Перейти к основному содержанию
Болид в подвальной мастерской команды Bauman Racing Team

Всеохватный Интернет скоростных вещей

Зачем студентам-автоконструкторам умные антикрылья с ИИ

На столе и на полу мастерской в подвале одного из крупнейших технических вузов лежат трубы – таким мы впервые увидели будущий остов болида, который стартует уже в конце лета.

Денис Зальцман рассказывает о команде
Денис Зальцман рассказывает о команде

Любая автогонка — состязание команд, в котором сходятся не только пилоты, но и техники, инженеры, конструкторы. Каждое удачное техническое решение — ревностно оберегаемое от соперников ноу-хау. Обвинения, скажем, команды McLaren в попытке украсть секреты Ferrari или наоборот, — совсем не редкость в истории «Формулы-1».

Однако есть такие гонки, участники которых совсем не страшатся делиться с другими командами своими разработками, обучаясь в процессе соревнования. Речь идёт о «Формуле Студент», регулярном состязании между командами автоконструкторов из технических вузов со всего света. Одна из наиболее успешных отечественных команд, дважды становившаяся чемпионом России, образована на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана.

«В качестве ориентира мы всегда берём соревнования, которые проходят в Германии, — рассказывает нам Денис Зальцман, отдавший команде Bauman Racing Team четыре года и ставший ее капитаном, — поскольку они наиболее крупные и представительные: под сотню команд только с двигателями внутреннего сгорания. Я наши достижения считаю уже значительными, но мы продолжаем ставить каждый год для себя планку всё выше и выше. Конкуренция крайне велика: более шестисот команд по всему миру».

Мировой автопром использует разные технологии Microsoft:

  • смешанную реальность для моделирования, обучения и обслуживания,
  • облачные ресурсы для создания платформ для подключенных к Интернету автомобилей,
  • возможности ИИ и расширенной аналитики.

Подробнее о примерах – на странице Цифровая трансформация в автопроме.

Антикрыло и пилот беспилотника

Особенность студенческих гонок — в особом построении трассы с упором на максимальную безопасность пилотов (тоже, разумеется, студентов). Повороты на треках «Формулы Студент» круты и обильны, прямых участков почти нет, — приходится выигрывать не скоростью, а умением. Умением проходить те самые повороты: не настолько медленно, чтобы терять время, но и не так быстро, чтобы на скорости потерять контакт с трассой и вылететь в отбойник.

Здесь-то на помощь молодым автоконструкторам и приходят современные высокие технологии. Одна из наиболее перспективных на сегодня идей, которые намерена воплотить в металле Bauman Racing Team, такова: оснастить болид антикрылом с изменяемым углом атаки. От значения этого угла зависит величина силы, прижимающей автомобиль к трассе: чем она выше, тем устойчивее болид при входе в крутой поворот.

В подвальной мастерской

Динамическая регулировка угла атаки, как выясняется, — самая подходящая задача для искусственного интеллекта. Антикрыло гоночного болида, оснащённое датчиками скорости и дистанционным управлением, становится в этом случае элементом Интернета вещей. Через беспроводное соединение оно взаимодействует с сервером, который оперативно высчитывает оптимальный именно на текущую секунду угол атаки.

Помочь бауманцам в деле интеграции элементов Интернета вещей в гоночные болиды готовы технологии Microsoft: как уже доступные облачные сервисы, так и перспективные разработки в области искусственного интеллекта. Одним только антикрылом дело явно не ограничится: в последние годы «Формула Студент», помимо традиционных пилотируемых автогонок, включает и состязания автономных экипажей, которые самостоятельно движутся по трассам размеченным особым образом. И Bauman Racing Team хочет попробовать свои силы в решении этой задачи.

Видеосистема автопилота определяет границы трека, высчитывает оптимальные параметры работы мотора и всех прочих систем для прохождения данного участка за минимальное время — и ведёт соответствующим образом машину вперёд. А вот «докатывать» такой болид до старта пока что доверяют людям, так что есть сегодня на автомобильных студенческих гонках и такая профессия, как «пилот беспилотника».

Награды Bauman Racing Team
Награды Bauman Racing Team

Из подвала — на пьедестал

Просторный подвал под учебно-лабораторным корпусом МГТУ, где базируется штаб-квартира Bauman Racing Team, ещё несколько лет назад занимали лифтовые холлы и технические помещения. Сейчас здесь испытательные лаборатории и стенды, мастерские, сборочная площадка, а ещё — выгороженный уголок с десятком столов, на которых стоят компьютеры. Можно сказать, мозговой центр команды автоконструкторов.

