Vědci oznámili způsob, jak vyřešit problém dlouhodobého testování modelů raketových motorů

40

Pod nadpisem „Pojďme mluvit o vědě“ je k diskusi navrženo téma výzkumu zaměřeného na zkrácení doby testování modelů raketových motorů.

Podstata problému pro vývojáře spočívá v tom, že se na testování motorů určených pro raketový průmysl vynakládají obrovské prostředky včetně času a financí. Téměř každá změna konstrukce motoru vyžaduje nový testovací proces, který není vždy možný kvůli různým okolnostem.



Zdálo by se, že na pomoc přicházejí počítačové technologie, které umožňují simulovat testovací procesy pro raketové motory. Ale ani zde není vše jednoduché.

Skupina výzkumníků z Texaské univerzity (USA) zveřejnila zprávu, že i se superpočítačem lze získat uspokojivá testovací data jen pár týdnů po zahájení procesu počítačové simulace. Jako příklad je uvedena analýza raketového motoru SpaceX Merlin. Workflow modelování workflow pro jeho nejnovější verzi trvalo několik měsíců, než uspokojilo jak zákazníky, tak i samotné modeláře.

Karen Willcox, která vede výzkumný tým, referuje o vývoji nových metod „vědeckého strojového učení“, které mají urychlit proces testování, vyřešit problém délky trvání tohoto testování. Hovoříme o metodě, která kombinuje vědecké výpočty se strojovými daty, využívající mimo jiné fyzikální modelování. Nový přístup, říká Dr. Willcox, využívá možnosti řádově zmenšit velikost elektrárny v simulaci, čímž se dramaticky zkrátí doba testování.

Pro inženýry je při vytváření raketových motorů důležité získat včasné údaje o tom, jak se nebude chovat celá instalace, ale její konkrétní jednotka, uzel. Při zohlednění jednoho nebo druhého jeho designu při provádění změn tohoto návrhu. Použití metody strojové analýzy redukovaného pohonného systému není vždy možné, ale lze ji podle zástupců výzkumné skupiny použít a přenést na konstruktéry k získání klíčových výsledků.



Zejména byla použita nová metoda využívající „strojové učení“ pro výpočet parametrů spalování paliva v komoře motoru. Pomocí počítačového modelu byly získány konkrétní scénáře při provozu vstřikovače. Na základě analýzy těchto scénářů byly vytvořeny grafy polí tlaku, rychlosti, chemického složení zplodin hoření a jejich teploty. Tato data zase pomohla výzkumníkům vytvořit model stroje se sníženým pořadím a také „naučit počítač“ provádět zrychlenou analýzu.

Sami vědci metodu nazývají – od konkrétního k obecnému přes mezilehlá data.

Ze zprávy:

Tato verze práce umožnila generovat výsledky s následným počítačovým zpracováním po dobu zhruba dvou set hodin. Na základě získaných zkušeností se stroj nyní přepne na „samoučení“, aby se proces analýzy urychlil. Jedná se o jakési opakování procesů na simulátoru. Plánuje se, že se zlepšením procesu může analýza provozu raketového motoru trvat jen několik sekund.

Dr. Willcox:

Tato metoda samozřejmě nepřinese řešení víceúrovňových problémů testování raketových motorů. Ale v první fázi to rozhodně ušetří prostředky na analýzu základních dat, zkrátí dobu procesu a zajistí vysoké výsledky.


Pro informaci: raketový motor SpaceX Merlin je kapalný. Má několik modifikací, včetně Vacuum 1D. Hmotnost - do 500 kg. Tah pod gravitací na hladině moře - přibližně 850 kN. Doba provozu - až 375 s (v závislosti na modifikaci). Tlak ve spalovací komoře je 97 atm. Poprvé použito při uvedení na trh v září 2013.
Naše zpravodajské kanály

Přihlaste se k odběru a zůstaňte v obraze s nejnovějšími zprávami a nejdůležitějšími událostmi dne.

