Виртуальную модель авиационного двигателя ТВ7-117 создадут специалисты ОДК и Санкт-Петербургского Политехнического университета

Цифровой двойник авиационного двигателя — это виртуальная модель реального двигателя, состоящая из комплекса математических моделей разного уровня сложности, уточняемая и обучаемая по результатам натурных испытаний.

Специалистами АО "ОДК-Климов" и Политехнического университета Петра Великого уже создан цифровой двойник первого уровня (ЦД1) газотурбинного двигателя ТВ7-117. Виртуальная модель реализована, как натурный образец, соответствующий требованиям технического задания. То есть детали и узлы виртуального двигателя полностью соответствуют параметрам, указанным в чертежах изделия.

АО "ММП имени В.В. Чернышева" совместно с Санкт-Петербургским Политехническим университетом приступило к реализации проекта цифрового двойника второго уровня (ЦД2), который станет виртуальной моделью натурального образца авиационного двигателя ТВ7-117. Другими словами, параметры деталей и узлов электронного изделия будут соответствовать реальным, а не чертежным параметрам прототипа.

— В нем будет выполнена симуляция основных технологических процессов, с целью расчёта и оптимизации требуемых параметров производства, с точностью и детализацией, вплоть до полной идентичности по всем цифровым параметрам, получаемым как из модели двигателя, так и из реального производства, — рассказывает заместитель технического директора ММП имени В.В. Чернышева Владимир Анатольевич Панов.

ЦД2 станет основной платформой для внедрения современной технологии PLM, которая является неотъемлемой частью "умной фабрики" (Smart Factory). Особенность "умной фабрики" — формирование и использование цифрового двойника уже не отдельного изделия, а всей производственной системы, что соответствует реализации концепции Четвертой индустриальной революции (Industry 4.0).

Учитывая, что Индустрии 4.0 предусматривает концепцию виртуальных испытаний образцов авиационного двигателя и его составных частей, в виде отдельных деталей, то в проекте также будут реализованы испытательные полигоны, обеспечивающие достижение поставленных целей. Все испытательные стенды и методики будут валидированы с натурными испытаниями.

На первом этапе будут выполнены работы по созданию виртуальных испытательных стендов контроля физических свойств образцов и деталей, таких как прочностные характеристики, состояние поверхностного слоя при выполнении операций формообразования и термообработки. Результаты полученных экспериментов на виртуальных стендах будут соотнесены с натурными испытаниями. Так же будут разработаны виртуальные операции механической обработки деталей (токарная и фрезерная обработки), термообработка, получение заготовок методом горячей штамповки, ковки и получение заготовки методом аддитивного производства.

— Для разработки алгоритма создания ЦД2 были выбраны 13 основных ДСЕ осевого компрессора двигателя ТВ7-117. На базе применяемых в серийном производстве технологических процессов будут разработаны виртуальные технологические процессы, позволяющие фиксировать фактическую геометрию детали или сборочной единицы, — говорит Владимир Анатольевич.

Виртуальные технологические процессы будут полностью повторять и фиксировать фактическое изготовление деталей. В математическую модель ЦД2 кроме геометрических параметров узлов и ДСЕ будет поступать информация о том, на каких станках и в каком режиме была обработана каждая деталь, что будет являться цифровым двойником производственной системы, который соответствует реализации концепции Industry 4.0. Таким образом, цифровой двойник второго уровня позволит сохранить информацию об авиационном двигателе, включающую производство его деталей и их работу на протяжении всего жизненного цикла.

С созданием цифрового двойника второго уровня появится ряд возможностей, таких как: сохранение детальной истории изготовления образца авиационного двигателя, формирование стратегии управления жизненным циклом изделия, снижение трудоемкости и энергоемкости технологических процессов при повышении их надежности, а также моделирование альтернативных технологических процессов.

Цифровой двойник второго уровня планируется разработать в течение двух лет тремя кооперантами: ММП имени В.В. Чернышева, Санкт-Петербургским Политехническим университетом и ОДК-Климов.