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.