/CFD+3d/ полное моделирование испытательного полета

[tvv385]

Hello.

  А вот интересно, что народ думает о полном моделировании всего полета?..

Ресурсов конечно для этого потребуется немеряно...  но с другой стороны, других вариантов почти нет - если КБ-шники еще могут себе позволить эксперименты и испытательные полеты летчиков-испытателей(если че то министерство новых пришлет, расходник 🙂 ), то у самодельщиков в общем-то других вариантов нет, лучше потратить время на моделирование, чем навернуться на испытаниях...
(ну там еще вариант с продвинутой авионикой есть - испытательные полеты проводить полностью в беспилотном режиме - но по сложности я это рассматриваю больше как дополнительный вариант к моделированию, ну разве что выч. ресурcов надо меньше, но я думаю если сильно надо ресурсы найти не проблема)


(Ну вот например забавная статейка попалась - вроде бы грабли вроде затенения радиатора шасси не сложные, но ведь часто не подумаешь же о такой фигне!  Пока не навернешься 😉
http://avia.mirtesen.ru/blog/43774543076/Nesbyivshiesya-nadezhdyi-Villi-Messershmitta )


То есть, софт для этого придеться писать свой, но на базе опенсорса это уже реально и даже не так уж и долго, 99% всего готового можно найти.

Ну там еще остается найти более точные гидродинамические модели - но если увижу что народ реально готов шавелиться, то редкие книжки я помогу найти, это в принципе есть(правда пока лень за ними идти 😉 )...   В коммерческих пакетах думаю понятно что точных моделей не будет, но найти это все вполне реально.

То есть за основу можно взять open source пакеты вроде blender, ну и скрестить это с другими пакетами(гидродинамика и тп) + сделать сразу поддержку кластерных вычислений. 
(Ресурсы я знаю где найти, почти на халяву - кластер получиться покруче всех мировых суперкомпьютеров включая NASA и др, так что пока на данный момент это вполне реально)

То есть, в одном пакете придется совмещать несколько режимов - для того что можно описать простыми моделями вроде готовых таблиц профилей программа должна работать в режиме аналогичном x-plane, но если сложный случай и такой упрощенной моделью описать не получиться, то ничего не поделаешь, придеться переключаться в CFD режим и считать все 3д распределение потоков...   

Так-же можно будет задавать функции поведения систем автоматического регулирования(писать лучше сразу на Ада все - легче будет перенести на борт) - после проверки на моделировании можно будет готовый проверенный исходник перенести сразу на борт, Адский компилятор это позволяет делать даже с полной сменой платформ, это работает, проверено...

Само по себе вычислительное ядро CFD имеет небольшой объем - мы когда-то писали свои, там в общем иногда весь исходник даже на 1 экран входил(объемы всяких графических рисовалок, ввода и тп на несколько порядков больше, но нынче это все готовое в опенсорсе можно найти) - сложность там в самой мат-модели.   В принципе реально на изменении 1 члена в уравнениях люди делали докторские...  Но в целом там объем не большой, что-то уже просочилось в статьи и можно найти почти готовые алгоритмы, что-то возможно изобретать придеться(даже методом проф. Тыка можно что-то найти, учитывая что там объем уравнений не такой уж большой), ну на крайняк зарплаты в науке всегда низкие были, можно тупо скинуться и нанять десяток-другой докторов наук 😉   В общем вполне решаемо все...


В общем, прожектик конечно не маленький получается(сразу говорю халявщики разбегайтесь 😉 ), повозиться придеться, но вполне реально и решаемо все - все равно я смотрю тут люди годами даже простые проекты строят, так что за такое время можно даже на очень тормозных программах многое уже тупо смоделировать и не наступать на грабли...

Как идея, что скажете, есть желание поработать?..
(за одно и программировать научитесь 😉  )

Vladimir
PS  да, данные моделирования можно будет использовать в беспилотном испытательном полете - засунуть датчики везде где хочеться физически не возможно(да они бы все равно сильно исказили картину потоков), но поставить несколько датчиков в каких-то выбранных и расчитанных контрольных точках можно...  Дальше уже бортовой комп будет сравнивать посчитанные данные с данными датчиков, и в случае расхождения можно прервать полет для уточнения моделей - такое возможно только в случае если выбранные мат. модели не совсем точные, иначе никаких расхождений быть не может в принципе.  Так что модели проверить и подобрать вполне реально.

