Military Review

Los científicos anunciaron una solución al problema de las pruebas a largo plazo de los modelos de motores de cohetes

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Bajo el título "Hablemos de ciencia", se propone debatir el tema de investigación destinado a reducir el tiempo de prueba de modelos de motores de cohetes.


La esencia del problema para los desarrolladores es que se gastan enormes recursos, incluido el tiempo y las finanzas, para probar motores diseñados para la industria de los cohetes. Casi cualquier cambio realizado en el diseño del motor requiere un nuevo proceso para realizar pruebas de prueba, que no siempre es posible debido a una variedad de circunstancias.

Parece que las tecnologías informáticas vienen al rescate, permitiendo simular procesos de prueba para motores de cohetes. Pero aquí, no todo es simple.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Texas (EE. UU.) Publicó un informe que indica que incluso con una supercomputadora, se pueden obtener datos de prueba satisfactorios solo unas pocas semanas después del inicio del proceso de simulación por computadora. Un ejemplo es el análisis del motor de cohete SpaceX Merlin. El trabajo de modelado del flujo de trabajo de su última versión se llevó a cabo durante varios meses, lo que no satisfizo ni a los clientes ni a los especialistas en modelado.

La directora del grupo de investigación, Karen Willcox, informa sobre el desarrollo de nuevos métodos de "aprendizaje automático científico" para acelerar el proceso de prueba, para resolver el problema de la duración de esta prueba. Este es un método que combina la informática científica con los datos de la máquina, incluido el uso de modelos físicos. El nuevo enfoque, dice el Dr. Willcox, aprovecha la oportunidad para reducir el tamaño de la planta de energía durante la simulación, reduciendo significativamente el tiempo de prueba.

Al crear motores de cohetes, es importante que los ingenieros reciban información oportuna sobre cómo no se comportará toda la instalación, sino su unidad específica, el ensamblaje. Al tener en cuenta uno u otro de su diseño, al realizar cambios en este diseño. El uso del método de análisis automático de un sistema de propulsión reducida no siempre es posible, pero para obtener resultados clave, se puede aplicar y transmitir a los diseñadores, según representantes del grupo de investigación.



En particular, se utilizó un nuevo método que utiliza el "aprendizaje automático" para calcular los parámetros de combustión de combustible en la cámara del motor. Usando un modelo de computadora, se obtuvieron escenarios específicos durante la operación del inyector. Con base en el análisis de estos escenarios, se crearon gráficos de campos de presión, velocidad, composición química de los productos de combustión y su temperatura. A su vez, estos datos ayudaron a los investigadores a crear un modelo del motor de orden reducido, así como a "entrenar a la computadora" para realizar análisis acelerados.

Los propios científicos llaman al método, de particular a general a través de datos intermedios.

Del informe:

Esta versión del trabajo permitió generar resultados con el procesamiento posterior por computadora durante aproximadamente doscientas horas. La máquina, en base a la experiencia adquirida, ahora procede al "autoaprendizaje" para acelerar el procedimiento de análisis. Este es un tipo de repetición de procesos en el simulador. Está previsto que con la mejora del proceso, un análisis del funcionamiento del motor del cohete pueda llevar solo unos segundos.

Dr. Willcox:

Por supuesto, este método no resolverá los problemas multinivel de probar motores de cohetes. Pero en la primera etapa, definitivamente le permitirá ahorrar recursos en el análisis de datos básicos, reducir el tiempo de proceso y garantizar altos resultados.


Como referencia: el motor de cohete SpaceX Merlin se refiere a líquido. Tiene varias modificaciones, incluida Vacuum 1D. Peso: hasta 500 kg. El empuje bajo condiciones de gravedad al nivel del mar es de aproximadamente 850 kN. Tiempo de funcionamiento: hasta 375 s (según la versión). La presión en la cámara de combustión es de 97 atm. Se utilizó por primera vez en el lanzamiento en septiembre de 2013.
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40 comentarios
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  1. sanik2020
    sanik2020 Abril 20 2020 09: 57 nuevo
    -5
    Bajo el título "Hablemos de ciencia", se propone debatir el tema de investigación destinado a reducir el tiempo de prueba de modelos de motores de cohetes.

