Разработка Виртуального испытательного полигона для проектирования и создания класса высотных воздушных винтов беспилотных воздушных судов

Полное название проекта: «Разработка и применение технологии мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга (Виртуального испытательного полигона) для проектирования и создания класса высотных воздушных винтов для беспилотных воздушных судов большой продолжительности полета».

Источник финансирования: ФЦП Министерства образования и науки Российской Федерации «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Программное мероприятие 1.3 Проведение прикладных научных исследований и разработок (ПНИЭР), направленных на создание продукции и технологий. Приоритетное направление – Транспортные и космические системы. Уникальный идентификатор проекта: RFMEFI57817X0244. Соглашение с Министерством образования и науки РФ № 14.578.21.0244 от 26.09.2017 г. на период 2017-2019 гг.

Получатель субсидии: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (СПбПУ). Исполнитель ПНИЭР: СПбПУ, Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (ИЦ «ЦКИ») СПбПУ. Индустриальный партнер: АО НПО «Опытно-конструкторское бюро им. М.П. Симонова».

     

Цели и задачи проекта

• Разработка технологии мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга (Виртуального полигона) в целях проектирования класса высотных воздушных винтов для беспилотных воздушных судов (БВС) большой продолжительности полета для научно-производственных организаций и КБ.
• Разработка с применением Виртуального полигона модификации высотного воздушного винта для БВС большой продолжительности полета, состоящего из воздушного винта в сборе с механизмом изменения шага и противообледенительной системой, отвечающего требованиям обеспечения тяги, надежности, живучести и стойкости к внешним воздействиям, создание и испытание экспериментального образца изделия.

 

Ожидаемые результаты работы в целом

• Технология цифрового проектирования воздушных винтов, Виртуальный полигон для разработки воздушных винтов.
• Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец воздушного винта.
• Техническое задание на опытно-конструкторскую работу по созданию высотного воздушного винта.

 

Ход работ

Работы 2017 года:

• Разработан аналитический обзор современной научно-технической литературы, затрагивающей проблемы математического моделирования в авиастроении и нормативной документации, регламентирующей конструкцию и испытания высотных воздушных винтов (ВВ) беспилотных воздушных судов (БВС).
• Проведен анализ имеющихся на рынке высотных винтов.
• Разработаны технические требования к Виртуальному Полигону.
• Проведены патентные исследования.
• Исследованы характеристики винта-аналога, выбрано направление исследований на основе анализа различных методов проектирования изделий для авиастроения.
• Сформирована матрица целей и ограничений на проектируемый ВВ.
• Разработана архитектура Виртуального полигона (ВП) и технические требования к виртуальным испытательным стендам.

• Разработана директивная технология изготовления экспериментального образца высотного воздушного винта.

• Создана оснастка для статических и аэродинамических испытаний ВВ.

 

Работы 2018 года:

• Разработаны виртуальные испытательные стенды, входящие в состав ВП.

Визуализация расчетных случаев ВИС

• Проведены виртуальные испытания винта-аналога для верификации Виртуального полигона

Зона 6: 100% сосна Зона 5: 6% дельта-древесина + 94% сосна Зона 4: 29% дельта-древесина + 71% сосна Зона 3: 47% дельта-древесина + 53% сосна Зона 2: 65% дельта-древесина + 35% сосна Зона 1: 100% дельта-древесина

• Разработана методика оптимизации конструкции лопасти

Функциональная схема оптимизации конструкции лопасти

• Разработана методика построения КЭМ
• Разработано руководство пользователя виртуального полигона

 

Работы 2019 года

• Проведение натурных испытаний экспериментального образца воздушного винта
• Верификация Виртуального Полигона
• Уточнение каталога целей и ограничений на проектируемый экспериментальный образец воздушного винта
• Разработка 3D модели экспериментального образца (ЭО) ВВ

• Виртуальные испытания ЭО ВВ
• Разработка ЭКД ЭВ ВВ

• Подготовка производства и изготовление ЭО ВВ силами Индустриального Партнера проекта
• Натурные испытания ЭО ВВ силами ИП
• Разработка ТЗ на ОКР
• Разработка рекомендаций по внедрению Виртуального Полигона.

Основные потребители результатов работы: АО НПО «ОКБ им. М.П. Симонова».

Область применения результатов: авиастроение, в том числе разработка беспилотных авиационных систем.