Tutkijat ovat ilmoittaneet tavan ratkaista rakettimoottorimallien pitkän aikavälin testausongelma

40

Otsikon "Puhutaan tieteestä" alla esitetään keskustelunaihe rakettimoottorimallien testausajan lyhentämiseen tähtäävää tutkimusta.

Kehittäjien ongelman ydin on se, että rakettiteollisuudelle tarkoitettujen moottoreiden testaamiseen kuluu valtavia resursseja, mukaan lukien aikaa ja taloutta. Lähes kaikki moottorin suunnitteluun tehtävät muutokset edellyttävät uutta testausprosessia, mikä ei ole aina mahdollista erilaisten olosuhteiden vuoksi.



Vaikuttaa siltä, ​​että tietokoneteknologiat tulevat apuun, mikä mahdollistaa rakettimoottoreiden testiprosessien simuloinnin. Mutta kaikki ei ole täälläkään yksinkertaista.

Texasin yliopiston (USA) tutkijaryhmä julkaisi raportin, jonka mukaan jopa supertietokoneella voidaan saada tyydyttävä testitulos vain muutaman viikon kuluttua tietokonesimulaatioprosessin alkamisesta. Esimerkkinä annetaan analyysi SpaceX Merlin -rakettimoottorista. Uusimman version työnkulun mallinnuksen työnkulku kesti useita kuukausia tyydyttääkseen sekä asiakkaat että mallintajat itse.

Tutkimusryhmää johtava Karen Willcox raportoi uusien "tieteellisten koneoppimismenetelmien" kehittämisestä testausprosessin nopeuttamiseksi, tämän testauksen keston ongelman ratkaisemiseksi. Puhumme menetelmästä, jossa tieteelliset laskelmat yhdistetään konedataan käyttämällä muun muassa fysikaalista mallintamista. Dr. Willcox sanoo, että uusi lähestymistapa hyödyntää kykyä pienentää voimalaitoksen kokoa suuruusluokkaa simuloinnissa, mikä vähentää merkittävästi testausaikaa.

Insinööreille rakettimoottoreita luotaessa on tärkeää saada oikea-aikaista tietoa siitä, kuinka koko asennus ei toimi, vaan sen tietty yksikkö, solmu. Kun otetaan huomioon yksi tai toinen sen suunnittelu, tehdessään muutoksia tähän malliin. Supistetun propulsiojärjestelmän koneanalyysimenetelmän käyttäminen ei aina ole mahdollista, mutta sitä voidaan soveltaa ja siirtää suunnittelijoille keskeisten tulosten saamiseksi, tutkijaryhmän edustajien mukaan.



Erityisesti sovellettiin uutta "koneoppimista" käyttävää menetelmää polttoaineen palamisparametrien laskemiseen moottorikammiossa. Tietokonemallin avulla saatiin spesifisiä skenaarioita ruiskun toiminnan aikana. Näiden skenaarioiden analyysin perusteella luotiin käyrät palamistuotteiden painekentistä, nopeudesta, kemiallisesta koostumuksesta ja niiden lämpötilasta. Nämä tiedot puolestaan ​​auttoivat tutkijoita luomaan mallin alennetun tilauksen moottorista sekä "opettamaan tietokoneen" suorittamaan nopeutettua analyysiä.

Tiedemiehet itse kutsuvat menetelmää - erityisestä yleiseen välitietojen kautta.

Raportista:

Tämä versio työstä mahdollisti tulosten luomisen myöhemmällä tietokonekäsittelyllä noin kahdensadan tunnin ajan. Saatujen kokemusten perusteella kone siirtyy nyt "itseoppimiseen" nopeuttaakseen analyysiprosessia. Tämä on eräänlainen prosessien toisto simulaattorissa. On suunniteltu, että prosessin parantamisen myötä rakettimoottorin toiminnan analysointi voi kestää vain muutaman sekunnin.

