أعلن العلماء عن طريقة لحل مشكلة الاختبار طويل المدى لنماذج محركات الصواريخ

تحت عنوان "لنتحدث عن العلم" ، تم اقتراح موضوع البحث الذي يهدف إلى تقليل وقت اختبار نماذج محركات الصواريخ للمناقشة.

جوهر المشكلة بالنسبة للمطورين هو أن الموارد الضخمة ، بما في ذلك الوقت والمال ، يتم إنفاقها لاختبار المحركات المخصصة لصناعة الصواريخ. يتطلب أي تغيير يتم إجراؤه على تصميم المحرك تقريبًا عملية اختبار جديدة ، وهو أمر غير ممكن دائمًا بسبب مجموعة متنوعة من الظروف.

يبدو أن تقنيات الكمبيوتر تنقذ ، مما يسمح بمحاكاة عمليات الاختبار لمحركات الصواريخ. ولكن ليس كل شيء بسيطًا هنا أيضًا.

نشرت مجموعة من الباحثين من جامعة تكساس (الولايات المتحدة الأمريكية) تقريرًا يفيد بأنه حتى مع وجود كمبيوتر فائق ، لا يمكن الحصول على بيانات اختبار مرضية إلا بعد أسابيع قليلة من بدء عملية محاكاة الكمبيوتر. تم تقديم تحليل لمحرك صاروخ SpaceX Merlin كمثال. استغرق سير عمل نمذجة سير العمل لأحدث إصدار له عدة أشهر لإرضاء كل من العملاء والمصممين أنفسهم.

تقرير كارين ويلكوكس ، رئيس فريق البحث ، عن تطوير أساليب جديدة لـ "التعلم الآلي العلمي" لتسريع عملية الاختبار ، لحل مشكلة مدة هذا الاختبار. نحن نتحدث عن طريقة تجمع بين الحسابات العلمية وبيانات الآلة ، باستخدام النمذجة المادية ، من بين أمور أخرى. يقول الدكتور ويلكوكس ، إن النهج الجديد يستفيد من القدرة على تقليل ترتيب حجم محطة الطاقة في المحاكاة ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الاختبار.

بالنسبة للمهندسين ، عند إنشاء محركات الصواريخ ، من المهم تلقي بيانات في الوقت المناسب حول كيفية تصرف العقدة وليس التثبيت بالكامل ، ولكن الوحدة الخاصة بها. عند مراعاة تصميم أو آخر ، عند إجراء تغييرات على هذا التصميم. إن استخدام طريقة تحليل الآلة لنظام الدفع المنخفض ليس ممكنًا دائمًا ، ولكن يمكن تطبيقه ونقله إلى المصممين للحصول على النتائج الرئيسية ، وفقًا لممثلي مجموعة البحث.

على وجه الخصوص ، تم تطبيق طريقة جديدة باستخدام "التعلم الآلي" لحساب معلمات احتراق الوقود في حجرة المحرك. بمساعدة نموذج الكمبيوتر ، تم الحصول على سيناريوهات محددة أثناء تشغيل الحاقن. بناءً على تحليل هذه السيناريوهات ، تم إنشاء الرسوم البيانية لمجالات الضغط والسرعة والتركيب الكيميائي لمنتجات الاحتراق ودرجة حرارتها. في المقابل ، ساعدت هذه البيانات الباحثين على إنشاء نموذج لمحرك الطلب المنخفض ، بالإضافة إلى "تعليم الكمبيوتر" لإجراء تحليل سريع.

يطلق العلماء أنفسهم على الطريقة - من الخاص إلى العام من خلال البيانات الوسيطة.

من التقرير:

أتاح هذا الإصدار من العمل الحصول على نتائج مع معالجة الكمبيوتر اللاحقة لحوالي مائتي ساعة. بناءً على الخبرة المكتسبة ، تتحول الآلة الآن إلى "التعلم الذاتي" لتسريع إجراءات التحليل. هذا نوع من تكرار العمليات على جهاز المحاكاة. من المخطط أنه مع تحسين العملية ، يمكن أن يستغرق تحليل تشغيل محرك الصاروخ بضع ثوانٍ فقط.

