Гибридизация, цифровые двойники и инновационные материалы: ЦИАМ на форуме "Инновации. Технологии. Производство"

Шестой международный технологический форум "Инновации. Технологии. Производство" (МТФ-2019) прошел с 15 по 17 апреля в городе Рыбинске. Традиционно инициатором проведения форума выступил ПАО "ОДК-Сатурн" (входит в АО "Объединенная двигателестроительная корпорация").

В работе МТФ-2019 приняла участие представительная делегация Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского").

Ключевыми темами прошедших форумов всегда были трендовые направления индустрии. Главной темой МТФ-2019 стало развитие передовых производственных технологий, которые будут востребованы в ближайшие 20 лет и лягут в основу стратегии Национальной технологической инициативы. Воплощаться в жизнь они будут через "Фабрики будущего" ˗ системы комплексных технологических решений, обеспечивающие в кратчайшие сроки проектирование и производство глобально конкурентоспособной продукции нового поколения.

Специалисты ЦИАМ представили на МТФ-2019 результаты исследований Института в обеспечение создания научно-технического задела — важной составляющей развития авиационного двигателестроения, одного из наиболее высокотехнологичных и наукоемких секторов экономики.

К числу основных трендов будущего относится внедрение гибридных и электрических технологий. По мнению генерального директора ЦИАМ Михаила Гордина, электрификация самолетов — это значимый технологический прорыв в авиации после создания реактивного двигателя.

Данной теме была посвящена сессия "Гибридный электрический двигатель", председателем которой выступил заместитель генерального конструктора по НИР АО "ОДК" Дмитрий Карелин, а модератором — начальник отдела ЦИАМ Антон Варюхин. В сессии приняли участие представители Центра компетенций НТИ при ИПХФ РАН "Новые и мобильные источники энергии", МАИ, МЭИ, УГАТУ, ООО "Экспериментальная мастерская "Наука Софт" и другие.

Сотрудники ЦИАМ представили обзор зарубежных программ по созданию гибридных силовых установок (СУ) и осветили направления и результаты работ Института. ЦИАМ как основной интегратор выстраивает кооперацию с другими научными центрами и ведущими производителями. Институт участвует в двух проектах, финансируемых Минпромторгом России. В первом проекте, помимо теоретических исследований ЦИАМ совместно с ООО "Экспериментальная мастерская "Наука Софт" и ИПХФ РАН, выполняется разработка элементов демонстратора полностью электрической СУ мощностью 60 кВт (80 л.с.) на основе водородных топливных элементов для легкого двухместного самолета. Второй проект посвящен созданию демонстратора гибридной СУ с электрическим двигателем мощностью 500 кВт (679 л.с.) на высокотемпературных сверхпроводниках, разрабатываемым ЗАО "СуперОкс" при финансировании Фонда перспективных исследований. Испытания этого демонстратора на летающей лаборатории запланированы на следующий год.

Полученные в ходе экспериментов знания позволят российским ученым сформировать опережающий научно-технический задел, которые позже можно будет использовать для создания гибридных и электрических СУ в коммерческих целях.

Цифровизация — еще один тренд будущего. В рамках сессии "Цифровая фабрика. Цифровые двойники ГТД", модератором которой выступил заместитель генерального конструктора ПК "Салют" АО "ОДК" по прочности, технической экспертизе и сертификации Павел Макаров, эксперты обсудили актуальную ситуацию и перспективы развития технологии "цифровых двойников" газотурбинных двигателей. С ее использованием связаны большие ожидания по сокращению сроков и стоимости создания конкурентоспособных авиационных газотурбинных двигателей и установок, а также качественные улучшения на этапе их эксплуатации за счет перехода к предиктивному техническому обслуживанию, ремонту и оптимизации связанных с ними технологических процессов.

Первичными задачами текущего этапа являются разработка "дорожной карты" создания технологии "Цифровой двойник ГТД" и формирование ее корпоративного стандарта в рамках АО "ОДК".

Тема вызвала активный интерес участников.

Одним из приглашенных экспертов выступил начальник отдела ЦИАМ Владимир Макаров. В своем докладе "От математической модели ГТД к его цифровому двойнику" он подчеркнул ключевую роль многоуровневой модели ГТД на различных стадиях жизненного цикла двигателя в перечне технологий его цифрового двойника.

Тему математического моделирования развил начальник сектора ЦИАМ Феликс Гольберг. Он рассказал о разработанном Исследовательским центром ЦИАМ "САУ двигателей" комплексном математическом стенде "ДВИГАТЕЛЬ-СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ", на котором апробируются возможности проектирования виртуальных испытаний, доводки и модификаций ГТД и их систем автоматического управления.

Ведущий инженер ЦИАМ Антон Сальников продемонстрировал участникам сессии возможности развиваемых в ЦИАМ методов оптимизации отдельных узлов ГТД на стадии его проектирования в докладе "Комплекс автоматизированного проектирования роторов компрессоров и турбин ГТД".

Выступления представителей АО "ОДК", экспертов, доклады участников сессии и вызванные ими дискуссии, а также личное общение дали четкое представление об актуальной ситуации в отрасли, что позволит всем заинтересованным сторонам определить свою роль и скоординировать действия по обеспечению создания и развития перспективной технологии "Цифровой двойник ГТД" в ее отечественном варианте.

В рамках сессии "Новые материалы", посвященной еще одному важному тренду будущего, ученые ЦИАМ поделились результатами исследований возможностей применения в конструкциях двигательных установок термопластичных и высокотемпературных полимерных композитных материалов. Были также освещены результаты испытаний высокотемпературных теплозащитных покрытий и композиционных материалов на основе SiC-керамики различных типов, а также перспективы применения керамических "композитов" при создании рабочих лопаток турбин низкого давления.

МТФ-2019 собрал порядка 1300 участников из 426 предприятий бизнеса, госкорпораций, институтов развития, НИИ и вузов из 10 государств: России, Германии, Израиля, Франции, Чехии, Южной Кореи и др. Соорганизаторы мероприятия: АО "ОДК", Ассоциация "Технет", правительство Ярославской области, администрация городского округа Рыбинск и Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева.