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-designAssim, 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.gitFeito 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.
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.
