This post is also available in:
English (אנגלית)
ענף התעופה ניצב תחת לחץ גובר להפחית את צריכת הדלק והפליטות, אך שיפור היעילות של מנועי מטוסים נותר משימה יקרה וממושכת. רכיבי מנוע חייבים להיבחן באינספור תצורות, וסימולציות זרימה מלאות עשויות להימשך שעות ואף ימים. חוקרים מאוניברסיטת TU גרץ הציגו כעת גישה המבוססת על בינה מלאכותית שמאיצה באופן דרמטי את התהליך, ומציעה מסלול לפיתוח מנועי מטוסים יעילים יותר, העומדים טוב יותר ביעדי הקיימות ארוכי הטווח של אירופה.
הצוות התמקד ברכיב מרכזי אך שאיננו מותאם דיו: תעלת הטורבינה הבינונית (Intermediate Turbine Duct). חלק זה ממוקם בין הטורבינה בלחץ גבוה לבין הטורבינה בלחץ נמוך, ומנתב זרמי אוויר חם המסתובבים במהירויות שונות. אף שמדובר ברכיב חיוני לביצועי המנוע, הוא כבד וקשה לעיצוב מחדש; שינוי באורך או בצורה משפיע על היעילות, המשקל ויכולת הייצור, והסימולציות הסטנדרטיות מקשות מאוד לבצע ניסויים מהירים וריבוי גרסאות.
על פי דיווח של ה-Innovation News Network, כדי להתגבר על מגבלה זו, החוקרים אספו נתוני מדידה ושנות של מודלים חישוביים של זרימת אוויר, ובנו מאגר נתונים רחב המציג כיצד גאומטריות שונות של התעלה משפיעות על הביצועים. לאחר מכן יושמו שיטות למידת מכונה לזיהוי הפרמטרים המשפיעים ביותר. השיטה המוצלחת ביותר הייתה מודל מסדר מופחת, כלומר גישה מבוססת AI המחלצת מהנתונים רק את התכונות החשובות ביותר ומשתמשת בהן כדי להעריך את התנהגות הזרימה.
הטכניקה מאפשרת למהנדסים להעריך שינויים בעיצוב במהירות הגבוהה בסדרי גודל מאשר סימולציות מלאות. אף שהיא מקריבה רמת דיוק מסוימת, היא חוזה באופן אמין מגמות ביצועים ומסייעת לזהות כיווני עיצוב מבטיחים עוד לפני שמבוצעים מבחנים מפורטים. המערכת יכולה גם להצביע כיצד היעילות משתנה כאשר פרמטר בודד, כמו אורך התעלה, מותאם, ובכך לאפשר אופטימיזציה ממוקדת לכל ארכיטקטורת המנוע.
למרות שהעבודה מיועדת לתעופה אזרחית, מנועים יעילים יותר מיטיבים גם עם תחום הביטחון. כלי טיס צבאיים פועלים בתנאים קיצוניים, ויעילות דלק משפיעה ישירות על טווח, משך שהיה באוויר ודרישות לוגיסטיות. כלים מהירים יותר להערכת ביצועי מנועים עשויים להאיץ את פיתוחם של מנועים למטוסי דור עתידי, לרחפנים ולפלטפורמות ארוכות־שהייה, ובכך להפחית את נטל התפעול של תעופה צבאית.
בשלב הבא מתכננים החוקרים להרחיב את המודל מסימולציות דו־ממדיות לתלת־ממדיות, מה שיאפשר תחזיות מציאותיות יותר. מאגר הנתונים וכלי המידול ישותפו עם קבוצות מחקר נוספות, במטרה להאיץ את ההתקדמות בקהילת התעופה והחלל.
ככל שהתעופה מתקדמת לעבר יעדי יעילות מחמירים ופרופילים תפעוליים מורכבים יותר, תכנון מנועים בסיוע בינה מלאכותית עשוי להפוך לכלי חיוני, ואמצעי חסכוני לחיפוש פתרונות חדשניים שהנדסה קונבנציונלית הייתה מתקשה לחשוף.
