«Программное обеспечение для гиперзвукового моделирования неправильное». Китайские ученые возятся с НАСА
Китайская исследовательская группа заявила, что обнаружила потенциально фатальную ошибку в программном обеспечении НАСА для гиперзвуковой аэродинамики.
Этот небольшой пробел среди запутанных уравнений может привести к «неизбежно ошибочным результатам», когда ученые моделируют и анализируют важные вопросы, такие как высокотемпературная абляция, заявила группа под руководством профессора Лю Цзюня, исследователя Лаборатории гиперзвуковых технологий Национального университета. в рецензируемой статье, опубликованной в китайском академическом журнале Acta Aerodynamica Sinica 14 марта.
Когда скорость самолета превышает 5 Маха, сильное трение с воздухом приводит к возникновению значительных температур, которые могут ионизировать молекулы воздуха и вызвать химические реакции. Эти сложные реакции могут разрушить поверхность самолета и изменить температуру или плотность окружающего воздуха. Неточности в данных моделирования могут иметь серьезные последствия для летно-технических характеристик и безопасности самолетов.
Программное обеспечение, упомянутое в статье Лю, под названием Vulcan-CFD, было разработано Исследовательским центром НАСА в Лэнгли. Из-за его потенциального использования при разработке гиперзвукового оружия он подлежит экспортному контролю с ограниченным распространением в пределах американских границ.
Китайские исследователи получили информацию из научной статьи, опубликованной в 2020 году, в которой группа разработчиков программного обеспечения НАСА представила принципы работы Vulcan и некоторые ключевые уравнения, которые он использовал. По словам Лю и его сотрудников, это программное обеспечение было «хорошо известно» в отрасли.
Лю, чья лаборатория расположена в Чанше, провинция Хунань, в исследованиях поддержали учёных из Университета аэрокосмической инженерии Народно-освободительной армии в Пекине и Центра аэродинамических исследований и разработок Мяньян в провинции Хунань, Сычуань. Эти три учреждения внесли свой вклад в быстрое развитие китайской технологии гиперзвукового оружия за последние два десятилетия.
Темпы развития гиперзвукового оружия в Америке отстают от темпов Китая и России и постепенно их обгоняют некоторые более мелкие страны. Северная Корея заявляет, что 3 апреля успешно провела испытания планирующей гиперзвуковой ракеты наземного базирования Hwangsong 16B .
Между тем, испытания гиперзвукового оружия большой дальности ( LRHW) , аналогичные северокорейской ракете, проведенные армией США, провалились последовательно в 2021 и 2022 годах. Следующие три запланированных запуска были отменены или отложены. Программа ARRW не рефинансировалась.
ARRW на B52
За эти неудачи приходится платить очень высокую цену. Только на 2025 бюджетный год армия США запросила у налогоплательщиков 1,28 миллиарда долларов «на поставку экспериментального прототипа с сохранением боеспособности в 2024 году». Бюджетное управление Конгресса США объяснило неблагоприятный прогресс высокими температурами.
«Основная задача, которая остается, заключается в управлении чрезвычайно высокой температурой, которой подвергаются гиперзвуковые ракеты, когда они летят на высокой скорости через атмосферу на протяжении большей части своего полета», — говорится в отчете офиса после проведения тщательного расследования американских программ гиперзвукового оружия. в прошлом году.
«Защита чувствительной электроники гиперзвуковых ракет, понимание характеристик различных материалов и прогнозирование аэродинамики при постоянных температурах до 3000 градусов по Фаренгейту требуют обширных летных испытаний. Тестирование продолжается, но неудачи последних лет задержали прогресс», — говорится в сообщении.
Команда Лю подтверждает, что она обнаружила ошибку в уравнении, используемом НАСА на Вулкане для описания изменений концентрации различных химических компонентов, таких как кислород и азот, в высокотемпературных газовых смесях.
Это уравнение не учитывает смешивание и перенос компонентов, вызванный мелкомасштабной турбулентностью, когда температуры быстро меняются или колеблются.
Из-за сложности гиперзвуковой аэродинамики некоторые мелкомасштабные движения могут быть упущены из виду разработчиками моделей из-за недостаточного понимания или вычислений, которые слишком сложны для решения.
Серьезная ошибка НАСА
Команда Лю заявила в своей статье, что отсутствие внимания НАСА к этим деталям привело к неспособности программного обеспечения точно предсказать химический состав и изменения температуры на поверхности корабля, что может оказать существенное влияние на работу по моделированию, проектированию или анализу. это зависит от программного обеспечения.
НАСА было одним из первых учреждений в мире, изучавших гиперзвуковые технологии, и даже ввело термин, который, по иронии судьбы, был предложен китайским ученым, работавшим в этом учреждении, Цянь Сюэсэнем, «отцом китайских ракет», работавшим в et Propulsion. Лаборатория (JPL) в 1946 году.
Ученые и инженеры НАСА провели множество новаторских исследований и летных испытаний в этой области, но в последние годы она пострадала от продолжающихся сокращений бюджета и утечки мозгов. Еще один случай, когда сокращение бюджета не соответствует научному развитию. Если бы дефект был именно тем, что выявила китайская тема, то это была бы сенсационная оплошность, которая, однако, объяснила бы все трудности США в разработке гиперзвукового полета.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей «Экономические сценарии».
Статья «Программное обеспечение для гиперзвукового моделирования ошибочно». Придирка китайских ученых к НАСА исходит из экономических сценариев .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/il-software-per-le-simulazioni-ipersoniche-e-sbagliato-scienziati-cinesi-fanno-le-pulci-alla-nasa/ в Mon, 08 Apr 2024 09:34:31 +0000.