航空機AIが空中での失速と急降下のリスクを軽減 (AI on aircraft can reduce risk of mid-air stalls and sudden drops)

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2025-02-17 スウェーデン王立工科大学 (KTH)

スウェーデン王立工科大学(KTH)とバルセロナ・スーパーコンピューティング・センターの国際研究チームは、航空機の空中失速や急激な高度低下を防ぐための人工知能(AI)システムの試験に成功しました。このAIは、翼表面の空気の流れを操作する実験的技術を強化し、特に「流れの剥離」や「乱流剥離泡」と呼ばれる危険な空力現象に対処します。研究では、AI制御システムが翼表面の空気の流れを最適化し、失速のリスクを低減することが示されました。この成果は、航空機の安全性向上やエネルギー効率の改善に寄与すると期待されています。

<関連情報>

乱流分離バブルにおける能動的流動制御のための深層強化学習 Deep reinforcement learning for active flow control in a turbulent separation bubble

Bernat Font,Francisco Alcántara-Ávila,Jean Rabault,Ricardo Vinuesa & Oriol Lehmkuhl
Nature Communications  Published:07 February 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-56408-6

航空機AIが空中での失速と急降下のリスクを軽減 (AI on aircraft can reduce risk of mid-air stalls and sudden drops)

Abstract

The control efficacy of deep reinforcement learning (DRL) compared with classical periodic forcing is numerically assessed for a turbulent separation bubble (TSB). We show that a control strategy learned on a coarse grid works on a fine grid as long as the coarse grid captures main flow features. This allows to significantly reduce the computational cost of DRL training in a turbulent-flow environment. On the fine grid, the periodic control is able to reduce the TSB area by 6.8%, while the DRL-based control achieves 9.0% reduction. Furthermore, the DRL agent provides a smoother control strategy while conserving momentum instantaneously. The physical analysis of the DRL control strategy reveals the production of large-scale counter-rotating vortices by adjacent actuator pairs. It is shown that the DRL agent acts on a wide range of frequencies to sustain these vortices in time. Last, we also introduce our computational fluid dynamics and DRL open-source framework suited for the next generation of exascale computing machines.

0106流体工学
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