Hava trafiğinin karbondan arındırılması, birçok küçük adımın ve gerçek teknolojik atılımların birleşimine dayanmaktadır. Her iki yaklaşım da ancak işbirliğine odaklanan bir ekosisteme uyarsa başarılı olabilir. Bunu göz önünde bulunduran Airbus ve iki önde gelen Avrupa araştırma kurumu, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ve Fransız ONERA, yüksek performanslı bilgi işlemin aerodinamik ve uçak verimliliği arasındaki ilişkilere ilişkin anlayışımızı nasıl daha da geliştirebileceğini araştırıyorlar.
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD), uygulamalı matematik, fizik ve yüksek performanslı bilgi işlemi birleştirir. Havanın karmaşık yapılar üzerinde nasıl hareket ettiğinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur, böylece uçak mühendislerinin kaldırma kuvvetini en üst düzeye çıkarmasına ve sürtünmeyi en aza indirmesine yardımcı olur, böylece bir uçak hem düşük hem de yüksek hızlarda mümkün olduğunca verimli uçar.
“Her zaman CFD’nin bilimin sanatla buluşması olduğunu söylerim. Airbus Aerodinamik Başkanı Simon Galpin gülümsüyor. Fransız havacılık laboratuvarı ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches) ile beş yıllık ortaklığa başkanlık ediyor. Aérospatiales) ve Airbus adına DLR.
Ulaşabileceğiniz uzmanlar
DLR ve ONERA, onlarca yıldır Airbus ortakları olmuştur. Geçmişte, her iki araştırma ortağı da CFD simülasyonlarının temelini oluşturan kendi bilgisayar kodlarıyla çalışmıştı. Kodlar kendi başlarına etkili olsalar da, çeşitli geliştirme ekipleri arasında sınırlı iletişim vardı.
Zamanla, yüksek performanslı paralel bilgi işlem platformlarının kodlarının toplu olarak revize edilmesi gerektiği anlaşıldı. Yenilenen ortaklık bu eksiklikleri gidermeyi amaçlıyor. Galpin, “Çabalarımızı birleştirmek mantıklıydı” diyor. “Sadece akış tahmini için değil, aynı zamanda uçaklar, helikopterler ve benzer uzay sistemleri için de uygun olan yeni nesil endüstriyel güçlü CFD kodları geliştiriyoruz.”
2017 yılında ilk anlaşmanın imzalanması ciddi zaman, kaynak ve yatırım gerektiren bir alanda heyecan yarattı. ONERA Havacılık Direktörü Philippe Beaumier, “Çalışan sayısı bir günden diğerine ikiye katlandı” diye anımsıyor. “Birdenbire Ren’in her iki yakasında da uzmanlardan oluşan bir ekibimiz oldu.”
2022’nin sonunda ortaklar, kodu ZEROe, EcoPulse ve Open Fan gibi mevcut ve gelecekteki Airbus araştırma projelerine genişletmek amacıyla anlaşmalarını yenilediler. Kod, daha önce sınırlı fiziksel temsil ve hesaplama kapasitesi nedeniyle mümkün olmadığı düşünülen test durumlarını test etmek için zaten kullanılıyor. Yakında, bu test senaryoları, yeni nesil yakıt tasarruflu uçakların planlarını belirleyecek olan tahrik, motor ve kanat teknolojilerinin seçimini etkileyebilir.
DLR Havacılık Bölümü Yönetim Kurulu Üyesi Dr. Markus Fischer, “Bizim için önemli olan, performansı tasarım aşamasından itibaren tahmin edebilmektir” diyor. “Yeni kod, uzmanların uçan kanat gibi daha da radikal tasarım konseptlerini önceki yazılımlarda mümkün olmayan bir hız ve doğrulukla keşfetmelerine olanak tanıyor.”
Her gram enerji önemlidir
Dr. Mark Fisher, “İnovasyonun hızını artıracak dijitalleşme olanakları olmadan, hava trafiğindeki büyümeyi emisyonlardan ayırmak mümkün olmazdı” diyor. DLR, yıkıcı bir yaklaşım gerektiren iklim dostu havacılık vizyonunu Airbus ve ONERA ile paylaşıyor. Beaumier, “Karbondan arındırma, çifte bir devrim gerektirir: biri teknolojik, diğeri ise metodik,” diye onaylıyor. “Bu hedeflere ulaşmak için uçak geliştirme döngüleri yarıya indirilmelidir. Sofistike sayısal simülasyonlar burada önemli bir rol oynuyor.”
Galpin, kerosen alternatiflerinin muhtemelen daha pahalı olduğuna dikkat çekiyor. “Her kilogram alternatif yakıttan her gram enerjiyi almalı ve en verimli uçak mimarisini kullanmalıyız. Modern CFD yöntemlerinin kullanılması, sürüklemeyi adım adım azaltmaya yardımcı oluyor.”
Müstakbel mühendisler için çekici görevler
Airbus, kod geliştirmeye ve doğrulamaya yardımcı olmak için dünyanın en güçlü bilgisayar sistemlerinden bazılarına erişime sahiptir ve bu da mühendislere tahminlerinde güven verir. Gerçek bir uygulama ile ilham verici ve ödüllendirici bir görev; Beaumier, “Havacılık endüstrisinin sürdürülebilirlik hedeflerini doğrudan desteklemekle ilgili” diyor.
