科学家宣布了解决火箭发动机模型长期测试问题的方案


在“让我们谈论科学”的标题下,提出了旨在减少火箭发动机测试模型时间的研究主题。


对于开发人员而言,问题的实质在于,要花费大量的资源(包括时间和财力)来测试为火箭工业设计的发动机。 几乎对发动机设计进行的任何更改都需要一种新的过程来进行测试,这由于各种情况而并非总是可能的。

似乎计算机技术应运而生,可以模拟火箭发动机的测试过程。 但是在这里,并非一切都简单。

德克萨斯大学(美国)的一组研究人员发表了一份报告说,即使使用超级计算机,也可以在计算机仿真过程开始后的几周内获得令人满意的测试数据。 一个示例是对SpaceX Merlin火箭发动机的分析。 最新版本的工作流程建模工作进行了几个月,这既没有使客户满意,也没有使建模专家自己满意。

研究小组负责人Karen Willcox报告了开发“科学机器学习”新方法以加速测试过程,解决测试持续时间的问题。 这是一种将科学计算与机器数据(包括使用物理建模)相结合的方法。 Willcox博士说,这种新方法抓住了机会在仿真过程中减小了发电厂的尺寸,从而大大减少了测试时间。

在制造火箭发动机时,对于工程师而言,重要的是要及时接收有关整个装置的行为方式,而不是其特定单位,组件的行为的数据。 考虑到其一个或另一个设计时,对此设计进行更改。 研究小组的代表说,并非总是可以使用简化推进系统的机器分析方法,但是要获得关键结果,可以将其应用并传播给设计者。



特别地,使用“机器学习”的新方法来计算发动机室内的燃料燃烧参数。 使用计算机模型,在喷射器的操作过程中获得了特定的方案。 在对这些情况进行分析的基础上,创建了压力场,速度,燃烧产物的化学成分及其温度的图表。 反过来,这些数据帮助研究人员创建了降阶引擎的模型,并“训练了计算机”以进行加速分析。

科学家们自己称之为方法-从特定数据到一般数据,再到中间数据。

从报告中:

此版本的工作使得在大约XNUMX小时的后续计算机处理过程中产生结果成为可能。 根据获得的经验,该机器现在可以进行“自学”以加快分析过程。 这是模拟器上过程的一种重复。 计划随着过程的改进,仅需几秒钟即可对火箭发动机的运行进行分析。

威尔考克斯博士:

当然,这种方法不能解决测试火箭发动机的多层次问题。 但是在第一阶段,它肯定可以使您节省分析基本数据的资源,减少处理时间,确保获得高结果。


供参考:SpaceX Merlin火箭发动机是指液体。 它具有多种修改,包括Vacuum 1D。 重量-最高500公斤。 在海平面重力条件下的推力约为850 kN。 操作时间-最长375 s(取决于版本)。 燃烧室中的压力为97大气压。 首次在2013年XNUMX月发布时使用。
按Ctrl 输入

注意到一个错误 突出显示文字并按。 CTRL + ENTER

40 评论
信息
亲爱的读者,您必须对出版物发表评论 注册。

Ужезарегистрированы? 登录

  1. sanik2020 20 April 2020 09:57
    • 1
    • 6
    -5
    在“让我们谈论科学”的标题下,提出了旨在减少火箭发动机测试模型时间的研究主题。

