O que é o Simulador de Movimento Vertical?

O maior simulador de voo do mundo para testes de alta fidelidade de projetos novos e experimentais de aeronaves e espaçonaves.

Impulsionado por motores potentes e um sistema hidráulico, o VMS (Vertical Motion Simulator) da NASA se move suavemente até 60 pés verticalmente e 40 pés horizontalmente dentro de uma torre de 10 andares no Ames Research Center da agência, no Vale do Silício, na Califórnia. 

O VMS oferece uma amplitude de movimento inigualável em todos os seis graus de liberdade – as seis maneiras pelas quais uma aeronave ou espaçonave se move. Existem três graus de liberdade de translação (frente/trás, cima/baixo e esquerda/direita) e três graus de liberdade de rotação (rolar para a direita/esquerda, inclinação para cima/para baixo e guinada no sentido horário/anti-horário). Essa amplitude de movimento permite que o VMS simule com precisão todas as fases do voo, incluindo decolagem, cruzeiro e pouso. 

Para uma determinada simulação, a plataforma de movimento VMS usa uma das cinco cabines intercambiáveis, que podem ser configuradas para recriar o cockpit de qualquer veículo aeroespacial – seja ele existente hoje ou sendo projetado para o futuro. 

Projetistas e pilotos de caças, aeronaves de rotor basculante, helicópteros, ônibus espacial, módulo lunar, dirigíveis e muito mais tiveram a chance de testar seus veículos antes de subir aos céus.

Uma Experiência de Vida

O movimento do VMS é baseado em modelos matemáticos de aeronaves desenvolvidos usando dados reais de aeronaves reais, túneis de vento e análise dinâmica de fluidos computacional. Isso permite que o VMS gere acelerações precisas que resultam em uma experiência quase semelhante a um voo para pilotos e passageiros. Simuladores sem movimento ou movimento limitado são úteis para algum desenvolvimento e treinamento, mas para a experiência de maior fidelidade antes do voo real, o VMS é a melhor opção.  

Os gráficos da janela – as imagens geradas por computador que simulam o mundo exterior e fornecem dicas visuais para o piloto – são altamente personalizáveis. O VMS mantém muitas representações de locais nos Estados Unidos e no exterior. Modelos tridimensionais, como aeronaves, veículos terrestres e edifícios, estão incluídos nos gráficos, bem como simulações de várias condições climáticas e de iluminação. Todas as cenas podem ser modificadas e novas são criadas de acordo com a necessidade do projeto.

Flexibilidade para uma ampla variedade de veículos

Os pesquisadores realizam estudos de engenharia no VMS para avaliar a eficácia dos sistemas de controle de voo, testar rapidamente as alterações no design da aeronave ou avaliar diferentes algoritmos de controle de voo. Empresas aeroespaciais, agências governamentais e outras indústrias usam o VMS para desenvolver aeronaves ou conceitos de transporte e, posteriormente, para refinamentos de design de controle de voo e para avaliar as qualidades de manuseio.  

A flexibilidade em hardware e software permite que o VMS da NASA simule o voo de qualquer veículo aeroespacial. Os controles de voo, instrumentos de voo e assentos da aeronave de cada cabine podem ser modificados para diferentes estudos. Computadores poderosos e sistemas personalizados permitem o rápido desenvolvimento de simulação de alta fidelidade em tempo real. Isso permite que os pesquisadores testem as qualidades de manuseio e identifiquem problemas de design e possíveis falhas antes que um veículo seja construído, antes de voar e, talvez, antes de pousar na Lua.

Conceitos de Táxi Aéreo e Transporte Urbano

Como as cabines são reconfiguráveis, todo o hardware e software podem ser customizados para novos projetos. Ao longo das décadas, o VMS simulou uma ampla variedade de veículos, desde aeronaves de asa fixa, asas rotativas e aeronaves de decolagem e pouso vertical, até aeronaves experimentais recém-projetadas e concebidas, como a aeronave X-59 Quiet Supersonic Technology da NASA . 