    Y aquí está eso, un foro especializado de motores de cohetes.
    -He llegado aquí o no aquí.
    1. knn54
      knn54 Abril 20 2020 10: 31 nuevo
      0
      Publicado el lunes después de Pascua?
      Brezhnev está parado frente al espejo:
      "La idea ..."
      "La idea ..."
      - Yo soy la idea?
      1. Topo
        Topo Abril 20 2020 10: 52 nuevo
        0
        Aquí hay otro:
        Un hombre se despierta por la mañana, mira a su alrededor, se levanta, se dirige al espejo y mira fijamente el reflejo.
        Entonces su esposa vino a él desde la cocina: "¡Seryozha, ve a desayunar!"
        Un hombre a su reflejo: "¡Lo recordaba! ¡Sergey!" bebidas
    2. gridasov
      gridasov Abril 20 2020 10: 35 nuevo
      +3
      ¿Y quién te impide pasar? ¿O no es este un tema fundamental para mejorar la defensa del país?
  2. Magro
    Magro Abril 20 2020 10: 01 nuevo
    -1
    En realidad, todos estos programas de computadora tienen un problema: el notorio factor humano. Un error en el programa de cálculo inicialmente da un error de medición mayor y pone en tela de juicio la creación o prueba del producto en el futuro. Por lo tanto, no importa cuán costosas y difíciles sean las pruebas a gran escala, no se puede prescindir de ellas durante otra década.
  3. Yrec
    Yrec Abril 20 2020 10: 03 nuevo
    +1
    Si estamos hablando de un motor en un misil militar con un boleto de ida, entonces puede usar este método, si el motor "transporta" personas, entonces no. Hasta que el producto pase el ciclo de prueba completo, no debe confiar en él. No hay modelos y diseños que no funcionen.
    1. U-58
      U-58 Abril 20 2020 10: 33 nuevo
      +1
      Lejos de eso.
      Si un misil es militar con un boleto de ida, entonces "el incumplimiento de una misión de combate" lleva al juicio de un tribunal militar. Por lo tanto, la responsabilidad en todos los casos es alta (((((
  4. Operador
    Operador Abril 20 2020 10: 03 nuevo
    +1
    100 atmósferas en la cámara de combustión: no se trata de nada riendo
    1. Magro
      Magro Abril 20 2020 10: 07 nuevo
      0
      Operador hi es una súper parrilla, pollo para freír o barbacoa lol !!!
    2. gridasov
      gridasov Abril 20 2020 10: 38 nuevo
      +1
      El problema de aumentar la presión por órdenes de magnitud se resuelve de manera muy simple: es necesario cambiar la corta duración del proceso, por así decirlo, y esto se logra técnicamente
      1. Bobrick
        Bobrick Abril 21 2020 21: 30 nuevo
        0
        En el sentido, ¿organizar una combustión más rápida o reemplazar el proceso de combustión continua por una pulsante?
        1. gridasov
          gridasov Abril 22 2020 11: 02 nuevo
          0
          ¡Ambos! ¡Pero más! Debe entenderse que para evitar la continuidad del proceso y la discontinuidad del flujo, debe asegurarse de que tanto la entrada como el flujo de entrada sean inseparables. Esta es una tecnología para proporcionar algoritmos para etapas individuales. Etc
    3. Errr
      Errr Abril 20 2020 10: 56 nuevo
      +4
      Cita: Operador
      100 atmósferas en la cámara de combustión: no se trata de nada riendo
      ¿En qué sentido es "acerca de nada"? Los "sindicatos" siguen volando con la ayuda del RD-107. Este último tiene una presión de "solo" 58 atm en la cámara de combustión. sonreír
      1. Operador
        Operador Abril 20 2020 12: 39 nuevo
        -2
        RD-107, después de todo, cumplió 63 años, a pesar del hecho de que el súper duper Merlin es considerado una máscara en la categoría de innovación.

