На пути к цифровому вертолету

Николас Дамиани,

Airbus Helicopters

Николас Дамиани уже более 28 лет работает в цифровом мире. Сегодня он оказывает поддержку исследователям и разработчикам в Airbus Helicopters. В этом интервью Николас рассказывает о постоянно развивающемся мире численного моделирования и о том, почему компания Airbus Helicopters так заметно продвинулась на пути к созданию как цифрового двойника вертолета, так и цифрового двойника испытательного стенда.

— Николас, чем вы сегодня занимаетесь в Airbus Helicopters?
— Как специалист по дигитализации и численному моделированию я работаю сразу в нескольких направлениях. Я контролирую соблюдение стандартов и создаю общую архитектуру процессов численного моделирования. Кроме того, я отвечаю за развитие технологий численного моделирования и при необходимости оказываю поддержку различным проектным группам. Моя задача — добиться того, чтобы наша работа приводила к появлению успешных изделий; наши вертолеты должны поставляться точно в срок, в рамках бюджета и с соблюдением всех требований по качеству.

—  Как изменилась роль численного моделирования в компании Airbus Helicopters?
— Мне повезло стать свидетелем развития этой области за последние 28 лет. Я наблюдал за тем, как технологии численного моделирования развивались шаг за шагом, начиная с решения простых задач и устранения проблем и до создания инновационных моделей в Simcenter Amesim. Несколько десятилетий назад численное моделирование в основном применялось на заключительных этапах разработки интерфейсов и иногда в научных исследованиях. Сегодня у нас есть продуманная стратегия применения численного моделирования и архитектура моделей. Численное моделирование играет важнейшую роль в разработке наших изделий. Наши системы численного моделирования стали неотъемлемой частью процессов верификации моделей и проведения сертификационных испытаний. Идеала мы пока не достигли, но продвинулись весьма далеко.

— Почему численное моделирование приобрело столь высокую важность?
— Моделирование вертолета — невероятно сложная задача. Она становится еще более сложной по мере роста объемов встроенного программного обеспечения и числа участников процессов разработки, включая поставщиков. При этом архитектура решений для численного моделирования постоянно развивается, а модели отдельных систем и подсистем доводятся до совершенства.
Как и другие компании, Airbus Helicopters применяет численное моделирование не только для устранения проблем в процессе разработки. Оно играет важнейшую роль в соблюдении сроков и бюджета при выполнении заказов. В нашей отрасли сокращение циклов разработки и максимально раннее выявление несоответствий в проектных решениях стали ключевыми факторами успеха. Численное моделирование помогает решать задачи быстрого выхода изделий на рынок и проектирования в рамках заданной стоимости.

—  По вашему мнению, насколько совершенной стала ваша модель?
— Нашу расчетную модель в целом можно считать очень точной. Разумеется, в общей архитектуре некоторые области развиты лучше. Не надо забывать, что это очень большая и комплексная модель. Она состоит из 400–500 отдельных моделей, которые работают совместно в режиме реального времени и в управляемой среде.

— Это, должно быть, требует больших вычислительных мощностей?
— Нам повезло: вычисления становятся все быстрее, а их стоимость падает. Когда мы запускаем полный расчет модели, используем около 24 процессоров. Это не вся имеющаяся у нас вычислительная мощность, но близкая к этому.

— Каковы основные тенденции развития численного моделирования в компании Airbus Helicopters?
— С повышением точности расчетных моделей мы все лучше прогнозируем характеристики изделий. Наша комплексная модель, состоящая из 400–500 отдельно рассчитываемых моделей, — это настоящая система систем. Только представьте себе объем исходного кода подобной модели! Он просто огромен. При этом весь исходный код прошел контроль. Он встроен в модель и не требует дальнейших проверок. К его точности нет никаких вопросов.
Следующая задача для компании Airbus Helicopters — обеспечить разработку изделий в среде численного моделирования и постепенно заменить натурные испытания на виртуальные. Численное моделирование становится средством обеспечения соответствия нормативным требованиям.

