Hintergrund und Herausforderung

Boom Supersonic ist ein Luft- und Raumfahrt-Startup, das den Passagierflugverkehr neu definiert. Das Unternehmen entwickelt ein Überschall-Passagierflugzeug, das Geschäftsreisende in 5.5 Stunden von San Francisco nach Tokio bringen soll. Damit revolutioniert es den Geschäftsreiseverkehr und belebt eine lange stagnierende Branche neu. Boom Supersonic ist erst wenige Jahre alt, verfügt aber bereits über erhebliche finanzielle Mittel und hat über 75 Vorbestellungen von Fluggesellschaften weltweit erhalten.

Booms Innovation kommt mehr als 40 Jahre nach der Einführung der Concorde, einem technischen Wunderwerk, aber einer wirtschaftlichen Enttäuschung. Viele Jahre später setzt Boom mithilfe modernster Simulation in Kombination mit Cloud-Technologie an, was der Concorde nicht gelang: ein nachhaltiges Geschäftsmodell. Einen technologischen Durchbruch zu erzielen, ist in der Luft- und Raumfahrtbranche nicht einfach. Traditionell erfordert es Milliarden von Dollar in Forschung und Entwicklung, eine kleine Armee von Ingenieuren, umfangreiche Windkanaltests und viele Jahre der Entwicklung. In jüngerer Zeit haben fortschrittliche Tools zur Strömungs- und mechanischen Spannungssimulation den Aufwand und die Kosten für physikalische Tests reduziert, erfordern aber teure dedizierte Hochleistungsrechner (HPC), um effektiv zu sein.

Als kleines Startup mit begrenzten Mitteln, aber großen Träumen entschied sich Boom für die Public Cloud, da die Vorlaufkosten für den Aufbau eines eigenen HPC-Clusters vor Ort zu hoch waren. Das Unternehmen erwog kurzzeitig die Entwicklung einer eigenen Software-Infrastruktur und Middleware, um Rechencluster in der Public Cloud bedarfsgerecht zu betreiben. Doch auch die dafür erforderlichen IT- und Softwareentwicklungsressourcen waren zu teuer.

Boom benötigte sofortige Burst-Kapazität und Pay-as-you-go-Compute-Cluster, ohne den Zeit- und Kostenaufwand für die Einrichtung einer eigenen Software- und Hardware-Infrastruktur, und ließ daher alle Simulationen auf Rescales Enterprise- große Rechenleistung Plattform seit dem ersten Tag. Rescale bietet Boom nahezu unbegrenzte Rechenkapazität und ermöglicht es dem Unternehmen, Investitionen in interne IT-Kapazitäten zu umgehen – beides ist für ein junges Startup mit begrenzten Mitteln äußerst wertvoll. Im Wesentlichen ermöglicht Rescale Boom – und seiner Technologie – den Durchbruch.

Die Rescale-Lösung heute

Boom nutzt die ScaleX®-Plattform von Rescale vor allem für die aerodynamische Analyse des gesamten Flugzeugs. So werden beispielsweise Simulationen von Überschalleinlässen durchgeführt, die die einströmende Luft auf die optimale Temperatur, den optimalen Druck und die optimale Geschwindigkeit für das Triebwerk abbremsen. Dabei kommen zwei von der NASA entwickelte CFD-Softwareanwendungen zum Einsatz: Cart3D, lizenziert von Aerion Technologies, und Fun3D. Diese Codes sind nur zwei von über 250 Softwareanwendungen, die nativ integriert und optimiert auf der ScaleX-Cloud-Plattform verfügbar sind.

Rescale bietet eine schlüsselfertige Schnittstelle zwischen fortschrittlicher Engineering-Software und HPC-Hardware in der öffentlichen Cloud, sodass sich Boom auf seine Kernkompetenzen im Engineering konzentrieren kann, ohne von IT-Management-Aufgaben abgelenkt zu werden.