 

[Lapshin]

То есть, софт для этого придеться писать свой, но на базе опенсорса это уже реально и даже не так уж и долго, 99% всего готового можно найти.

Для того, кто смог бы написать софт,  хоть сколько-нибудь вменяемо описывающий все возможные режимы полета в реальном масштабе, любые неожиданности в испытательных полетах просто не существуют - только кто бы это мог сделать? Достаточно сказать, что обтекание сложных тел в срывных режимах считается существующими программами, мягко говоря, некорректно - поэтому пришлось бы составить упрощенную модель, где взвешенно разделены более и менее существенные факторы ( которые, кстати, при разных режимах могут меняться местами): для специалиста, способного выполнить задачи подобного уровня нет проблемы для взятия на себя ответственности за выдачу рекомендаций на испытательный полет.
Если же учитывать лишь основные факторы - любой профессионально выполненный аэродинамический расчет позволяет ввести исходные данные в симулятор и произвести полет виртуально: только и отличия от реального полета, где имеет место еще множество нелинейностей, воздействует множество неучтенных факторов типа шероховатости поверхностей, местных неровностей, генерирующих вихри, протеканий потока через щели и пр.

 

[fan444]

Согласен  с  Лапшиным.  Возможно  только  вообщем  оценить  способность  данного  типа  к  выполнению  полетов  при  помощи  программ.   Иногда  летая  сразу  на  двух  однотипных  самолетах    типа  Бекас  или  в  былые  времена  на  МИ-8  невольно  понимаешь,  что  каждый  аппарат  имеет  свои  особенности,  если  хотите  характер. 😉

 

[tvv385]

Не совсем понял, на что вы намекаете...

Если по модели - то там ничего сложного - теоретически уравнение навье-стокса описывает все точно - проблема только в том что для точного решения совсем никаких ресурсов не хватит...  То есть вся наука на грани искусства заключается только в том, чтобы что-то упростить, но при этом не сильно потерять точность...

Причем в моделировании в общем-то ничего решать не надо - просто тупо считается все по прямым уравнениям по принципу "что вижу то и пою" 😉   В общем абсолютно точную модель любой школьник напишет - проблема тока в том что на нее ресурсов надо будет немерянно - вот и надо будет пробовать на чем-то съэкономить, а потом проверять что получилось. (причем не обязательно проверять на одном аппарате - потому этот колхоз в общем-то и выгоден получается)


А главное - над софтом может много народа работать через интернет, а вот что-то делать в гараже уже проблема если люди в разных городах...  Ну и, буржуи подтянуться, а там и народ нормальный и программеры очень грамотные есть...

Vladimir
PS  или вы имели ввиду что нафига опытному аэродинамику тратить время на децкий сад проблемы негров? 😉   Ну да, в этом что-то есть - при малой партии опытные аэродинамики не стали бы что-то изобретать, а просто взяли старую проверенную схему и не рисковали проектом и бюджетами...  Это так. 
Но тут все-же есть кое-какой интерес - например та-же проверка моделей.  Если любителям все равно и тока от выпендрежа используют сложные схемы и ищут проблемы себе, то в тех-же UAV не всегда получается обойти проблемы, иногда и решать приходиться...   Так что если лишний раз софт и модели будут проверены, то это косвенно полезно, так что некоторую помощ можно ожидать и от профи тоже, им косвенно это выгодно...
(а вообще нынче ни одна фирма ни NASA ни военная полную разработку и доводку до ума всего с нуля не тянет - не случайно же более 90% бортового софта попадает в открытый доступ под GPL и тп лицензиями, вон даже RTEMS попала, кстати там халявных исходников в 4 раза больше чем в линуксе...  Да, если кто не в курсе - это не ОС для марсохода, туда ее уже потом прикрутили - это бортовая ОС управления ракетами.  Так что с авионикой все нынче проще чем кажеться, слава тов. Столламану и его GPL удочке 😉) )

 

[tvv385]

Согласен  с  Лапшиным.  Возможно  только  вообщем  оценить  способность  данного  типа  к  выполнению  полетов  при  помощи  программ.   Иногда  летая  сразу  на  двух  однотипных  самолетах    типа  Бекас  или  в  былые  времена  на  МИ-8  невольно  понимаешь,  что  каждый  аппарат  имеет  свои  особенности,  если  хотите  характер. 😉

ну, на этот счет у меня уже были кое-какие мысли - но прежде чем обсуждать детали надо решить надо тут это кому-то или нет, и будет ли народ участвовать и помогать...


