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[其他]太空之吻与数值模拟:我国航天发展恁么快,这套技术功不可没 [复制链接]

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在线刘萝卜锅
 
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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2021-10-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
本文转自微信公号“ESSCAGROP”

战国的神箭手养由基,一个“百步穿杨”的传说,被津津乐道了两千多年。但说到太空飞行器对接,网友们却往往无感:就这?嫦娥玉兔都登月了,对接算个啥?


其实,比起百步穿杨,飞行器太空之吻——交会对接的难度,相当于“万里穿针”。




10月16日,我国载人飞船“神十三”进入预定轨道,并实现与天宫的自主快速径向交会对接。而这里的关键词,不是对接,而是:自主、快速、径向。每个词,都在万里穿针的基础上,增加了难度系数。难度有多大呢?我们简单理解一下:



自主:由追踪飞行器自主完成,可以简单理解为交会对接的“自动驾驶”版,要知道,汽车自动驾驶嚷嚷很多年了,到现在也没有谁真正实现。


快速:以前飞行器接个吻要两天,现在从射到吻只需6个小时。





径向:火车车厢,一前一后,跑在同一条轨道上对接,属于轴向对接。火车跑在铁轨上,你在铁轨旁的公路上开车,一个漂移,把车头甩到火车侧面的对接口上,这种对接,叫径向对接。


每一项难度系数的增加,都需要一个庞大的系统来支撑,比如自主交会吧,它的背后是参数测量、导航计算、制导与控制计算、控制执行,等等。这些,没有一个省油的灯,每一项都是涵盖多个学科的复杂系统工程。一个简单的导航计算,基础是庞大的北斗系统、中继卫星系统,天上地下,各种星、站、船、各路团队……


牵一发而动全身,越复杂的东西,越容易出错。


如此复杂高难度的任务,怎样保证系统的可靠性、安全性呢?


答案很容易想到:事前反复演练、实验。


更显而易见的是,实物演练、实验,要把东西先造出来,时间成本、经济成本也太高。所以,我们也很容易想到,在搞实物之前,先搞模拟


什么叫模拟呢?我们看战争片,将领们在地图上、沙盘上比比划划,那就是模拟。早期的模拟大致就是这样。


上世纪60年代,在东风五号弹道导弹的设计中,研究在哪安置各种部件、单机、管路,是用旧箱子、废铁管摆来摆去,这叫“实物模装”。


很显然,这样摆,费时费力不说,精度也不够,调整也不易——比方说这根沙包一样粗的八米管道貌似还是弯度不够,小张师傅你扛去再调整调整......身处信息时代的你,很容易想到:要是用电脑建模,搞三维设计,多轻松愉快啊!


对,这就是数值模拟、仿真,工业软件的设计思路——




上面这种,是最简单的数值模拟设计。


把科学计算、数据分析、图像处理、人机交互,整合成一个软件,实现数值仿真模拟。


这样一来,每一个零部件,都做成数字模型,你只要拿得动鼠标,就可以在电脑里摆来摆去,修改调整,省时省力多了。当然更重要的是省钱。




好吧,模拟空间结构,只是数值模拟的基操。后面的水深着呢。


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在线刘萝卜锅
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只看该作者 1楼 发表于: 2021-10-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网


比如大家都能想到的,还要模拟材料的物理性质,材料之间,相互作用会发生什么,这就把难度翻了N倍。



不过,技术实现之时,就是成本直线下泻之日。



比如,可以在投产之前,就模拟你设计的汽车遭到撞击后是什么后果,提前发现各种BUG,反复修改,改到你服为止。






航天器,显然也要用仿真模拟技术。






显而易见的是,你搞什么设计,就需要什么设计软件,零件、建筑、空间站、火箭发动机,它们的软件是不同的,最起码各自侧重的学科不一样。





航天工业,涉及到方方面面的设计,所以要用到很多种设计软件,还要用到很多辅助软件。而这些,只是数值模拟的一部分。



航天工业产链,从设计、制造,到生产、实验、改进,以及原料、厂商、各路团队的契合,这是一个繁杂浩大的系统。



搞过自家装修的小伙伴,可以脑补一下,这个让你头疼的装修工程,在航天工业产链里,只相当于后勤老王给你装修办公室,其他任何一个专业项目,都比这复杂多了。



无数团乱麻,要把它们从头到尾理顺——怎么办?建平台,大数据平台。



就拿火箭来说吧。



中国火箭院,把运载火箭的故障诊断与健康管理技术、大数据技术,应用到工业4.0的管理系统上,搭建一个大数据平台,通过软件互联共享,把这些复杂的项目整合起来,让整套工业过程更通畅,更精准,更有序,更优化。





而且,这个数据平台,并不是一个“死”的工具,它可以在积累海量的数据的同时,进行深入学习,并根据数据的曲线,判断变化趋势,及时提供优化解决方案。所以说,这相当于给航天工业插上了信息化“翅膀”。



于是,如今总结中国航天的成就,常常可以看到这样一段话:



一组数据显示:长征系列运载火箭完成第1个100次发射历时37年,成功率93%;第二个100次发射仅历时7年,成功率98%。发射周期从60天缩减到不到20天。这表明我国火箭设计、制造及管理能力得到大幅提升,研制模式开启信息化时代。





信息化对航天工业效率的贡献,由此可见一斑。


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只看该作者 2楼 发表于: 2021-10-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网



这种信息化思路,在各行各业遍地开花。俺们石油勘探开发也不例外。



航天工业的重点,在地面以上。



石油勘探开发,重点则在地面和地面以下。



二者最重要的区别之一是:天上看得见,地下看不见。



即使看不见,也要想尽办法,开发各种工具来模拟,来掌握。



比如初期,我们想知道这层神秘的碎屑岩是怎么沉积的,这波妖魅的油藏是怎么聚来的,那就可以用DionisosFlow地层沉积演化模拟,反演它的前世今生。



比如盆地勘探后期,我们想摸清它隐秘的资源底牌,就可以利用TemisFlow油气资源远景评价与含油气系统模拟,利用拿到的钻探资料,将今论古, 再现盆地的形成和演化过程,量化评价丫的潜力。



再具体些,我们想知道地下那些走位随机的裂缝情况,就可以利用FracaFlow裂缝描述与建模软件,摸清裂缝怎么分布的,从而避其害、得其利,助力油气藏开发多快好省地进行。



油气开发不仅是复杂的,而且是动态的。地下情况,会随着油气的采出、水的注入等,不断发生微妙的变化,各个小区块的开发姿势,也就需要随之不断调整。这么难,怎么搞?别急,我没有Rubis油藏数值模拟软件,兼顾各种油藏类型、各种井型,油藏数值模拟与动态开发分析相结合,帮你快速指导开发姿势调整。



这波广告做完,你肯定相当不满意:“吹了半天,都是些专业工具,你们搞石油的大数据平台呢?”






亲,这个当然可以有——



基于IPM油气生产一体化模拟与优化系统的DOF数字油田智能管理系统,整合油气藏动态、流体特征、井体和管网系统、生产工作流等方方面面,从地下到地上,从物到人——






并且开放数据协议接口,可兼容,可定制——你知道,这不是一个“死”的工具,它可以在积累海量的数据的同时,进行深入学习,并根据数据的曲线,判断变化趋势,及时提供优化解决方案。相当于给油气开发插上了信息化“翅膀”。


-END-


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