Специалисты Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") разрабатывают демонстраторы "цифровых двойников" (ЦД) авиационных двигателей на базе собственных наработок в области турбореактивных и малоразмерных газотурбинных двигателей, а также гибридных силовых установок.

Главной целью инициативы станет разработка, апробация и анализ потенциала технологии ЦД авиационных двигателей за короткий срок (1-2 года). Ключевой участник работы - отдел "Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД" ЦИАМ.

Для решения поставленных задач специально выбраны двигатели с хорошо изученной и простой конструкцией. По словам генерального директора ЦИАМ Михаила Гордина, такой подход позволяет полностью параметризовать все модели, создаваемые для "цифровых двойников", а также автоматизировать процессы их модификации, анализа и взаимодействия между собой. Также полностью формализуется и структурируется логика проектирования рассматриваемых двигателей.

- Это позволит реализовывать данные проекты на базе различных цифровых платформ (в том числе еще разрабатываемых), оценить их инструментарий и выработать требования к их структуре, - отмечает Михаил Гордин.

Созданные "цифровые двойники", помимо практического отраслевого применения, будут использоваться в качестве учебно-методических материалов для вузов и центров дополнительной профессиональной подготовки по безчертежному 3D-проектированию, многодисциплинарной оптимизации и разработке цифровых двойников авиационных двигателей.

- "Цифровой двойник" технического изделия - это совокупность CAD и CAE-моделей и других цифровых технологий, интегрированных в единую цифровую платформу, - поясняет руководитель отдела "Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД" Антон Сальников. - Объединение математического моделирования и цифровых технологий в рамках единого информационного пространства дает возможность оперативно и всесторонне отвечать на три важных вопроса: каковы ожидаемые параметры и характеристики двигателя в текущих условиях эксплуатации; что сделать с ним, чтобы добиться нужных характеристик при изменении требований к изделию; что будет, если изделие сделано с отклонениями или неправильно эксплуатируется.

CAD-модели предназначены для автоматизации двумерного и трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и технологической документации. CAE-модели - для решения различных инженерных задач, связанных с расчетом, анализом и симуляцией физических процессов.

- Обычно CAE-модели более трудоемки, чем CAD-модели, так как для их создания и анализа требуются гораздо больше времени и вычислительных ресурсов (особенно для 3D-моделей), - отмечает Антон Сальников.

Каждая модель, входящая в структуру "цифрового двойника", разработана на основе определенного требования, предъявляемого к двигателю. Таким образом, "цифровой двойник" включает в себя множество CAD и CAE-моделей разного уровня сложности, степени проработки и дисциплин анализа.

Особенно актуальным в этой связи становится проверка расчетных моделей и подтверждение их соответствия эксперименту, поэтому на современном этапе развития технологий речи о замене натурного эксперимента виртуальным речи не идет. Математическое моделирование будет скорее дополнять испытания, обогащаясь результатами экспериментов.

Напомним, что ЦИАМ обладает широкими компетенциями в области систем автоматизированного проектирования газотурбинных двигателей. В 2019 году ЦИАМ и АО "ОДК" (входит в Госкорпорацию "Ростех") подписали соглашение о сотрудничестве в области создания "цифровых двойников" газотурбинных двигателей и силовых установок на их основе.

ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") - единственная в стране научно-исследовательская организация, осуществляющая комплексные научные исследования и научное сопровождение разработок в области авиадвигателестроения - от фундаментальных исследований физических процессов до совместной работы с ОКБ по созданию, доводке и сертификации новых двигателей, в том числе наземных газотурбинных установок. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии института и проходили доводку на его стендах.

Национальный исследовательский центр "Институт им. Н.Е. Жуковского" (далее - Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года №326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 г. № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.

Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.

В состав Центра входят следующие федеральные государственные унитарные предприятия:

• Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (г. Жуковский, Московская область);
  
• Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (г. Москва);
  
• Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (г. Москва);
  
• Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина (г. Новосибирск);
  
• Государственный казенный научно-испытательный полигон авиационных систем (пос. Белозерский, Московская область).

АО "Объединенная двигателестроительная корпорация" (входит в Госкорпорацию Ростех) - интегрированная структура, специализирующаяся на разработке, серийном изготовлении и сервисном обслуживании двигателей для военной и гражданской авиации, космических программ и военно-морского флота, а также нефтегазовой промышленности и энергетики.

Госкорпорация Ростех - одна из крупнейших промышленных компаний России. Объединяет более 800 научных и производственных организаций в 60 регионах страны. Ключевые направления деятельности - авиастроение, радиоэлектроника, медицинские технологии, инновационные материалы и др. В портфель корпорации входят такие известные бренды, как АВТОВАЗ, КАМАЗ, ОАК, "Вертолеты России", ОДК, Уралвагонзавод, "Швабе", Концерн Калашников и др. Ростех активно участвует в реализации всех 12 национальных проектов. Компания является ключевым поставщиком технологий "Умного города", занимается цифровизацией государственного управления, промышленности, социальных отраслей, разрабатывает планы развития технологий беспроводной связи 5G, промышленного интернета вещей, больших данных и блокчейн-систем. Ростех выступает партнером ведущих мировых производителей, таких как Boeing, Airbus, Daimler, Pirelli, Renault и др. Продукция корпорации поставляется более чем в 100 стран мира. Почти треть выручки компании обеспечивает экспорт высокотехнологичной продукции....