А так у меня уже была мысль встроить в систему моделирования модуль, который бы автоматически (в пределах указанного допуска) выбирал бы наихудшие параметры и подсовывал это сразу в модель...


То есть, если например у 5% из 100 экз будет отклонение(пусть даже в пределах допуска) и другое поведение, то при моделировании не обязательно прогонять 100 раз модель - софт же в принципе может оценить отклонение в какую сторону хуже, и именно этой случай сразу и прогонять на модели.

То есть если реально скажем 1% серийных изделий имеют такую опасную комбинацию параметров отклонения, то это можно обнаружить только когда будет выпущено несколько сотен шт и несколько из них навернуться, причем еще и догадаться о причинах будет не просто...
А при моделировании в этом режиме софт в первой же прогонке найдет и подставит наихудшую комбинацию параметров - и модель навернеться в первом же моделировании, еще до сборки.

Vladimir

 

[fan444]

Извините  меня,  но  на  мой  взгляд  Вы  человек  вероятно  весьма  подкованный  в  компьтерном  моделировании,  все  же  должны  понимать,  что  на  самом  деле  наихудших  комбинаций  может  быть  очень  много  и  всех  учесть  невозможно.  Только  пилот,  как  главная   составляющая  полета  сможет  с  максимальной  долей  точности  сказать,  о  готовности  того  или  иного  аппарата  или  механизма  к  выполнению  полета  в  той  или  иной  мере.  Конечно  мечтать  о чем  то  великом  нужно  ,  но  поверьте  не  все  сможет  сделать  компьютер. 😉

 

[pawel0001]

Еще не встречал расчетов элементарных аэродинамических характеристик (Су(а), mz(a))
программистами (на программах) любого уровня  точность которых без настройки по продувкам
можно было бы использовать далее, чем на этапе  эскизного проектирования.
В основном расчетные методы используются для оптимизации тех или иных компоновочных решений.
То о чем вы мечтаете - "не при нашей жизни".
Легче слетать на Марс, чем получить расчетным путем в полном объеме
достоверные аэродинамические характеристики
достаточные для сертификации самолета.

 

[Lapshin]

Еще не встречал расчетов элементарных аэродинамических характеристик (Су(а), mz(a))
программистами (на программах) любого уровня  точность которых без настройки по продувкам
можно было бы использовать далее, чем на этапе  эскизного проектирования.
В основном расчетные методы используются для оптимизации тех или иных компоновочных решений.
То о чем вы мечтаете - "не при нашей жизни".
Легче слетать на Марс, чем получить расчетным путем в полном объеме
достоверные аэродинамические характеристики
достаточные для сертификации самолета.

Я бы добавил еще слово "даже" в первой строчке после "расчетов".
В остальном - все так.

 

[tvv385]

Еще не встречал расчетов элементарных аэродинамических характеристик (Су(а), mz(a))

а что, разве они были кому-то нужны?   Их полно в таблицах NACA 1920х гг...

Нет спроса - нет и предложения.  А смоделировать можно, в любом CFD, силы элементарно просуммировать по давлению на профиль...

В основном расчетные методы используются для оптимизации тех или иных компоновочных решений.

когда надо учесть краевые эффекты или взаимное влияние, а таблицы уже не работают тк потоки искажены...

То о чем вы мечтаете - "не при нашей жизни".
Легче слетать на Марс, чем получить расчетным путем в полном объеме

кстати, о Марсе 😉   Делать там абсолютно не чего - земля там будет стоить даже дешевле чем в пустыне, проще сразу орбитальные станции строить...

