Следующий шаг в развитии технологии цифровых двойников – разработка глобальной мастер-модели авиационного двигателя

Инженеры Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» впервые при работе над созданием цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 разработали глобальную мастер-модель: модульная трехмерная модель газотурбинного двигателя позволяет использовать в качестве отдельных узлов детали с отклонениями и позволяет отслеживать влияние внесенных изменений на конструкцию двигателя в целом.

Разработка мастер-модели – еще один шаг в развитии технологии цифровых двойников. Ранее инженеры «Центра компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ (ключевое подразделение Центра компетенций НТИ СПбПУ) интегрировали сквозное моделирование технологических процессов изготовления деталей в разработку цифрового двойника (ЦД-П).

Для апробации мастер-модели были проведены работы по определению влияния технологических отклонений деталей статора газотурбинного двигателя (ГТД) на его прочностные характеристики.

В процессе работы была разработана модульная трехмерная модель ГТД. В качестве изменяемой детали выступала геометрия корпуса второй опоры, расчет проводился с несколькими, отличающимся друг от друга вариациями детали. Снятие интересующих характеристик проводилось с виртуальных датчиков, а с помощью разработанных скриптов происходило преобразование полученных в конечно-элементном анализе величин в нормативные. В результате было выявлено влияние неплоскостности фланца на напряженно-деформированное состояние всего двигателя. В основных, критически важных узлах снизились коэффициенты запаса прочности, вследствие чего можно сделать вывод о снижении ресурса.

Построение мастер-модели в сжатые сроки стало возможно благодаря постоянно расширяющимся функциональным возможностям цифровой платформы CML-Bench™, на которой ведется разработка цифрового двойника ТВ7-117СТ-01.

• «Модульная мастер-модель позволяет сделать следующий шаг после разработки сквозной цепочки техпроцессов и интегрировать деталь после «виртуального изготовления» в общую сборку двигателя.
  При таком подходе открывается возможность анализировать влияние неточностей изготовления конкретного узла на характеристики двигателя в целом.
  Высокая степень автоматизации процесса работы с мастер-моделью на цифровой платформе CML-Bench™ позволяет достаточно быстро интегрировать различные конфигурации деталей, что в будущем уменьшит время на модернизацию существующих и создание новых двигателей»,
  – прокомментировал важность разработки мастер-модели инженер «Центра компьютерного инжиниринга» СПбПУ Владислав Климкин.

Основным преимуществом применения мастер-модели является возможность экспериментирования с различными вариантами конструкции в интересующей области конструкции, а также прослеживание влияния изменений на всю сборку в целом. Система интеллектуальных помощников CML-Bench™ позволяет проводить расчеты одновременно по различным сценариями без увеличения сроков.

Для авиадвигателестроения использование данного подхода позволяет ускорить и удешевить модернизацию существующей конструкции.

Следующим шагом развития концепции цифровых двойников станет применение мастер-модели в мультидисциплинарных расчетах, что позволит производить более детальную оценку влияния неточностей изготовления деталей на интегральные характеристики двигателя.

Справочно:

Разработка цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 ведется по заказу АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию ГК «Ростех»).