Материализация инженерных идей
Переход к цифре дал свои плоды в виде значительного упрощения, удешевления и оперативности производственных процессов.
Выгодная альтернатива
Объединить в команды талантливых специалистов-маевцев для работы над совместными с предприятиями проектами ректор МАИ Михаил Погосян решил еще в статусе заведующего кафедрой 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» за несколько лет до своего назначения на пост руководителя вуза. Так в рамках кафедры 101 и появилась лаборатория № 5 «Комплексирование бортовых систем», главной задачей которой является полномасштабная проработка инженерного проекта и подготовка к серийному выпуску готового изделия или агрегата для летательных аппаратов в интересах заказчика. Сейчас здесь работает 35 человек. Руководитель— Денис Смагин— в 2010 году окончил кафедру 103 «Системы оборудования летательных аппаратов» МАИ, затем несколько лет работал ассистентом и старшим преподавателем кафедры, участвовал в выполнении различных научно-исследовательских работ.
— Лаборатория разрабатывает технологические решения для бортовых систем перспективных самолетов, их компоновку, отдельные агрегаты, архитектуру,— отмечает Денис Смагин.— Кроме того, мы оцениваем инженерные решения с позиции технической и экономической эффективности.
Лаборатория задействована в выполнении проектов, которые на слуху даже у человека, далекого от авиастроения. Например, это работы над самолетами SSJ-100, МС-21, российско-китайским проектом широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета. Коллектив МАИ занимается созданием цифровых «двойников» систем воздушных судов при помощи математического моделирования. Использование электронной модели, или «двойника», позволяет сократить объем натурных испытаний всей системы.
Подобная технология, по словам руководителя лаборатории, активно внедряется на крупных промышленных предприятиях, и МАИ выполняет для них ряд заказов на создание математических моделей, полностью имитирующих работу реальных систем.
— Процессы испытаний систем самолета можно сымитировать в программе с хорошей графикой и точной физикой. То есть поставить своего рода цифровой эксперимент, не прибегая к реальным испытаниям "железа«,— поясняет Денис.— Это удобнее и дешевле. Можно на уровне схем просчитать всю систему в каждой ее точке, узнать любой интересующий нас параметр. Давление, температуру, нагрузки и другие показатели программа продемонстрирует как в статике, так и в динамике.
В качестве примера Денис Смагин привел недавно созданную в рамках работы лаборатории над системами самолета МС-21 динамическую модель функционирования системы кондиционирования воздуха.
— Система кондиционирования воздуха берет сжатый воздух от компрессора двигателя, поэтому важно было посмотреть, как система работает на разных профилях полета,— отмечает Денис Смагин.— В том числе и при отказных ситуациях. Такая математическая модель позволяет получить полный набор необходимых данных, ведь она имитирует работу системы во всем диапазоне высот и скоростей полета.
По этой же тематике, но уже с добавлением гидро- и электросистем в работе у маевцев создание «двойника» для перспективного самолета ПАО «Туполев». Полное название проекта Денис Смагин пока не раскрывает. По его словам, оценка работы систем будет дана комплексно, и в дальнейшем результаты исследований планируется интегрировать в испытательные стенды, так называемые «железные» и «электронные» птицы.
— Принцип работы стенда "железная птица«— создание полнонатурного макета систем с имитацией недостающих при помощи математического моделирования,— поясняет Денис Смагин.— Виртуальная же птица— это полная имитация работы систем за счет средств матмоделирования.
Кстати, по словам разработчиков, в «цифре» можно увидеть и поведение самолета при полном отказе системы.
«Железная» идея
Роман Савельев работает в лаборатории с момента ее основания. Как и Денис Смагин, он окончил факультет «Авиационная техника» по специализации кафедры 103 «Системы оборудования летательных аппаратов». До прихода в лабораторию МАИ Роман несколько лет был инженером в ОКБ Сухого. Сейчас он занимает позицию заместителя начальника лаборатории. Он увлеченно рассказывает о том, как строится процесс работы с проектами в подразделении.
