sebastien lebrigand / Flickr
Даследнікі з Дацкага тэхнічнага універсітэта выкарыстоўвалі метад тапалагічнай аптымізацыі для паляпшэння характарыстык правай кансолі крыла пасажырскага лайнера Boeing 777. Па выніках аптымізацыі даследчыкі прыйшлі да высновы, што такі метад дазваляе знізіць масу канструкцыі крыла па меншай меры на два-пяць працэнтаў у параўнанні з традыцыйнай канструкцыяй, якая выкарыстоўваецца сёння. Праца дацкіх даследчыкаў апублікаваная у Nature.
Тапалагічная аптымізацыя ўяўляе сабой спосаб палепшыць тую ці іншую канструкцыю з пункту гледжання размеркавання матэрыялу пры захаванні агульных трывальных характарыстык нязменнымі. У агульных рысах такі метад аўтаматызаванага або часткова аўтаматызаванага паляпшэння дазваляе аптымізаваць канструкцыю, рацыянальна размеркаваўшы матэрыял і пустэчы ў аб'ёме і знізіўшы яе масу. Вынік тапалагічнай аптымізацыі вонкава звычайна нагадвае нешта, створанае прыродай .
Для свайго эксперыменту даследчыкі выкарыстоўвалі праграмнае забеспячэнне тапалагічнай аптымізацыі, запушчанае на французскай суперкампутары Curie . Для аптымізацыі навукоўцы ўзялі ўнутраную канструкцыю правай кансолі крыла пасажырскага лайнера Boeing 777 даўжынёй 27 метраў. Яго трохмерную мадэль даследчыкі разбілі на 1,1 мільярда вокселей , Невялікіх структурных адзінак, трохмерных аналагаў двухмернага пікселя. Пры аптымізацыі праграма разлічвала нагрузкі спачатку для кожнага вокселей паасобку, а затым для іх сукупнасці.
Канструкцыя крыла пасля аптымізацыі
Technical University of Denmark
Атрымлівае пасля кожнай аптымізацыі трохмерная мадэль падавалася на ўваход праграмы некалькі соцень разоў. У выніку новая ўнутраная структура крыла атрымалася плыўнай, вонкава якая нагадвае судзінкавую сетку. Новая канструкцыя атрымалася лягчэй, але яе агульная гнуткасць і ўстойлівасць да нагрузак захавалася. Паводле ацэнкі даследчыкаў, такая аптымізацыя дазволіць дамагчыся змяншэння спажывання паліва самалётам на 40-200 тон у год у залежнасці ад канструкцыі самога лятальнага апарата.Адна кансоль крыла лайнера Boeing 777 мае тры лонжерона (падоўжныя сілавыя элементы) і больш за 30 нервюр (перпендыкулярныя рэбры). Пры аптымізацыі праграмнае забеспячэнне паменшыла колькасць ланжэронаў да двух, а лік нервюр - да трох, прычым апошнія размясціліся бліжэй да кораня крыла. Замест мноства нервюр трохмерная мадэль унутранай канструкцыі крыла самалёта атрымала структурныя адукацыі, накшталт галін. Варта адзначыць, што праграма ўлічыла неабходнасць вольнага прасторы для паліўных бакаў і механізацыі.
Тапалагічная аптымізацыя звычайна выкарыстоўваецца для паляпшэння канструкцыі асобных невялікіх элементаў. Па сцвярджэнні дацкіх вучоных, такі метад быў ужыты да буйной канструкцыі ўпершыню.
Сёння авиаразработчики не разглядаюць радыкальнае змяненне канструкцыі крыла ў якасці метаду павышэння эканамічнасці самалётаў. Ўнутраную структуру крыла ў агляднай перспектыве сур'ёзна мяняць не плануецца, аднак даследчыкі працуюць над аптымізацыяй формы і знешніх элементаў гэтага аэрадынамічнага элемента. У прыватнасці, у Еўрасаюзе распрацоўваецца праект ламінарным крыла, два прататыпа якога ўпершыню былі выпрабаваныя у канцы верасня бягучага года.
Ламінарным крыло павінна мець вельмі гладкую паверхню і невысокі профіль, каб забяспечыць ламінарным, невозмущенный, паветраны струмень на як мага большай сваёй плошчы. Для стварэння гладкага крыла плануецца выкарыстоўваць некалькі тэхналогій, у тым ліку больш шчыльную падганянне стандартных элементаў канструкцыі адзін да аднаго. Мяркуецца, што ламінарным крыло будзе мець на 50 адсоткаў меншае лабавое супраціў у параўнанні са стандартным. Гэта дазволіць знізіць спажыванне паліва самалётам у палёце на пяць працэнтаў.
Васіль Сычёв
