La Nasa y Boeing están colaborando para desarrollar un diseño de concepto de avión Transonic Truss-Braced Wing (TTBW), que contiene avances en tecnología con el potencial de mejorar la eficiencia de combustible para aviones comerciales.
Esta imagen, generada por las computadoras de alto rendimiento de la Nasa, muestra un concepto de aeronave Transonic Truss Braced Wing (TTBW) que se prueba en un túnel de viento virtual y muestra cómo sus alas interactúan con el aire que las rodea.
En este caso, el área de color rojo oscuro a lo largo de la parte delantera del ala representa un flujo de aire de mayor velocidad a medida que las alas del TTBW, que son más delgadas que las de los aviones comerciales actuales, perforan el aire. El área de color canela muestra la estela relativamente suave generada por las alas aerodinámicas.
Un avión TTBW produce menos resistencia debido a sus alas más largas y delgadas sostenidas por estructuras aerodinámicas. En vuelo, podría consumir hasta un 10% menos de combustible para aviones que un avión estándar.
La División de Supercomputación Avanzada del Centro de Investigación Ames de la Nasa en California creó esta imagen como parte de un esfuerzo del proyecto Transformational Tools and Technologies para desarrollar herramientas computacionales para la investigación TTBW.
En el pasado mes de enero, la Nasa seleccionó un concepto TTBW de The Boeing Company para su proyecto de demostración de vuelo sostenible. La configuración poco convencional del TTBW, que incluye un ala de alta relación de aspecto, además de puntales de ala y de jurado, conduce a fenómenos de flujo complejo como el choque transónico, el flujo separado y una estela turbulenta.
Las mejores prácticas actuales de la industria tienden a emplear el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) basado en Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) para la predicción del inicio del golpe, pero la predicción precisa del inicio del golpe y el desarrollo del flujo separado pueden requerir una escala más precisa -Resolución de simulaciones CFD.
Los investigadores de la División de Aerociencias Computacionales de la División de Supercomputación Avanzada (NAS) de la Nasa están simulando la configuración de crucero Mach 0.8 del TTBW para validar y desarrollar sus modelos CFD de resolución de escala. Se realizó un experimento de túnel de viento en un modelo de medio tramo de esta configuración en el túnel de viento transónico del Plan Unitario Ames de la Nasa en enero de 2022 y se realizaron barridos de gran ángulo de ataque a diferentes números de Mach. Estos datos se utilizan para validar las simulaciones, con el objetivo de poder reproducir con precisión los resultados experimentales mediante CFD.
El equipo de Lanzamiento, Ascenso y Aerodinámica de Vehículos (LAVA) de la División NAS eligió inicialmente Hybrid RANS/Large Eddy Simulations (HRLES) para el enfoque de simulación de resolución de escala. Como sugiere el nombre, este método híbrido modela la turbulencia dentro de la capa límite para resolver las ecuaciones RANS, mientras que la turbulencia se resuelve fuera de la capa límite con LES.
Los fenómenos de buffet transónico dominante pueden capturarse en gran medida mediante RANS de estado estable o RANS inestable. Sin embargo, ninguno es adecuado para investigar los fenómenos de la estela turbulenta (incluidas las configuraciones de pérdida profunda y sustentación alta) debido a la disipación excesiva del movimiento turbulento y el equipo ha demostrado que RANS por sí solo es una herramienta poco confiable cuando se simula el valor máximo de sustentación (CLmax) y el inicio de la pérdida.