    А здесь что,специализированный форум ракетных двигателистов.
    -Я сюда попал или не сюда.
    1. knn54 20 April 2020 10:31
      • 1
      • 1
      0
      Автор,в понедельник,после Пасхи?
      Стоит Брежнев перед зерклом:
      — Идея…
      — Идея…
      — Иде я нахожусь?
      1. 20 April 2020 10:52
        • 0
        • 0
        0
        这是另一个:
        Мужик утром просыпается, оглядывается вокруг, встаёт, подходит к зеркалу и пристально всматривается в отражение.
        Тут жена ему с кухни: "Сережа, иди завтракать!"
        Мужик своему отражению: "Вспомнил! Сергей!" 饮料
    2. gridasov 20 April 2020 10:35
      • 4
      • 1
      +3
      А кто вам мешает пройти мимо ? Или это не фундаментальная тема повышения обороноспособности страны
  2. 节俭 20 April 2020 10:01
    • 1
    • 2
    -1
    Вообще то, все эти компьютерные программы имеют одну проблему -пресловутый человеческий фактор. Одна ошибка в программе для расчетов изначально дает бОльшую погрешность измерения, и ставит под вопрос создание или испытание изделия в дальнейшем. Поэтому, как бы дороги и сложны не были натурные испытания, без них еще не одно десятилетие обойтись не получится.
  3. Yrec 20 April 2020 10:03
    • 4
    • 3
    +1
    Если речь идёт о двигателе на боевой ракете с билетом в один конец, то можно этим методом воспользоваться, если двигатель "везёт" людей - то нет. Пока изделие не пройдёт полный цикл испытаний, доверять ему не стоит. Никакие модели и макеты не прокатят.
    1. U-58 20 April 2020 10:33
      • 2
      • 1
      +1
      远非它。
      Если ракета боевая с билетом "в один конец", то "невыполнение боевой задачи" ведет к суду военного трибунала. Так что ответвенность во всех случаях высокая(((((
  4. 操作者 20 April 2020 10:03
    • 4
    • 3
    +1
    100 атмосфер в камере сгорания - это ни о чем 笑
    1. 节俭 20 April 2020 10:07
      • 0
      • 0
      0
      操作者 hi -это супергриль, курочек пожарить, или шашлык -машлык LOL
    2. gridasov 20 April 2020 10:38
      • 3
      • 2
      +1
      Проблема поднятия давления на порядки ,решается весьма просто .Необходимо так сказать изменить кратковременность процесса ,а это достигается технически
      1. Bobrick 21 April 2020 21:30
        • 0
        • 0
        0
        В смысле, организовать более быстрое сгорание или заменить непрерывный процесс горения на пульсирующий?
        1. gridasov 22 April 2020 11:02
          • 0
          • 0
          0
          И то и другое! но ещё и более! Нужно понимать ,что чтобы не было так сказать неразрывности процесса и разрыва потока необходимо обеспечить неразрывный как напорный входящий поток так и выходящий. Это технология обеспечения алгоритмов отдельных этапов. И т.д
    3. Errr 20 April 2020 10:56
      • 5
      • 1
      +4
      Quote:运营商
      100 атмосфер в камере сгорания - это ни о чем 笑
      В каком это смысле "ни о чем"? "Союзы" до сих пор летают при помощи РД-107. У последнего давление в камере сгорания "всего-то" 58 атм. 微笑
      1. 操作者 20 April 2020 12:39
        • 2
        • 4
        -2
        РД-107 как никак стукнуло 63 года, при том, что супер-пупер "Мерлин" вообще-то числится Маском по разряду инновационного.

        При таком подходе РД-180 с 253 атмосферами у штатников должен проходить по разряду "даст ист фантастиш" 笑
        1. Errr 20 April 2020 15:19
          • 2
          • 2
          0
          Я не в курсе по какому разряду проходит там у "штатников" РД-180, но то, что всего лишь 5 (!!!) однокамерных F-1, установленных на первых ступенях Saturn V, с давлением в их камерах сгорания "всего в каких-то" 69 ATM 7 раз "выстрелили" к Луне по 2965 тонн лунных экспедиций полного снаряжения (и при этом ни единого сбоя!) лично у меня вызывают неподдельные восторг и восхищение.
          И не надо больше про большие давления в камере сгорания, очень прошу. hi
          1. 操作者 20 April 2020 16:27
            • 0
            • 3
            -3
            Не надо ваших комментов к моим постить.
        2. BlackMokona 20 April 2020 16:45
          • 1
          • 0
          +1
          Числится инновационным благодаря его низкой стойкости, простоте производства, и его большому ресурсу.
          1. 操作者 20 April 2020 17:22
            • 0
            • 2
            -2
            Керогаз тоже отличается низкой стоимостью, простотой производства и большим ресурсом 笑

            Конструкция "Мерлина" была разработана по заказу НАСА еще в ветхозаветные времена (отсюда и давление 100 атмосфер), забракована и выложена в свободный доступ согласно американским законам (как все несекретные изделия, разработанные за бюджетные средства). Маск всего лишь подобрал то, что никому не было нужно.