— Есть ли какие-то сферы разработки, вызывающие особый интерес?
— Конечно, как и в других отраслях, мы уделяем особое внимание топливной эффективности. В нашем процессе разработки этот вопрос рассматривается на самых ранних этапах при моделировании гидравлических, топливных и электрических систем в решении Simcenter Amesim. Так, например, в Simcenter Amesim рассчитываются физические параметры модели: давление в системе или характеристики насоса. Подобные расчеты на ранних этапах помогают успешно решать вопросы топливной эффективности. Численное моделирование при этом становится инструментом прогнозирования. Наше решение по обеспечению топливной эффективности, разработанное с помощью Simcenter Amesim и Simcenter Engineering, уже начало приносить плоды.

—  А как еще вы используете эту модель?
— Наша модель крайне важна для подтверждения опытного образца, так называемого вертолета номер ноль. Еще до первого полета мы используем модель при взаимодействии с поставщиками. Все чаще и чаще наши поставщики используют проверенную модель для разработки требуемых деталей и узлов.

— Как вы видите ваши основные задачи на следующие пять лет?
— Моя работа очень важна, так как процесс разработки вертолета невероятно сложен. Мы по-прежнему сталкиваемся с множеством неприятных сюрпризов. Сегодня без численного моделирования невозможно создать летательный аппарат. Оно применяется на этапах расчетов, анализа взаимодействия пилота с контуром управления, создания опытных образцов, контроля проектных решений, имитации полетов и обучения. Численное моделирование — критически важный элемент процессов разработки. Моя главная задача на будущее — поддержка как можно большего числа инженеров при переходе к новым цифровым подходам к проектированию вертолетов.

— Всем известны тренажеры для летчиков. Можно ли отнести их к технологиям численного моделирования?
— Как ни удивительно, но ответ на этот вопрос — да. В последние годы мир численного моделирования делился на две части: моделирование изделий и создание тренажеров. Для решения этих задач применялись абсолютно разные модели и системы. Чаще всего обучающие средства (такие, как летный тренажер) создавались после того, как вертолет проходил сертификацию, несмотря на то что заказчик предпочел бы пройти обучение до получения первого вертолета. Результаты инженерных расчетов при этом использовались весьма ограниченно. Сегодня одна и та же расчетная модель непрерывно совершенствуется — начиная с этапа эскизного проектирования и заканчивая этапом сертификации. В любой момент мы можем создать учебный тренажер на основе расчетной модели вертолета и в соответствии с графиком поставки изделий заказчикам.

— То есть ваша конструкторская модель легко интегрируется как с готовым изделием, так и с летным тренажером. Иными словами, цифровой двойник находит новые области применения?
— Прелесть численного моделирования в том, что в нем можно объединять различные виды расчетов. Нужен только соответствующий программный код. Это означает, что вы можете связать виртуальный летный тренажер или результаты взаимодействия пилота с контуром управления с любым приложением при летных испытаниях, других видах численного моделирования, разработке графиков технического обслуживания и даже в других собственных программах разработки. Возможности в этой области безграничны.

— Появится ли когда-нибудь полностью виртуальный испытательный стенд?
— В настоящее время мы уделяем огромное внимание виртуальным испытаниям. Сегодня мы совершенно по-новому работаем как c "вертолетом номер ноль", так и с натурным испытательным стендом. Пока в центре испытаний остается именно "вертолет номер ноль", но скоро мы полностью перейдем на численное моделирование. Применяя рассчитываемые в реальном времени модели и виртуальные испытательные стенды, мы создаем точную модель вертолета в виртуальном мире.

— Каким будет будущее вертолетостроения?
— Число новых технологий постоянно растет, но это наша задача как экспертов — сделать правильный выбор; особенно это касается умных систем. Умные технологии постепенно превращаются в искусственный интеллект, а машины действительно начинают учиться. И к этому нужно отнестись серьезно.