Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 198

Ну, скажем, как сделать снимок цифровым фотоаппаратом. Сейчас же широкие народные массы делают множество цифровых снимков, не только не задумываясь о фотографической широте, но и не зная, что такое выдержка с диафрагмой, и даже не умея наводить на резкость. Всё за них делает автоматика… А системы автоматизации проектирования и производства, CAD и CAM, известны очень давно. Так что, может, просто надо тоже, вслед за техпроцессом, вывести их из заводских стен — благо мощность домашних компьютеров позволяет? 

Современные системы CAD/CAM ориентированы на профессионалов и на стандартные задачи.

Обратимся к статье 2011 года тульских авторов О. В. Епифановой и Д. С. Троицкого «Автоматизация технологической подготовки производства деталей, изготавливаемых на оборудовании с ЧПУ». Они утверждают, что 35% пользователей CAM-систем вынуждены были в 2005–2008 годах использовать не готовые системы автоматизации производства от ведущих поставщиков (среди которых такие гиганты, как Dassault Systemes, Siemens, PTC), а создавать их индивидуально, своими силами или на заказ… «Это свидетельствует о наличии большого количества технологических задач, которые не решаются наиболее распространёнными CAM-средствами». 

Причём речь идёт не о принципиально новой технологии, такой как 3D-печать, а о «классическом машиностроении. О тех технологических процессах, которые были отлажены до совершенства в прошлую, индустриальную эпоху. И о тех инструментах автоматизации производства, которые предлагаются профессиональным инженерам-технологам ведущими производителями. Инструментах весьма дорогих… Но — как рассказано в этой статье — для решения задачи точного позиционирования заготовок для пятикоординатного фрезерования пришлось разрабатывать оригинальное приложение…

CEO PARC Стефан Гувер.

То есть — не получится… Как же быть? И вот за поиск решения взялась фирма PARC, Palo Alto Research Center Incorporated. Та самая легендарная организация, в которой были созданы компьютерная мышка и лазерный принтер, Ethernet и принцип WYSIWYG — то есть тот облик компьютерного мира, который ныне привычен подавляющему большинству людей. Те самые передовые инновации, которые находят массовый платёжеспособный спрос и благодаря этому могут привлекать средства в отрасль. Ну а теперь исследователи из PARR занялись созданием экспертной системы, помогающей пользователям 3D-принтеров.

По словам CEO PARC Стефана Гувера (Stephen Hoover), целью работы является создание программного инструмента, позволяющего людям, которые не являются инженерами-технологами, прокладывать свой собственный путь сквозь пространство конструирования, от первоначального замысла до выдаваемых принтеру инструкций. То есть речь идёт о полноценной экспертной системе, ориентированной на массового пользователя. Системе, знающей ограничения, которые на детали накладывают материал и технология, и отбрасывающей неудачные конструкции на самых ранних этапах работы.

Инженерам классической эпохи в этом помогали опыт и интуиция (расчёты были очень трудоёмки и делались редко). Инструмент от PARC ими не наделён, но предоставляет пользователю ряд конструкторских и технологических программ. Как рассказывает специалист по интерфейсу «человек — машина» Тольга Куртоглу (Tolga Kurtoglu), перешедший в PARC из NASA, производится сравнение предлагаемой для трёхмерной печати конструкции и ограничений, налагаемых материалом и технологией. Сначала отыскиваются и исправляются самые грубые ошибки — например, слишком тонкие слои материала, которые неизбежно деформируются под собственным весом.

Потом осуществляется более сложное моделирование, и выявленные «узкие места» (в прямом и переносном смысле) корректируются путём предложения пользователю решений из стандартных библиотек. Так, шаг за шагом, формируется облик детали, которая будет и технологичной для 3D-печати, и подходящей по геометрическим и прочностным параметрам для возложенной для неё задачи. То есть программный инструмент от PARC готов взять на себя те функции, которые при работе с юным конструктором выполняли опытный технолог и расчётчик-прочнист. И инструмент этот может стать общедоступным, выйдя на массовый рынок трёхмерной печати, делая его ещё более массовым. САПР на базе экспертной системы дома? Так когда то и домашний компьютер казался абсурдом…

К оглавлению

Гиперзвуковой SR-72: скорость как залог неуязвимости

Андрей Васильков

Опубликовано 05 ноября 2013

После долгого периода разработок в атмосфере повышенной секретности в компании Lockheed Martin официально представили программу создания нового гиперзвукового самолёта. На страницах проекта были обнародованы его характеристики и опубликованы первые изображения. 