Tri Willcox:

Tämä menetelmä ei tietenkään tarjoa ratkaisua rakettimoottorien testauksen monitasoisiin ongelmiin. Mutta ensimmäisessä vaiheessa se säästää ehdottomasti resursseja perustietojen analysoinnissa, lyhentää prosessiaikaa ja varmistaa korkeat tulokset.


Viitteeksi: SpaceX Merlin -rakettimoottori on nestemäinen. Siinä on useita muunnelmia, mukaan lukien Vacuum 1D. Paino - jopa 500 kg. Työntövoima painovoiman vaikutuksesta merenpinnan tasolla - noin 850 kN. Käyttöaika - jopa 375 s (riippuen muutoksesta). Polttokammion paine on 97 atm. Käytettiin ensimmäisen kerran julkaisussa syyskuussa 2013.
Uutiskanavamme

Tilaa ja pysy ajan tasalla viimeisimmistä uutisista ja päivän tärkeimmistä tapahtumista.

40 Kommentit
tiedot
Hyvä lukija, jotta voit jättää kommentteja julkaisuun, sinun on kirjaudu.
  1. -5
    Huhtikuu 20 2020
    Otsikon "Puhutaan tieteestä" alla esitetään keskustelunaihe rakettimoottorimallien testausajan lyhentämiseen tähtäävää tutkimusta.

    Ja mitä, rakettimoottoreiden erikoisfoorumi.
    - Tulin tänne tai en tänne.
    1. 0
      Huhtikuu 20 2020
      Kirjoittaja maanantaina, pääsiäisen jälkeen?
      Brežnev seisoo peilin edessä:
      - Idea…
      - Idea…
      - Missä minä olen?
      1. 0
        Huhtikuu 20 2020
        Tässä toinen:
        Mies herää aamulla, katselee ympärilleen, nousee ylös, menee peilin luo ja tuijottaa tarkasti heijastusta.
        Sitten hänen vaimonsa tuli keittiöstä: "Seryozha, mene aamiaiselle!"
        Mies hänen heijastukseensa: "Muistan! Sergei!" juomat
    2. +3
      Huhtikuu 20 2020
      Ja kuka estää sinua kulkemasta ohi? Vai eikö tämä ole maan puolustuskyvyn lisäämisen perusaihe
  2. -1
    Huhtikuu 20 2020
    Itse asiassa kaikilla näillä tietokoneohjelmilla on yksi ongelma - pahamaineinen inhimillinen tekijä. Yksi virhe laskentaohjelmassa antaa aluksi suuremman mittausvirheen ja kyseenalaistaa tuotteen luomisen tai testaamisen tulevaisuudessa. Siksi riippumatta siitä, kuinka kalliita ja vaikeita kenttäkokeet ovat, ilman niitä ei voida tehdä yli vuosikymmeneen.
  3. +1
    Huhtikuu 20 2020
    Jos puhumme taisteluohjuksen moottorista, jossa on yksisuuntainen lippu, voit käyttää tätä menetelmää, jos moottori "kuljettaa" ihmisiä, niin ei. Ennen kuin tuote on läpäissyt täyden testisyklin, sinun ei pitäisi luottaa siihen. Mikään malli ja asettelu ei toimi.
    1. +1
      Huhtikuu 20 2020
      Kaukana siitä.
      Jos ohjus on taistelu yksisuuntaisella lipulla, "taistelutehtävän suorittamatta jättäminen" johtaa sotaoikeuteen. Vastuu on siis kaikissa tapauksissa korkea (((((
  4. +1
    Huhtikuu 20 2020
    100 ilmakehää polttokammiossa ei ole mitään naurava
    1. 0
      Huhtikuu 20 2020
      operaattori hi - tämä on supergrilli, paista kanat tai shish kebab - mashlyk lol !
    2. +1
      Huhtikuu 20 2020
      Paineen suuruusluokkien nostamisen ongelma ratkaistaan ​​hyvin yksinkertaisesti, niin sanotusti prosessin lyhytkestoisuus on tarpeen muuttaa, ja tämä saavutetaan teknisesti
      1. 0
        Huhtikuu 21 2020
        Siinä mielessä järjestää nopeampi palaminen vai korvata jatkuva palamisprosessi sykkivällä?
        1. 0
          Huhtikuu 22 2020
          Molemmat! mutta vielä enemmän! On ymmärrettävä, että niin sanotusti prosessin jatkuvuuden ja virtauksen katkeamisen välttämiseksi on varmistettava, että sekä paineen tulovirtaus että lähtevä virtaus ovat erottamattomia. Tämä on tekniikka, joka tarjoaa algoritmeja yksittäisille vaiheille. Jne
    3. Err
      +4
      Huhtikuu 20 2020
      Lainaus: Operaattori
      100 ilmakehää polttokammiossa ei ole mitään naurava
      Mitä tarkoittaa "ei mitään"? "Ammattiliitot" lentävät edelleen RD-107:n avulla. Jälkimmäisen paine polttokammiossa on "vain" 58 atm. hymyillä
      1. -2
        Huhtikuu 20 2020
        RD-107 täytti lopulta 63 vuotta siitä huolimatta, että super-duper "Merlin" on itse asiassa listattu Maskiksi innovatiivisten kategoriassa.