دكتور ويلكوكس:

بالطبع ، لن توفر هذه الطريقة حلاً للمشكلات متعددة المستويات لاختبار محركات الصواريخ. ولكن في المرحلة الأولى ، سيوفر بالتأكيد الموارد المتعلقة بتحليل البيانات الأساسية ، ويقلل من وقت العملية ، ويضمن نتائج عالية.

كمرجع: محرك صاروخ SpaceX Merlin سائل. لديها العديد من التعديلات ، بما في ذلك Vacuum 1D. الوزن - ما يصل إلى 500 كجم. الدفع تحت الجاذبية عند مستوى سطح البحر - حوالي 850 كيلو نيوتن. وقت التشغيل - ما يصل إلى 375 ثانية (حسب التعديل). الضغط في غرفة الاحتراق 97 ضغط جوي. تم استخدامه لأول مرة عند الإطلاق في سبتمبر 2013.

Comments

[سانيك 2020]

تحت عنوان "لنتحدث عن العلم" ، تم اقتراح موضوع البحث الذي يهدف إلى تقليل وقت اختبار نماذج محركات الصواريخ للمناقشة.

وهنا ماذا ، منتدى متخصص لمحركات الصواريخ.
- جئت هنا أم لا هنا.

[كنن 54]

الكاتب ، يوم الاثنين ، بعد عيد الفصح؟
يقف بريجنيف أمام المرآة:
- فكرة…
- فكرة…
- أين أنا؟

[الخلد]

هنا آخر:
رجل يستيقظ في الصباح ، ينظر حوله ، يقوم ، يذهب إلى المرآة ويحدق باهتمام في الانعكاس.
ثم جاءت زوجته من المطبخ: "سريوزها ، اذهبي لتناول الفطور!"
رجل في تفكيره: "تذكرت! سيرجي!"

[جريدسوف]

ومن الذي يمنعك من المرور؟ أم أن هذا ليس موضوعًا أساسيًا لزيادة القدرة الدفاعية للبلاد

[مقتصد]

في الواقع ، كل برامج الكمبيوتر هذه لديها مشكلة واحدة - العامل البشري سيئ السمعة. يعطي خطأ واحد في برنامج الحساب في البداية خطأ قياس أكبر ، ويثير تساؤلات حول إنشاء المنتج أو اختباره في المستقبل. لذلك ، مهما كانت الاختبارات الميدانية باهظة الثمن وصعبة ، فلن يكون من الممكن الاستغناء عنها لأكثر من عقد.

[يريك]

إذا كنا نتحدث عن محرك على صاروخ قتالي بتذكرة باتجاه واحد ، فيمكنك استخدام هذه الطريقة ، إذا كان المحرك "يحمل" أشخاصًا ، فلا. حتى يجتاز المنتج الدورة الكاملة للاختبارات ، يجب ألا تثق به. لن تعمل أي نماذج وتخطيطات.

[U-58]

بعيد عنه.
إذا كان الصاروخ يقاتل ببطاقة ذهاب فقط ، فإن "الفشل في تنفيذ المهمة القتالية" يؤدي إلى محاكمة عسكرية. لذا فالمسئولية في كل الأحوال عالية (((((

[عامل]

100 الغلاف الجوي في غرفة الاحتراق لا شيء

[مقتصد]

عامل - هذا دجاج مقلي أو شيش كباب - مشليك !!!

[جريدسوف]

يتم حل مشكلة زيادة الضغط حسب المقدار بكل بساطة. من الضروري ، إذا جاز التعبير ، تغيير المدة القصيرة للعملية ، ويتم تحقيق ذلك تقنيًا

[بوبريك]

بمعنى ، تنظيم احتراق أسرع أو استبدال عملية الاحتراق المستمر بأخرى نابضة؟

[جريدسوف]

كلاهما! ولكن أكثر! يجب أن يكون مفهوما أنه من أجل تجنب ، إذا جاز التعبير ، استمرارية العملية وانقطاع التدفق ، من الضروري التأكد من أن كلا من تدفق الضغط الوارد والتدفق الخارج لا ينفصلان. هذه تقنية لتوفير الخوارزميات للمراحل الفردية. إلخ

[خطأ]

اقتباس: عامل

100 الغلاف الجوي في غرفة الاحتراق لا شيء

ما معنى "لا شيء"؟ "النقابات" لا تزال تطير بمساعدة RD-107. هذا الأخير لديه ضغط في غرفة الاحتراق من 58 ضغط جوي "فقط".