Летательный аппарат под кодовым названием SR-72 станет прямым наследником легендарного сверхзвукового разведчика Lockheed SR-71 «Blackbird», но будет иметь множество принципиальных отличий.

Концепт гиперзвукового БПЛА Lockheed SR-72 (изображение: lockheedmartin.com).

На каждом этапе развития авиации увеличение скорости и высоты полёта летательных аппаратов меняло представления о современных технических возможностях, стратегических целях и тактике боя. Самолёты с более высоким практическим потолком и преимуществом в скорости становились неуязвимыми для ПВО противника. 

В пятидесятые годы даже появилось выражение «последнее китайское предупреждение», поскольку самолёты ВВС США более восьми тысяч раз безнаказанно вторгались в воздушное пространство Китая, выполняя как разведывательные полёты, так и боевые задачи. Поднебесной оставалось реагировать только по дипломатическим каналам, направляя в посольство США очередную ноту протеста.

Помимо количественных улучшений в характеристиках самолётов, происходили и качественные, обычно связанные с освоением новых режимов полёта. Чарльз Йегер (Charles Elwood Yeager) на экспериментальном самолёте Bell X-1 в октябре 1947 года разделил историю авиации на эры дозвуковых и сверхзвуковых полётов.

Bell X-1A — первый самолёт, преодолевший звуковой барьер (фото: militaryphotos.net).

С тех пор скорость летательных аппаратов всё чаще стали не только выражать в привычных километрах или милях в час, но и сравнивать со скоростью звука, представляя в кратности числу Маха. Эта величина зависит от плотности воздуха, его температуры и влажности, а во время полёта главным образом определяется его высотой. Если на предельно малых высотах скорость звука в воздухе составляет примерно 1 225 км/ч, то на 11 тысячах метров её абсолютное значение снижается до 1 060 км/ч.

Со времени первого полёта братьев Райт на скорости 11 км/ч до преодоления Чаком Йегером звукового барьера прошло сорок четыре года. Переход на сверхзвуковые скорости затянулся, поскольку потребовал от конструкторов решения совершенно новых задач. Преодоление звукового барьера было сопряжено с резким увеличением аэродинамического сопротивления, повышением нагрева обшивки и снижением управляемости.

Устранение этих проблем навсегда изменило облик современных самолётов, и всего за шесть последующих лет скорость звука удалось превысить вдвое. Впервые разогнаться быстрее 2 M удалось Альберту Скотту Кроссфилду (Albert Scott Crossfield) 20 ноября 1953 года на экспериментальном самолёте Douglas Skyrocket D-558-2. 

Самолёт D-558-2, впервые преодолевший двойную скорость звука (фото: G. Verver / flickr.com).

Дальнейшее наращивание скорости летательных аппаратов уже не приносило значимых сюрпризов. Сверхзвуковые режимы полёта оставались предсказуемыми вплоть до скоростей в 3 М. Полёты в стратосфере на более высоких скоростях пока были единичными.

Ещё в феврале 1964 года самолет А-12 на высоте 25 298 метров достиг скорости 3,2 М и удерживал её десять минут в режиме горизонтального полёта. Достижение не было признано FAI, а в качестве официального мирового рекорда записали другой результат, полученный спустя год на более совершенной модификации перспективного самолёта. 1 мая 1965 года экипаж Роберта Стивенса (Robert Stephens) и Даниэла Андрэ (Daniel Andre) на самолёте YF-12A достиг скорости 3 331,5 км/ч на высоте 24 463 м.

Предшественник SR-72 — самый быстрый в мире сверхзвуковой самолёт Lockheed SR-71 (фото: codeonemagazine.com).

Абсолютный рекорд скорости управляемого горизонтального полёта до сих пор принадлежит стратегическому высотному разведчику SR-71. 28 июля 1976 года Элдон Джоерс (Eldon Joersz) и Джорж Морган (George Morgan) достигли на нём скорости 3 529 км/ч, в 3,3 раза превысив скорость звука.