美国空军F-15等战斗机在翱翔过程中常常超过2马赫（音速的两倍），这被称为超音速水平。
在5马赫及以上的高超音速翱翔中，飞机的翱翔速率超过每小时3,000英里。

自1950年代以来，用于火箭的推进系统使高超音速成为可能，然而，工程师和科学家正在研究前辈的航空发动机设计，以使高超音速翱翔比火箭发射便宜得多，并且更常见于商业翱翔、太空勘探和国防目的。

来自NASA和阿贡国家实验室 (ANL)的一组研究职员新揭橥的论文详细先容了机器学习技能，以减少在超音速和高超音速下进行与燃料燃烧干系的打算流体动力学 (CFD) 仿照所需的内存和本钱。
该论文此前曾于1月份在美国航空航天学会科技论坛上揭橥。

在建造和测试任何飞机之前，CFD仿照用于确定翱翔中飞机周围的各种力将如何与其相互浸染。
CFD由表示流体（如空气和水）行为的数值表达式组成。

当一架飞机打破音障时，它会产生一种“冲击波”，这是一种扰动，会使周围的空气变得更热、更密集、压力更高，从而使其表现得非常剧烈。

在高超音速下，产生的空气摩擦力如此之大，以至于它可以熔化传统商用飞机的部件。

吸气式喷气发动机在翱翔时吸入氧气来燃烧燃料，因此CFD仿照必须考虑空气行为的重大变革，不仅包括飞机周围的空气，而且还包括当它穿过发动机并与燃料相互浸染时。

新技能

虽然传统飞机有风扇叶片来推动空气，但在靠近3马赫及以上速率的飞机中，它们的运动本身会压缩空气。
这些被称为超燃冲压发动机的飞机设计对付达到火箭推进无法达到的燃油效率水平非常主要。

因此，当涉及到能够打破音障的飞机上的CFD仿照时，上述所怀孕分都为已经打算密集的仿真增加了新的繁芜性。

“由于这些发动机中的化学和湍流相互浸染非常繁芜，因此科学家们须要开拓前辈的燃烧模型和CFD代码，以准确有效地描述燃烧物理学。
”该研究的互助者兼阿贡国家实验室前辈推进和动力研究中央主任斯本-杜松（Sibendu Som）表示。

NASA有一个称为VULCAN-CFD的高超音速CFD代码，专门用于仿照这种不稳定环境中的燃烧行为。

此代码利用称为“flamelet tables’”的东西，个中每个“flamelet”是全体燃烧模型中火焰的一个小单元。
该数据表由一个弘大的凑集中燃烧燃料的不同快照组成，该凑集占用大量打算机内存来处理。

因此，NASA和阿贡国家实验室 (ANL)的研究职员正在探索利用AI通过降落密集的内存需求和打算成本来简化这些CFD仿照，从而加快打破性飞机的开拓速率。

阿贡国家实验室 (ANL)的打算科学家利用由该中央开拓的软件天生的火焰表来演习可运用于NASA的VULCAN-CFD代码的人工神经网络。
AI利用小火焰表中的值来学习确定超音速发动机环境中燃烧行为的捷径。

NASA Langley Research 的研究科学家罗伯特·鲍尔（Robert Baurle）表示：“通过利用阿贡国家实验室的研究事情，该互助伙伴关系增强了我们内部VULCAN-CFD工具的能力，使我们能够以大大降落剖析燃料燃烧特性的本钱。
”

天下各国都在竞相实现高超音速翱翔能力，这场竞赛的一个主要部分是虚拟实验，个中人工智能和机器学习 (ML) 等新兴技能的运用潜力巨大。