        Con este enfoque, el RD-180 con 253 atmósferas para los miembros del personal debe pasar la categoría "dar verdadera fantasía" riendo
        1. Errr
          Errr Abril 20 2020 15: 19 nuevo
          0
          No sé qué tipo de categoría pasa allí el "personal" del RD-180, pero qué es 5 (!!!) cámara única F-1, instalado en las primeras etapas de Saturno V, con presión en sus cámaras de combustión "solo en algunos" 69 cajero automático 7 veces "disparó" a la luna para 2965 toneladas de expediciones lunares de equipo completo (¡Y al mismo tiempo ni un solo fracaso!) Yo personalmente causo genuino deleite y admiración.
          Y no más sobre la gran presión en la cámara de combustión, te lo ruego. hi
          1. Operador
            Operador Abril 20 2020 16: 27 nuevo
            -3
            No publiques tus comentarios en mi publicación.
        2. Blackmokona
          Blackmokona Abril 20 2020 16: 45 nuevo
          +1
          Se considera innovador debido a su baja durabilidad, facilidad de producción y su gran recurso.
          1. Operador
            Operador Abril 20 2020 17: 22 nuevo
            -2
            Kerogas también tiene un bajo costo, facilidad de producción y un gran recurso riendo

            El diseño de Merlin fue desarrollado por orden de la NASA en los tiempos del Antiguo Testamento (de ahí la presión de 100 atmósferas), rechazado y presentado para libre acceso de acuerdo con las leyes estadounidenses (como todos los productos no clasificados diseñados para fondos presupuestarios). Musk acaba de recoger lo que nadie necesitaba.

            Es cierto que el malvado Herrr balbuceaba algo sobre el digestor de hidrógeno y oxígeno de Saturno con una presión aún menor en la cámara de combustión. El alto valor calorífico del hidrógeno de este motor compensó la caída en el impulso específico debido a la menor presión en la cámara de combustión, y lo más importante, ese motor se usó en la segunda etapa de Saturno, que comenzó a funcionar cuando el vehículo de lanzamiento se elevó a capas atmosféricas enrarecidas, donde la presión de retorno en la boquilla sale ordenar menos que el nivel del mar.

            Pero la URSS pudo lavar a los estadounidenses aquí con la ayuda de un motor de hidrógeno y oxígeno RD-0120 con una presión de 220 atmósferas instaladas en el cohete Energia matón
            1. Blackmokona
              Blackmokona Abril 20 2020 18: 29 nuevo
              +1
              Marilyn fue desarrollado por SpaceX, no utilizó ningún motor como base, es un desarrollo completamente original para las necesidades de SpaceX
              Se determina la presión de que SpaceX eligió un circuito abierto para reducir el costo y simplificar el motor
              1. Operador
                Operador Abril 20 2020 19: 20 nuevo
                -1
                Un circuito abierto con la descarga de gases de escape del turbogenerador al espacio externo no afecta la presión en la cámara de combustión.
                1. Blackmokona
                  Blackmokona Abril 20 2020 19: 38 nuevo
                  0
                  Afectos y mucho.
                  Mire la presión de los motores con circuito abierto y cerrado.
                  En un motor de circuito cerrado, la velocidad de flujo del fluido de trabajo a través de la turbina TNA es significativamente mayor que en un motor de circuito abierto, lo que permite alcanzar presiones más altas en la cámara de combustión.
                  1. Operador
                    Operador Abril 20 2020 19: 41 nuevo
                    -1
                    Solo un motor de cohete propulsor líquido de circuito abierto es un diseño muy antiguo, en el que la presión en la cámara de combustión también está desactualizada.
                    1. Blackmokona
                      Blackmokona Abril 20 2020 20: 07 nuevo
                      +1
                      La elección entre un motor de cohete de circuito abierto y cerrado es una cuestión de elegir prioridades. Ambos motores están desarrollados y utilizados hasta el día de hoy.
                      Por ejemplo, en 5 se creó un volcán de motor de cohete de circuito abierto para cohetes Arian-1997.
                      O el mismo lanzamiento de Marilyn 2006.
  5. Fedorov
    Fedorov Abril 20 2020 10: 23 nuevo
    -3
    Claramente no hay un tema en el sitio. Roma Banshee erró o Vadim Smironov, más bien barrios.
    No físicos reunidos aquí en el sitio, aunque muchos con experiencia.
    1. lucul
      lucul Abril 20 2020 10: 43 nuevo
      +6
      Claramente no hay un tema en el sitio. Roma Banshee erró o Vadim Smironov, más bien barrios.
      No físicos reunidos aquí en el sitio, aunque muchos con experiencia.

