Учёные Научно-технологического университета «Сириус» представляют перспективный проект, направленный на создание более эффективных и надёжных топливных систем для космических ракет и самолётов. В рамках данного исследования специалисты исследуют пористые сетчатые материалы, обладающие функцией «умных фильтров». Эти материалы предотвращают вспенивание топлива и обеспечивают его стабильную подачу в двигатель даже в условиях невесомости и во время выполнения манёвров.
Ключевым элементом проекта является разработка цифровой технологии, способной точно предсказывать поведение пористых материалов без необходимости проведения длительных и затратных испытаний. Пористые сетчатые материалы играют решающую роль в космической и авиационной технике, удерживая жидкое топливо благодаря капиллярным силам и предотвращая попадание газа в двигатель. Однако, несмотря на их защитные свойства, такие материалы создают дополнительное сопротивление потоку топлива, что в свою очередь требует от насосов и двигателей больше энергии для преодоления этого сопротивления и может снижать общую эффективность системы.
Ранее для точной настройки характеристик пористых материалов под каждое новое изделие необходимо было проводить сложные физические эксперименты. Однако учёные «Сириуса» стремятся заменить этот традиционный процесс математическим моделированием и искусственным интеллектом. В частности, инженеры, проектирующие топливные баки для новых ракет, часто сталкивались с задачей экспериментального подбора оптимальной структуры сетчатого фильтра. Ранее это требовало изготовления физических образцов и многоэтапного тестирования на специальных стендах.
В текущем проекте исследователи создают виртуальную модель сетчатого фильтра, что позволит значительно упростить процесс. Основной целью является разработка точного цифрового инструмента, который будет способен рассчитывать поведение материала при различных давлениях и скоростях потока непосредственно на компьютере. Это даст возможность оперативно подбирать конструкции, соответствующие конкретным техническим требованиям.
Планируется разработка нескольких ключевых продуктов. Во-первых, будет создана методика автоматизированного расчёта на основе российского программного обеспечения, что позволит избавиться от зависимости от импортных аналогов. Во-вторых, будет представлена модель-помощник на основе искусственного интеллекта, обученная на результатах точных расчётов. Третьим элементом станет специальный расчётный блок — цифровой двойник, который можно интегрировать в общую модель гидравлической системы ракеты или самолёта.
«Разработанная методика определения гидравлических и капиллярных свойств пористых сетчатых материалов полностью автоматизирована и реализована на отечественном программном обеспечении. Это обеспечивает её практическую применимость как для дальнейших исследований, так и для использования на предприятиях промышленности. Предложенный подход является универсальным и может быть адаптирован под различные типы пористых материалов и инженерных задач. Сочетание численных расчётов и искусственного интеллекта позволяет получать инженерно значимые результаты быстрее», — отметила Анастасия Королёва, руководитель группы Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта Научно-технологического университета «Сириус».
