Aviary: una nueva plataforma de software de la NASA para modelado de aviones

La NASA ha creado una nueva herramienta de modelado digital para que los ingenieros aeronáuticos innoven en nuevos diseños de aviones, basándose en décadas de experiencia en el uso de códigos informáticos altamente avanzados para la aviación.

Con esta herramienta, los investigadores pueden crear simulaciones de aviones conceptuales con tecnología nunca utilizada y recibir datos detallados sobre cómo funcionaría.

Denominada «Aviario» por los recintos donde se mantienen y estudian las aves, la herramienta crea modelos virtuales de aviones basándose en la información proporcionada por el usuario. En esta analogía, Aviary es el recinto y los pájaros son los modelos virtuales de aviones.

Los investigadores pueden ingresar información sobre la forma, el alcance y otras características de una aeronave. Luego, Aviary crea un modelo digital correspondiente de ese avión.

Aviary es un importante avance en el progreso. A diferencia de las herramientas de modelado de aviación anteriores, Aviary puede vincularse con otros códigos y programas para ampliar y personalizar sus capacidades.

«Queríamos facilitar la extensión del código y vincularlo con otras herramientas», dijo Jennifer Gratz, quien lidera la integración y el desarrollo de Aviary. «Aviary está diseñado intencionalmente para poder integrar disciplinas más estrechamente».

Aviary es gratuito y accesible para todos. El código continúa creciendo a medida que el público realiza contribuciones. El código está alojado en GitHub, junto con su documentación clave.

Construyendo Aviary a partir de un legado

Aviary es descendiente de dos herramientas de modelado anteriores creadas por la NASA hace décadas: el Sistema de Optimización de Vuelo y el Programa de Síntesis de Aviación General.

Estos códigos heredados más antiguos, sin embargo, eran comparativamente limitados en términos de flexibilidad y detalle.

«Los códigos heredados más antiguos no fueron diseñados para manejar estos conceptos más modernos, como los aviones híbridos-eléctricos», dijo Gratz. «Venían que ciertos sistemas estaban más separados de lo que realmente están en los vehículos que imaginamos ahora».

Aviary cierra esa brecha, permitiendo a los investigadores incorporar sin problemas información detallada que refleja los sistemas más integrados y entrelazados necesarios para modelar aviones más nuevos.

El equipo comenzó a crear Aviary tomando las mejores partes de los códigos heredados y fusionándolas, luego agregando código nuevo para hacer que Aviary sea extensible y compatible con otras herramientas.

«Esa es una de sus características más importantes», dijo Gratz. «Aviary es lo suficientemente flexible como para que puedas decidir sobre qué quieres aprender más y luego configurarlo para que te enseñe».

Capacidades ampliadas

Aprender información específica y personalizada con anticipación puede informar a los investigadores qué dirección debe tomar el diseño de la aeronave antes de realizar costosas pruebas de vuelo.

En lugar de tener que usar estimaciones integradas para ciertos parámetros, como el nivel de energía de la batería, como se haría con herramientas anteriores, los usuarios de Aviary pueden usar fácilmente información generada por otras herramientas con información específica para las baterías.

Otra capacidad que Aviary promociona son los gradientes. Un gradiente, esencialmente, es cuánto afecta un determinado valor a otro valor cuando se cambia.

Digamos que un investigador está considerando qué potencia debería tener una batería para impulsar con éxito un avión. Utilizando sistemas más antiguos, el investigador tendría que ejecutar una simulación separada para cada nivel de energía de la batería.

Pero Aviary puede realizar esta tarea en una simulación considerando gradientes.

«Podrías decirle a Aviary que averigüe qué tan poderosa debe ser una batería para que valga la pena usarla. Ejecutará una misión de vuelo simulada y regresará con el resultado», dijo Gratz. «Las herramientas más antiguas no pueden hacer eso sin modificaciones».

Aviary puede simular todos estos conceptos simultáneamente; ninguna otra herramienta de modelado puede considerar fácilmente herramientas heredadas anteriores, herramientas separadas introducidas por los usuarios y gradientes.

«Otras herramientas tienen algunas de estas cosas, pero ninguna tiene todas ellas», dijo Gratz.

Es más, Aviary viene con documentación extensa.

«La documentación es otra parte importante de Aviary», afirmó Gratz. «Si nadie puede entender la herramienta, nadie puede usarla. Al tener un buen historial del desarrollo y los cambios de Aviary, más personas pueden beneficiarse. No es necesario ser un experto para usarla».

El Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, el Centro de Investigación Ames en California y el Centro de Investigación Langley en Virginia contribuyeron a Aviary.