        Tällä lähestymistavalla RD-180, jossa on 253 ilmapiiriä henkilökunnan jäsenille, pitäisi läpäistä kategoria "antaa upeaa" naurava
        1. Err
          0
          Huhtikuu 20 2020
          En tiedä minkä luokan RD-180 "henkilökunnan jäsenet" siellä käyvät läpi, mutta se on vain 5 (!!!) yksikammio Saturn V:n ensimmäisiin vaiheisiin asennetut F-1:t, joiden palokammioissa on "vain vähän" painetta 69 ATM 7 kertaa he "ampuivat" Kuuhun 2965 tonnia kuun tutkimusmatkoja täydellä kalustolla (eikä ainuttakaan epäonnistumista!) Olen henkilökohtaisesti aitoa iloa ja ihailua.
          Ja ei enempää korkeista paineista polttokammiossa, pyydän teitä. hi
          1. -3
            Huhtikuu 20 2020
            Sinun ei tarvitse lähettää kommenttejasi minulle.
        2. +1
          Huhtikuu 20 2020
          Sitä pidetään innovatiivisena sen alhaisen kestävyyden, helppouden ja pitkän käyttöiän vuoksi.
          1. -2
            Huhtikuu 20 2020
            Kerogas erottuu myös edullisista kustannuksistaan, tuotannon helppoudesta ja pitkästä käyttöiästä. naurava

            Merlin-malli kehitettiin NASA:n tilauksesta jo Vanhan testamentin aikoina (siis 100 ilmakehän paine), hylättiin ja asetettiin yleisön saataville Yhdysvaltain lakien mukaisesti (kuten kaikki budjettivaroihin kehitetyt luokittelemattomat tuotteet). Musk poimi juuri sen, mitä kukaan ei tarvinnut.

            On totta, että Errr, joka oli epämääräisen epämääräinen, nyökkäsi jotain Saturnuksen vety-happimoottorista, jolla oli vielä pienempi paine polttokammiossa. Tässä moottorissa vedyn korkea lämpöarvo kompensoi ominaisimpulssin laskun, joka johtui alhaisemmasta paineesta polttokammiossa, ja mikä tärkeintä, tätä moottoria käytettiin Saturnuksen toisessa vaiheessa, joka alkoi toimia laukaisun yhteydessä. ajoneuvo nostettiin harvinaisiin ilmakehän kerroksiin, joissa vastapaine suuttimen ulostulossa oli pienempi kuin merenpinnan tasolla.

