GE航空航天集團(tuán)(以下簡稱“GE航空航天”)利用世界上最快的超級計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng),助力開發(fā)革命性開放式風(fēng)扇發(fā)動機(jī)架構(gòu),以打造未來航空。該百萬兆次級超級計(jì)算機(jī)每秒能夠執(zhí)行超過五億次浮點(diǎn)運(yùn)算。
為了模擬發(fā)動機(jī)性能和噪音水平,GE航空航天開發(fā)了能夠在Frontier上運(yùn)行的軟件。Frontier是美國能源部(DOE)橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室最近研制的超級計(jì)算機(jī),擁有37000 個GPU。Frontier一秒鐘內(nèi)完成的計(jì)算量,相當(dāng)于地球上每個人在四年的時(shí)間里每分鐘完成 60 次計(jì)算,沒有間斷,可見其運(yùn)算速度之強(qiáng)大。
通過將GE航空航天的計(jì)算流體動力學(xué)軟件與Frontier兩者結(jié)合,GE能夠模擬整個開放式風(fēng)扇中空氣運(yùn)動的具體細(xì)節(jié)。
“開發(fā)顛覆性的飛機(jī)發(fā)動機(jī)需要顛覆性的運(yùn)算能力。在超級計(jì)算機(jī)的加持下,GE航空航天工程師正在重塑未來飛行,并解決過去無法解決的問題?!盙E航空航天副總裁兼工程總經(jīng)理穆罕默德·阿里(Mohamed Ali)解釋道,“與美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室合作,我們證明了超級計(jì)算機(jī)技術(shù)對于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)意義非凡,為發(fā)動機(jī)油效的躍升打開了大門。這對于幫助航空業(yè)達(dá)成2050年凈零碳排放目標(biāo)至關(guān)重要?!?/p>
2021年,GE航空航天和賽峰飛機(jī)發(fā)動機(jī)公司重磅推出了可持續(xù)發(fā)動機(jī)革命性技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目(RISE)*,將開發(fā)和驗(yàn)證一系列顛覆性的創(chuàng)新技術(shù),包括開放式風(fēng)扇架構(gòu)、先進(jìn)的熱管理、燃燒室、混合電力等。RISE項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)油耗和二氧化碳排放量較現(xiàn)役最高效的單通道發(fā)動機(jī)再減少20%以上。預(yù)計(jì)2025年左右進(jìn)行地面和飛行測試,2030年代中期開始應(yīng)用于新一代商用飛機(jī)發(fā)動機(jī)。
RISE項(xiàng)目將開發(fā)和驗(yàn)證開放式風(fēng)扇架構(gòu),通過移除風(fēng)扇機(jī)閘以提高推進(jìn)效率,同時(shí)提供與當(dāng)前單通道飛機(jī)相當(dāng)?shù)娘w行速度和客艙體驗(yàn)。GE航空航天借助超級計(jì)算機(jī)和軟件工具,幫助工程師從“新”理解開放式風(fēng)扇所涵蓋的空氣動力學(xué)及聲學(xué)物理。例如,在設(shè)計(jì)階段,即可通過Frontier更好地評估新型發(fā)動機(jī)技術(shù)在飛機(jī)飛行過程中的應(yīng)用,從而使GE工程師進(jìn)一步改善測試硬件設(shè)計(jì),優(yōu)化發(fā)動機(jī)性能及機(jī)身一體化。
“與GE Aerospace的攜手從某種程度印證了百億億級超算的主要特征:能夠通過數(shù)字探索復(fù)雜的現(xiàn)象本質(zhì)?!?nbsp;橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)先運(yùn)算機(jī)構(gòu)科學(xué)總監(jiān)布朗森·梅瑟(Bronson Messer)說道:“同其他任何前沿科學(xué)設(shè)備一樣,這一項(xiàng)目的順利運(yùn)作,離不開GE航空航天團(tuán)隊(duì)和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的傾情奉獻(xiàn)與通力合作。其成果更是有力驗(yàn)證了攜手Frontier所能釋放出的計(jì)算機(jī)科學(xué)的無限潛能。”
Frontier基于Hewlett Packard Enterprise(HPE)Cray EX架構(gòu),擁有超9400個運(yùn)算節(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)配備了第三代AMD EPYC 處理器及四塊AMD Instinct MI250X圖形處理器(GPUs)。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)先運(yùn)算機(jī)構(gòu)為美國能源部科學(xué)辦公室提供用戶設(shè)備。
GE航空航天及其研發(fā)中心與美國能源部合作已超十多年,來驗(yàn)證高性能計(jì)算對于航空工業(yè)設(shè)計(jì)的助益。
*RISE項(xiàng)目是CFM國際(GE和賽峰飛機(jī)發(fā)動機(jī)公司50/50平股合資公司)注冊商標(biāo)