Тем не менее даже на эту дурацкую идею находиться очень много и добровольцев, и финансов...  Почему бы не использовать подобные возможности? 😉

достоверные аэродинамические характеристики
достаточные для сертификации самолета.

ну вообще-то NASA свою большую аэродинамическую трубу давно уже разобрало за ненадобностью, а сейчас вообще идут разговоры что скоро без модели на суперкомпьютерах никто сертификаты не даст...   Что будет стоить денег не малых, в отличии от использования почти халявных ресурсов криптовалют...

Vladimir

 

[СВМ]

Как давно ходящий вокруг возможностей моделирования для эскизного проектирования, замечу, что подобные идеи не находят почти никакой поддержки здесь. Посмотрите на недавние темы 3D моделирования, которых промелькнуло штуки 3-4.

Одна из причин, как мне кажется, сложность и дороговизна пакетов моделирования, трудности моделирования на обычных домашних компьютерах.

Если инициатор темы в Москве и готов помочь разобраться, скажем на примере моделирования фасетмобиля FMX-4
- http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1304759897/0
-  то дальнейшее решаемо личным контактом или при помощи Скайпа - vlad-mix50.

 

[pawel0001]

    Эксперимент в большой аэродинамической трубе как у нас, так и американцев слишком дорог и малоинформативен для современной авиации.
Обычно по критерию цена-качество такие продувки неприемлемы.
    О необходимости расчетных методов никто не спорит.
Но даже у "простых" схем самолетов можно получить сюрпризы не отлавливаемые численными методами расчета при обычной постановке задачи.
Все серьезные фирмы (при наличии возможности) проверяют результаты численных расчетов продувками.
    Предварительно любая компоновка самолета просчитывается, в первую очередь, традиционными методами с поправками на имеющийся опыт.
Дальше "простые" продувки, их анализ, использование численных методов, "сложные" продувки и т.д. и т.п.
Расчеты с помощью FlowVision, FLUENT,..., и других серьезных программ трудоемки и не достаточно достоверны для исключения продувок.
Они используются при доведении компоновки или в исследовательских целях когда они уже "заточены" под данную компоновку.
Затем уже на основе полученных результатов с учетом упругости конструкции, характеристик силовой установки
и массовоинерционных характеристик самолета создается математическая модель динамики полета самолета.
Это предварительная модель, она уточняется затем по результатам летных испытаний.
Она не охватывает режимы сваливания и штопора. Для их оценки проводятся дополнительные исследования и испытания.
     Короче, для не гигантов авиастроения возможно создание "симуляторов", достаточных для отработки навыков пилотирования, не более. Но даже это под силу немногим.
Возможно с их помощью приближенное моделирование маневров с целью оценки потери высоты и скорости полета, чтобы не вляпаться (я этим пользуюсь).
       РЕАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТА МОЖНО ПОЛУЧИТЬ (В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ) ТОЛЬКО В ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ.

 

[Lapshin]

а что, разве они были кому-то нужны?   Их полно в таблицах NACA 1920х гг...

Нет спроса - нет и предложения.  А смоделировать можно, в любом CFD, силы элементарно просуммировать по давлению на профиль...

Этим высказыванием уровень представления о предмете, думается, продемонстрирован достаточно: понимания, что результаты, полученные в разных, одинаково хороших трубах, отличаются друг от друга, нет и в помине - чего уж тут говорить о более тонких материях? Казалось бы: чего проще смоделировать взаимное движение нескольких материальных точек в вакууме под действием поля тяготения каждой - однако располагаемые вычислительные мощности позволяют точно рассчитать лишь движение пяти, максимум ( информация примерно трехгодичной давности), шести мат. точек - поэтому такую самоуверенность можно отнести лишь  к храбрости незнания и непонимания как истории вопроса, так и уровня знаний на нынешний день.
Попробуйте на досуге смоделировать полет, например, майского жука, или, если это сложно для начала - планирующий полет альбатроса над волнами, когда он скользит без взмахов крыльями часами, используя обтекание волн ветром; или,хотя бы, планирование бумажной модельки, которое можно проверить натурными испытаниями, не выходя из комнаты. Или помогите СВМ разобраться с аэродинамикой Фасетмобиля, как он просит - стандартные методики не годятся.
Разговор лишь в принципе, без привязки к конкретике, равносилен желанию Манилова построить мост через пруд в своей усадьбе - так, чтобы с него Москва была видна, - равно бесплоден.