Rescale ermöglicht Boom nicht nur den Verzicht auf eine eigene IT, sondern vereinfacht das IT-Management auch erheblich mit dem ScaleX Enterprise-Administrationsportal. Boom kann damit Kosten mit Budgets für Projekte und Teams verwalten, Teams mit benutzerdefinierten Berechtigungen für Hard- und Software verwalten und die Sicherheit mit Funktionen wie Multi-Faktor-Authentifizierung und Single Sign-On verwalten. Um die zusätzlichen Sicherheitsebenen zu erfüllen, die die International Traffic in Arms Regulations (ITAR) für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungstechnologien vorschreiben, führt Boom alle Simulationen auf der dafür vorgesehenen ITAR-konformen Plattform von Rescale durch.

Mithilfe der ScaleX-Plattform von Rescale führt Boom unstrukturierte Navier-Stokes-CFD-Simulationen der Flugenveloppe durch, insbesondere der Flugzustände mit Wirbelauftrieb. Die Simulation von Wirbeln über der Tragfläche erfordert eine dichte Vernetzung, oft mit mehr als 200 Millionen Zellen, und damit HPC.

„Die Cloud-Plattform von Rescale verändert die Entwicklung. Sie bietet Boom Rechenressourcen, die mit dem Aufbau eines großen HPC-Zentrums vor Ort vergleichbar sind. Rescale ermöglicht uns schnelles Arbeiten mit minimalem Kapitalaufwand und Ressourcenaufwand.“ Joshua Krall, Mitgründer und CTO von Boom Supersonic

Boom führt diese Aufgaben über die ScaleX-Plattform auf benutzerdefinierten Clustern in der Cloud aus, sodass diese rechenintensiven Aufgaben je nach Komplexität in Minuten bis Stunden erledigt werden können. Boom führt häufig parametrische Designuntersuchungen für den gesamten Flügel durch, um verschiedene Geometriealternativen zu testen und so die Designziele zu erreichen.

Für solche rechenintensiven Simulationen sind HPC-Cluster erforderlich. Boom kann diese Aufgaben über die Big-Compute-Plattform von Rescale in der Cloud ausführen. Die Cloud-Hardwarekonfigurationen sind skalierbar und nutzungsbasiert, sodass Boom seine Simulationen skalieren und die Laufzeiten je nach Budget und Projektzeitplan reduzieren kann. Boom führt seine Simulationen regelmäßig auf 512 Kernen aus, obwohl das globale Netzwerk an Cloud-Ressourcen von Rescale eine deutlich höhere Skalierung ermöglicht.

Die Vorteile

Mit Rescale gelang es Boom, ein stagnierendes Industriesegment durch revolutionäres Engineering neu zu beleben. Der Erfolg und die bisherigen Fortschritte als schlankes Startup-Unternehmen widerlegen die gängige Meinung, dass erhebliches Anfangskapital erforderlich sei, um mit Branchenriesen wie Boeing und Airbus konkurrieren zu können.

Ihre Fähigkeit, ihre Simulation nach Bedarf zu skalieren und ihre Ausgaben mit Pay-as-you-go-Preisen zu kontrollieren, hat ihnen Folgendes ermöglicht:

• Steigern Sie den Simulationsdurchsatz und verkürzen Sie die Markteinführungszeit: Jeder Boom-Ingenieur kann 100 Designkonfigurationen gleichzeitig evaluieren und erreicht so für jeden Auftrag eine mehr als sechsfache Geschwindigkeit im Vergleich zu einer typischen Workstation. Die Parallelisierung von Aufträgen verkürzt die Simulationszeit erheblich.
• Schnelle Skalierung des Geschäfts: Da das Unternehmen schnell wächst, ist es wichtig, die Einarbeitungszeit für Ingenieure so kurz wie möglich zu halten und gleichzeitig den Simulationsdurchsatz weiter zu beschleunigen. Die Automatisierung des Simulationsworkflows und die zentrale Datenverwaltung auf der Rescale ScaleX-Plattform waren entscheidend, um die Einarbeitungszeit für neue Mitarbeiter zu verkürzen.
• Eliminierung des IT-Overheads: Boom konnte auf die Entwicklung und Wartung einer eigenen IT-Abteilung zur Verwaltung seiner Daten verzichten. Stattdessen kann sich das Unternehmen voll und ganz auf die Produktentwicklung konzentrieren.