            Mutta Neuvostoliitto pystyi pesemään amerikkalaiset RD-0120 vety-happimoottorin avulla, jonka paine oli 220 ilmakehää ja joka oli asennettu Energian kantoraketille. kiusata
            1. +1
              Huhtikuu 20 2020
              Marilyn on SpaceX:n kehittämä, se ei käyttänyt mitään moottoria ensisijaisena perustana, se on täysin alkuperäinen kehitys SpaceX:n tarpeisiin
              Paine päätti, että SpaceX valitsi avoimen piirin tehdäkseen moottorista halvemman ja yksinkertaisemman
              1. -1
                Huhtikuu 20 2020
                Avoin piiri, jossa pakokaasut puretaan turbogeneraattorista ulkotilaan, ei vaikuta polttokammion paineeseen millään tavalla.
                1. 0
                  Huhtikuu 20 2020
                  Se vaikuttaa myös paljon.
                  Tarkista avoimen ja suljetun piirin moottoreiden paine.
                  Suljetussa moottorissa työnesteen virtausnopeus HP-turbiinin läpi on huomattavasti suurempi kuin avoimen kierron moottorissa, mikä mahdollistaa korkeampien paineiden saavuttamisen palotilassa
                  1. -1
                    Huhtikuu 20 2020
                    On vain niin, että avoimen kierron rakettimoottori on hyvin vanha malli, jossa myös polttokammion paine on vanhentunut.
                    1. +1
                      Huhtikuu 20 2020
                      Valinta avoimen ja suljetun kierron rakettimoottorin välillä on prioriteettien valinta. Sekä näitä että noita moottoreita kehitetään ja käytetään tähän päivään asti.
                      Esimerkiksi Vulkan avoimen kierron rakettimoottori Ariane-5-ohjuksia varten luotiin vuonna 1997.
                      Tai sama Marilyn 2006 -julkaisu.
  5. -3
    Huhtikuu 20 2020
    Tämä ei selvästikään kuulu tämän sivuston aiheeseen. Roma Banshee jäi tai Vadim Smironov, pikemminkin osastot.
    Ei fyysikot kokoontuneet tänne sivustolle, vaikka monilla oli kokemusta.
    1. +6
      Huhtikuu 20 2020
      Tämä ei selvästikään kuulu tämän sivuston aiheeseen. Roma Banshee jäi tai Vadim Smironov, pikemminkin osastot.
      Ei fyysikot kokoontuneet tänne sivustolle, vaikka monilla oli kokemusta.

      Tämä on näkemyksen laajentamista - kaikki sanotaan helposti ymmärrettävällä kielellä, olematta fiksu.
  6. Kommentti on poistettu.
  7. +1
    Huhtikuu 20 2020
    Kaikki tämä on erittäin mielenkiintoista.
    Mutta ei raportoida, tapahtuiko menetelmän tarkistus ??
    Sopivatko sähköiset tiedot käytännön tuloksiin. Ja mitä
    kerätä tilastoja?
    1. 0
      Huhtikuu 20 2020
      Ne eivät sovi yhteen, koska nykyaikaiset työskentelymenetelmät big datan kanssa eivät salli kaikkien näiden yksittäisten tietojen muuttamisen hallitsevien näkökohtien lisäksi myös menettelyllistä luonnetta.
      1. 0
        Huhtikuu 20 2020
        Joo... Tässä se on jotain ja kuinka saat sen alkuperäisiksi, saat sen. Todellinen elämä on rikkaampaa...
        1. 0
          Huhtikuu 20 2020
          Juuri niin, olet huomannut! Itse analyysimenetelmiin tulisi sisältyä jatkuva uusien tietojen syöttäminen ja muuttuvien prosessien jatkuva analysointi. Mutta tämä kaikki ei ole edes lähellä!
      2. 0
        Huhtikuu 21 2020
        Itkussa! Nyt kukaan ei varmasti ymmärrä! Tili kokonaisuudessaan.
    2. 0
      Huhtikuu 21 2020
      Alueilla, joilla saadaan todellista testidataa, nykyaikaiset tietokonesimulaatiopaketit antavat erittäin tarkat tulokset myös ilman koneoppimista (testien dataa käytetään fyysisen ja matemaattisen mallin korjaamiseen, ja lisäksi - mitä enemmän tilastoja, sitä tarkempi malli tunnetaan alueilla ja niiden välillä, nyt se voidaan tehdä automaattisesti koneoppimisen avulla).
      Kyllä, kyllä, se, mistä gridasov kirjoitti, toteutetaan todella (vain ihmiset, manuaalisesti), mutta jopa tällä lähestymistavalla tarvitaan prototyyppejä ja testejä (ehkä pienempiä määriä, mutta niitä vaaditaan).

