Винтокрылые: инновационный рывок

Летом 2023 года для студентов кафедры 102 «Проектирование вертолётов» института № 1 «Авиационная техника» МАИ было открыто новое инновационно-образовательное пространство в корпусе № 7. Также была проведена трансформация лаборатории с натурными вертолётами в корпусе № 1.

Решение об обновлении кафедры 102 было принято ещё в 2021 году руководством МАИ и холдинга «Вертолёты России». Был составлен комплексный проект реконструкции в соответствии с программой развития МАИ в рамках программы «Приоритет‑2030».

План работ включил в себя реконструкцию лабораторного корпуса кафедры, открытие новых аудиторий и лабораторий, передачу в МАИ образцов современной вертолётной техники, а также разработку и актуализацию программ основного и дополнительного профессионального образования (ДПО), формирование и реализацию комплексных научных проектов. В сентябре 2021 года кафедру 102 возглавил заместитель исполнительного директора по науке и инновационному развитию АО «НЦВ Миль и Камов», доктор технических наук, профессор Александр Борисович Бельский.

Сейчас на площадях реконструированного третьего этажа корпуса № 7 созданы все возможности для организации учебного процесса в современных условиях. Обучение методам проектирования, моделирования, решения сложных инженерных задач, а также проведение расчётных и других научных исследований будет реализовываться исключительно на отечественных программных продуктах. Также в лабораторном корпусе кафедры 102 МАИ размещены образцы современной вертолётной техники.

Начало Новой эпохи

Вертолётное направление в МАИ начало развиваться на самолётостроительном факультете (сейчас институт № 1) с первых дней существования университета. Студентам читали курсы по аэродинамике, проектированию и конструкции автожиров и вертолётов. А преддипломная практика проходила в отделе особых конструкций ФАУ «ЦАГИ» под руководством опытных конструкторов винтокрылых летательных аппаратов (ВКЛА).

Как отдельная структура в университете кафедра 102 «Проектирование вертолётов» образовалась в 1952 году. В дальнейшем развивалась и укреплялась учебно-материальная база, кафедра оснащалась современными образцами вертолётов и их агрегатов, новыми лабораторными установками. Однако в последние годы развитие кафедры не соответствовало современным вызовам индустрии. Руководство МАИ и холдинга «Вертолёты России» пришло к выводу, что кафедра требует тотального системного обновления, а научные исследования и программы обучения должны отвечать актуальным трендам развития вертолётной техники на перспективу до 2050 года.

— В целом задача по обновлению кафедры, поставленная руководством холдинга «Вертолёты России» и МАИ, достаточно сложная и даже амбициозная.

Надо понимать, что в силу стремительного развития мировой вертолётной индустрии, связанного с запросами потенциальных заказчиков винтокрылой техники, современное и тем более перспективное вертолётостроение не может базироваться на прикладных исследованиях и разработках даже 10—15-летней давности,— говорит и. о. заведующего кафедрой 102 «Проектирование вертолётов» Александр Бельский.— Ведь сегодня винтокрылые машины — это уже далеко не те привычные нам летательные аппараты. Это совершенно новые облики воздушных судов: вертикального взлёта и посадки, для которых характерны повышенные требования к лётнотехническим характеристикам (в первую очередь к скорости, дальности, продолжительности полёта), а также к функциональным характеристикам, включая опциональное пилотирование, ситуационную осведомлённость экипажа, встроенную систему диагностики и прогностики, комплексную систему управления полётом, применение технологий искусственного интеллекта в комплексах бортового оборудования и системах технического зрения и ряд других.

Уникальная подготовка

На кафедре готовят инженеров по специализации «Вертолётостроение» для профессиональной деятельности в области проектирования, производства, испытаний и научных исследований вертолётов, винтокрылов и других летательных аппаратов вертикального взлёта и посадки для применения их в различных сферах деятельности. Кафедра осуществляет подготовку специалистов для многих предприятий вертолётостроительной отрасли, но в первую очередь для холдинга «Вертолёты России».

В 2023 году программы специалитета кафедры 102 были трансформированы в программы базового высшего образования в рамках участия МАИ в пилотном проекте по совершенствованию системы высшего образования, запущенном в соответствии с указом президента России. На новые программы поступило более 60 первокурсников. Из них 20 студентов стали участниками целевой программы «Крылья Ростеха», а 16 начали обучение по целевой сетевой программе, реализуемой с Восточно-Сибирским государственным университетом технологий и управления в интересах Улан-Удэнского авиационного завода. Программы нового формата призваны готовить комплексных специалистов, способных формулировать инженерную проблему и ставить техническое задание, не только обладающих знаниями современных технологий, но и умеющих применять их на практике.

Наука будущего

В рамках формирования новых программ базового высшего образования на кафедре 102 совершенствуются форматы подготовки инженеров по направлению «Проектирование вертолётов».

Активно внедряются цифровые методы проектирования, интерактивные программы обучения с применением технологий 3D-визуализации, современные расчётные методы и программы моделирования (в том числе с применением высокопроизводительных систем). Планируется расширение традиционных учебных дисциплин в области аэродинамических и прочностных расчётов, в том числе с применением CFD-методов проектирования, внедрение методов многокритериальной оптимизации в рамках выполнения курсовых проектов и дипломных работ студентов. Также будут актуализированы программы и выпущены учебно-методические пособия по дисциплинам «Моделирование инженерных задач» и «Учебно-исследовательская работа студентов».