40 komentáře
informace
Vážený čtenáři, abyste mohli zanechat komentář k publikaci, musíte přihlášení.
  1. -5
    20 2020 апреля
    Pod nadpisem „Pojďme mluvit o vědě“ je k diskusi navrženo téma výzkumu zaměřeného na zkrácení doby testování modelů raketových motorů.

    A tady co, specializované fórum raketových motorů.
    - Dostal jsem se sem nebo ne.
    1. 0
      20 2020 апреля
      Autor, v pondělí, po Velikonocích?
      Brežněv stojí před zrcadlem:
      - Idea…
      - Idea…
      - Kde jsem?
      1. 0
        20 2020 апреля
        Tady je další:
        Muž se ráno probudí, rozhlédne se, vstane, jde k zrcadlu a upřeně hledí na odraz.
        Pak přišla jeho žena z kuchyně: "Seryozho, běž se nasnídat!"
        Muž k jeho odrazu: "Vzpomněl jsem si! Sergey!" nápoje
    2. +3
      20 2020 апреля
      A kdo ti brání projít kolem? Nebo to není zásadní téma zvyšování obranyschopnosti země
  2. -1
    20 2020 апреля
    Ve skutečnosti mají všechny tyto počítačové programy jeden problém – notoricky známý lidský faktor. Jedna chyba ve výpočetním programu zpočátku způsobí větší chybu měření a zpochybňuje vytvoření nebo testování produktu v budoucnu. Proto, ať už jsou terénní testy jakkoli drahé a obtížné, po více než deseti letech se bez nich neobejde.
  3. +1
    20 2020 апреля
    Pokud se bavíme o motoru na bojové střele s jednosměrnou letenkou, pak můžete tuto metodu použít, pokud motor „veze“ lidi, tak ne. Dokud produkt neprojde celým cyklem testů, neměli byste mu věřit. Žádné modely a rozvržení nebudou fungovat.
    1. +1
      20 2020 апреля
      Daleko od toho.
      Pokud je střela bojová s jednosměrnou letenkou, pak „nesplnění bojového poslání“ vede k válečnému soudu. Takže odpovědnost je ve všech případech vysoká (((((
  4. +1
    20 2020 апреля
    100 atmosfér ve spalovacím prostoru není nic smavý
    1. 0
      20 2020 апреля
      Provozovatel hi - to je supergril, smažená kuřata nebo ražniči - mashlyk lol !!!
    2. +1
      20 2020 апреля
      Problém zvyšování tlaku o řády je řešen velmi jednoduše, je nutné takříkajíc změnit krátkou dobu trvání procesu a toho je dosaženo technicky
      1. 0
        21 2020 апреля
        Tedy organizovat rychlejší spalování nebo nahradit kontinuální spalovací proces pulzačním?
        1. 0
          22 2020 апреля
          Oba! ale ještě víc! Je třeba chápat, že aby se takříkajíc zamezilo kontinuitě procesu a přerušení toku, je nutné zajistit, aby jak tlakový vstupní tok, tak i výstupní tok byly neoddělitelné. Jedná se o technologii pro poskytování algoritmů pro jednotlivé fáze. Atd
    3. +4
      20 2020 апреля
      Citace: Operátor
      100 atmosfér ve spalovacím prostoru není nic smavý
      Co znamená „nic“? "Odbory" stále létají s pomocí RD-107. Ten má ve spalovací komoře tlak „jen“ 58 atm. úsměv
      1. -2
        20 2020 апреля
        RD-107 se koneckonců dožil 63 let, a to navzdory skutečnosti, že super-duper "Merlin" je ve skutečnosti uveden jako Maska v kategorii inovativních.

