Двигатель ТВ7-117СТ-01 оптимизируется с применением технологии «Цифровой двойник»
Высокотехнологичный проект выполнен специалистами Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» по заказу АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех.
Завершен первый этап проекта по разработке цифрового двойника двигателя ТВ7-117СТ-01, в рамках которого разработаны виртуальные испытательные стенды и полигон двигателя ТВ7-117СТ-01, интегрированные в экспертную систему. В будущем это позволит снизить массу отдельных деталей до 50%.
В ходе проекта решены задачи организационного и технического порядка. Техническая часть направлена на решение задачи по снижению массы авиационного двигателя, организационная — на выстраивание новых производственных процессов по принципам работы цифровых и «умных» фабрик. Основным инструментом разработки является технология цифровых двойников (Digital Twins) изделий и производственных/технологических процессов.
В процессе реализации проекта произведена оцифровка результатов работ АО «ОДК-Климов» по двигателям данного класса, проведен анализ расчетных обоснований, конструкторской документации, результатов испытаний и т.д. Затем специалисты Центра НТИ СПбПУ выполнили интерпретацию массива полученных данных для новой парадигмы проектирования с применением Цифровой платформы CML Bench. Разработана структура ряда виртуальных испытательных стендов (ВИС) и виртуального испытательного полигона (ВИП), база математических моделей материалов, методики виртуальных испытаний двигателя.
Уникальность проекта заключается в комплексном подходе к полной формализации процесса проектирования газотурбинного двигателя, когда детально описываются все контролируемые параметры и целевые значения, взаимоувязываются расчетные модели, создаваемые при проектировании изделия. По сути это первый для отечественного двигателестроения пример перепроектирования газотурбинного двигателя на основе технологии цифрового двойника (Digital Twin) с оцифровкой многолетнего опыта предприятия, полученного в результате разработки двигателей: от базовых экспериментов и определения свойств материалов до описания физико-механических параметров эксплуатации изделия.
«Сам факт появления таких технических заданий в отрасли — это уже значительное событие. На основе построенной интегральной модели мы реализовали подетальную оптимизацию и получили снижение в массе некоторых статорных деталей до 50% при сохранении их прочности, долговечности и полном соответствии всем прочим целевым значениям технического задания», — говорит руководитель проекта, заместитель директора проектного офиса Центра НТИ СПбПУ Александр Тамм.
«Для нас, как заказчиков, был организован круглосуточный доступ к единой цифровой платформе, в частности — ко всем вариантам виртуальных испытаний, которых в различных классах испытательных полигонов было выполнено более 800. В Центре НТИ СПбПУ Политехнического университета проводился комплекс работ по разработке новых конструкторских решений, с одновременной автоматизированной проверкой их соответствия требованиям с использованием функционала платформы. Мы анализировали результаты работы, консультировали специалистов Центра по вопросам, связанным с отраслевой спецификой», — отмечает генеральный конструктор АО «ОДК-Климов» Алексей Григорьев.
Работа по снижению массы двигателя разделена на несколько этапов. Завершен первый этап, в котором, кроме Политехнического Университета Петра Великого участвовали отраслевые институты: ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) и ФГУП Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ). От ФГУП ВИАМ получена первая опытная партия лопаток ВНА, изготовленная методом селективного лазерного спекания. В настоящее время успешно проведены предъявительские испытания таких лопаток в составе двигателя. Оптимизация двигателя не заканчивается снижением массы статора, разработка цифрового двойника двигателя продолжается.
АО «ОДК-Климов» — предприятие российской двигателестроительной отрасли, занимающееся разработкой и производством газотурбинных двигателей и систем управления для самолетов и вертолетов. Включает в себя конструкторское бюро, современную производственную и экспериментальную базы. Предприятием разработаны вертолетные двигатели семейства ТВ3-117/ВК-2500, ВК-2500ПС-03, ТВ7-117В, самолетные двигатели РД-33, и ТВ7-117С/СМ/СТ и их системы управления. Сис тема менеджмента качества ОДК-Климов сертифицирована по международному стандарту AS 9100 rev.D.
АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (входит в Госкорпорацию Ростех) — интегрированная структура, специализирующаяся на разработке, серийном изготовлении и сервисном обслуживании двигателей для военной и гражданской авиации, космических программ и военно-морского флота, а также нефтегазовой промышленности и энергетики. Одним из приоритетных направлений деятельности ОДК является реализация комплексных программ развития предприятий отрасли с внедрением новых технологий, соответствующих международным стандартам.
Госкорпорация Ростех — российская корпорация, созданная в 2007 г. для содействия разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения. В её состав входят более 700 организаций, из которых в настоящее время сформировано 11 холдинговых компаний в оборонно-промышленном комплексе и 4 — в гражданских отраслях промышленности, а также более 80 организаций прямого управления. В портфель Ростеха входят такие известные бренды, как АВТОВАЗ, КАМАЗ, Концерн Калашников, «Вертолёты России», ВСМПО-АВИСМА, Уралвагонзавод и т. д. Организации Ростеха расположены на территории 60 субъектов РФ и поставляют продукцию на рынки более 100 стран. Консолидированная выручка Ростеха в 2017 году достигла 1 трлн. 589 млрд. рублей, консолидированная чистая прибыль — 121 млрд. рублей, а EBITDA — 305 млрд. рублей. Заработная плата в среднем по Корпорации в 2017 году составила 46 800 рублей. Согласно стратегии Ростеха, основной задачей Корпорации является обеспечение технологического преимущества России на высококонкурентных мировых рынках. Одной из ключевых задач Ростеха является внедрение нового технологического уклада и цифровизация российской экономики.
Все предложенные в работах изменения конструкции двигателя по результатам виртуальных испытаний не оказали влияния на безопасность эксплуатации двигателя и на текущий момент находятся в конструкторской проработке с планами по внедрению после 2022 года.
Источник: uecrus.com, klimov.ru
588 прочтений 
