При проектировании авиационных силовых установок перед конструкторами стоит задача создания изделия, удовлетворяющего большому количеству зачастую противоречивых требований: заданной мощности и габаритов, уровню шума и выбросов вредных веществ, стоимости жизненного цикла  и многим другим. И данные требования трансформируются и дополняются в процессе декомпозиции двигателя на узлы и детали, а интегральные характеристики силовой установки подтверждаются инженерными и сертификационными испытаниями.

«Цифровой двойник» является тем решением, которое позволяет, за счет построения взаимоувязанных и мультидисциплинарных теоретических моделей, верифицированных на большой существующей экспериментальной базе, проводить необходимые расчеты и испытания на виртуальном стенде, получая на первом экспериментальном образце соответствие всем требованиям, предъявляемым заказчиком и рынком. Тем самым удается минимизировать использование физической модели для доводки двигателя. Это позволяет сократить сроки и стоимость создания высокотехнологичной продукции.

Например, для создания двигателя в 80-е годы прошлого века требовалось 15-20 лет. Сегодня же, с внедрением цифровых технологий, количество натурных испытаний для доводки параметров авиационного двигателя значительно сократилось и  занимает 5-10 лет.

Кроме того, в авиастроительной отрасли, где работа ведется в территориально-распределенной среде, невозможно организовать эффективное совместное проектирование без перевода процесса в цифровое пространство. Эту задачу решают цифровые двойники, которые начали создаваться  крупнейшими авиапроизводителями мира Airbus и Boeing ещё в 90-е годы.

Сегодня в России «цифровые двойники» активно разрабатываются и внедряются на предприятиях Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха (ОДК). Вся современная продукция конструкторских бюро предприятий ОДК полностью оцифрована.

Недавно Объединенная двигателестроительная корпорация, совместно с Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого, запустила проект по созданию цифрового двойника второго уровня авиадвигателя ТВ7-117. Различные модификации этой силовой установки устанавливаются на новейшие вертолеты Ми-38, а также самолеты Ил-112В и Ил-114-300.

Ранее командой специалистов уже был разработан цифровой двойник первого уровня – виртуальная модель двигателя, направленная на оптимизацию конструкции для обеспечения соответствия требованиям заказчика.

На втором уровне виртуальная модель получит ограничения при цифровом моделировании технологических процессов, используемых в производстве деталей. Система позволит прогнозировать поведение силовой установки и определять влияние технологических режимов и операций на ее надежность и жизненный цикл в целом.

Объединенная двигателестроительная корпорация не только внедряет, но и совершенствует технологию цифровых двойников. В том числе за счет виртуальной реальности (VR). VR позволяет лучше визуализировать данные, получаемые при использовании цифровых двойников. Конструкторы и эксплуатанты могут «увидеть» физический двигатель не просто в 3D-модели, но и в режиме виртуальной или дополненной реальности.

На этапе проектирования это позволяет быстро находить и исправлять ошибки в геометрии деталей, а в ходе эксплуатации виртуальная графическая среда поможет оперативно выявлять риски неисправностей и аварий, а также сокращать затраты на сервисное обслуживание.

Создание подобных цифровых двойников в будущем станет неотъемлемой частью любого современного производства, независимо, будь это авиационный двигатель или турбина электростанции. Техника с каждым годом становится все сложнее, высокотехнологичнее, и подобные нововведения при создании и эксплуатации продукции становятся необходимостью. ​

заместитель генерального конструктора по НИР АО «ОДК» Госкорпорации Ростех