      Es para ampliar los horizontes: en un lenguaje accesible, todo está indicado, sin astucia.
  6. El comentario ha sido eliminado.
  7. U-58
    U-58 Abril 20 2020 10: 29 nuevo
    +1
    Todo esto es extremadamente interesante.
    ¿Simplemente no se informa si hubo una verificación de método?
    ¿Los datos electrónicos interfieren con los resultados prácticos? Y lo que es
    estadísticas recopiladas?
    1. gridasov
      gridasov Abril 20 2020 10: 53 nuevo
      0
      No se pueden unir porque los métodos modernos de trabajo con big data no permiten tener en cuenta no solo los aspectos dominantes, sino también el proceso mismo de cambiar todos estos datos individuales
      1. U-58
        U-58 Abril 20 2020 11: 48 nuevo
        0
        Sí ... hay algo y cómo entrar en la fuente, lo conseguirás. La vida real es más rica ...
        1. gridasov
          gridasov Abril 20 2020 11: 58 nuevo
          0
          Correctamente te diste cuenta! La técnica de análisis en sí misma debe incluir la entrada constante de nuevos datos y el análisis continuo de procesos variables. Pero, todo esto no está cerca!
      2. T.Henks
        T.Henks Abril 21 2020 10: 00 nuevo
        0
        En un pisotón! ¡Ahora seguro que nadie entenderá nada! Partió en su totalidad.
    2. Bobrick
      Bobrick Abril 21 2020 22: 01 nuevo
      0
      En áreas donde se obtienen datos reales de pruebas reales, los paquetes modernos de simulación por computadora brindan resultados muy precisos incluso sin aprendizaje automático (los datos de prueba se utilizan para corregir los modelos físicos y matemáticos, y cuanto más estadísticas diferentes, más preciso es el modelo en áreas conocidas y en intervalos entre ellos, ahora se puede hacer de forma automática, utilizando el aprendizaje automático).
      Sí, sí, sobre lo que gridasov escribió se implementa realmente (solo por personas, manualmente), pero incluso con este enfoque, se necesitan prototipos y pruebas (tal vez menos, pero se requieren).

      Vale la pena ir más allá de estos límites, el resultado puede estar muy lejos de ser práctico.
  8. gridasov
    gridasov Abril 20 2020 10: 32 nuevo
    0
    Muchos señalan el templo en mi dirección. Pero sin usar la función de un valor constante del número, es imposible describir no solo los procesos turbulentos o plasmáticos, sino que es necesario analizar en cada punto del proceso local, pero no se pueden describir los procesos laminares. Al mismo tiempo, los intentos de construir espacios locales en transitorios parecen ridículos, sin mencionar los de gran potencial. Además, los modelos de motores a pequeña escala difieren de los modelos reales a gran escala en que, desde un punto de vista matemático, una capacidad agregada de big data no puede ser reemplazada por otra. ¿Es este alguien que entiende? Además, los problemas clave de los motores controlados por cohetes y procesos son el turbocompresor de combustible en el que el mecanismo para controlar el flujo de líquidos o gases tiene los límites del mismo flujo turbulento. De ahí la incapacidad de aumentar la densidad de energía, si puedo decirlo, y esto implica la imposibilidad de crear misiles pesados.
    1. lucul
      lucul Abril 20 2020 10: 42 nuevo
      -1
      Muchos señalan el templo en mi dirección.

