Продукты и системы, создаваемые инженерами, зачастую содержат тысячи компонентов, подсистем, систем, состоящих из других систем – и всё это должно работать вместе. В программном обеспечении Ansys можно моделировать не только все ячейки этого паззла, но их взаимодействие как друг с другом, так и с внешней средой.

Успех сложной задачи, которую должна выполнить система, может зависеть от функционирования одного небольшого компонента. Наиболее явно это проявляется при запуске космических аппаратов: после того как запущены двигатели ракеты, космические миссии не дают инженерам второго шанса. Поэтому для таких миссий крайне важным является системное моделирование, обеспечивающее бесперебойную работу всех составляющих: полезной нагрузки, системы запуска, системы выведения на орбиту, двигателей космического аппарата, навигационной системы и прочих бортовых систем. При этом важно моделировать не только саму разрабатываемую систему, но и окружающую среду, в которой она работает, – только так можно рассчитать поведение системы в рамках планируемой миссии.

Встречайте компанию Analytical Graphics, Inc. (AGI) – свежее пополнение в семействе программных продуктов Ansys! Компания AGI является пионером в области численного моделирования миссий, в рамках которого при системном моделировании инженерного объекта учитывается модель окружающей среды.

Аджей Гопал, президент компании Ansys, отметил в недавнем пресс-релизе, что «поглощение компании AGI поможет реализации нашей стратегии по распространению компьютерного моделирования в качестве всеобъемлющего инструмента для расчётов как небольших компонентов, так и миссий в целом. Поглощение также поможет распространению моделирования в ключевой для нас аэрокосмической отрасли, известной своими жёсткими требованиями. Мы очень рады тому, что команда экспертов AGI присоединилась к нашей компании – мы поможем распространить их технологии мирового класса на различные приложения помимо аэрокосмического сектора, в частности, на моделирование систем автономного вождения и связи 5G».

Развитие компании AGI – моделирование вывода спутников

Компания AGI была основана в 1989 году с амбициозной целью изменить мировой подход к планированию программ полёта спутников. Довольно быстро стало понятно, что клиенты хотят осуществлять планирование на основе моделирования, которое позволяло бы рассчитывать поведение системы на различных этапах её применения с учётом не только работы системы управления, но и параметров окружающей среды: земли, воды, воздуха, космического пространства. По мере роста возможностей программного обеспечения AGI сформировалось понимание «миссии» как результата эксплуатации разрабатываемой системы, полученного с учётом окружающей среды, в которой эта эксплуатация происходит.

Специалисты компании AGI поняли, что разрабатываемые системы зачастую не подвергаются полноценному анализу в рамках планируемых условий эксплуатации вплоть до того момента, когда начинаются натурные испытания. Во многих организациях нет полного понимания, насколько такой подход неэффективен с точки зрения затрат времени и средств. Зачастую это приводит к созданию систем, которые не способны должным образом взаимодействовать с другими системами или не показывают требуемых характеристик в ожидаемых условиях эксплуатации. Этих проблем вполне можно избежать при использовании подходящего программного обеспечения, позволяющего моделировать миссию в целом.

Разные миссии, большие и маленькие

Программное обеспечение AGI для численного моделирования миссий использовалось в большом количестве известных проектов. Тут стоит упомянуть запущенную NASA межпланетную станцию OSIRIS-Rex, которая добыла образцы породы с астероида Бенну и планирует доставить их на Землю в 2023 году. В этой миссии используется флагманский программный продукт AGI – «Systems Tool Kit» (STK). В нём была рассчитана последовательность очень тонких манёвров, которая позволила станции плавно коснуться поверхности астероида без повреждений. Подробнее об этом вы можете прочесть в этой статье (на английском языке). Также в STK была выполнена визуализация траектории, размещённая на веб-сайте миссии.

Руководитель NASA Джим Брайденстайн (Jim Bridenstine) отметил в пресс-релизе, что «совместная работа международной команды коммерческих и академических партнёров с талантливыми и разносторонними сотрудниками NASA вывела нас на путь существенного расширения коллекции космического вещества на Земле. Образцы, которые даст нам миссия, позволят углубить познания о нашей вселенной и о нас самих – а эти задачи являются краеугольным камнем работы NASA».

Миссия OSIRIS-REx является одной из недавних космических программ, которые сейчас на слуху у широкой публики. Вместе с тем, программное обеспечение AGI использовалось в большом количестве других проектов, не привлекающих такого внимания публики. Если же говорить о широко известных проектах, конечно же, нужно упомянуть традицию длиной уже 23 года: в рождественский вечер центр Командования воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD – North American Aerospace Defense Command) организует шоу по отслеживанию перемещения Санта-Клауса (Santa Tracker), привлекающее более 24 миллионов зрителей со всего мира. Для моделирования этого процесса тоже используется программный продукт STK от компании AGI, благодаря которому зрители могут следить за перемещениями Санты по миру и визитами в известные места.

Как пишет сооснователь и CEO компании AGI Паул Гразиани (Paul Graziani) в этой статье, «программный продукт STK обычно используется инженерами для разработки, испытаний, расчётов и управления сложными аэрокосмическими системами. Всё это производится быстро и с высочайшей точностью. А в рождественский вечер мы используем STK для ещё одного критически важного проекта».

Определяя прогресс в разработке миссий

В пресс-релизе, посвящённом поглощению компании AGI компанией Ansys, Гразиани отметил, что «три десятилетия с момента нашего основания мы постоянно занимались совершенствованием наших передовых технологий по численному моделированию миссий. Мы рады тому, что стали частью компании Ansys, сможем существенно распространить применение нашего программного обеспечения и помочь большему количеству клиентов успешно осуществлять их критически важные миссии».

Объединение возможностей программных продуктов Ansys и AGI позволит производить моделирование одновременно с беспрецедентной глубиной детализации и широтой охвата. Текущие клиенты компании AGI смогут открыть для себя широкий перечень программных продуктов Ansys для решения различных задач разработки, в то время как пользователи Ansys получат доступ к преимуществам распространения моделирования на этап расчёта взаимодействия разрабатываемого продукта с ожидаемыми условиями эксплуатации.

Источник: ansys.com
Автор: Anthony Dawson, Joe Sheehan