Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное





Главная Техника/технологии Экспертное мнение

Инновационные технологии в обеспечение создания авиационных двигателей

1 февраля 2022 года / А.Козлов, А.Сальников / Aviation EXplorer
 

Залогом наличия статуса авиационной державы является способность разрабатывать и производить собственные современные авиационные двигатели и летательные аппараты. Из более чем 190 стран мира на это способны только четыре, обладающие наиболее высокоразвитой технологической и конструкторской базой: США, Великобритания, Франция и Россия. За членство в этом узком клубе ожесточенно борются Китай, Индия, Иран и ряд других стран.

Андрей Козлов,

генеральный директор ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Антон Сальников,

начальник отдела ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Авиационное двигателестроение не просто производит технически сложную продукцию: создание газотурбинного двигателя признано одним из выдающихся научно-технических прорывов ХХ века, наряду с освоением космоса, атомной энергии и изобретением Интернета. Конкуренция в сфере таких высокотехнологичных разработок, как авиадвигатели, является мощным драйвером для поиска и применения инновационных подходов. Их исследование – одна из ключевых задач науки.

В процессе создания двигателя необходимо решить множество сложных задач на стыке самых разных областей знаний: от прогнозирования оптимального облика и формирования набора обязательных к внедрению на двигателе технологий до методик его испытаний и доводки. Технологии, методики, практические и фундаментальные решения, которые появляются и тщательно исследуются во время работы над двигателем будущего, становятся научно-техническим заделом. Этот задел определяет успех перспективного изделия, снимает риски возникновения проблем при его разработке и позволяет избежать срыва сроков выхода в опытное, а затем и серийное производство.

Формирование и постоянное обновление научно-технического задела является основной функцией Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), как головной научной организации авиационного двигателестроения.

Новому поколению – новые решения

За более чем 80-летний период развития реактивной авиации создано пять поколений авиационных газотурбинных двигателей при кардинальном улучшении их показателей. Создание современных двигателей, при постоянном ужесточении требований к их экономичности, массогабаритным характеристикам, надежности, расширению диапазона эксплуатационных режимов и т. д., требует разработки и внедрения новых, прорывных технологий, материалов, конструкторских решений. Во многом именно передовые технологии определяют соответствие двигателя международным требованиям и востребованность рынком.

На протяжении уже свыше 90 лет ЦИАМ аккумулирует и внедряет новые знания, компетенции, испытательные возможности, которые способствуют поэтапному появлению высокотехнологичных изделий с уникальным набором технологий и характеристик, позволяют доводить технологии до высокого уровня совершенства и готовности, способствуя переходу от научно-исследовательской к опытно-конструкторской работе.

Методы автоматизированного проектирования авиационных газотурбинных двигателей ЦИАМ начал развивать в инициативном порядке еще в конце 1970-х гг. Они осуществили прорыв в решении задач проектирования двигателей. Уже позже стало известно, что первые программы аналогичного назначения появились в США примерно в те же годы, и вели их военные. В советское время ЦИАМовская система программ в том или ином объеме была передана в ОКБ и учебные заведения.

Сегодня цифровые технологии – это не только применение математического моделирования. Это принципиально иная философия восприятия изделия, новая парадигма развития двигателестроительной отрасли и авиационной сферы.

В ЦИАМ большое значение уделяется развитию современных суперкомпьютерных технологий и средств математического моделирования процессов, происходящих в авиационных двигателях. Важной задачей является снижение времени доводки и сертификации двигателя, а также повышение вероятности получения требуемых характеристик двигателя в ходе его испытаний и эксплуатации.

Для решения этих и сопутствующих задач, в том числе для смежных предприятий, на базе института создан Суперкомпьютерный центр коллективного пользования общей мощностью свыше 500 Терафлопс.

Развитие математического моделирования и рост вычислительных мощностей приводят к все большему внедрению на всех этапах жизненного цикла авиационных двигателей и силовых установок цифровых технологий и связанных с ними подходов. Цифровые технологии условно можно разделить на две группы: математическое моделирование и автоматизация процессов. На каждом из этапов жизненного цикла ГТД эти группы технологий активно используются и взаимодействуют друг с другом. Наибольший вклад от внедрения технологии цифровых двойников возможен на стадии разработки изделия, где закладываются его ключевые преимущества.

Собственные цифровые продукты ЦИАМ дают возможность проводить вычисления в области газовой динамики, горения, прочности, механики деформированного тела и др., при оптимальном проектировании рабочих процессов и оптимизации компрессоров, турбин, камер сгорания, входных и выходных устройств и др.

В общем случае основной задачей математического моделирования является конкретизация конструкции изделия в процессе проектирования и прогнозирование характеристик двигателя, его систем, узлов, деталей и сборочных единиц в условиях испытаний и эксплуатации. Также в последнее время инструменты математического моделирования активно используются для анализа результатов испытаний опытных двигателей, в том числе на испытательных стендах ЦИАМ, и технологических процессов, применяемых при производстве двигателей (аддитивные технологии, литье, сборка изделия и др.).

Вычислительные программные комплексы института обладают высокой степенью точности и позволяют проводить ряд виртуальных экспериментов. При этом нужно отметить, что все математические модели тщательно валидируются, полученные данные верифицируются и уточняются как на базе натурных испытаний, так и с учетом опыта последующей эксплуатации двигателя, его узлов, систем и деталей. Никакое виртуальное моделирование не заменит реальные испытания, оно лишь поддерживает и дополняет их. Основная задача сертификационных испытаний – подтвердить безопасную работу авиационного двигателя, от которой зависят жизни людей.

