Авіакосмічна та оборонна галузь промисловості (A&D) була однією з перших, хто прийняв комп'ютерне інженерне моделювання (САЕ), але з тих пір не поспішала у цифровій трансформації. Наприклад, недавнє опитування п’ятдесяти виконавчих директорів у A&D показало, що 85% з них планують опанувати технологію "цифровий потік" (Digital Thread)¹, але лише 5% фактично почали впровадження. Перехід до цифрової трансформації допоможе цим компаніям швидше та за менші витрати приймати виклики та випускати продукцію на ринок швидше. Тому варто задати питання: “Чому вони не зробили це раніше?”.

Одна можлива відповідь випливає зі зустрічі, яку я мав з виконавчим директором у галузі A&D кілька років тому. Після 45-хвилинної презентації, в якій ми висловили свої аргументи на користь перетворення його відділу за допомогою цифрової інженерії, він вказав на підставку для келиха на своєму столі.

"Бачите це? Це кнопка "Я вірю". Він зупинився, щоб переконатися, що ми розуміємо. "Я не можу натиснути її. Я просто не можу натиснути її. Допоможіть мені натиснути її."

Він запропонував наступний крок.

"Вам потрібно попрацювати з моїм головним інженером і переконати його", - сказав він. "Якщо ви переконайте його, ви переконаєте мене – і тоді я зможу натиснути цю кнопку."

На перший погляд, цей план був достатньо простим для виконання. Але ця розмова також розкриває щось більш глибоке: для багатьох компаній у галузі A&D цінність цифрової інженерії ще не прийнята повністю. Отже, наше завдання, настільки просте, наскільки і сміливе. Ми повинні показати цілій галузі, що коли розмова йде про цифрову інженерію, їм завжди варто натиснути ту кнопку.

Вплив на зміни в галузі A&D

Щоб змінити відношення компаній у сфері A&D до цифрової інженерії, не достатньо переконати головних інженерів та керівників. Також повинна бути підтримка знизу вгору – і це не просто. Наприклад, інженерам з багатим досвідом у створенні та випробуванні прототипів потрібні переконливі аргументи щодо того, як цифрова інженерія може покращити ефективність цих процесів.

В короткостроковій перспективі рішення, що базуються на інженерному моделюванні, повинні відповідати потребам інженерів у вирішенні їх проблем. Як показано далі, одна з таких компаній, яка тепер "вірить" у цифрову інженерію, є Центр випробувань Повітряних Сил (AFTC). Інженерам AFTC складно було впоратись з потоком польотних випробувань, які коштували їм надмірного часу та грошей. Для проходження випробувань необхідні точні польотні умови, які неможливо гарантувати в природному середовищі. Ці обмеження змушували AFTC відкидати результати випробувань та повторювати польоти.

Зараз Ansys допомагає AFTC подолати ці перешкоди за допомогою моделе-орієнтованого підходу, який покращує ефективність випробувань, оптимізує плани натурних випробувань і надає уявлення про можливі вдосконалення конструкції. Цей підхід – об'єднання результати випробувань з моделями – приваблює інженерів AFTC, оскільки він безпосередньо покращує ефективність їх праці.

Майбутнє цифрової інженерії навряд чи може обійтись без внеску університетського середовища у зміну методики підготовки авіаційних інженерів. Але A&D не може чекати на фахівців майбутнього, оскільки є багато роботи, яку потрібно виконати сьогодні.

Виклики, з якими ми стикаємося

Цифрова інженерія має величезний потенціал для підвищення ефективності та інновацій у галузі А&D. Давайте оглянемо його.

Сприяння сталому розвитку

Очікується, що глобальний пасажирський трафік повернеться до рівня 2019 року до 2024 року, а потім, до 2040 року, подвоїться: з 4 мільярдів до приблизно 8 мільярдів пасажирів². Тому авіакомпанії-виробники інвестують у більш паливно-ефективні літаки для зменшення витрат на експлуатацію, забезпечення нижчих або нульових викидів. Компанії А&D мають на меті зменшити викиди парникових газів більш ніж на 50% до 2030 року. Для досягнення цієї мети вони розглядають ряд нових технологій, від альтернативних видів палива до систем приводу, таких як гібридні електричні, електричні та водневі. Використання гібридного електричного приводу виходить за рамки сталого розвитку, що підтверджується недавніми новинами про двигун наступного покоління для малопомітних дронів³.