 

[Колушев Алексей]

      У нас основным предметом по специальности "летные испытания" было как раз "моделирование".   Массу программ писали, в основном для продольного канала самолета, но на базе уже известных коэффициентов, которые, в свою очередь, получались из продувок, сброса масштабных моделей с летающих лабораторий и т.д.
    
     Получится, конечно, интересная игрушка, по типу симулятора, с громадным форумом, где будут ломаться копья - похоже или не похоже получилось.  Речь-то идет, насколько я понял, не о введении и поправке коэффициентов, а о расчете их НА ВСЕХ РЕЖИМАХ ПОЛЕТА на основании геометрических данных, жесткости конструкции и т.д.

Если начнете писать - готов тестить. Авось когда-нибудь оно учтет весь опыт человечества.

Только вот пользоваться для летных испытаний ей никогда не будет можно.

 

[tvv385]

 
       РЕАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТА МОЖНО ПОЛУЧИТЬ (В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ) ТОЛЬКО В ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ.

а что разве кто-то против испытаний?  Но это уже после - сначала на модели можно задешево простые децкие ошибки найти.

А на испытании по сути проверяется только точность моделей - при обнаружении отклоний от расчетного во-первых авионика может автоматически прервать полет не дожидаясь когда разобьется, а во-вторых (главное) это проверка точности модели.

Если модель точная - то никаких расхождений расчета с реальностью быть не может, в принципе.

Так что после нескольких проверок и доработок моделей думаю расхождений больше не будет.


Кстати, реальный полет(даже модели) все-же поточнее любой аэродинамической трубы будет.  Ну и на трубу можно не тратиться 😉

Этим высказыванием уровень представления о предмете, думается, продемонстрирован достаточно: понимания, что результаты, полученные в разных, одинаково хороших трубах, отличаются друг от друга, нет и в помине - чего уж тут говорить о более тонких материях?

😉

Перечитайте еще раз что я писал насчет этого режима модели.

Для проектирования разницы никакой сорветься поток при 30 или 31 градусе - главное чтобы он точно не сорвался.
А это легко проверяется на модели.

То что вы говорите может превести тока к тому, что на самом деле он сорветься скажем при 32 градусах.  Ну и ладно.  Главное что модель покажет все точно - при 30 будет лететь, а при 35 уже точно падать.  Если на всякий случай поставите ограничение на 29, то тоже ничего страшного - главное что при 29 уже точно ничего не сорветься...

Потом поставите 40 чтобы точно сорвалось - и посмотрите как будет падать в режиме срыва.  А +- пара градусов без разницы совершенно.  (да и если так поставить задачу можно наверно и порог точно посчитать)


А чтобы наверняка найти косяки можно сделать такой режим моделирования, чтобы он автоматически выбирал наихудшие для данного режима полета параметры отклонения в пределах заданных допустимых погрешностей.   (включая и порывы ветра, и технологические отклонения профилей)
То есть если летите на минимальных углах атаки - автоматически выбираем отклонение от профиля в ту сторону, где это ухудшает параметры на минимальных углах.  А если угол атаки стал максимальным - софт автоматически изменит профиль так чтобы он хуже всего работал в этом режиме - так и узнаете всего за 1 прогонку нет ли косяков...  Это не сложно сделать - как влияют отклонения науке известно, автоматически подкрутить в нужную сторону не сложно.

Попробуйте на досуге смоделировать полет, например, майского жука, или, если это сложно для начала - планирующий полет альбатроса над волнами, когда он скользит без взмахов крыльями часами, используя обтекание волн ветром;

как раз это и собирался сделать - но боюсь готовый софт этого не может...  Надо писать.

Vladimir

 

[AIRgun]

Легче слетать на Марс, чем получить расчетным путем в полном объеме

Я знаю какая будет следующая тема.

 

[Колушев Алексей]

в это, я так понимаю, все и упирается...

только учтите, что жук и альбатрос вам потом для самолета не пригодятся - Re другие.

так что самолет придется заново писать.

