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.