            Правда, ничтоже сумнящий Эррр что-то там лепетал про водородно-кислородный дпигатель "Сатурна" с еще меньшим давлением в камере сгорания. У данного двигателя большая теплотворность водорода компенсировала падение удельного импульса из-за более низкого давления в камере сгорания, а главное - тот двигатель применялся на второй ступени "Сатурна", которая начинала работать при подъеме ракетоносителя в разреженные слои атмосферы, где противодавление на срезе сопла на порядок меньше, чем на уровне моря.

            Но СССР и тут смог умыть американцев с помощью водород-кислородного двигателя РД-0120 с давлением 220 атмосфер, установленного на РН «Эне́ргия» 欺负
            1. BlackMokona 20 April 2020 18:29
              • 1
              • 0
              +1
              Мэрлин был разработан SpaceX , он не использовал никакой двигатель в качестве первоосновы, это полностью оригинальная разработка для нужд SpaceX
              Давление определяется , что SpaceX выбрали открытую схему для удешевления и упрощения двигателя
              1. 操作者 20 April 2020 19:20
                • 0
                • 1
                -1
                Открытая схема со сбросом отработанного газа из турбогенератора во внешнее пространство никак не влияет на давление в камере сгорания.
                1. BlackMokona 20 April 2020 19:38
                  • 0
                  • 0
                  0
                  Влияет и очень сильно.
                  Посмотрите давление у двигателей с открытой схемой и закрытой
                  В двигателе закрытой схемы расход рабочего тела через турбину ТНА существенно выше, чем в двигателе открытой схемы, что делает возможным достижение более высоких давлений в камере сгорания
                  1. 操作者 20 April 2020 19:41
                    • 0
                    • 1
                    -1
                    Просто ЖРД с открытой схемой - сильно древняя конструкция, у которой величина давления в камере сгорания также устарела.
                    1. BlackMokona 20 April 2020 20:07
                      • 1
                      • 0
                      +1
                      Выбор между ЖРД открытой и закрытой схемы это вопрос выборов приоритетов. И те и те двигатели разрабатываются и используются по сей день.
                      Например ЖРД Вулкан открытой схемы для ракет Ариан-5 был создан в 1997 году.
                      Или тот же Мэрлин 2006 года выпуска.
  5. 费奥多罗夫 20 April 2020 10:23
    • 1
    • 4
    -3
    Тут явно не в тему по сайту. Рома Баньши пропустил или Вадим Смиронов , скорее подопечные.
    Не физики же тут собрались на сайте, хотя многие с опытом.
    1. lucul 20 April 2020 10:43
      • 7
      • 1
      +6
      Тут явно не в тему по сайту. Рома Баньши пропустил или Вадим Смиронов , скорее подопечные.
      Не физики же тут собрались на сайте, хотя многие с опытом.

      Это для расширения кругозора - доступным языком всё изложенно , без умничания.
  6. 评论已删除。
  7. U-58 20 April 2020 10:29
    • 1
    • 0
    +1
    Все это чрезвычайно интересно.
    Вот только не сообщается, имела ли место проверка метода ??
    Стыкутся ли электронные данные с практическими результатами. И какова
    набранная статистика ?
    1. gridasov 20 April 2020 10:53
      • 1
      • 1
      0
      Они и не могут состыковываться поскольку современные методы работы с большими данными не позволяют учитывать не то ,что доминирующие аспекты ,но и саму процессуальность изменения всех этих отдельных данных
      1. U-58 20 April 2020 11:48
        • 0
        • 0
        0
        Да уж ... Тут ить чего и как заведешь в исходные, то и получишь. Реальная жизнь богаче...
        1. gridasov 20 April 2020 11:58
          • 1
          • 1
          0
          Правильно Вы заметили ! Сама методика анализа должна включать постоянный ввод новых данных и постоянный анализ на переменных процессах. Но,всего этого и близко нет !
      2. T.Henks 21 April 2020 10:00
        • 0
        • 0
        0
        Во заплёл! Теперь точно никто ничего не поймёт! Зачёт по полной.
    2. Bobrick 21 April 2020 22:01
      • 0
      • 0
      0
      В областях, где получены действительные данные реальных испытаний современные пакеты компьютерного моделирования дают очень точные результаты даже без машинного обучения (данные с испытаний используются для коррекции физической и математической модели, а дальше - чем больше различной статистики, тем точнее модель в известных областях и в промежутках между ними, просто сейчас это можно производить автоматически, использую машинное обучение).
      Да-да, то, о чем написал gridasov, реализуется в действительности (только людьми, вручную), но даже при таком подходе нужны опытные образцы и испытания (может быть в меньшем количестве, но требуются).