 

[tvv385]

Как давно ходящий вокруг возможностей моделирования для эскизного проектирования, замечу, что подобные идеи не находят почти никакой поддержки здесь.

Знаете анекдот? 😉
=========
Едет Шварцнегер в автобусе, у него спрашивают:
- Вы сейчас выходите?
- Да.
- А перед вами выходят?
- Да. Но они об этом еще не догадываются.
=========

Одна из причин, как мне кажется, сложность и дороговизна пакетов моделирования,
трудности моделирования на обычных домашних компьютерах.

ну софт придеться писать свой, но работы не много тк можно на 99% использовать готовые open source куски под GPL лицензией...

Да, и с чего вы взяли что на домашних? 😉

Ну да, кластер будет набран из домашних так сказать компов, если конечно ЭТО можно называть домашними компами 😉
(там по ссылками посмотрите примеры домашних ферм)
http://sites.google.com/site/bitconomika/hardware/url-tmp01

В общем, из биткойна все эти GPU (CPU уже давно не у дел) с приходом новых ASIC скоро попрут - в общем, если все сделать во-время и по-плану, то всю эту мощ можно заполучить практически на халяву(а мож даже еще заработать на этом чуток 😉 ), а мощность сети биткойна уже давно превышает мощность всех самых мощных суперкомпьютеров вместе взятых, включая NASA, университеты и тп...   

Я как-то сравнивал мощность GPU и CPU - в общем, старенькая(всего 100 MH/s на биткойне давала) видеокарточка с GPU оказалась в 25 раз быстрее нового 8-ядерного процессора!..
В фермах сейчас ставят карты в 8 раз мощнее, и у каждого майнера по несколько таких карт, майнеров уже тыщи, вот и прикиньте какая там моща...

Так что все реально вполне, проект новой валюты уже есть, надо тока раскручивать.
(биткоин бестолку сжигает эти выч. ресурсы на пустой перебор, в новом проекте я уже придумал как эти ресурсы использовать с пользой для расчетов и тп, к тому-же валюта не будет иметь дырки 51%.
Куда использовать ресурсы CPU и дисков я уже придумал, а GPU мне не особо нужны - вот их-то можно легко направить на моделирование и тп)



А предлагать считать полную модель на домашних компах мне бы и в голову не пришло - я прекрасно понимаю сколько это сжирает ресурсов... 
"но когда в руках большой мотолок"... 😉
(хотя конечно профи и на домашних компах посчитают что надо - им моделировать полностью все подряд не обязательно, если уверены что нет децких ошибок.
А вот новичкам не резон экономить на моделировании...)

Vladimir
PS  тут короче зависимость такая - чем больше вы разбираетесь в аэродинамике и чем больше опыта в самолетостроении, тем меньше потребностей в моделировании.
Так что не понимаю почему нет интереса у новичков - им-то это нужнее...
(ну а что программа конечно сложная это решается - над программой можно работать и дистанционно и привлекать разных специалистов, к тому-же это надо сделать всего один раз(а главное что к такой системе есть интерес и у специалистов, в отличии от конкретных проектов новичков).
А вот разбираться с вашим творением в гараже специалистам уже не так интересно, да и проблематично это делать на расстоянии...  Так что я думаю оптимальнее строить "колхоз" именно вокруг информационных систем и моделирования, это в принципе в какой-то мере интересно всем, и программой сможет воспользоваться любой и профи и новичок)

 

[darkwolf_13_]

если так хорошо знаете мат анализ - вперед, удача с вами....если ищете кто вам напишет мат модель и софт это на форум математиков и программистов...ну и симуляторщики...с точки зрения узнать как то, что собрано в мастерской будет летать -это вы же какими-то знаниями руководствовались во время сборки...дальше берите знания для дальнейших стадий...

 

[in the sky]

Сек по телефону любишь аффтор?

 

[Jbiplane]

Нет никаких проблем с анализом. Считают полный самоль с 1996, сегодня доползло и до обычной персоналки. Есть простые для новичка программы в стиле www.xflow-cfd.com
В инете есть кракнутые. Результаты адекватные.

Только самодельщику-практику оно не к чему. Не занимается он оптимизацией 3D аэродинамических поверхностей (просто использует готовые профили в 2D).