      On välttämätöntä ylittää nämä rajat, tulos voi olla hyvin kaukana käytännöllisestä.
  8. 0
    Huhtikuu 20 2020
    Monet vääntää sormea ​​temppelissäni osoitteessa. Mutta ilman luvun vakioarvon funktiota on mahdotonta kuvata paitsi turbulentteja tai plasmaprosesseja, vaan tämä on analysoitava jokaisessa paikallisen prosessin pisteessä, mutta on myös mahdotonta kuvata laminaarisia prosesseja. Samaan aikaan yritykset rakentaa paikallisia tiloja ohimenevien prosessien pohjalta näyttävät naurettavalta, puhumattakaan erittäin potentiaalisista. Lisäksi pienimuotoiset moottorimallit eroavat todellisista täysimittaisista moottorimalleista siinä, että matemaattisesti katsottuna yhtä suurdatan aggregoitua kapasiteettia ei voida korvata toisella. Ymmärtääkö kukaan tätä? Lisäksi raketti- ja prosessiohjattujen moottoreiden avainongelmat ovat ahtimen turbopolttoaineessa, jossa nesteiden tai kaasujen virtausta säätelevällä mekanismilla on saman turbulenttisen ulosvirtauksen rajat. Tästä syystä on mahdotonta nostaa energiatiheyttä, jos saan sanoa niin, ja tämä merkitsee mahdottomuutta luoda raskaita raketteja.
    1. -1
      Huhtikuu 20 2020
      Monet vääntää sormea ​​temppelissäni osoitteessa.

