СибНИА проводит исследования нейросетевых алгоритмов при создании бионических конструкций

Фото: лицензия Creative Commons

В рамках расчётно-экспериментальных исследований технологий повышения лётно-технических и аэродинамических характеристик, методов проектирования конструкций и разработка технологий обеспечения эксплуатации «по состоянию» перспективных самолётов транспортной категории сотрудниками научно-исследовательского отделения усталостной и статической прочности ФАУ «СибНИА им С. А. Чаплыгина» проводятся исследования эффективности применения генетических алгоритмов при проектировании бионических конструктивно-силовых схем летательных аппаратов.

«В СибНИА исследуют синтез бионических структур силового кронштейна узла энергонавески летающей лаборатории на базе самолёта Як-40 на основе метода топологической оптимизации с применением нейронных сетей, – рассказали в пресс-службе института. – Топологическая оптимизация – это один из подходов к проектированию изделий, обеспечивающий бионический дизайн, заключающийся во внесении изменений в конструкцию или деталь с созданием новых границ объёма тела и удалением существующих, с целью оптимизации по критериям минимизации массы, максимальной жёсткости или спектру собственных частот, при сохранении предъявляемых прочностных требований».

Бионическое проектирование или бионический дизайн предполагает создание изделий, схожих с формируемыми в природе сложнопрофильными поверхностями. Искусственная нейронная сеть представляет собой математическую модель, которая построена по принципу организации и функционирования нейронных сетей нервных клеток живого организма. Метод топологической оптимизации с применением нейронных сетей моделирует эволюционный процесс заданной популяции (набор векторов), которая размножается и на которую воздействуют мутации, в результате чего производится естественный отбор на основании минимизации целевой функции. В данной работе использовался один формальный нейрон типа персептрон, который вычисляет суммарный входной сигнал по некоторому правилу из всей совокупности входных сигналов.

Применение нейронных сетей в методе топологической оптимизации даёт качественно схожие как по форме, так и по весу оптимизированные модели в сравнении с классическими методами топологической оптимизации. Тем не менее, применение алгоритма нейронных сетей несколько увеличивает скорость сходимости метода топологической оптимизации.

«Специалисты СибНИА разработали алгоритм топологической оптимизации с применением нейронных сетей и провели топологическую оптимизацию подготовленного ранее "увеличенного" кронштейна. Исследования продолжаются», – добавил представитель института.