Турбулентность под контролем: ИИ снизит риск сваливания самолёта в штопор

Искусственный интеллект на борту самолёта может предотвратить крушения воздушного транспорта. В новом исследовании международная группа учёных на базе Королевского технологического института (Швеция) успешно протестировала систему машинного обучения для предотвращения проблем, связанных с турбулентностью.

В сотрудничестве со специалистами из Барселонского центра суперкомпьютеров шведские учёные испытали новую специализированную систему с ИИ. Программное обеспечение разработали, чтобы повысить эффективность экспериментальных технологий управления потоком воздуха на поверхностях самолётного крыла. Результаты показали, что инновации проявляют себя лучше в сочетании с так называемым глубоким обучением с подкреплением (Deep Reinforcement Learning, DRL). Такое ПО адаптируется к динамике потока воздуха на основе ранее полученного опыта.


— Рикардо Винуэса, исследователь гидродинамики и машинного обучения из Стокгольма.

Опасное явление в аэродинамике и гидродинамике возникает, когда гладкий и упорядоченный поток воздуха отделяется от поверхности крыла самолёта или лопатки турбины и переходит в турбулентный поток, то есть хаотичный и неупорядоченный. В результате образуется область, где поток «отрывается» от поверхности, создавая зону с низким давлением и вихревыми структурами. Эта зона и называется пузырём отрыва.

При отрыве потока самолёту нужен медленно движущийся воздух под крылом и быстро движущийся над ним. Воздух над поверхностью крыла должен повторять его форму, как бы «прикрепляясь» к поверхности. Винуэса сказал, что когда воздух, движущийся над крылом, перестаёт повторять его форму и словно отрывается от него, создается опасный вихревой поток.


— Винуэса.

Исследователи сообщили, что с помощью ИИ могут уменьшить количество турбулентных пузырей отрыва на 9%.

Учёные протестировали, насколько ИИ способен управлять экспериментальными устройствами, которые нагнетают воздух в небольшое отверстие в поверхности крыла и выпускают его наружу. Устройства эти известны как синтетические струи.

Синтетические струи (synthetic jets) — это технологии, которые создают поток того же воздуха без использования движущихся механических частей или внешнего источника дуновения. Они работают за счёт периодического всасывания и выталкивания жидкости через отверстие, создавая импульсный поток. Достигается эффект с помощью колебаний мембраны или диафрагмы, которая втягивает и выталкивает воздух или жидкость. Синтетические струи широко применяются в аэродинамике, например, для охлаждения электроники.

Исследование показало, насколько важен ИИ для научных инноваций, подчеркнул Винуэса. Он также добавил, что ИИ несёт с собой захватывающие перспективы для аэродинамики, энергоэффективности и вычислительной гидродинамики нового поколения.