В 2024–2025 годах на кафедре 102 планируется создать четыре новые лаборатории: по аэродинамике и динамике полёта винтокрылых летательных аппаратов, по комбинированным электроэнергетическим силовым установкам и трансмиссиям, по комплексным системам диагностики и прогностики технического состояния ВКЛА и по комплексным системам управления.

В ближайшее время на кафедре 102 будет введена в строй первая в МАИ интерактивная аудитория, где будет проводиться обучение с использованием 3D‑технологий (проектирование, визуализация, построение цифровых моделей основных функциональных агрегатов и конструкций ВКЛА). Также будет организована коллективная работа в области комплексных проектов перспективных моделей ВКЛА студентов-­дипломников и аспирантов кафедры 102 с участием маёвцев с других кафедр.

— В планах также расширить сферы взаимодействия кафедры 102 с кафедрами и научными центрами других вузов,— рассказывает Александр Бельский.— Так, ведётся предварительное обсуждение организации и проведения совместных работ с МФТИ в части внедрения искусственного интеллекта и нейросетевых технологий в перспективные системы бортового оборудования ВКЛА, с МГТУ им. Н.Э. Баумана в части внедрения многоспектральных комбинированных систем технического зрения и роботизации вертолётных комплексов, с МГУ им. М.В. Ломоносова в части развития математического аппарата для применения в численных методах при аэродинамических и прочностных расчётах.

Дорогу молодым и дерзким

Совместно с АО «НЦВ Миль и Камов» на кафедре планируется формирование студенческого научно-­конструкторского бюро для выполнения комплексных предпроектных исследований и реализации научно-исследовательскихпроектов по формированию обликов перспективных беспилотных и опционально-пилотируемых ВКЛА. Как считает Александр Бельский, такая форма взаимодействия, нацеленная на выполнение конечной ключевой задачи — создание лётных и стендовых демонстраторов перспективных ВКЛА, — позволит молодым учёным, студентам и аспирантам кафедры 102 МАИ не только тесно взаимодействовать со специалистами предприятия, но и непосредственно участвовать в реализации проектов на этапе опытно-конструкторских работ.

— Эволюционный путь развития вертолётной техники уходит в прошлое. Нужны прорывные, прогрессивные, нестандартные решения как при формировании обликов, так и при разработке аэродинамических, компоновочных и функциональных решений для нового поколения ВКЛА,— отмечает Александр Бельский.— В наше время студенты, аспиранты, молодые учёные достаточно хорошо владеют информацией из открытых интернет-источников о перспективных зарубежных разработках различных типов винтокрылых летательных аппаратов. А некоторые даже предлагают собственные технические решения тех или иных вариантов беспилотных и пилотируемых ВКЛА. Несмотря на некоторую «фантастичность» отдельных таких предложений, считаю, что на это необходимо обращать внимание и поощрять такую активную позицию.

Также в планах кафедры — активно включиться в процесс формирования обликов линейки скоростных ВКЛА, разработка которых началась в АО «НЦВ Миль и Камов».

Расширяя горизонты

Дальнейшее развитие кафедры будет связано не только с совершенствованием традиционных направлений деятельности, но и с расширением программ, знаний и компетенций студентов с учётом уже имеющегося в конструкторском бюро АО «НЦВ Миль и Камов» опыта разработки ВКЛА. В течение последующих трёх лет планируется существенно актуализировать и усовершенствовать основные учебно-методические программы и программы ДПО, научно обосновать, сформировать и внедрить новые программы для студентов базового высшего и специализированного высшего образования, а также расширить спектр программ ДПО.

В настоящее время уже подготовлены две новые программы ДПО для их практической реализации в 2024 году по направлениям «Проектирование, аэродинамика и прочность винтокрылых летательных аппаратов классических и перспективных схем» и «Этапы жизненного цикла современных винтокрылых летательных аппаратов».

— Будет продолжен ежегодный целевой набор на кафедру в рамках программы «Крылья Ростеха», в том числе развитие филиала кафедры в Улан-Удэ в рамках соглашения о партнёрстве между МАИ и ВосточноСибирским государственным университетом технологий и управления для укомплектования молодыми кадрами АО «У-УАЗ»,— говорит Александр Бельский.— В планах на 2025–2027 годы также развитие филиалов кафедры в интересах ПАО «Роствертол», АО «ААК «Прогресс» и АО «КумАПП», входящих в состав холдинга «Вертолёты России».

Также ставится задача «омоложения» преподавательского состава кафедры. В преподавательскую деятельность активно включаются специалисты АО «НЦВ Миль и Камов». С целью передачи практического опыта студентам в рамках целевой программы «Крылья Ростеха» рассматривается возможность увеличения набора на кафедру молодых специалистов и учёных серийных предприятий холдинга «Вертолёты России».

— Развитие кафедры 102 МАИ строится на совершенствовании трех направлений: образовательное (учебно-методическая работа), научно-исследовательское и инновационное. При этом основной задачей является создание современной научнообразовательной среды на единой интегрированной проектноисследовательской платформе кафедры и АО "НЦВ Миль и Камов",— отмечает Александр Бельский.

Комплексный подход к вопросу трансформации образовательного процесса, включающей не только обновленные программы, но и новую среду с актуальными натурными образцами техники, современные лаборатории, междисциплинарные проекты с участием различных кафедр университета, других вузов и конструкторских бюро предприятий, позволит сформировать максимально практико-ориентированную модель подготовки кадров под перспективные задачи

Анна Солдатова