aircraft-design

aircraft_design

Para instalar a biblioteca oficialmente, você pode usar o gerenciador de pacotes pip. A seguinte linha de comando pode ser executada no terminal ou prompt de comando:

pip install aircraft-design

Assim, a biblioteca será baixada e instalada em seu ambiente de desenvolvimento Python. Também é possível instalar a versão mais recente diretamente do repositório GitHub, executando o comando:

pip install git+https://github.com/NisusAerodesign/aircraft-design.git

Feito isso, já é possível importar e utilizar a biblioteca nas suas aplicações.

0.1. Como instalar

Para instalar basta acessar pelo repositório da própria pipy* e já estará pronto para uso.

Projeto de Design de Aeronaves NISUS-aerodesign

O projeto aircraft-design é um esforço desenvolvido por membros da equipe de competição NISUS-aerodesign com o objetivo de facilitar a análise de aeronaves. A equipe utiliza a ferramenta Vortex Lattice (ou malha de vórtices, em tradução livre), desenvolvida pelo MIT*, para conduzir essas análises.

A ferramenta Vortex Lattice permite que a equipe tenha uma visão detalhada das propriedades aerodinâmicas da aeronave, como por exemplo, a geração de sustentação, arrasto e forças de inclinação. Isso permite que a equipe faça melhorias no design da aeronave, tornando-a mais eficiente e segura para voo.

Repositório GitHub

1. aircraft_design.Wing

A classe Wing (Asa) é responsável por criar superfícies aerodinâmicas, como asas e estabilizadores. Ela possui diversos parâmetros que podem ser ajustados para atender às necessidades específicas de cada projeto.

A tabela abaixo apresenta cada um dos parâmetros da classe Wing, incluindo seu tipo de dado, valor padrão e se é obrigatório ou não:

Parâmetro	Tipo de dado	Valor Padrão
airfoil	Path	Obrigatório
wingspan	float	Obrigatório
mean_chord	float	Obrigatório
taper_ratio	float	1.0
transition_point	float	0.0
alpha_angle	float	0.0
sweep_angle	float	0.0
x_position	float	0.0
y_position	float	0.0
z_position	float	0.0
align	str	'LE'
name	str	'wing'
control	list	[None]
panel_chordwise	int	10
panel_spanwise	int	25

Além disso, a classe Wing possui métodos Getters e Setters para todos os seus elementos, permitindo a manipulação de seus parâmetros de forma fácil e precisa. Também podemos encontrar outros métodos importantes, como Wing().surface -> avl.Surface e Wing().reference_area() -> float, que fornecem informações valiosas sobre a superfície da asa e sua área de referência.

1.1. Ferramenta de plotagem

A biblioteca possui uma ferramenta de plotagem para melhor visualização da aeronave construída. Para utilizá-la, basta invocar o método plot() nas classes Wing e Aircraft.

A tabela a seguir apresenta os parâmetros que podem ser especificados na função de plotagem:

Parâmetro	Tipo de dado	Valor Padrão
figure	matplotlib.figure | None	None
axis	matplotlib.axis | None	None
linewidth	float	1.0
color	str	'black'

Ambas as classes Wing e Aircraft podem receber uma figura e um eixo para se adequarem aos padrões de plotagem do usuário. Além disso, o plot gerado é tridimensional.

2. aircraft_design.Aircraft

A classe Aircraft é responsável por agrupar as superfícies aerodinâmicas e torná-las executáveis nos parâmetros da biblioteca de simulação de voo. Ela é um elemento fundamental para o projeto, pois permite a definição do avião como um todo, e é a partir dela que serão realizadas as simulações.

Abaixo seguem os principais parâmetros que compõem a classe Aircraft:

Parâmetro	Tipo de dado	Valor Padrão
mach	float	Obrigatório
ground_effect	float	Obrigatório
reference_chord	float	Obrigatório
reference_span	float	Obrigatório
surfaces_list	list	Obrigatório
ref_point_x	float	0.0
ref_point_y	float	0.0
ref_point_z	float	0.0

Além desses parâmetros, a classe Aircraft possui métodos Getters e Setters para todos eles, assim como outros métodos que podem ser necessários para realizar as simulações.

2.1. Gerar a geometria

Para poder executar a simulação deve ser gerada a geometria para poder ser executada.

Aircraft().geometry(name:str)

2.2. Ferramenta de plotagem

A ferramenta de plotagem para o módulo Aircraft é totalmente compatível com o módulo Wing, recebendo os mesmos parâmetros.

Verificar 1.1.

aircraft_design.Session

A classe Session é responsável por realizar a execução do código no AVL. Para fazer isso, é necessário que sejam fornecidos os seguintes parâmetros:

Parâmetro	Tipo de dado	Valor Padrão
geometry	Aircraft.geometry	Obrigatório
cases	Case |None	None
name	str |None	None

A variável geometry representa a geometria da aeronave, que será utilizada pelo AVL para realizar as análises. A variável cases é opcional e representa os casos de simulação que serão executados no AVL. Por fim, a variável name é também opcional e representa o nome da sessão que está sendo executada.

Com esses parâmetros em mãos, a classe Session é capaz de realizar as simulações no AVL, gerando informações valiosas sobre o comportamento da aeronave em diferentes condições.

aircraft_design.MultiSession

A classe MultiSession é responsável por realizar a execução de múltiplas sessões no AVL utilizando uma abordagem paralela que aproveita a capacidade de processamento dos múltiplos núcleos da CPU.

Para fazer isso, a classe MultiSession possui o seguinte parâmetro:

Parâmetro	Tipo de dado	Valor Padrão
session_array	list[Session]	Obrigatório

A variável session_array representa a lista de sessões que serão executadas no AVL, que são objetos da classe Session com suas respectivas geometrias e casos de simulação.

A classe MultiSession é responsável por gerenciar os Workers, compartilhar a memória entre eles e organizar as filas de execução das sessões. Dessa forma, a classe MultiSession permite que múltiplas sessões sejam executadas em paralelo, aumentando a eficiência do processo de simulação.

A utilização da classe MultiSession é recomendada quando o número de sessões é maior ou igual ao dobro do número de núcleos da CPU, para que seja possível obter o máximo aproveitamento da capacidade de processamento do hardware.