据airrecognition网站2021年7月21日刊文，军用飞行器的运行环境苛刻，伴随着沙子、尘云、跑道碎片甚至火山灰。这些有害物质产生的微粒会对燃气涡轮发动机造成严重破坏。一个由美国陆军和学术界研究人员组成的团队回顾了过去十年的基础物理学研究，寻求提高极端条件下的飞行器发动机性能。
美国陆军作战能力发展司令部（即陆军研究实验室 ，DEVCOM）的研究人员与马里兰大学帕克分校、辛辛那提大学和德国卡尔斯鲁厄理工学院热力涡轮机械研究所合作，在美国机械工程师学会《应用力学评论》上发布了名为“高温多相流体动力学物理模型：湍流传输和粒子-壁相互作用”研究报告。
陆军研究员 Luis Bravo 博士表示：“了解基础物理学与发动机技术取得进步之间存在联系。在回顾过去十年最先进的研究后，我们发现当前的模型中经常忽略发动机组件之间的相互作用，这对预测发动机的不稳定性能产生了深刻的影响。”
普惠公司、美国海军、马里兰大学和辛辛那提大学正式签署合作研究与开发协议，将使用人工智能和机器学习来改进飞行器发动机建模和仿真方法，并开发更好的设计和应对解决方案。
美国宇航局（NASA）近期发布了“计算流体动力学全发动机仿真的发展”路线图。在 NASA 的一份技术报告中，这一愿景将通过先进的仿真能力在2030年彻底改变计算航空科学。
通过创建数字孪生，可以了解燃气涡轮发动机的组件在任何条件下如何相互作用。研究人员强调，随着机器学习的成熟，机器学习解决工程挑战的潜力越来越大。他们表示，这将使他们能够使用预测模型尝试新的燃烧室设计，并提供独特且有价值的可视化能力。
Muthuvel Murugan 博士指出：“随着人工智能和机器学习工具以及高性能 GPU 计算资源在当前取得的进步，我们可以在相对较短的时间内高保真地完成复杂的计算密集型全尺寸燃气涡轮发动机仿真。人工智能/机器学习工具可以极大地促进高保真数字孪生发动机模型的实时性能仿真，并使我们能够使用实时的发动机运行控制和陆军飞行器的成本效率持续保障框架。”
未来，超级计算机的无数高保真仿真将有助于先进的发动机设计。美国陆军研究人员一直在试验先进的热障涂层和下一代材料，以保护燃气涡轮发动机免受有害颗粒的侵害。他们还与学术和工业合作伙伴一起研究未来陆军飞行器的先进航空发动机概念。
