Инженеры ТГУ создают беспилотники на основе цифровых двойников
12 Декабря 2019

Сотрудники Суперкомпьютерного центра ТГУ разработали способ автоматизированного проектирования беспилотников, основанный на математическом моделировании с использованием вычислительных мощностей суперкомпьютера СКИФ Cyberia. Новый подход включает создание цифрового двойника и его прототипирование – производство функционирующей модели БПЛА. Этот способ может быть использован для конструирования моделей самолетов, а также для оптимизации рабочих характеристик уже используемых летательных аппаратов. Проект поддержан Научным фондом ТГУ им. Д.И. Менделеева.

– Новый подход решает проблему проработки аэродинамического профиля БПЛА и выбора его оптимальной конструкции, – рассказывает исполнитель проекта, сотрудник Суперкомпьютерного центра ТГУ Кирилл Костюшин. – Для решения инженерных задач создана облачная система, связанная с суперкомпьютером ТГУ. Пользователь загружает в облачную систему требуемые технические характеристики, такие как максимальная подъёмная сила, размах крыльев, время и дальность полёта, его скорость и другие. На основе этих параметров производятся расчеты, создаются 3D-модели и цифровой прототип летательного аппарата. Оптимальный вариант выбирается с помощью испытаний моделей БПЛА в виртуальной аэродинамической трубе.

100.jpg

Как отмечают разработчики, использование суперкомпьютерных вычислительных технологий с применением методов численного моделирования и виртуального прототипирования позволяет в разы сократить процесс разработки и производства. Это становится ключевым фактором в конкурентной борьбе на рынке подобных разработок.

Учёные ТГУ уже выпустили первый лабораторный экземпляр БПЛА, предназначенный для мониторинга окружающей среды. Планируется, что оценивать состояние окружающей среды он будет при помощи газоанализатора, установленного на борту летательного аппарата. Помимо этого, беспилотник будет вести съёмку территории города и области, а также работать на предотвращение новых свалок и незаконных сбросов отходов. В перспективе такой аппарат может применяться для поисков очагов пожаров в лесах Томской области.

Новый подход и виртуальная аэродинамическая труба могут использоваться и для улучшения рабочих характеристик уже действующих летательных аппаратов. Для этого в облачную систему загружается модель, так же проводятся аэродинамические расчеты и выявляются проблемные места, затем предлагаются варианты улучшения характеристик прорабатываемого изделия. Это решение воплощается в цифровом двойнике (3D-модели), после чего проводятся виртуальные испытания, которые определяют эффективность внесенных изменений.

– Система, разработанная при поддержке Научного фонда ТГУ, может применяться и для решения инженерных задач, связанных с конструированием новых самолетов, – говорит Кирилл Костюшин. – Безусловно, специалистов конструкторских бюро наша система не заменит, но может значительно ускорить их работу.