[عامل]

تحول RD-107 إلى 63 بعد كل شيء ، على الرغم من حقيقة أن المخادع الفائق "Merlin" مدرج بالفعل كقناع في فئة الابتكارات.

مع هذا النهج ، يجب أن يجتاز RD-180 مع 253 جوًا للموظفين فئة "سيعطي رائعًا"

[خطأ]

لا أعرف ما هي الفئة التي يمر بها "موظفو" RD-180 ، ولكن حقيقة أنها مجرد 5 (!!!) غرفة واحدة تم تثبيت F-1s في المراحل الأولى من Saturn V ، مع "بعض" الضغط في غرف الاحتراق 69 ضغط جوي سبع مرات "أطلقوا" على القمر 7 طنًا من الرحلات الاستكشافية إلى القمر بمعدات كاملة (وليس فشل واحد!) أنا شخصياً لدي إعجاب وإعجاب حقيقي.
ولا مزيد من الضغوط في غرفة الاحتراق ، أتوسل إليكم.

[عامل]

لا حاجة لنشر تعليقاتك لي.

[بلاك موكونا]

يعتبر مبتكرًا نظرًا لقلة المتانة وسهولة الإنتاج وعمر الخدمة الطويل.

[عامل]

تتميز Kerogas أيضًا بتكلفتها المنخفضة وسهولة الإنتاج وعمرها التشغيلي الطويل.

تم تطوير تصميم Merlin بأمر من وكالة ناسا في أوقات العهد القديم (ومن ثم ضغط 100 الغلاف الجوي) ، وتم رفضه وإتاحته للجمهور وفقًا للقوانين الأمريكية (مثل جميع المنتجات غير المصنفة التي تم تطويرها لأموال الميزانية). التقط المسك للتو ما لا يحتاجه أحد.

صحيح أن Errr ، الذي كان غامضًا بشكل غامض ، أثرى شيئًا حول محرك زحل الهيدروجين والأكسجين بضغط أقل في غرفة الاحتراق. في هذا المحرك ، عوضت القيمة الحرارية العالية للهيدروجين عن الانخفاض في دفعة معينة بسبب الضغط المنخفض في غرفة الاحتراق ، والأهم من ذلك أنه تم استخدام هذا المحرك في المرحلة الثانية من زحل ، والتي بدأت بالعمل عند الإطلاق تم رفع السيارة إلى طبقات متخلخلة من الغلاف الجوي ، حيث كان الضغط المضاد عند مخرج الفوهة أقل من مستوى سطح البحر.

لكن اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية كان قادرًا على غسل الأمريكيين بمساعدة محرك RD-0120 الهيدروجين والأكسجين بضغط 220 جوًا ، مثبتًا على مركبة الإطلاق Energia.

[بلاك موكونا]

تم تطوير Merlin بواسطة SpaceX ، ولم يستخدم أي محرك كأساس أساسي ، وهذا تطوير أصلي تمامًا لاحتياجات SpaceX
حدد الضغط أن SpaceX اختار دائرة مفتوحة لجعل المحرك أرخص وأبسط

[عامل]

لا تؤثر الدائرة المفتوحة مع تصريف غاز العادم من المولد التوربيني إلى الفضاء الخارجي على الضغط في غرفة الاحتراق بأي شكل من الأشكال.

[بلاك موكونا]

إنه يؤثر كثيرًا أيضًا.
فحص الضغط لمحركات الدائرة المفتوحة والدائرة المغلقة.

في محرك الدائرة المغلقة ، يكون معدل تدفق سائل العمل عبر توربين HP أعلى بكثير منه في محرك الدائرة المفتوحة ، مما يجعل من الممكن تحقيق ضغوط أعلى في غرفة الاحتراق

[عامل]

كل ما في الأمر أن محرك صاروخي الدائرة المفتوحة هو تصميم قديم جدًا ، حيث يكون الضغط في غرفة الاحتراق أيضًا قديمًا.

