Российские инженеры из АО «ВПК «НПО машиностроения» (Реутов) нашли революционный способ облегчить космические и глубоководные аппараты, не жертвуя их прочностью. Речь идет о ключевых элементах их конструкции — эллиптических оболочках, которые работают под колоссальным внешним давлением. Традиционно их изготавливали постоянной толщины, что заставляло конструкторов закладывать избыток материала «на всякий случай». Новый метод позволяет создавать оболочки переменной толщины, идеально распределяя материал только в тех местах, где это действительно необходимо.
Сердцем разработки стал уникальный программный комплекс, который работает как виртуальный инженер-гений. Он сочетает в себе два мощных инструмента: алгоритм-оптимизатор, который ищет самые эффективные решения, и виртуальный прочностной стенд (метод конечных элементов), который мгновенно проверяет каждую предложенную алгоритмом идею на устойчивость и прочность. Этот цифровой тандем ведет автоматизированный диалог: алгоритм предлагает новый вариант конструкции, «стенд» его испытывает и дает оценку, после чего алгоритм вносит следующее, еще более точное предложение. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет найдена идеальная и самая легкая форма.
Главный практический результат — экономия массы более 25% по сравнению с классическими оболочками. При этом неважно, с какой отправной точки начинает работу алгоритм — отталкивается ли он от условий прочности или устойчивости. В обоих случаях система приходит к схожим и максимально эффективным результатам, доказывая свою универсальность и надежность.
Это открытие позволяет кардинально решать сложнейшие инженерные задачи при проектировании новейших образцов ракетной, космической и подводной техники, напрямую влияя на их мощность, грузоподъемность и стоимость вывода на орбиту. Российская школа инженерии демонстрирует, что самые амбициозные технические проблемы можно решить с помощью интеллекта и передовых цифровых технологий.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия машиностроение».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