      No me retuerzo ...
      1. gridasov
        gridasov Abril 20 2020 10: 49 nuevo
        0
        ¡Gracias! Yo creo. En general, entiendo que no soy el único lleno de ideas y desarrollos racionales y sólidos. El problema está en el mecanismo de su implementación.
    2. U-58
      U-58 Abril 20 2020 11: 50 nuevo
      +1
      Pero estamos hablando no solo de procesos dinámicos de gas, sino también del trabajo del hierro, que es de gran interés.
      1. gridasov
        gridasov Abril 20 2020 12: 06 nuevo
        0
        ¡Absolutamente correcto! A veces extraño estos aspectos y, por supuesto, es necesario el análisis de todo el complejo de componentes combinados involucrados en el proceso. Sin lugar a dudas, el alto flujo de salida potencial de los flujos móviles provoca la ionización de las superficies de salida y la polarización de los elementos estructurales. Esto significa que los flujos magnéticos comienzan a formar interacciones magnéticas en las articulaciones y la estructura de las partes y toda la estructura. Pero este análisis no produce mediciones de varias dimensiones y polarización de elementos ahora: no existe una metodología. Por lo tanto, es obvio y no existe un modelo que tenga en cuenta las condiciones de varios niveles del entorno externo en el que funcionará el motor. En general, sin nuevos métodos matemáticos de análisis, no hay desarrollo de una industria estratégicamente importante.
    3. Aficionado
      Aficionado Abril 20 2020 12: 58 nuevo
      +1
      Comp no calcula el motor, sino su modelo matemático (MM). Pero cuánto MM corresponde a un verdadero motor "de hierro" es una gran pregunta. Por lo tanto, para garantizar la fiabilidad del hardware real sin pruebas de fuego reales no será posible desde hace mucho tiempo.
  9. voyaka uh
    voyaka uh Abril 20 2020 13: 00 nuevo
    +1
    El modelado por computadora ingresa gradualmente en todas las áreas de la tecnología y la ciencia.
    A mediados de los años 90, yo mismo escuché cómo los médicos de química en química declararon esa compensación. El modelado NUNCA reemplazará el trabajo creativo "real" con tubos de ensayo en síntesis orgánica. Incluso como un sustituto! En unos años.
    Hoy, nadie recogerá tubos hasta que no haya un modelo de computadora.
    1. gridasov
      gridasov Abril 20 2020 14: 45 nuevo
      +1
      Estás profundamente equivocado! ¡Un modelo matemático de análisis 0 como nunca lo ha sido! ¿Por qué? Porque MM considera solo estadísticas, y el cerebro humano saca conclusiones analíticas. Por lo tanto, no hay aspectos de asesoramiento de la metodología. Una persona elige el trabajo de su cerebro y luego solo la probabilidad de lo que puede obtenerse in vitro. Una vez más, ni un solo MM da recomendaciones y conclusiones sólidas. El cálculo y el análisis son fenómenos fundamentalmente diferentes.
    2. T.Henks
      T.Henks Abril 21 2020 10: 12 nuevo
      0
      Muy interesante. Quizás por eso no llega la primavera. Miro el mismo MM en meteorólogos y veo una ventana maravillosa en tres días que se mueve hacia la derecha en la línea de tiempo. Con una configuración de dos días de antelación. Y de acuerdo con el pronóstico del viejo abuelo, el albergue estará cálido hasta mediados de mayo. Y el verano no agradará.