[بلاك موكونا]

إن الاختيار بين محرك صاروخي بدائرة مفتوحة ومحرك صاروخي مغلق هو مسألة اختيار الأولويات. تم تطوير واستخدام هذه المحركات وتلك حتى يومنا هذا.
على سبيل المثال ، تم إنشاء محرك Vulkan للصاروخ ذو الدائرة المفتوحة لصواريخ Ariane-5 في عام 1997.
أو نفس إصدار مارلين 2006.

[فيدوروف]

من الواضح أن هذا خارج عن موضوع هذا الموقع. غاب روما بانشي أو فاديم سميرونوف ، بل عنابر.
لم يجتمع هنا علماء فيزياء على الموقع ، على الرغم من أن الكثيرين لديهم خبرة.

[لوكول]

من الواضح أن هذا خارج عن موضوع هذا الموقع. غاب روما بانشي أو فاديم سميرونوف ، بل عنابر.
لم يجتمع هنا علماء فيزياء على الموقع ، على الرغم من أن الكثيرين لديهم خبرة.

هذا لتوسيع آفاق المرء - كل شيء مذكور بلغة يسهل الوصول إليها ، دون أن يكون ذكيًا.

[U-58]

كل هذا ممتع للغاية.
لكن لم يتم الإبلاغ عما إذا كان فحص الطريقة قد تم أم لا؟
هل البيانات الإلكترونية تتناسب مع نتائج عملية. و ماذا
جمع الإحصائيات؟

[جريدسوف]

لا يمكن أن تتلاءم معًا ، لأن الأساليب الحديثة للعمل مع البيانات الضخمة لا تسمح بمراعاة ليس فقط الجوانب السائدة ، ولكن أيضًا الطبيعة الإجرائية لتغيير كل هذه البيانات الفردية.

[U-58]

نعم ... هنا شيء وكيف تحصل عليه في الأصل ، ستحصل عليه. الحياة الحقيقية أغنى ...

[جريدسوف]

هذا صحيح ، لقد لاحظت! يجب أن تتضمن منهجية التحليل نفسها إدخالًا ثابتًا للبيانات الجديدة وتحليلًا ثابتًا للعمليات المتغيرة. لكن كل هذا ليس قريبًا!

[T. هينكس]

مضفر! الآن لن يفهم أحد على وجه اليقين! الحساب بالكامل.

[بوبريك]

في المناطق التي يتم فيها الحصول على بيانات اختبار حقيقية ، تعطي حزم محاكاة الكمبيوتر الحديثة نتائج دقيقة للغاية حتى بدون التعلم الآلي (تُستخدم البيانات من الاختبارات لتصحيح النموذج المادي والرياضي ، علاوة على ذلك - كلما زادت الإحصائيات المختلفة ، زادت دقة النموذج المعروف المناطق وفي الفترات الفاصلة بينها ، يمكن الآن القيام بذلك تلقائيًا باستخدام التعلم الآلي).
نعم ، نعم ، ما كتبه جريداسوف يتم تنفيذه فعليًا (فقط بواسطة الأشخاص ، يدويًا) ، ولكن حتى مع هذا النهج ، هناك حاجة إلى نماذج أولية واختبارات (ربما بكميات أقل ، لكنها مطلوبة).

من الضروري تجاوز هذه الحدود ، فقد تكون النتيجة بعيدة جدًا عن كونها عملية.

[جريدسوف]

يلوي الكثيرون إصبعهم في معبد في عنواني. ولكن بدون استخدام دالة القيمة الثابتة للعدد ، من المستحيل وصف ليس فقط العمليات المضطربة أو عمليات البلازما ، ولكن يجب تحليل ذلك في كل نقطة من العملية المحلية ، ولكن من المستحيل أيضًا وصف العمليات الصفحية. في الوقت نفسه ، تبدو محاولات بناء المساحات المحلية بناءً على عمليات عابرة سخيفة ، ناهيك عن محاولات بناء مساحات كبيرة. علاوة على ذلك ، تختلف نماذج المحركات صغيرة الحجم عن النماذج الكاملة الحقيقية في أنه ، من وجهة نظر رياضية ، لا يمكن استبدال سعة إجمالية للبيانات الضخمة بأخرى. هل يفهم أحد هذا؟ علاوة على ذلك ، تكمن المشاكل الرئيسية للمحركات الصاروخية والمحركات التي يتم التحكم فيها عن طريق العمليات في وقود الشاحن التوربيني الفائق الذي تتمتع فيه آلية التحكم في تدفق السوائل أو الغازات بحدود نفس التدفق المضطرب. ومن هنا استحالة رفع كثافة الطاقة ، إذا جاز لي القول ، وهذا يستتبع استحالة صنع صواريخ ثقيلة.

