Aviary: Nền tảng phần mềm mới của NASA dành cho mô hình máy bay

Aviary: Nền tảng phần mềm mới của NASA dành cho mô hình máy bay
của John Gould, NASA

Hình ảnh chiếc máy bay Transonic Truss Braced Wing này thể hiện một mô hình kỹ thuật số do Aviary tạo ra, một công cụ tạo mô hình máy tính mới mà các kỹ sư hàng không có thể sử dụng để đổi mới các thiết kế máy bay mới. Mã Aviary được xây dựng dựa trên kinh nghiệm hàng thập kỷ sử dụng mã máy tính tiên tiến cho ngành hàng không của NASA. Aviary là một tài nguyên được tạo ra bởi dự án Công cụ và Công nghệ Chuyển đổi của NASA. Tín dụng: NASA

NASA đã tạo ra một công cụ mô hình kỹ thuật số mới dành cho các kỹ sư hàng không để đổi mới các thiết kế máy bay mới, dựa trên kinh nghiệm hàng thập kỷ sử dụng mã máy tính tiên tiến cho ngành hàng không.

Bằng cách sử dụng công cụ này, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các mô phỏng về máy bay ý tưởng sử dụng công nghệ chưa từng bay và nhận dữ liệu chi tiết về cách thức hoạt động của nó.

Được đặt tên là "Aviary" dành cho các khu vực nuôi nhốt và nghiên cứu chim, công cụ này tạo ra các mô hình máy bay ảo dựa trên thông tin do người dùng cung cấp. Theo cách tương tự này, Aviary là khu vực bao quanh và những con chim là mô hình máy bay ảo.

Các nhà nghiên cứu có thể nhập thông tin về hình dạng, tầm hoạt động và các đặc điểm khác của máy bay. Sau đó, Aviary tạo ra mô hình kỹ thuật số tương ứng của chiếc máy bay đó.

Aviary là một bước nhảy vọt đáng kể trong tiến trình. Không giống như các công cụ lập mô hình hàng không trước đây, Aviary có thể liên kết với các mã và chương trình khác để mở rộng và tùy chỉnh khả năng của nó.

Jennifer Gratz, người đứng đầu bộ phận tích hợp và phát triển của Aviary cho biết: “Chúng tôi muốn làm cho việc mở rộng mã và gắn kết nó với các công cụ khác trở nên dễ dàng”. "Aviary được thiết kế có chủ đích để có thể tích hợp các nguyên tắc với nhau chặt chẽ hơn."

Aviary là miễn phí và có thể truy cập được cho tất cả mọi người. Mã tiếp tục phát triển khi có sự đóng góp của công chúng. Mã này được lưu trữ trên GitHub cùng với tài liệu chính của nó.

Xây dựng Aviary từ di sản
Aviary là hậu duệ của hai công cụ lập mô hình trước đây do NASA tạo ra cách đây nhiều thập kỷ: Hệ thống Tối ưu hóa Chuyến bay và Chương trình Tổng hợp Hàng không Chung.

Tuy nhiên, những mã cũ hơn này tương đối hạn chế về tính linh hoạt và chi tiết.

Gratz nói: “Các mã cũ hơn không được thiết kế để xử lý các khái niệm hiện đại hơn này như máy bay lai điện”. "Họ coi một số hệ thống nhất định có vẻ tách biệt hơn so với thực tế trên những chiếc xe mà chúng tôi hình dung hiện nay."

Aviary thu hẹp khoảng cách, cho phép các nhà nghiên cứu kết hợp liền mạch thông tin chi tiết phản ánh các hệ thống phức tạp, tích hợp hơn cần thiết để tạo mô hình máy bay mới hơn.

Nhóm bắt đầu tạo Aviary bằng cách lấy những phần tốt nhất của mã cũ và hợp nhất chúng, sau đó thêm mã mới vào để giúp Aviary có thể mở rộng và tương thích với các công cụ khác.

“Đó là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của nó,” Gratz nói. "Aviary đủ linh hoạt để bạn có thể quyết định những gì bạn muốn tìm hiểu thêm, sau đó định cấu hình nó để dạy cho bạn."

Khả năng mở rộng
Việc tìm hiểu trước thông tin cụ thể, phù hợp có thể cho các nhà nghiên cứu biết hướng thiết kế máy bay nên thực hiện trước khi thực hiện các chuyến bay thử nghiệm tốn kém.

Thay vì phải sử dụng các ước tính tích hợp sẵn cho một số thông số nhất định như mức năng lượng của pin, như thường làm với các công cụ trước đây, người dùng Aviary có thể dễ dàng sử dụng thông tin do các công cụ khác tạo ra với thông tin cụ thể dành cho pin.

Một khả năng khác của Aviary là độ dốc. Về cơ bản, độ dốc là mức độ ảnh hưởng của một giá trị nhất định đến giá trị khác khi thay đổi.

Giả sử một nhà nghiên cứu đang xem xét mức độ mạnh của pin để cung cấp năng lượng thành công cho máy bay. Sử dụng các hệ thống cũ hơn, nhà nghiên cứu sẽ phải chạy một mô phỏng riêng cho từng mức năng lượng pin.

Nhưng Aviary có thể hoàn thành nhiệm vụ này trong một mô phỏng bằng cách xem xét độ dốc.

Gratz nói: “Bạn có thể yêu cầu Aviary tìm hiểu xem pin phải mạnh đến mức nào để khiến việc sử dụng nó trở nên đáng giá. Nó sẽ thực hiện một nhiệm vụ bay mô phỏng và quay lại với kết quả”. "Các công cụ cũ hơn không thể làm được điều đó nếu không sửa đổi."

Aviary có thể mô phỏng đồng thời tất cả các khái niệm này—không có công cụ lập mô hình nào khác có thể dễ dàng xem xét các công cụ cũ trước đây, các công cụ riêng biệt do người dùng giới thiệu và độ dốc.

Gratz nói: “Các công cụ khác có một số thứ như vậy, nhưng không có công cụ nào có tất cả những thứ này”.

Hơn nữa, Aviary còn đi kèm với tài liệu phong phú.

Gratz nói: “Tài liệu là một phần quan trọng khác của Aviary. "Nếu không ai có thể hiểu công cụ này thì không ai có thể sử dụng nó. Bằng việc có thành tích tốt về sự phát triển và thay đổi của Aviary, nhiều người có thể được hưởng lợi hơn. Bạn không cần phải là chuyên gia mới có thể sử dụng nó."

Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland, Trung tâm Nghiên cứu Ames ở California và Trung tâm Nghiên cứu Langley ở Virginia đã đóng góp cho Aviary.