        S tímto přístupem by měl RD-180 s 253 atmosférami pro zaměstnance projít kategorií „bude to fantastické“ smavý
        1. 0
          20 2020 апреля
          Nevím, jakou kategorií tam procházejí „zaměstnanci“ RD-180, ale skutečnost, že je to jen 5 (!!!) jednokomorových F-1 instalované v prvních stupních Saturn V, s "jen" nějakým tlakem ve svých spalovacích komorách 69 atm 7krát „vystříleli“ na Měsíc 2965 tun lunárních expedic plného vybavení (a bez jediného selhání!) Osobně mám upřímnou radost a obdiv.
          A už žádné o vysokých tlacích ve spalovací komoře, prosím. hi
          1. -3
            20 2020 апреля
            Není třeba psát své komentáře do mých.
        2. +1
          20 2020 апреля
          Je považován za inovativní díky své nízké odolnosti, snadné výrobě a dlouhé životnosti.
          1. -2
            20 2020 апреля
            Kerogas se také vyznačuje nízkou cenou, snadnou výrobou a dlouhou životností. smavý

            Design Merlin byl vyvinut na objednávku NASA ještě v dobách Starého zákona (proto tlak 100 atmosfér), zamítnut a zpřístupněn veřejnosti v souladu s americkými zákony (jako všechny nezařazené produkty vyvinuté pro rozpočtové prostředky). Musk právě sebral to, co nikdo nepotřeboval.

            Pravda, Errr, který byl mlhavě neurčitý, blábolil něco o vodíkovo-kyslíkovém motoru Saturnu s ještě nižším tlakem ve spalovací komoře. U tohoto motoru vysoká výhřevnost vodíku kompenzovala pokles měrného impulsu v důsledku nižšího tlaku ve spalovací komoře a hlavně byl tento motor použit ve druhém stupni Saturnu, který začal pracovat při startu vozidlo bylo zvednuto do řídkých vrstev atmosféry, kde byl protitlak na výstupu z trysky menší než na hladině moře.

            SSSR ale dokázal umýt Američany pomocí vodíkovo-kyslíkového motoru RD-0120 o tlaku 220 atmosfér, instalovaného na nosné raketě Energia. tyran
            1. +1
              20 2020 апреля
              Marilyn vyvinula SpaceX, nepoužila žádný motor jako primární základ, jde o zcela originální vývoj pro potřeby SpaceX
              Tlak určil, že SpaceX zvolil otevřený okruh, aby byl motor levnější a jednodušší
              1. -1
                20 2020 апреля
                Otevřený okruh s odvodem výfukových plynů z turbogenerátoru do vnějšího prostoru nijak neovlivňuje tlak ve spalovacím prostoru.
                1. 0
                  20 2020 апреля
                  I to hodně ovlivňuje.
                  Zkontrolujte tlak u motorů s otevřeným a uzavřeným okruhem.
                  U motoru s uzavřeným okruhem je průtok pracovní kapaliny vysokotlakou turbínou výrazně vyšší než u motoru s otevřeným okruhem, což umožňuje dosáhnout vyšších tlaků ve spalovacím prostoru.
                  1. -1
                    20 2020 апреля
                    Jde jen o to, že raketový motor s otevřeným okruhem je velmi starodávná konstrukce, ve které je také zastaralý tlak ve spalovací komoře.
                    1. +1
                      20 2020 апреля
                      Volba mezi raketovým motorem s otevřeným a uzavřeným okruhem je věcí výběru priorit. Ty i ty motory jsou vyvíjeny a používány dodnes.
                      Například v roce 5 vznikl raketový motor Vulkan s otevřeným okruhem pro střely Ariane-1997.
                      Nebo stejné vydání Marilyn 2006.
  5. -3
    20 2020 апреля
    To je zjevně mimo téma tohoto webu. Chyběl Roma Banshee nebo Vadim Smironov, spíše svěřenci.
    Zde na místě se neshromáždili fyzici, i když mnozí se zkušenostmi.
    1. +6
      20 2020 апреля
      To je zjevně mimo téma tohoto webu. Chyběl Roma Banshee nebo Vadim Smironov, spíše svěřenci.
      Zde na místě se neshromáždili fyzici, i když mnozí se zkušenostmi.

