“這不是火箭科學(xué)”可能是個(gè)陳詞濫調(diào)，但這并不意味著設(shè)計(jì)火箭就不會(huì)那么復(fù)雜。時(shí)間，成本和安全性禁止使用物理構(gòu)造“試錯(cuò)法”來(lái)測(cè)試測(cè)試火箭的穩(wěn)定性。但是，即使是計(jì)算仿真也非常耗時(shí)。例如，對(duì)整個(gè)SpaceX Merlin火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的一次分析可能需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間才能使超級(jí)計(jì)算機(jī)提供令人滿意的預(yù)測(cè)。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一組研究人員正在開發(fā)新的“科學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)”方法來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)?？茖W(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)相對(duì)較新的領(lǐng)域，它將科學(xué)計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)融合在一起。通過將物理建模與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)相結(jié)合，可以創(chuàng)建降階模型-仿真可以在很短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，從而使其在設(shè)計(jì)環(huán)境中特別有用。

由Oden計(jì)算工程與科學(xué)研究所的Karen Willcox領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)工作的目標(biāo)是為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員提供一種快速的方法，以評(píng)估各種操作條件下的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

Willcox說：“火箭工程師傾向于在構(gòu)建和測(cè)試之前在計(jì)算機(jī)上探索不同的設(shè)計(jì)。” “物理構(gòu)建和測(cè)試不僅耗時(shí)且昂貴，而且還很危險(xiǎn)。”

但是，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性(必須能夠承受任何飛行過程中的各種不可預(yù)見的變化)是至關(guān)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，工程師必須確信他們已經(jīng)滿足了這一要求，才能使任何火箭都能起飛。

表征火箭發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性所需的成本和時(shí)間歸結(jié)為問題的復(fù)雜性。許多變量會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性，更不用說在火箭飛行過程中事物發(fā)生變化的速度。

由Willcox合著并由AIAA Journal在線發(fā)表的最新論文概述了Willcox的研究。它是由空軍科研辦公室和空軍研究實(shí)驗(yàn)室資助的火箭燃燒動(dòng)力學(xué)多保真度建模卓越中心的一部分。