      Стоит выйти за эти пределы, результат может оказаться совсем далеким от практического.
  8. gridasov 20 April 2020 10:32
    • 2
    • 2
    0
    Многие крутят пальцем у виска в мой адрес. Но без использования функции постоянного значения числа невозможно описать не то ,что турбулентные или плазменные процессы ,а это необходимо подвергать анализу в каждой точке локального процесса ,но нельзя описать и ламинарные процессы. При этом смешно выглядят попытки построить локальные пространства на переходных процессах ,не говоря уже о высоко потенциальных. Более того маломассштабные модели двигателей отличаются от реальных полномасштабных тем ,что с математической точки зрения нельзя одну совокупную ёмкость больших данных заменить на другой. Это -то кто -либо понимает? Более того ключевые проблемы ракетных и управляемых процессом двигателей заключаются в турбо топливо нагнетателя в котором механизм управления потоком жидкостей или газов имеет пределы того же турбулентного истечения . Отсюда и невозможность поднять плотность энергии,если можно так сказать ,а это влечёт невозможность создания тяжёлых ракет.
    1. lucul 20 April 2020 10:42
      • 1
      • 2
      -1
      Многие крутят пальцем у виска в мой адрес.

      Я не кручу ....
      1. gridasov 20 April 2020 10:49
        • 1
        • 1
        0
        Спасибо! Я верю. И вообще я понимаю ,что не я один полнюсь рациональными и обоснованными идеями и разработками. Проблема в механизме их реализации.
    2. U-58 20 April 2020 11:50
      • 1
      • 0
      +1
      Но ведь речь идёт не только о газодинамических процессах, но и о работе железа, что представляет большой интерес.
      1. gridasov 20 April 2020 12:06
        • 0
        • 0
        0
        Абсолютно верно! Я уже порой упускаю эти аспекты .И конечно анализ необходим всего комплекса участвующих в процессе совмещённых компонентов. Несомненно высоко потенциальные истечение подвижных потоков вызывает ионизации поверхностей истечения и поляризацию элементов конструкции. Значит и магнитные потоки начинают формировать магнитные взаимодействия в сочленениях и самой структуре деталей и всей конструкции. Но этого анализа соизмерения различных размерностей и поляризации элементов не производят сейчас- нет методики. Поэтому очевидно и нет модели учитывающей условия различного уровня внешней среды ,в которой двигатель будет работать. В общем без новых математических методов анализа нет и развития стратегически важной отрасли.
    3. 业余 20 April 2020 12:58
      • 1
      • 0
      +1
      Комп просчитывает не двигатель, а его математическую модель (ММ). А вот на сколько ММ соответствует реальному "железному" двигателю - большой вопрос. Поэтому обеспечить надежность реального "железа" без реальных "огневых" испытаний будет нельзя еще оооочень долго.
  9. voyaka呃 20 April 2020 13:00
    • 2
    • 1
    +1
    Компьютерное моделирование заходит постепенно во все области техники и науки.
    Еще в середине 90-х я сам слышал, как доктора наук по химии заявляли, что комп. моделирование НИКОГДА не заменит "настоящую" творческую работу с пробирками в ограническом синтезе. Еще как заменило! За несколько лет.
    Сегодня никто и в руки не возьмет пробирки пока нет комп.модели.
    1. gridasov 20 April 2020 14:45
      • 1
      • 0
      +1
      Вы глубоко ошибаетесь! Математической модели анализа 0как не было так и нет! Почему? Потому ,что ММ рассматривает только статистику и аналитические выводы делает мозг человека. Поэтому нет рекомендательных аспектов работы методики . Человек работой своего мозга выбирает и то только вероятность того ,что можно получить в пробирке. Ещё раз - ни одна ММ не даёт рекомендательных и обоснованных выводов. Вычисление и анализ это принципиально разные явления
    2. T.Henks 21 April 2020 10:12
      • 0
      • 0
      0
      Очень интересно. Наверно поэтому весна никак и не приходит. Смотрю я на такое же ММ в метеорологи и вижу чудное окно в трое суток, что движется по шкале времени вправо. С уставкой на два дня вперед. А по старому дедовскому прогнозу вигвам будет тепло до середины мая. Да и лето не порадует.