      Jde o to rozšířit si obzory – vše je řečeno přístupným jazykem, aniž by to bylo chytré.
  6. Komentář byl odstraněn.
  7. +1
    20 2020 апреля
    To vše je nesmírně zajímavé.
    Ale není hlášeno, zda kontrola metody proběhla??
    Udělejte elektronická data v souladu s praktickými výsledky. A co
    shromážděné statistiky?
    1. 0
      20 2020 апреля
      Nemohou do sebe zapadnout, protože moderní metody práce s velkými daty neumožňují zohlednit nejen dominantní aspekty, ale ani samotnou procedurální povahu změny všech těchto jednotlivých dat.
      1. 0
        20 2020 апреля
        Jo... Tady je něco a jak to dostaneš do těch původních, tak to dostaneš. Skutečný život je bohatší...
        1. 0
          20 2020 апреля
          Přesně tak, všimli jste si! Samotná metodologie analýzy by měla zahrnovat neustálé vkládání nových dat a neustálou analýzu proměnných procesů. Ale to vše není ani zdaleka!
      2. 0
        21 2020 апреля
        V pláči! Teď to jistě nikdo nepochopí! Účet v plné výši.
    2. 0
      21 2020 апреля
      V oblastech, kde se získávají skutečná testovací data, dávají moderní počítačové simulační balíčky velmi přesné výsledky i bez strojového učení (data z testů se používají ke korekci fyzikálního a matematického modelu a dále – čím odlišnější statistiky, tím přesnější model ve známém oblasti a v intervalech mezi nimi, jen to nyní lze provádět automaticky pomocí strojového učení).
      Ano, ano, to, o čem psal gridasov, je skutečně implementováno (pouze lidmi, ručně), ale i při tomto přístupu jsou potřeba prototypy a testy (možná v menším množství, ale jsou vyžadovány).

      Tyto limity je nutné překročit, výsledek může být praktičnosti velmi vzdálený.
  8. 0
    20 2020 апреля
    Mnozí kroutí prstem na spánku na moji adresu. Ale bez použití funkce konstantní hodnoty čísla není možné popsat nejen turbulentní nebo plazmové procesy, ale to je nutné analyzovat v každém bodě lokálního procesu, ale je také nemožné popsat laminární procesy. Pokusy budovat lokální prostory založené na přechodných procesech přitom vypadají směšně, nemluvě o těch vysoce potenciálních. Modely motorů v malém měřítku se navíc od skutečných plnohodnotných liší tím, že z matematického hlediska nelze jednu agregovanou kapacitu velkých dat nahradit jinou. rozumí tomu někdo? Kromě toho klíčové problémy raketových a procesně řízených motorů spočívají v turbodmychadlech paliva, ve kterém má mechanismus pro řízení toku kapalin nebo plynů limity stejného turbulentního výtoku. Z toho plyne nemožnost zvýšit hustotu energie, mohu-li to tak říci, a to znamená nemožnost vytvořit těžké rakety.
    1. -1
      20 2020 апреля
      Mnozí kroutí prstem na spánku na moji adresu.