Компьютерные вычисления сегодня — важнейшая составляющая любой инженерной деятельности. От аналитических расчётов и продувки фанерных прототипов в аэродинамических трубах автоконструкторы переходят к машинному моделированию. Благодаря высоким технологиям и, в частности, решениям Microsoft, конструирование и испытания болидов удаётся проводить значительно быстрее, оставаясь к тому же в рамках по-студенчески скудного бюджета. Кстати, использование той же смешанной реальности для ускорения процессов моделирования, – вполне «взрослый» подход, который практикуют гиганты автопрома.

«Формулистам» приходится строить свои болиды в рамках доступной производственно-технической базы и ограниченных финансов, мотивировать к работе своих товарищей, чей энтузиазм с течением времени ослабевает, планировать конструкторский процесс и управлять им — и притом ни на миг не упускать из вида экономическую целесообразность принимаемых инженерных решений. Сама по себе гонка в данном случае — своего рода вишенка на торте; зрелищный и важный, но далеко не ключевой этап состязаний.

Трубы на полу – для нового болида, а вот одну из старых машин частично разобрали
Трубы на полу – для нового болида, а вот одну из старых машин частично разобрали

Советы и опыт выпускников чрезвычайно важны для новых поколений «формулистов». Хорошим тоном в любой команде считается не просто взять что-то от неё для себя, для своей будущей карьеры, но и передать младшим товарищам хотя бы часть тех знаний, которые удалось накопить.

Капитан с переменным углом атаки

Денис Зальцман, который рассказывает нам о буднях Bauman Racing Team, в 2019 году вышел из постоянного состава после того, как получил диплом и перестал быть студентом. Как и многие бауманцы из «Формулы Студент» до него, он продолжит навещать заставленный станками и испытательными стендами подвал, с которым успел за все эти годы сродниться.

В этом учебном году «формулисты» работали над новым, седьмым болидом, но весной задержались поставки некоторых деталей и финал сборки немного отодвинулся. На гоночной трассе эту машину Денис увидит уже не как капитан команды, а как крайне заинтересованный, но всё же сторонний наблюдатель. И хотя пока что стоящая в подвале машина выглядит совсем не так, как будет смотреться в августе на гоночном треке, участники команды уже точно знают, какой ей быть — и какие сложности придётся им преодолевать, пока они сумеют привести её к задуманному изначально виду.

Композит для обшивки
Композит для обшивки

Нынешняя машина Bauman Racing Team заметно отличается от прежних версий. Ребята приняли решение отказаться от турбирования двигателя в пользу более высокой его надёжности, от составной рамы с применением углепластика вернулись к более прочной и точнее моделируемой на компьютере стальной, изготавливают новый композитный материал обшивки — сэндвич-панели на базе алюминиевых сот. А в перспективе — создание того самого умного антикрыла, проектирование гоночного электромобиля и разработка полностью автономного болида с использованием технологий Интернета вещей Microsoft.

Макет молодёжного родстера
Макет молодёжного родстера

«Формула Студент» в МГТУ им. Н. Э. Баумана уже начала приносить первые плоды отечественному автомобилестроению. Именно прошедшие школу этих международных соревнований выпускники создали и испытали на трассах общего пользования прототип молодёжного родстера «Крым» на базе Lada Kalina, но с полностью оригинальным шасси.

А вот и сам родстер
А вот и сам родстер

Из малых проектов, реализованных на чистом энтузиазме, вырастают реальные, востребованные отраслью и рынком разработки. И это, в свою очередь, пробуждает мотивацию у вовлечённых в такие проекты студентов; показывает им, как выстраивать путь от мечты и дерзкой идеи до фактического её воплощения в металле и более современных материалах. И без высоких технологий, без облачных вычислений, ИИ и Интернета вещей тут никак не обойтись. Как и без межчеловеческих взаимодействий.

«Если остальные растут, то и ты растёшь, — говорит Денис Зальцман. — Это как научное сообщество, которое непрерывно обменивается идеями в мировом масштабе. У нас в команде — студенты со всех кафедр, из разных государств: Индии, Казахстана, Украины, Германии. «Формулисты» — это на всю жизнь».