O VMS também apóia a pesquisa para criar um sistema de transporte aéreo seguro e eficiente, que pode envolver táxis aéreos de transporte de passageiros operando acima de áreas povoadas, apelidado de Mobilidade Aérea Avançada . Os engenheiros e pesquisadores do VMS estão apoiando atividades de aviação com a Federal Aviation Administration, ou FAA, o projeto National Campaign da NASA e o projeto Revolutionary Vertical Lift da NASA, determinando quais ferramentas de automação podem ajudar melhor os pilotos, além de estudar as qualidades de direção e manuseio. 

Lunar Landers, do design ao treinamento

O VMS é principalmente um simulador de pesquisa, onde os projetistas podem testar suas ideias e otimizar o desempenho de aeronaves e espaçonaves. O VMS foi originalmente projetado para apoiar a pesquisa no desenvolvimento de novos conceitos de aeronaves aqui na Terra – mas também foi usado para modelar manobras de atracação de veículos com a Estação Espacial Internacional em órbita próxima à Terra. Pode até ser um valioso simulador de treinamento, como foi o caso do Programa de Ônibus Espacial . Todos os pilotos de ônibus espaciais da NASA receberam treinamento no VMS, e os futuros astronautas da Lua também. 

Praticamente sem atmosfera e com apenas um sexto da gravidade da Terra, a Lua parecerá muito diferente para um piloto por trás dos controles. À medida que novos projetos de módulos lunares são desenvolvidos, o VMS pode realizar testes e avaliações. A cabine do módulo lunar possui controladores de mão que podem ser usados ​​em futuros projetos de módulo lunar, e o simulador fornece dicas visuais e de movimento realistas para o piloto. O VMS já simulou dois tipos de voo lunar – o do Módulo Lunar Apollo e o do Altair, um veículo-conceito lunar explorado nos anos 2000. Mais recentemente, os parceiros do programa Human Landing System da NASA analisaram e melhoraram os primeiros conceitos de pouso para levar humanos à superfície lunar como parte das missões Artemis da NASA. 

O movimento do VMS nesses seis graus de liberdade é baseado em dados reais de pesquisas sobre manuseio de aeronaves. Isso permite que o VMS gere acelerações precisas que resultam em uma experiência quase semelhante a um voo para os pilotos. Simuladores sem movimento ou apenas movimento de inclinação são úteis para algum desenvolvimento e treinamento, mas para a experiência de maior fidelidade antes do voo real, o VMS é a melhor opção.  

Os gráficos da janela – as imagens geradas por computador que simulam o mundo exterior e fornecem dicas visuais para o piloto – são altamente personalizáveis. O VMS mantém muitas representações de localizações geográficas nos Estados Unidos e no exterior. Modelos tridimensionais, como aeronaves, veículos terrestres e edifícios, são incluídos nos gráficos, e várias condições de clima e luz podem ser simuladas. Todas as cenas podem ser modificadas e novas são criadas de acordo com a necessidade do projeto.  

Saber mais:

• Recurso de imagem da NASA:  Air Taxi Ride Quality: Seeking a Smooth Ride at the Vertical Motion Simulator  (26 de fevereiro de 2020)
• Vídeo da NASA:  Simulador de movimento vertical da NASA  (27 de setembro de 2019)
• Recurso de imagem da NASA:  “Voando” um Lunar Lander, bem aqui na Terra  (3 de junho de 2019)
• Vídeo da NASA:  STS-135 Flight Crew Trains on VMS na NASA Ames  (8 de julho de 2011)
• Vídeo da NASA:  VMS Pre History  (13 de outubro de 2010)
• Vídeo da NASA:  VMS Shuttle Sim  (18 de outubro de 2010)

Conquistas:

• 2022: O VMS atualizou toda a infraestrutura de vídeo de analógico para digital para melhorar a qualidade das imagens do simulador. 
• 2023: O VMS atualizará a exibição fora da janela de “janelas” segmentadas para um sistema de exibição de cúpula contínua. O sistema de cúpula será fixado ao sistema de movimento e a instalação fará a transição para o uso de cabines de comando intercambiáveis ​​em vez das atuais cabines intercambiáveis.

Fonte e foto: Nasa

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