Как "цифровые двойники" изменят авиационную отрасль России

рейтинг: +4+x

23 Apr 2020 20:07 В 2024 году в России планируется завершить научно-исследовательские работы по внедрению технологии цифровых двойников авиационных двигателей. Об этом RT рассказал ведущий специалист отдела инновационного развития Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) Иван Тимофеев. По его словам, решать эту задачу будут десятки отечественных предприятий. Цифровой двойник - единая обучаемая система, описывающая работу изделия на протяжении всего его жизненного цикла. Реализация такой технологии позволит ускорить разработку новых силовых агрегатов, сократить время их испытаний, сертификации и запуска в производство. С точки зрения экспертов, создание цифровых двойников повысит конкурентные преимущества отечественных двигателей.

В России в ближайшие годы планируется провести научно-исследовательские работы (НИР) по внедрению технологии цифровых двойников (ЦД) авиационных двигателей. Об этом RT сообщил ведущий специалист отдела инновационного развития Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) Иван Тимофеев.

"Перед нами стоит задача завершить НИР в 2024 году. Впереди масштабная и сложная работа, в которую будут вовлечены десятки отечественных предприятий, отраслевых научно-исследовательских институтов и вузов", - сказал Тимофеев.

ОДК выступает координатором проекта. В кооперации по созданию цифровых двойников участвуют Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ), Саровский инженерный центр, Санкт-Петербургский политехнический университет, Центр компьютерного моделирования Московского авиационного института (МАИ), Институт прикладной математики им М.В. Келдыша РАН, Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) и другие российские предприятия и вузы.

Как пояснили в ОДК, цифровой двойник - единая обучаемая цифровая система, которая включает в себя комплекс методик и математических моделей, описывающих работу изделия (в данном случае - авиадвигателя) на протяжении всего его жизненного цикла: проектирование, испытания, производство и эксплуатация.

Другая важная составляющая цифрового двойника - структурированная матрица всех требований к характеристикам, экономическим и экологическим показателям, технической документации, стандартам, предъявляемым к изделию и его составным частям.

Иван Тимофеев называет ЦД "интегратором практически всех "сквозных" цифровых технологий". По его мнению, цифровой двойник - это драйвер, который позволит обеспечить "технологические прорывы и устойчивое развитие компаний на пути к промышленному лидерству на глобальных рынках".

Быстрее, дешевле, эффективнее

На практике ЦД представляет собой структурированную под матрицу требований совокупность математических моделей, банков данных об изделии, объединенных в рамках единой цифровой платформы.

Математические модели, используемые в ЦД двигателя, разработчики разделяют по основным этапам жизненного цикла на две группы. В первую входят модели в 1D- и 3D-форматах, которые появляются на этапе проектирования двигателя. Вторая группа представлена сложными 3D-моделями, которые позволяют проводить испытания, фактически соответствующие натурным экспериментам.

Для эксплуатации цифровых двойников разрабатываются упрощенные модели с применением машинного обучения и технологии обработки больших объемов данных, получаемых онлайн с датчиков, расположенных на работающих двигателях. Использование таких моделей позволяет выявлять неисправности силовых агрегатов в режиме реального времени и прогнозировать с помощью искусственного интеллекта возможные неполадки.

Как сообщил RT начальник отдела цифрового сопровождения жизненного цикла газотурбинных двигателей ЦИАМ Антон Сальников, сложность создания цифрового двойника заключается в том, что для него необходимо разработать множество специализированных математических моделей и методик их использования для каждой детали, которых в авиадвигателе тысячи. Эту задачу и предстоит решить в рамках анонсированных ОДК научно-исследовательских работ.

"Цифровой двойник - это не только применение математического моделирования, которое сейчас повсеместно используется в отрасли. Это другая философия восприятия изделия, новая парадигма развития двигателестроительной индустрии и авиационной сферы", - пояснил Сальников.

По его словам, цифровые двойники непременно получат все российские авиадвигатели, находящиеся на этапе разработки, производства и эксплуатации. В частности, виртуальные близнецы появятся у турбовинтового двигателя ТВ7-117СТ (для самолета Ил-112В), двухконтурного турбореактивного АИ-222-25 (Як-130) и семейства гражданских двигателей разработки ОДК.

Как отметил в интервью RT начальник отдела систем инженерного анализа ОДК Кирилл Пятунин, использование технологии цифрового двойника сократит и удешевит процесс разработки новых двигателей. В частности, ЦД позволит уменьшить цикл создания силовых агрегатов до 5-6 лет и почти на треть снизит стоимость их проектирования.

"Требования к качеству двигателя постоянно растут, и его разработка естественным образом усложняется. При этом современные тенденции диктуют необходимость сократить период создания двигателя, в первую очередь - за счет временных затрат на доводку и сертификацию. В идеале проектирование, доводка и сертификация должны занимать 5-6 лет", - подчеркнул Пятунин.

Как рассказал Антон Сальников, на сегодняшний день сертификация (комплекс испытаний на надежность, безопасность, подтверждение характеристик) занимает достаточно много времени. И это порой приводит к тому, что необходимые изменения вносятся в конструкцию двигателя уже на поздних этапах его разработки, что значительно повышает стоимость и удлиняет сроки доводки изделия. В перспективе применение ЦД позволит сократить сроки сертификационных испытаний.

"Использование численного моделирования, которое обеспечивало бы высокий уровень соответствия реальным испытаниям в рамках технологии цифровых двойников, а также разработка специализированных методик верификации матмоделей и анализа результатов вычислений позволят нам значительно повысить качество испытаний в металле и сократить их объем", - говорит Сальников.

