Hypersonics by mohl podpořit další vlnu investic do HPC

Zatímco pandemie poskytla podporu financování výzkumu superpočítačů a biologických věd HPC, další vlna investic do systémů HPC a simulačního softwaru může pocházet z rychle se vyvíjejícího hypersonického prostoru.

Máme nadzvuková letadla po celá desetiletí, ale očekává se, že hypersonická letadla – pohybující se nad 5 Mach – explodují během příštích pěti let k civilnímu i vojenskému využití a v tomto rozpětí budou na klasifikované i komerční účely přiděleny miliardy dolarů.

Od nynějška do roku 2027 Institut pro obranu a vládu odhaduje, že jen na hypersonické zbraně bude celosvětově vynaloženo odhadem 127,3 miliardy dolarů a rozpočet ministerstva obrany v USA očekává 2,5 miliardy dolarů v klasifikované hypersonické práci jen do roku 2024. Boeing je vyvíjí vlastní hypersonickou dopravní technologii a startupy, jako je Hermeus, nasazují tryskové letadlo Mach 5, které dokáže z New Yorku do Paříže skočit za 90 minut.

Supercomputing byl nasazen v posledních několika desetiletích k simulaci každého aspektu nadzvukového letu, ale hypersonika by mohla značně nakopnout potřebné modelovací schopnosti. Podle Valeria Vitiho, který vede úsilí v leteckém a obranném průmyslu ve společnosti Ansys pro simulaci HPC, budou požadavky na multifyzikální modelování posunuty na další úroveň a budou vyžadovat mnohem více škálovatelného softwaru a systémů, než jsme viděli v obou. výzkumné a komerční sféry HPC.

„Návrh vyžaduje rozsáhlé pochopení veškeré fyziky a jejich interakce. To může zahrnovat vše od aerotermodynamiky, strukturální analýzy, elektromagnetického pole, senzorů, naváděcích a řídicích systémů a tak dále,“ vysvětluje Viti.

Zatímco modelování a simulace byly jádrem nadzvukových zkoušek, simulace doplňovaly také pozemní a letové zkoušky. S hypersonickým věkem však pozemní testování bude vyžadovat ultraspecializovaná zařízení s omezeným rozsahem, jejichž vývoj a provoz bude velmi nákladný. Letové testování je nejdražší s testovacími cykly trvajícími pět let nebo déle. Jediným způsobem, jak zajistit, aby to začalo fungovat rychleji, je mnohem pokročilejší multifyzikální simulace.

Simulace pro hypersoniku daleko přesahuje pouhé přizpůsobení se zvýšeným teplotním, materiálovým, průtokovým a dalším fyzikálním výzvám. Úplné simulační platformy, systémy a software budou také muset modelovat komplexní hypersonické systémy, což znamená propojení dramaticky odlišných kódů a nástrojů se standardním modelováním a simulací.

Jak zdůrazňuje Viti z pohledu Ansys, jde o vše od řídicích systémů (simulace řízení letu pomocí různých chování/prostředí), různých navigačních a naváděcích systémů a to vše v plně virtuálních simulacích celé řady komponenty prostřednictvím realistických 3D fyzických modelů pro válečné hry, například.

Vlastní balíček hypersonického modelování a simulace Ansys zdůrazňuje složitou, propojenou, multifyzikální/multisystémovou povahu problému hypersonické simulace, který je před námi. S velkou složitostí simulace přichází potřeba i velkých investic do infrastruktury HPC. Velká část multifyzikálního modelování stále používá tradiční nástroje a software HPC (AI sem zatím nepronikla a ze všech účtů je nějaký čas volna) a výpočetní prostředky k simulaci celého letadla se specifickými, novými požadavky na termiku, napájení, propojení. systémy a tak dále budou skvělé.