Airbus’ta sayısal simülasyonlar uzmanı ve yeni akış çözücünün geliştirilmesinden sorumlu olan Pascal Larrieu, sonuç olarak şunları vurguladı: “Bu proje, çeşitli, dinamik ve Avrupa çapında bir araştırma ağının yolunu açıyor. Bizimle birlikte sıfır emisyon hedefine ulaşmak için tomurcuklanan havacılık mühendislerini çekmeye yardımcı olun.”
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD), uygulamalı matematik, fizik ve yüksek performanslı bilgi işlemi birleştirir. Havanın karmaşık yapılar üzerinde nasıl hareket ettiğinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur, böylece uçak mühendislerinin kaldırma kuvvetini en üst düzeye çıkarmasına ve sürtünmeyi en aza indirmesine yardımcı olur, böylece bir uçak hem düşük hem de yüksek hızlarda mümkün olduğunca verimli uçar.
“Her zaman CFD’nin bilimin sanatla buluşması olduğunu söylerim. Airbus Aerodinamik Başkanı Simon Galpin gülümsüyor. Fransız havacılık laboratuvarı ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches) ile beş yıllık ortaklığa başkanlık ediyor. Aérospatiales) ve Airbus adına DLR.
Ulaşabileceğiniz uzmanlar
DLR ve ONERA, onlarca yıldır Airbus ortakları olmuştur. Geçmişte, her iki araştırma ortağı da CFD simülasyonlarının temelini oluşturan kendi bilgisayar kodlarıyla çalışmıştı. Kodlar kendi başlarına etkili olsalar da, çeşitli geliştirme ekipleri arasında sınırlı iletişim vardı.
Zamanla, yüksek performanslı paralel bilgi işlem platformlarının kodlarının toplu olarak revize edilmesi gerektiği anlaşıldı. Yenilenen ortaklık bu eksiklikleri gidermeyi amaçlıyor. Galpin, “Çabalarımızı birleştirmek mantıklıydı” diyor. “Sadece akış tahmini için değil, aynı zamanda uçaklar, helikopterler ve benzer uzay sistemleri için de uygun olan yeni nesil endüstriyel güçlü CFD kodları geliştiriyoruz.”
2017 yılında ilk anlaşmanın imzalanması ciddi zaman, kaynak ve yatırım gerektiren bir alanda heyecan yarattı. ONERA Havacılık Direktörü Philippe Beaumier, “Çalışan sayısı bir günden diğerine ikiye katlandı” diye anımsıyor. “Birdenbire Ren’in her iki yakasında da uzmanlardan oluşan bir ekibimiz oldu.”
2022’nin sonunda ortaklar, kodu ZEROe, EcoPulse ve Open Fan gibi mevcut ve gelecekteki Airbus araştırma projelerine genişletmek amacıyla anlaşmalarını yenilediler. Kod, daha önce sınırlı fiziksel temsil ve hesaplama kapasitesi nedeniyle mümkün olmadığı düşünülen test durumlarını test etmek için zaten kullanılıyor. Yakında, bu test senaryoları, yeni nesil yakıt tasarruflu uçakların planlarını belirleyecek olan tahrik, motor ve kanat teknolojilerinin seçimini etkileyebilir.
DLR Havacılık Bölümü Yönetim Kurulu Üyesi Dr. Markus Fischer, “Bizim için önemli olan, performansı tasarım aşamasından itibaren tahmin edebilmektir” diyor. “Yeni kod, uzmanların uçan kanat gibi daha da radikal tasarım konseptlerini önceki yazılımlarda mümkün olmayan bir hız ve doğrulukla keşfetmelerine olanak tanıyor.”
Her gram enerji önemlidir
Dr. Mark Fisher, “İnovasyonun hızını artıracak dijitalleşme olanakları olmadan, hava trafiğindeki büyümeyi emisyonlardan ayırmak mümkün olmazdı” diyor. DLR, yıkıcı bir yaklaşım gerektiren iklim dostu havacılık vizyonunu Airbus ve ONERA ile paylaşıyor. Beaumier, “Karbondan arındırma, çifte bir devrim gerektirir: biri teknolojik, diğeri ise metodik,” diye onaylıyor. “Bu hedeflere ulaşmak için uçak geliştirme döngüleri yarıya indirilmelidir. Sofistike sayısal simülasyonlar burada önemli bir rol oynuyor.”
Galpin, kerosen alternatiflerinin muhtemelen daha pahalı olduğuna dikkat çekiyor. “Her kilogram alternatif yakıttan her gram enerjiyi almalı ve en verimli uçak mimarisini kullanmalıyız. Modern CFD yöntemlerinin kullanılması, sürüklemeyi adım adım azaltmaya yardımcı oluyor.”
Müstakbel mühendisler için çekici görevler
Airbus, kod geliştirmeye ve doğrulamaya yardımcı olmak için dünyanın en güçlü bilgisayar sistemlerinden bazılarına erişime sahiptir ve bu da mühendislere tahminlerinde güven verir. Gerçek bir uygulama ile ilham verici ve ödüllendirici bir görev; Beaumier, “Havacılık endüstrisinin sürdürülebilirlik hedeflerini doğrudan desteklemekle ilgili” diyor.
Airbus’ta sayısal simülasyonlar uzmanı ve yeni akış çözücünün geliştirilmesinden sorumlu olan Pascal Larrieu, sonuç olarak şunları vurguladı: “Bu proje, çeşitli, dinamik ve Avrupa çapında bir araştırma ağının yolunu açıyor. Bizimle birlikte sıfır emisyon hedefine ulaşmak için tomurcuklanan havacılık mühendislerini çekmeye yardımcı olun.”