•  

Опитът на проектирането на двигател за граждански самолети PD-14 показа, че без усъвършенствани технологии и материали е невъзможно да се създаде съвременен конкурентен двигател. Един от ключовите фактори тук са методите за топологична оптимизация на компонентите и структурата, както и адитивните технологии, помагащи за производството на структурни елементи с необходимите характеристики. Използването на такива подходи гарантира ефективност не само за гражданските продукти, но и за военните. Мил.Прес днес разбра как руската индустрия за производство на двигатели интегрира иновации.

Доказани резултати

Според United Engine Corporation (член на Rostec) асимилацията на адитивни технологии (AT) продължава във всички филиали. Корпорацията планира да приложи AT при проектирането и интегрирането на усъвършенствани руски газотурбинни двигатели, които да бъдат сертифицирани след 2019 г. Въпросът е главно за перспективния хеликоптерен двигател и мощния двигател PD-35.

прага

Тези и други усъвършенствани двигатели ще имат така наречените „бионично проектирани“ части, т.е. преминали оптимизирани за топология. Този подход предполага проектиране на компоненти и конструкции въз основа на функционалните натоварвания, на които са наложени. Това помага да се оставят настрана всички ненужни неща и да се оставят само обемите, необходими за осигуряване на функционалност.

Това, което най-накрая идва, са сложни неконвенционални структури, които често не могат да бъдат направени от традиционните технологии. И AT много помага тук.

„В много случаи на оптимизация на топологията добавъчните технологии са единственото решение за производство на сложни профилни части“, обясни Денис Федосеев, заместник главен инженер в ODK-Saturn, AT експериментално съоръжение.

За да се получат сложни конструкции, традиционните производствени методи като леене или обработка на машини се нуждаят от дългосрочни и скъпи технологични препарати, добави експертът. AT помага или да се изключат, или да се сведат до минимум тези производствени етапи.

Това се потвърждава и от опита на специализирани институти. Използвайки AT, Всеруският изследователски институт за въздухоплавателни материали (VIAM) в рамките на 5 дни синтезира горивна камера, което традиционното производство отнема около 4 месеца. Камерата премина успешно изпитания и доказа ефективни резултати.

От 2% до 20%

"Очевидно бъдещето е в аддитивните технологии. Сега сме готови да прилагаме компоненти, направени по такъв метод, в газотурбинни двигатели", каза Александър Ватагин, изпълнителен директор на ODK-Klimov.

Най-близо до тази цел е ODK-Сатурн. През 2017 г. компанията проектира и интегрира единния цикъл от компоненти, проектиращи за производство на добавки, което спомогна за намаляване на условията за разработване и интегриране в проектните документи на нови елементи и възли.

При прилагане на унифицирания цикъл на проектиране инженерите са постигнали намаляване на теглото на компонентите с 30-50%, постигнали необходимото ниво на статични/динамични якостни характеристики и намалили два пъти броя на носещите конструкции по отношение на оригиналните части, което е довело до значителна икономия на материали.

Чрез AT компанията произвежда предимно малките компоненти със сложен профил. Това са по-специално елементи на горивни камери, скоби, компоненти на ротационните лопатки, елементи на механиката, байпаси и дефлектори на газотурбинни двигатели.

"Такъв подход осигурява функционално съвършенство на даден компонент. През 2016 г. Сатурн използва AT за производство на над 600 газотурбинни елемента, изработени от неръждаема стомана, кобалт и титанови сплави. Донякъде 2% от съвременните двигатели попадат върху компоненти, произведени от адитивни технологии. На път сме да увеличим този параметър до 20% ", сподели Дмитрий Карелин, заместник главен дизайнер в UEC.

Масово производство в очите

„Въз основа на техния опит и нужди, компаниите правят списъци с компоненти и извършват експерименти, докато масовото производство ще бъде внедрено в Центъра за адитивни технологии на Rostec“, каза Дмитрий Карелин.

Заложете на големи везни

"Технологията вече е внедрена в Русия. Има и масово производство, но все пак в малък мащаб. Въпросът за по-широкото приложение на AT остава нерешен", смята високопоставеният служител от специализирания институт за авиационни изследвания.

"Това е системен въпрос. Виждаме обаче, че страната продължава да инвестира в тези технологии и количеството е започнало да се трансформира в качество", добави експертът.

Глобално изоставане и местни крачки

Въпреки постигнатите резултати, Русия все още остава зад кривата на глобалните процеси. Според генералния директор на VIAM Евгений Каблов, международният пазар на адитивни технологии възлиза на около 5 млрд. USD, а според прогнозите до 2021 г. тази стойност ще нарасне до 21 млрд. USD. В момента над 50% от пазара е на САЩ, Великобритания и Германия, те активно се преследват от Югоизточна Азия, водена от Китай. Делът на Русия е само 2%.

Въпросът за технологичното лидерство е не по-малко спешен. Без нови материали модерната индустрия за производство на двигатели е невъзможна. Така че задачата, дадена на руската наука и индустрия по отношение на създаването на усъвършенстван двигател PD-35, в много отношения изисква решение на ниво инженерство на материали.

Основните усилия са насочени към полимерни композити за турбинни лопатки, метални композити като интерметален титан, които могат да заместят стоманата и почти два пъти по-леки от тези, използвани в настоящите двигатели. Това са силно топлоустойчиви материали с работна температура около 1500 ° C без охлаждане.

"Светът сега се състезава кой ще достигне идеални параметри в двигателите. Конкурентоспособността зависи от теглото, производителността и ефективността на дизайна. AT помага да се решат едновременно въпроси на материалите, технологиите и дизайна. И всичко това трябва да бъде интегрирано решително на етапа на разработка", обясни Евгений Каблов.

Локализация, персонал, документи

Локализацията на технологиите остава от решаващо значение. Според Евгений Каблов, сега в Русия се внасят почти всички ключови елементи като оборудване и софтуер. Единствената зависимост, която са успели да преодолеят, са материалите, тъй като Русия е проектирала композити от метален прах, подходящи за производство.

"Има някои проблеми, свързани със сертифицирането на произведени от AT компоненти. Тази точка все още не е предвидена в регламентите. Специализираните институти също не са очертали необходимия обхват на тестовете за определени продукти. Но тази работа все пак е в ход", заключи Александър Ватетин.


Военен форум Army-2020: 7 дни в 49 минути

Руските военни могат да използват дистанционно управляван товарач

Изпитания за акостиране на изследователския кораб „Pioneer-M“, които да започнат до края на годината

Адаптиран от Русия „Athlete“ Rover за износ, готов да покаже платформата „Boomerang“

Нов БТР с усъвършенстван боен модул, предлаган на руските военни

Модернизиран БЛА Veer ще се появи на форума Army-2020

24 август 2020 0:42

Mil.Press TV: Интерполитекс-2020 Изложени предимства на обединението на БЛА

Интерполитекс истории: Дронове спасиха хора в Арктика

БПЛА, много желано от 2010 г., за дебют на изложението Interpolitex

Военен форум Army-2020: 7 дни в 49 минути