— Перед тем как попасть к заказчику, они «проживают» весь жизненный цикл,— поясняет Роман.— В эту цепочку входят научные исследования, проработка концепции, создание конструкторской документации для производства и изготовления изделия проведение цикла экспериментов и испытаний.
Конечный результат— идея, воплощенная в «железе», с подробной документацией и «биографией» изготовления. Отметим, что работа над технологическим проектом длится около трех лет. За это время он претерпевает массу изменений.
— Это ведь живой процесс,— считает Роман.— К нему прикладывают руку разные люди: ученые, конструкторы, технологи. Такая кооперация дает весомые результаты, ведь изделие или система дорабатывается, оптимизируется. В процессе работы часто приходят решения, как при сохранении заданных параметров упростить и удешевить конструкцию или улучшить ее характеристики.
По такому принципу МАИ сотрудничает с холдингом «Технодинамика». В тесной кооперации разрабатывается авариестойкая топливная система для вертолетов Ка-226Т, а также широкая номенклатура компонентов топливной системы. Разработка включает в себя как проектные работы, так и производство и испытания, которые выполняются силами МАИ с привлечением индустриальных партнеров.
— Повреждение бака вертолета при аварийной посадке может стать причиной катастрофической ситуации из-за разлива топлива,— отмечает Роман.— Поэтому одна из самых актуальных задач— разработать авариестойкую топливную систему, конструкция элементов которой позволит исключить такой риск.
Внедрение системы на вертолет сопряжено с определенными сложностями из-за специальной конструкции баков и соединений трубопроводов. Ведь при разрыве трубопровод должен мгновенно самогерметизироваться. Однако сотрудники лаборатории утверждают, что вместе с коллегами из «Технодинамики» нашли технологические решения, полностью удовлетворяющие заданным требованиям. Их эффективность сейчас подтверждается расчетами и экспериментом.
— Все решения, которые мы разрабатываем как на уровне агрегатов, так и на уровне систем, в обязательном порядке апробируются,— отмечают сотрудники лаборатории.
Во благо энергии
Несмотря на высокую загруженность по текущим контрактам, лабораторию № 5 МАИ в скором времени ждет еще один. Он будет подписан с новосибирским производственным кластером полного цикла «Лиотех». Компания занимается созданием литий-ионных источников тока. Часть разработок по внедрению накопителей энергии такого типа в авиацию команда «Лиотеха» планирует реализовать в тесной кооперации с МАИ.
— Применение литий-ионных батарей в авиации— направление инновационное,— считает Роман Савельев.— Однако оно требует изучения, ведь помимо неоспоримых преимуществ установки таких батарей на самолеты есть и определенные риски. Главная задача— поработать над конструкцией и характеристиками, для того чтобы внедрить такие батареи на самолет.
МАИ всячески способствует приближению эры литий-ионных аккумуляторов для авиации. На Международной молодежной конференции «Гагаринские чтения» сотрудники лаборатории № 5, студенты-целевики Алексей Притулкин и Татьяна Маковская презентовали проект разработки литий-ионной батареи для военных самолетов.
— Уже создается лабораторный образец, на котором отрабатывается концепция всей батареи,— отмечает магистрант факультета «Авиационная техника» МАИ Алексей Притулкин.— В авиационной отрасли существует ряд жестких требований, которым необходимо соответствовать. С этой целью помимо теоретических исследований необходимо разработать несколько вариантов лабораторных образцов батарей, для того чтобы найти оптимальное сочетание весовых и энергетических характеристик.
По расчетам, разрабатываемый литий-ионный источник энергии будет дешевле иностранных аналогов.
— Если мы создадим и сдадим в эксплуатацию бортовую батарею для военной авиации, то потом можно будет подумать и о гражданских воздушных судах, таких как Sukhoi SuperJet 100 и МС-21, — отмечает Алексей Притулкин
Дарья Стрункина