[لوكول]

يلوي الكثيرون إصبعهم في معبد في عنواني.

أنا لا ألوي ....

[جريدسوف]

شكرًا لك! أعتقد. وبشكل عام ، أفهم أنني لست الوحيد المليء بالأفكار والتطورات العقلانية والمعقولة. المشكلة في آلية تنفيذها.

[U-58]

لكن بعد كل شيء ، نحن لا نتحدث فقط عن العمليات الديناميكية للغاز ، ولكن أيضًا عن عمل الحديد ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة.

[جريدسوف]

صح تماما! في بعض الأحيان أفتقد هذه الجوانب بالفعل ، وبالطبع هناك حاجة لتحليل كامل مجموعة المكونات المشتركة المشاركة في العملية. مما لا شك فيه أن التدفق العالي المحتمل للتدفقات المتحركة يتسبب في تأين أسطح التدفق الخارجي واستقطاب العناصر الهيكلية. هذا يعني أن التدفقات المغناطيسية تبدأ في تكوين تفاعلات مغناطيسية في المفاصل وبنية الأجزاء والهيكل بأكمله. لكن هذا التحليل للمقارنة بين الأبعاد المختلفة واستقطاب العناصر لم يتم تنفيذه الآن - لا توجد منهجية. لذلك ، من الواضح أنه لا يوجد نموذج يأخذ في الاعتبار ظروف المستويات المختلفة للبيئة الخارجية التي سيعمل فيها المحرك. بشكل عام ، بدون طرق التحليل الرياضية الجديدة ، لا يوجد تطوير لصناعة مهمة من الناحية الاستراتيجية.

[الهاوي]

لا يحسب الكمبيوتر المحرك ، بل يحسب نموذجها الرياضي (MM). لكن ما مقدار MM الذي يتوافق مع محرك "حديدي" حقيقي هو سؤال كبير. لذلك ، سيكون من المستحيل ضمان موثوقية "حديد" حقيقي بدون اختبارات "حريق" حقيقية لفترة طويلة جدًا.

[فوياكا اه]

تدخل نمذجة الكمبيوتر تدريجياً في جميع مجالات التكنولوجيا والعلوم.
مرة أخرى في منتصف التسعينيات ، سمعت بنفسي كيف ذكر أطباء العلوم في الكيمياء أن الشركات. لن تحل النمذجة أبدًا محل العمل الإبداعي "الحقيقي" بأنابيب الاختبار في تركيب مقيد. كيف تم استبداله! لعدة سنوات.
اليوم ، لن يأخذ أحد أنابيب الاختبار في أيديهم حتى يكون هناك نموذج حاسوبي.

[جريدسوف]

أنت مخطئ بشدة! نموذج رياضي للتحليل 0 كما لم يكن وليس كذلك! لماذا؟ لأن MM تعتبر فقط الإحصائيات والاستنتاجات التحليلية التي يتم إجراؤها بواسطة الدماغ البشري. لذلك ، لا توجد جوانب توصية لعمل المنهجية. يختار الشخص عمل دماغه ، ومن ثم فقط احتمال ما يمكن الحصول عليه في أنبوب الاختبار. مرة أخرى - لا يعطي MM واحد استنتاجات توصية ومعقولة. الحساب والتحليل ظاهرتان مختلفتان اختلافا جوهريا.

[T. هينكس]

مثير جدا. ربما هذا هو السبب في أن الربيع لا يأتي أبدًا. ألقي نظرة على نفس MM في خبراء الأرصاد الجوية وأرى نافذة رائعة من ثلاثة أيام ، والتي تتحرك على طول النطاق الزمني إلى اليمين. تعيين لمدة يومين في المستقبل. ووفقًا لتوقعات الجد العجوز ، فإن الوغوام سيكون دافئًا حتى منتصف مايو. نعم ، والصيف لن يرضي.