Совместно с АО «ОДК» ЦИАМ реализует комплексную научно-исследовательскую работу по внедрению цифровых технологий на всех этапах жизненного цикла авиадвигателя. В рамках заключенного между организациями соглашения о сотрудничестве ведется работа по созданию цифровых двойников газотурбинных двигателей (например, АИ-222-25) и силовых установок на их основе.

Демонстраторы цифровых двойников авиационных двигателей ЦИАМ создает и в рамках других прикладных исследований. В основе работ лежат наработки Института в области турбореактивных и малоразмерных газотурбинных двигателей, а также гибридных силовых установок. Целью проводимых работ являются разработка, апробация и анализ потенциала технологии цифровых двойников авиационных двигателей за короткий срок (2-3 гг.).

Нормативная база для «цифры»

Реализация проектов в области цифровых технологий ведется параллельно с оперативным формированием нормативной базы. Это достаточно уникальная ситуация не только для нашей страны, но и в мировом масштабе.

С 1 января 2022 г. в Российской Федерации вступает в силу ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения». Специалистами ЦИАМ, которые участвовали в разработке стандарта, был проработан ряд замечаний и предложений к нему в части авиационного двигателестроения.

Впервые в мировой практике стандарт устанавливает единое определение цифрового двойника изделия, стандартизирует такие определения, как: «адекватность модели», «валидация модели изделия», «цифровая модель изделия», «цифровые (виртуальные) испытания», «цифровой (виртуальный) испытательный стенд», «цифровой (виртуальный) испытательный полигон».

По инициативе ЦИАМ в план национальной стандартизации на 2022 г. включена разработка стандарта «Цифровые двойники газотурбинных двигателей и установок. Общие положения». Работа над этим стандартом уже ведется.

Опубликовано в журнале «АвиаСоюз»


А.Козлов, А.Сальников



комментарии (0):





Полная или частичная публикация материалов сайта возможна только с письменного разрешения редакции Aviation EXplorer.








Материалы рубрики

Иван Дмитриенко
Когда пассажирские самолеты полетят без человека за штурвалом
Анатолий Липин
Переход на север истинный
Илья Вайсберг
Самолет без возраста
В.Шапкин, А.Пухов
Современные факторы создания сверхзвукового гражданского самолета нового поколения
Роман Гусаров
Для кого варится несъедобная каша?
Евгений Жуков
Сколько российских самолётов понадобится для полного импортозамещения
Владимир Мазенко
Самолет, как у президента: что известно про Ил-96, который способен заменить Boeing и Airbus
Евгений Жуков
Что будет с "Боингами" в России и с "Боингом" без России?



Александр Книвель
Гражданское авиастроение вчера, сегодня. А завтра?
Николай Таликов
Ил-114: трудный путь ... в жизнь
Роман Гусаров
Почему Украина не восстановит Ан-225 "Мрия"
Сергей Чемезов
«Удар был сильным, но не отправил нас в нокаут»
Евгений Жуков
Почему западный бизнес против санкций в отношении русского титана
Юрий Слюсарь
«Стране нужны самолеты»
Роман Гусаров
Суперджетом по санкциям
Евгений Алексеев
Как «цифра» меняет двигателестроение
Максим Дунов
Современные тенденции изменений рынков гражданской авиации. Часть 2
Максим Дунов
Современные тенденции изменений рынков гражданской авиации. Часть 1
А.Козлов, А.Сальников
Инновационные технологии в обеспечение создания авиационных двигателей
Ростех
Ка-62: из военных в гражданские
Михаил Короткевич
Использование цифровых технологий в разработке вертолетной техники
Роман Гусаров
О российских системах самолёта МС-21
Роман Гусаров
Валы российских авиадвигателей будет производить робот без участия человека
Юрий Шмотин
Развитие технологии цифровых двойников в ОДК
AVIA.RU
Особенности возвратных форм ТО в период пандемии
Роман Гусаров
ОДК-СТАР разрабатывает высокоинтеллектуальные САУ для ПД-35 
Владимир Карнозов
Международная премьера «Орион-Э»
Роман Гусаров
Шах и мат - беспроигрышная партия
Роман Гусаров
EXPLORER - перелет, отель и развлечения "в одном флаконе"
Роман Гусаров
Технологии РН «Союз-5»
Владимир Карнозов
Роторные двигатели для авиационных гибpидов
Владимир Карнозов
Роторные двигатели взлетят благодаря нано-технологиям
Владимир Карнозов
Авиация «Армии» и «АрМИ»
Роман Гусаров
ВК-1600В - экономичнее, легче, дешевле
Роман Гусаров
УЗГА - новый разработчик и производитель самолетов
Роман Гусаров
Самолет получился интересный
Роман Гусаров
Перспективный двигатель ВК-650В
Роман Гусаров
Экскурсия в авиационно-технический центр Корпорации «Иркут»
Роман Гусаров
Лёгкий, тактический, однодвигательный, клиентоориентированый, «Сухой»
Роман Гусаров
"Титановая долина" становится авиастроительным технопарком

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer