Разработка, представленная исследовательской группой из Китайского центра исследований и разработок аэродинамики под руководством инженера Хуан Цзянтао, направлена на преодоление так называемого «проклятия размерности» — фундаментальной проблемы, при которой сложность вычислений растёт экспоненциально с увеличением числа параметров.
При проектировании современных самолётов, особенно стелс-беспилотников, инженеры сталкиваются с необходимостью балансировать сотни параметров:
- Аэродинамическое сопротивление,
- Радиолокационная заметность (RCS),
- Форма крыльев, фюзеляжа, воздухозаборников,
- Устойчивость потока,
- Мощность и эффективность двигателя.
Традиционные системы оптимизации не справляются с таким количеством переменных: чем больше параметров, тем сложнее и дольше расчёты — часто до неприемлемого уровня.
Новое программное обеспечение полностью меняет правила игры:
Оно позволяет использовать любое количество конструктивных переменных — 100, 500, 740 — без роста вычислительной нагрузки.
Для проверки эффективности системы учёные выбрали X-47B — американский стелс-беспилотник, разработанный для ВМС США. Несмотря на успешные испытания, включая посадку на авианосец и автономную дозаправку в воздухе, проект был закрыт в 2015 году из-за невозможности устранить компромиссы между:
- малозаметностью,
- аэродинамикой,
- энерговооружённостью.
Используя новое ПО, китайские инженеры перепроектировали X-47B с учётом 740 конструктивных переменных, включая:
- геометрию передних кромок крыльев,
- форму воздухозаборников,
- профиль фюзеляжа,
- внутреннюю компоновку.
Результат:
- Снижено аэродинамическое сопротивление,
- Уменьшена радиолокационная заметность,
- Улучшена тяга двигателя,
- Обеспечена стабильность воздушного потока.
«Традиционные глобальные алгоритмы оптимизации сталкиваются с проблемой размерности», — отмечают авторы исследования.
Ранее инженеры были вынуждены упрощать модели, сокращать число переменных или разбивать задачу на этапы — что приводило к потере оптимальных решений.
Новое ПО, по утверждению разработчиков, использует инновационную архитектуру расчётов, которая:
- Разделяет параметры на независимые блоки,
- Параллелизует вычисления,
- Применяет адаптивные алгоритмы для поиска глобального оптимума.
Это позволяет одновременно оптимизировать внешнюю форму, внутреннюю компоновку и системы управления, не перегружая процессор.
Если заявления подтвердятся, это может стать одним из ключевых технологических прорывов в аэрокосмической отрасли за последнее десятилетие.
Преимущества для военной авиации:
- Быстрое проектирование новых поколений стелс-самолётов,
- Улучшение характеристик беспилотников и гиперзвуковых аппаратов,
- Сокращение сроков разработки с лет до месяцев.
В перспективе система может быть использована не только для военных, но и для гражданских самолётов, чтобы повысить топливную эффективность и снизить шум.
Способность Китая не только догонять, но и опережать ведущие страны в сложных инженерных решениях — сигнал о возрастании технологической независимости.
Источник: https://www.scmp.com/news/china/science/article/3319249/chinese-scientists-break-design-curse-killed-us-navys-x-47b-drone-programme?module=inline&pgtype=article
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/