Он подчеркнул при этом, что численное моделирование не заменит реальные испытания, а лишь дополнит их. По его словам, смысл сертификационных испытаний состоит в том, чтобы "подтвердить безопасную работу авиационного двигателя, от которой зависят жизни людей".

Ускорение процесса сертификации позволит разработчикам авиационных двигателей снизить риски и финансовые потери, связанные с простоем производственных мощностей и поздним выходом изделия на рынок.

Кроме того, в рамках цифровых двойников организуется и обратная связь между расчетами и испытаниями. Все математические модели проверяются и уточняются как на базе натурных испытаний, так и с учетом опыта последующей эксплуатации двигателя, его узлов, систем и деталей.

Еще одно преимущество ЦД - это единое информационное поле, которое свяжет предприятия, участвующие в разработке того или иного агрегата, отметил Пятунин.

"Цифровой двойник оптимизирует и автоматизирует документооборот. Отпадет необходимость "ручного" обмена и управления информацией между множеством сотрудников и согласования бумажек в кабинетах. В рамках ЦД данные оцифровываются, что делает их легкодоступными для всех сторон, которые задействованы в проекте", - пояснил Пятунин.

Ориентация на рынок

В целом, как отметили в ОДК, появление цифровых двойников не только позволит российской двигателестроительной индустрии эффективнее отвечать на потребности рынка, но и в будущем, возможно, перейти на новую бизнес-модель: от заработка на поставках самих двигателей к продаже летных часов.

"При таком подходе расчет на рынке будет идти за один летный час. Тогда, естественно, производитель будет заинтересован в том, чтобы максимально увеличить эксплуатационный ресурс двигателя. Использование технологий цифровых двойников позволит не только минимизировать затраты на разработку и проектирование нового двигателя, но и увеличить жизненный цикл готового изделия, повысив уровень обслуживания и экономической эффективности эксплуатации двигателей", - пояснил Пятунин.

В беседе с RT исполнительный директор агентства "Авиапорт" Олег Пантелеев отметил, что ЦД позволит радикально сократить издержки предприятий на этапе создания новых образцов двигателей. Кроме того, в России упростятся процессы сертификационных испытаний и запуска серийного производства силовых агрегатов.

"В перспективе конкурентоспособность авиадвигателей на рынке будет определяться наличием цифровых двойников. С высокой степенью вероятности можно говорить, что если у двигателя на начальном этапе разработки появляются несколько математических моделей, то впоследствии сокращаются издержки и сроки выхода продукта на рынок", - сказал Пантелеев.

В комментарии RT заместитель главного редактора журнала "Авиапанорама", заслуженный летчик РФ Владимир Попов заявил, что отечественная наука и промышленность обладают достаточными ресурсами для разработки технологии цифровых двойников.

"В принципе, мы готовы создать такую технологию, это перспективный проект, но в то же время трудный для исполнения. Ведь работоспособность двигателя зависит от многих факторов, и все они должны быть учтены в цифровых двойниках. Однако эффект от их появления будет исключительно положительным. Это прежде всего усиление контроля технического состояния агрегатов и безопасность", - сказал Попов.

Источник: https://www.aviaport.ru/digest/2020/03/30/632577.html

(опубликовано: OldStrannik)

Если вам понравилась статья, не забудьте поставить "+"

рейтинг: +4+x

Facebook vk16.png twitter_icon.png 01.gif mailru-share-16.png ok-logo.png

fancy-divider.gif
  • 10 Nov 2020 11:01 Мантуров обозначил перспективы отечественного авиастроения. Все очень хорошо - Авиационная отрасль в течение ближайших пяти лет станет одним из основных драйверов развития не только отечественной промышленности, но и всей экономики в целом. На встрече с Комитетом СФ по экономической политике, министр промышленности и торговли Денис Мантуров кратко и четко обозначил основные...… (+5)
fancy-divider.gif

Случайные статьи

  • Отличия двигателей SaM146-1S17 и SaM146-1S18 - ЗАО ГСС и PowerJet согласовали Технические требования на двигатель SaM146 модель 1S18. В соотетствии с Техническими требованиями «Aircraft requirements for propulsion system, Appendix 1: -1S18 engine specification» и на основании данных, подтверждённых PowerJet при проведении технического аудита,...… (+10)
  • Статус ЦОС 17.12.13 - Передвижки 95042, 95045, 95056(подготовка к отправке в Ульяновск 17.12.2013) - ЛИС… (+9)
  • 1.09.2013 SU2004 Москва - Краков - АЛД RRJ-95 СУПЕРДЖЕТ-89005 ДАТА/01.09. УТЦ/08.01. ШЕРЕМЕТЬЕВО - КРАКОВ КВС - РОДИН А.С. РАХ - 74. ПРИ ЗАХОДЕ НА ПОСАДКУ В АЭРОПОРТУ КРАКОВ НА ICAS СРАБОТАЛА СИГНАЛИЗАЦИЯ FLIGHT CONTROL SLATS И SLATS LOOKED AND FAULT. КВС ПРИНЯЛ РЕШЕНИЕ - ВЫПОЛНИТЬ ПОСАДКУ НА ЧИСТОМ КРЫЛЕ В АЭРОПОРТУ ВАРШАВА НА ВПП...… (+0)

Использование материалов сайта разрешается только при условии размещения ссылки на superjet100.info

Пока не указано иное, содержимое этой страницы распространяется по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License