Автономність

Сотні компаній працюють над понад 700 концепціями та конструкціями електричних апаратів вертикального зльоту та посадки (eVTOL)⁴. Вони використовують моделювання для вдосконалення автономного керування польотом, електронних датчиків даних та обробки сигналів для уникнення аварій. Крім того, взаємодіючі бойові літальні апарати (CCA), такі як автономний безпілотний бойовий повітряний апарат (UCAV), повинні бути здатні взаємодіяти з екіпажем апарату та функціонувати без нього.

Широкий спектр

У все більш інтегрованому світі ключовим є здатність визначати та взаємодіяти з кількома системами в умовах конкурентного середовища, а також швидко аналізувати дані та приймати рішення на основі отриманих даних. Стратегія Міністерства оборони (DOD) під назвою "Спільне управління та контроль в усіх доменах" (JADC2, див. сторінку 48) вимагає стійкого бездротового радіозв'язку та оптичних комунікацій, точних зображень та сенсорних систем, штучного інтелекту/машинного навчання (AI/ML) та іншого обладнання.

Швидкість

Повітряні сили США фінансують розробку надзвукових технологій, включаючи стратегічне партнерство з компанією Boom Supersonic для покращення надзвукових можливостей літака Overture. NASA та Lockheed Martin розробляють експериментальний надзвуковий літак X-59 QueSST, який надасть регуляторам інформацію, необхідну для встановлення прийнятного комерційного стандарту щодо шуму, який виникає від надзвукових літаків. За наявності такого стандарту, ми зможемо скасувати поточну заборону на комерційні надзвукові перельоти над суходолом у Сполучених Штатах.

Космос

Приватні бізнеси зараз становлять близько 80% об’єму світової космічної промисловості, яка складає 447 мільярдів доларів (за 2020 рік)⁵. Протягом першої половини 2022 року було запущено 72 ракети з 1 022 космічними апаратами⁶, і 94% з цих запусків були комерційними проектами.

В майбутньому буде потреба у плеяді малих супутників, необхідність зменшення космічних сміттєвих об'єктів, розвитку низької орбіти Землі (LEO) та впровадження виробництва у космосі. Інші можливості включають повторне використання систем запуску з використанням відновлюваних або нетоксичних палив, видобуток на астероїдах, безпека та стійкість у випадку кібератак, точну сенсорну технологію для виявлення та відстеження, космічний туризм та сонячну енергетику з космосу.

Докази

Найпотужнішим доказом є, звичайно ж, емпіричні дані. Де ж наші докази? Частину з них можна знайти в останньому випуску журналу Ansys Advantage. Цей випуск присвячений огляду компаній в галузі А&D, які приєдналися до тренду цифрової інженерії. Випуск говорить про їх цілі, виклики, труднощі і, в кінцевому рахунку, про те, як цифрова інженерія стала ключовим чинником їх успіху. Ми сподіваємося, що ці історії допоможуть вам натиснути кнопку "Я вірю".

Прочитайте останній випуск журналу Ansys Advantage та проконсультуйтеся з фахівцями компанії Софт Інжинірінг Груп, щодо програмних продуктів, які здатні допомогти у цифровій трансформації Вашого бізнесу.

Посилання

1. Deloitte. "2023 Aerospace and Defense Industry Outlook."
2. International Air Transport Association (IATA). "Global Outlook for Air Transport Sustained Recovery Amidst Strong Headwinds."
3. Breaking Defense. "General Atomics developing hybrid-electric engine for stealthy ‘MQ-Next’ drone design."
4. Electric VTOL News. "Vertical Flight Society Electric VTOL Directory Hits 700 Concepts."
5. Washington Post. "Companies are commercializing outer space. Do government programs still matter?"
6. Fortune. "Space travel is heating up — and so are rocket fuel emissions. These companies are developing cleaner alternatives to protect earth first."