      en väännä....
      1. 0
        Huhtikuu 20 2020
        Kiitos! Minä uskon. Ja yleisesti ottaen ymmärrän, etten ole ainoa, joka on täynnä järkeviä ja järkeviä ideoita ja kehityskulkuja. Ongelma on niiden toteutusmekanismissa.
    2. +1
      Huhtikuu 20 2020
      Mutta loppujen lopuksi emme puhu vain kaasudynaamisista prosesseista, vaan myös raudan työstä, joka on erittäin kiinnostava.
      1. 0
        Huhtikuu 20 2020
        Aivan oikeassa! Näitä näkökohtia kaipaan jo joskus, ja tietysti tarvitaan analyysiä koko prosessiin osallistuvien komponenttien kokonaisuudesta. Liikkuvien virtausten suuri ulosvirtauspotentiaali aiheuttaa epäilemättä ulosvirtauspintojen ionisaatiota ja rakenneosien polarisaatiota. Tämä tarkoittaa, että magneettivuot alkavat muodostaa magneettisia vuorovaikutuksia liitoksissa ja osien rakenteessa ja koko rakenteessa. Mutta tätä eri ulottuvuuksien ja elementtien polarisaatioiden vertailua koskevaa analyysiä ei tehdä nyt - ei ole menetelmää. Siksi on ilmeistä, että ei ole olemassa mallia, joka ottaisi huomioon ulkoisen ympäristön eri tasojen olosuhteet, joissa moottori toimii. Yleisesti ottaen ilman uusia matemaattisia analyysimenetelmiä ei ole mahdollista kehittää strategisesti tärkeää toimialaa.
    3. +1
      Huhtikuu 20 2020
      Tietokone ei laske moottoria, vaan sen matemaattista mallia (MM). Mutta kuinka paljon MM vastaa todellista "rautaista" moottoria, on iso kysymys. Siksi on mahdotonta varmistaa todellisen "raudan" luotettavuutta ilman todellisia "palotestejä" erittäin pitkään.
  9. +1
    Huhtikuu 20 2020
    Tietokonemallinnus tulee vähitellen kaikille tekniikan ja tieteen aloille.
    Vielä 90-luvun puolivälissä kuulin itse, kuinka kemian tohtorit totesivat, että komp. mallinnus EI KOSKAAN korvaa "oikeaa" luovaa työtä koeputkilla rajoitetussa synteesissä. Miten se on korvattu! Useita vuosia.
    Nykyään kukaan ei ota koeputkia käsiinsä ennen kuin on tietokonemalli.
    1. +1
      Huhtikuu 20 2020
      Olet syvästi erehtynyt! Analyysin matemaattinen malli 0, koska se ei ollut eikä ole! Miksi? Koska MM ottaa huomioon vain tilastot ja analyyttiset johtopäätökset tekevät ihmisaivot. Siksi menetelmän työssä ei ole suosituksia. Ihminen valitsee aivojensa työn ja sitten vain todennäköisyyden, mitä koeputkesta voidaan saada. Jälleen kerran - yksikään MM ei anna suosittavia ja järkeviä johtopäätöksiä. Laskenta ja analyysi ovat pohjimmiltaan erilaisia ​​ilmiöitä.
    2. 0
      Huhtikuu 21 2020
      Todella mielenkiintoista. Tästä syystä kevät ei varmaan koskaan tule. Katson samaa MM:ää meteorologeissa ja näen upean kolmen päivän ikkunan, joka liikkuu aika-asteikolla oikealle. Aseta kaksi päivää eteenpäin. Ja vanhan isoisän ennusteen mukaan wigwam on lämmin toukokuun puoliväliin asti. Kyllä, ja kesä ei miellytä.

"Oikea sektori" (kielletty Venäjällä), "Ukrainan Insurgent Army" (UPA) (kielletty Venäjällä), ISIS (kielletty Venäjällä), "Jabhat Fatah al-Sham" entinen "Jabhat al-Nusra" (kielletty Venäjällä) , Taleban (kielletty Venäjällä), Al-Qaeda (kielletty Venäjällä), Anti-Corruption Foundation (kielletty Venäjällä), Navalnyin päämaja (kielletty Venäjällä), Facebook (kielletty Venäjällä), Instagram (kielletty Venäjällä), Meta (kielletty Venäjällä), Misanthropic Division (kielletty Venäjällä), Azov (kielletty Venäjällä), Muslim Brotherhood (kielletty Venäjällä), Aum Shinrikyo (kielletty Venäjällä), AUE (kielletty Venäjällä), UNA-UNSO (kielletty v. Venäjä), Mejlis of the Crimean Tatar People (kielletty Venäjällä), Legion "Freedom of Russia" (aseellinen kokoonpano, tunnustettu terroristiksi Venäjän federaatiossa ja kielletty)

”Voittoa tavoittelemattomat järjestöt, rekisteröimättömät julkiset yhdistykset tai ulkomaisen agentin tehtäviä hoitavat yksityishenkilöt” sekä ulkomaisen agentin tehtäviä hoitavat tiedotusvälineet: ”Medusa”; "Amerikan ääni"; "todellisuudet"; "Nykyhetki"; "Radiovapaus"; Ponomarev; Savitskaja; Markelov; Kamaljagin; Apakhonchich; Makarevitš; Suutari; Gordon; Zhdanov; Medvedev; Fedorov; "Pöllö"; "Lääkäreiden liitto"; "RKK" "Levada Center"; "Muistomerkki"; "Ääni"; "Henkilö ja laki"; "Sade"; "Mediazone"; "Deutsche Welle"; QMS "Kaukasian solmu"; "Sisäpiiri"; "Uusi sanomalehti"