với các tính năng quan trọng như công suất đầu ra của động cơ, chẳng hạn. 

Tiếp tục từ trụ cột phát triển máy bay, chúng ta có thể xem xét quản lý máy bay riêng lẻ. Sau khi chúng ta đã xác định máy bay của mình, phần mềm STK cho phép bạn lập kế hoạch quỹ đạo cho máy bay đó, điều này sẽ tính đến khả năng hoạt động của máy bay. Đổi lại, nó cũng cung cấp các số liệu như tổng công suất tiêu thụ, thời gian bay và khả năng máy bay bay theo quỹ đạo mong muốn. Điều này có thể cung cấp phản hồi cho những thay đổi cần thiết trong thiết kế máy bay, có thể nhanh chóng được khám phá trong môi trường STK.

Đánh giá các yếu tố hiệu suất tuyến đường trong phần mềm kỹ thuật nhiệm vụ số Ansys Systems Tool Kit (STK)

Tiếp theo, chúng ta có thể xem xét trụ cột tích hợp cộng đồng, tập trung cụ thể vào việc hỗ trợ cơ sở hạ tầng và khả năng chịu tiếng ồn. Phần mềm STK cho phép bạn xác định vùng hạ cánh và các yêu cầu kết quả cho các phương pháp tiếp cận dốc hoặc nông, dựa trên nhu cầu của thị trường. Việc nhập các mô hình tiếng ồn cho các thiết kế máy bay khác nhau giúp đánh giá cách các vị trí vertiport, quỹ đạo đã lên kế hoạch và thiết kế máy bay tác động đến cộng đồng. Nếu cần điều chỉnh, bạn có thể khám phá sự đánh đổi giữa thiết kế máy bay và các lựa chọn vận hành.

Giám sát tiếng ồn phát ra dọc theo tuyến đường đã định trong phần mềm STK

Phần mềm STK cũng có thể tích hợp các mối quan tâm về hoạt động của đội bay như quản lý hiệu quả và hoạt động có thể mở rộng. Với khả năng đánh giá tổng dung lượng pin và mức tiêu thụ điện năng trên các lựa chọn tuyến đường khác nhau, bạn có thể đánh giá cách lựa chọn tuyến đường và chiến lược sạc có thể tác động đến lịch trình, khả năng tuyến đường và lợi nhuận. Phần mềm STK cũng cho phép bạn đưa hàng chục máy bay vào môi trường nhiệm vụ của chúng và theo dõi mức độ phối hợp an toàn của những máy bay đó trong không phận đông đúc theo các giả định khác nhau. Điều này cho phép bạn đảm bảo rằng thiết kế máy bay, các tuyến đường riêng lẻ và nhu cầu của cộng đồng hỗ trợ các hoạt động an toàn và khám phá tác động của bất kỳ yêu cầu nào trong số đó đối với yêu cầu khác. 

Đánh giá khoảng cách và độ an toàn của máy bay trong phần mềm STK

Cuối cùng, chúng ta xem xét thiết kế và triển khai không phận. Với môi trường DME trong phần mềm STK, bạn có thể thiết kế hành lang và khám phá những tác động của việc lựa chọn hành lang và các quy định khác nhau về quy trình bay như khoảng cách, độ cao và tốc độ đối với tất cả các yếu tố được mô tả ở trên. Quan trọng hơn, môi trường đa vật lý trong phần mềm STK có thể tích hợp nhiều hệ thống liên lạc, dẫn đường và giám sát (CNS). Việc quản lý hàng trăm máy bay hoạt động quanh các hẻm núi đô thị sẽ đòi hỏi các khả năng CNS mở rộng và hiệu suất CNS có thể thay đổi động trong quá trình hoạt động bay và tương tác với tất cả các thông số được mô tả ở trên. Phần mềm STK cho phép bạn xác định các hệ thống CNS và đánh giá các kết nối của chúng theo thời gian theo các giả định thiết kế và vận hành khác nhau để đảm bảo phạm vi liên lạc và độ chính xác dẫn đường đủ.

Phân tích cường độ tín hiệu liên lạc khi bay qua khu vực đô thị trong phần mềm STK

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:

• Trung tâm giải pháp phần mềm và thiết bị công nghệ (STC)- Công ty CP Công nghệ và Tư vấn CIC
• Hotline: 024 397 41373 & 0976 268 036
•