      nekroutím se....
      1. 0
        20 2020 апреля
        Děkuji! Věřím. A vůbec chápu, že nejsem jediný, kdo oplývá racionálními a rozumnými nápady a vývojem. Problém je v mechanismu jejich realizace.
    2. +1
      20 2020 апреля
      Ale koneckonců mluvíme nejen o plynodynamických procesech, ale také o práci železa, o kterou je velký zájem.
      1. 0
        20 2020 апреля
        Naprosto správně! Tyto aspekty mi již někdy chybí a samozřejmě je potřeba analýza celého komplexu kombinovaných komponentů účastnících se procesu. Vysoký potenciál výronu pohybujících se proudů nepochybně způsobuje ionizaci výtokových ploch a polarizaci konstrukčních prvků. To znamená, že magnetické toky začnou vytvářet magnetické interakce ve spojích a samotné struktuře dílů a celé konstrukce. Ale tato analýza srovnání různých rozměrů a polarizace prvků se nyní neprovádí - neexistuje žádná metodika. Proto je zřejmé, že neexistuje model, který by zohledňoval podmínky různých úrovní vnějšího prostředí, ve kterém bude motor pracovat. Obecně platí, že bez nových matematických metod analýzy nedochází k rozvoji strategicky důležitého odvětví.
    3. +1
      20 2020 апреля
      Počítač nepočítá motor, ale jeho matematický model (MM). Jak moc ale MM odpovídá skutečnému „železnému“ motoru, je velká otázka. Proto bude nemožné zajistit spolehlivost skutečného "železa" bez skutečných "oheňových" testů po velmi dlouhou dobu.
  9. +1
    20 2020 апреля
    Počítačové modelování postupně vstupuje do všech oblastí techniky a vědy.
    Sám jsem ještě v polovině 90. let slyšel, jak doktoři v chemii konstatovali, že komp. modelování NIKDY nenahradí "skutečnou" kreativní práci se zkumavkami v omezené syntéze. Jak to bylo vyměněno! Již několik let.
    Dnes už nikdo nevezme zkumavky do ruky, dokud nebude počítačový model.
    1. +1
      20 2020 апреля
      Hluboce se mýlíte! Matematický model analýzy 0 jak nebyl a není! Proč? Protože MM bere v úvahu pouze statistiky a analytické závěry vytváří lidský mozek. Proto neexistují žádné doporučující aspekty práce metodiky. Člověk si vybere práci svého mozku a pak už jen pravděpodobnost toho, co lze získat ve zkumavce. Ještě jednou – ani jeden MM nedává doporučující a rozumné závěry. Výpočet a analýza jsou zásadně odlišné jevy.
    2. 0
      21 2020 апреля
      Velmi zajímavé. To je pravděpodobně důvod, proč jaro nikdy nepřijde. Dívám se na stejný MM v meteorologech a vidím nádherné okno tří dnů, které se na časové škále posouvá doprava. Nastavit na dva dny dopředu. A podle předpovědi starého dědečka bude ve vigvamu teplo až do poloviny května. Ano, a léto nepotěší.

"Pravý sektor" (zakázaný v Rusku), "Ukrajinská povstalecká armáda" (UPA) (zakázaný v Rusku), ISIS (zakázaný v Rusku), "Jabhat Fatah al-Sham" dříve "Jabhat al-Nusra" (zakázaný v Rusku) , Taliban (zakázaný v Rusku), Al-Káida (zakázaný v Rusku), Protikorupční nadace (zakázaný v Rusku), Navalnyj ústředí (zakázaný v Rusku), Facebook (zakázaný v Rusku), Instagram (zakázaný v Rusku), Meta (zakázaný v Rusku), Misantropická divize (zakázaný v Rusku), Azov (zakázaný v Rusku), Muslimské bratrstvo (zakázaný v Rusku), Aum Shinrikyo (zakázaný v Rusku), AUE (zakázaný v Rusku), UNA-UNSO (zakázaný v Rusko), Mejlis lidu Krymských Tatarů (v Rusku zakázán), Legie „Svoboda Ruska“ (ozbrojená formace, uznaná jako teroristická v Ruské federaci a zakázaná)

„Neziskové organizace, neregistrovaná veřejná sdružení nebo jednotlivci vykonávající funkce zahraničního agenta“, jakož i média vykonávající funkci zahraničního agenta: „Medusa“; "Hlas Ameriky"; "Reality"; "Přítomnost"; "Rozhlasová svoboda"; Ponomarev; Savitská; Markelov; kamalyagin; Apakhonchich; Makarevič; Dud; Gordon; Ždanov; Medveděv; Fedorov; "Sova"; "Aliance lékařů"; "RKK" "Centrum Levada"; "Pamětní"; "Hlas"; "Osoba a právo"; "Déšť"; "Mediazone"; "Deutsche Welle"; QMS "Kavkazský uzel"; "Člověk zevnitř"; "Nové noviny"