Молодые специалисты создали модель, позволяющую экономить сотни тысяч рублей на испытаниях водородных двигателей для беспилотников. Разработка превосходит промышленные стандарты в четыре раза и не имеет аналогов для БАС на мировом рынке. В перспективе модель дополнят ИИ‑модулем — он будет давать конструкторам готовые рекомендации на естественном языке. По словам экспертов, это поможет ускорить отечественные разработки в этом направлении. Дроны на водороде имеют целый ряд преимуществ: повышение автономности по сравнению с аккумуляторными источниками энергии, возможность работы при низких температурах, отсутствие теплового следа в отличие от беспилотников с двигателем внутреннего сгорания. При этом эксперты отмечают, что водородные технологии пока развиваются относительно медленно.
ПО для создания водородных двигателей
Молодежная инженерная команда из Финансового университета разработала математическую модель для расчета рентабельности и КПД водородного двигателя для беспилотников. Она позволяет инженерам-конструкторам делать более точные расчеты без цикла дорогостоящих испытаний, минимизируя затраты на сотни тысяч рублей, рассказали «Известиям» в пресс-службе «Университета 2035».
В мире существуют аналоги для валидации водородных энергоустановок, но они предназначены для моделирования свойств огромных заводов или самолетов, рассказали разработчики. Однако специализированных программных продуктов для беспилотников на рынке нет.
Справка «Известий»Беспилотный летательный аппарат на водородном топливе отличается повышенной эффективностью и безопасностью эксплуатации. Это достигается благодаря системе автоматического поддержания оптимального давления в батарее топливных элементов. По сравнению с БПЛА, использующими аккумуляторные источники питания, такие аппараты обладают большей продолжительностью полета и сохраняют работоспособность при низких температурах. Кроме того, в отличие от беспилотников с двигателями внутреннего сгорания, они практически не оставляют теплового следа.
Команда «Вектор» объединила ряд фундаментальных уравнений в единый вычислительный алгоритм. Авторы создали скрипт на Python 3.8, который оснащен системой безопасности: симуляция останавливается досрочно, как только давление в системе падает ниже критического порога.
— Мы планируем внедрить элементы искусственного интеллекта, которые будут не только рассчитывать КПД, но и предлагать конструктору оптимальные изменения диаметра, длины и плотности газа для достижения целевых показателей, — рассказал руководитель группы Эльнур Искендеров.
В перспективе ИИ-модуль научится прогнозировать аварийное падение давления до его наступления, автоматически корректировать коэффициенты трения по итогам испытаний и формировать отчеты с рекомендациями на естественном языке, превращая сложный симулятор в интеллектуального помощника инженера, сообщили «Известиям» разработчики.
Программа может работать на любом персональном компьютере или ноутбуке и способна адаптироваться под конкретные условия эксплуатации. Проведенные испытания показали, что модель стабильно функционирует в диапазоне температур от −20 до +60 градусов Цельсия.
Перспективы внедрения технологии
Тема водородного транспорта достаточно сложная, и именно такие силовые установки способны заменить двигатели на углеводородах, отметил ведущий инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Андрей Новиков.
— Водородные силовые установки действительно считаются экологически чистыми. На одной из выставок глава Audi даже выпил стакан воды, собранной из конденсата, образующегося в результате работы такого автомобиля. Эти системы отличаются высокой эффективностью и не требуют длительной зарядки, — отметил специалист.
При этом у технологии есть и недостатки. По словам эксперта, они связаны прежде всего с нехваткой инфраструктуры, высокой стоимостью топлива и самих силовых установок.
Практическая ценность разработки заключается в возможности сократить затраты на испытания и ускорить процесс создания новых образцов техники, что особенно важно на этапе прототипирования, пояснил заместитель генерального директора по коммерческим вопросам компании «Альбатрос» Михаил Гольдберг.
— Особый интерес представляют планы по интеграции технологий ИИ для оптимизации параметров двигателя. Это позволит не только моделировать различные режимы работы, но и автоматически предлагать конструктивные улучшения, — подчеркнул специалист.
Специалисты отмечают, что водородные технологии пока развиваются относительно медленно, поскольку для рынка это новое направление. Для масштабного внедрения необходимо обеспечить востребованность таких решений и их экономическую доступность для производителей беспилотных авиационных систем.
Студенты представили разработку в рамках федерального проекта «Кадры для БАС», его оператором выступает «Университет 2035».