Автор: Сергей Смирнов
Опубликовано: 20.10.2021, 12:00
Комментариев: 2
 

О перспективных технологиях в авиастроении


[image]

Сергей Смирнов, член коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации, заместитель председателя Совета по авиастроению коллегии ВПК РФ

Автор статьи после окончания в 1991 г. Даугавпилского высшего военного авиационного инженерного училища проходил службу в строевых частях ВВС и АРЗ ВВС.

С мая 2005 г. - в авиационной промышленности. Участвовал в реализации различных программ по разработке и производству боевых самолетов марки "Су". Более 5 лет возглавлял Новосибирский авиационный завод им. В.П. Чкалова. С июля 2018 г. - по март 2021 г. - вице-президент по производству и техническому развитию ПАО "ОАК".

На современном этапе развития авиации внедрение передовых технологий (технических решений, процессов, методов, способов и новейших технических средств) является одним из важнейших факторов создания конкурентоспособных воздушных судов различного назначения.

Сегодня ведущие авиационные державы ориентируются не только на внешние конкурентные преимущества своей продукции, но и во многом на создание конкурентных условий, в которых она разрабатывается и производится.

В концептуальном плане этим вопросам уделено большое внимание в статье первого заместителя председателя коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации Андрея Ельчанинова "О прорывных направлениях в создании перспективных воздушных судов" (журнал "АвиаСоюз" № 3, 2021 г.), где автор отметил происходящие "большие революционные изменения, которые связаны с созданием и расширяющимся применением новых технологий, способных коренным образом изменить качественные показатели выпускаемых изделий, всю структуру и условия производства в направлении повышения его эффективности". Представляется необходимым раскрыть эту тему более подробно, опираясь на опыт ведущих производителей авиационной техники (АТ) в России и за рубежом.

Результаты анализа отечественных и зарубежных источников по тематике "современные и перспективные технологии разработки и производства авиационной техники" показывают, что многие передовые технологии не только разрабатываются, но и успешно внедряются и постоянно совершенствуются. По мере развития науки и техники появляются новые, более перспективные технологии.

Следует подчеркнуть, что технологии разработки и серийного производства в авиастроении должны находиться в тесной увязке, распространяться на все этапы жизненного цикла изделий АТ. В российских реалиях этому способствует продолжающийся процесс организационного объединения отечественных конструкторских бюро и серийных заводов, организации работ под единым руководством.

В данной статье хотел бы сделать акцент на внедрении передовых технологий именно в серийном производстве авиационной техники. Среди них можно выделить несколько основных групп:

  • информационные, в том числе цифровизация;
  • аддитивные технологии;
  • производство изделий из новых материалов, в том числе, композиционных;
  • механическая, электроэрозионная и другие виды обработки изделий;
  • применение лазерной и плазменной резки при производстве заготовок;
  • получение неразъемных соединений, с использованием, в том числе, электроннолучевой и лазерной сварки;
  • механизация и автоматизация сборочных процессов, в том числе с применением робототехники;
  • системный контроль и диагностика авиационных конструкций.
В рамках данной статьи уделим внимание лишь некоторым из них.

В последние годы наибольшее развитие и распространение в мировом авиастроении получили информационные технологии, применяемые, в том числе, и для решения задач технической (технологической) подготовки производства и поддержки его эффективного функционирования.

Глобальным и прорывным трендом в развитии информационных технологий в авиастроении является цифровизация. Ее основа - комплексное внедрение цифровых технологий и интеграция информационно-вычислительных ресурсов во все процессы создания авиационной техники.

Следует отметить, что отечественное авиастроение не стоит в стороне от этих важнейших системных процессов и также постепенно выходит на новый уровень развития информационных технологий, основанных, прежде всего, на цифровизации процессов создания авиационной техники на всех этапах ее жизненного цикла.

Приоритетной задачей цифровизации является выведение на новый уровень организации проектной и производственной работы. На это нацелена активно развиваемая в последнее время дисциплина управления знаниями (knowledge management). Здесь, необходимо понимать, что речь идет не только об управлении информацией, документами, материалами, но и об управлении компетенциями специалистов, их опытом.

Процесс цифровизации опирается на большое число разнообразных "умных" устройств, встроенных как в изделия и их компоненты, так и производственное оборудование. Новые условия авиастроения предполагают создание огромных массивов разнородных данных, которые требуют приведения к единой многомерной и динамической системе. В связи с этим для повышения конкурентоспособности отечественной АТ на мировом рынке разработчикам и изготовителям авиационной техники необходимо переосмысливать подходы к проектированию, производству и испытаниям летательных аппаратов, используя новые технические решения и перспективные материалы.

Сегодня практически всеми предприятиями авиационной промышленности России ведутся работы по совершенствованию технологии управления процессами создания образцов АТ в электронном виде, процедур электронного согласования выпускаемой конструкторской документации (КД). Отрабатываются и реализуются технологии передачи документации в электронном виде на заводы-изготовители и сопровождение изделий на этапе производства.

Примерами реализации такого подхода стали проекты по созданию самолетов SSJ, T-50, MC-21 и др. Электронный состав изделия в информационной системе управления конструкторско-технологическими данными позволил оперативно формировать перечни материалов, нормалей и ПКИ на стадии подготовки производства и строительства самолетов.

В настоящее время большинство предприятий авиастроения обеспечены современным парком компьютерной техники, который вырос по сравнению с 2010 г. в несколько раз. Закуплено и внедрено программное обеспечение, позволяющее закрыть большинство задач предприятий.

В основных производственных подразделениях установлены терминалы сбора данных и системы ассистирования, позволяющие в режиме реального времени получать информацию о ходе производства, загрузке оборудования и персонала. Созданы и постоянно обновляются базы данных на всю номенклатуру выпускаемых изделий, используемых материалах, трудовых нормативах, технологических процессах изготовления, сборки и испытаний.

Все это в полной мере относится как к головным предприятиям, так и к организациям-изготовителям и поставщикам систем, агрегатов и комплектующих изделий.

Внедрение в авиастроении цифровых технологий способствует более широкому применению и развитию аддитивных технологий, которые в последнее время становятся одними из самых передовых и востребованных в авиационном мире.

Аддитивные технологии (Additive Manufacturing - от слова аддитивность - прибавляемый) - это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3D-технологий. В современной промышленности применяются несколько разных процессов, в результате которых моделируется 3D-объект.

В авиастроительной отрасли наибольшее применение получила лазерная наплавка металлов за счет повышенной экономичности и возможности изготовления деталей сложной геометрии за один установ, например, "завихритель" для перспективного двигателя ПД-14 (ранее изготавливался из деталей путем последовательной их пайки).

Речь может идти о сокращении затраченного времени на половину и выше, а также снижении объема отходов во весу сразу на несколько порядков. Что не менее важно, любые ошибки конструкторов могут быть замечены и исправлены на ранних стадиях производства. При этом корректировка не потребует дорогостоящей перенастройки производственных линий, достаточно лишь изменить цифровую модель.

Новые возможности позволяют конструкторам по-новому смотреть на конструкцию авиационных систем. Например, выборочная лазерная плавка или спекание дают возможность создавать пористые детали, структурно напоминающие строение костей птиц. Как результат, детали получаются значительно более легкими, но при этом сохраняют необходимую прочность.

В статье приведены лишь некоторые примеры эффективности внедрения аддитивных технологий в авиастроении. Ожидать появления полностью или почти полностью печатных воздушных судов в течение ближайших лет вряд ли правильно. Однако явно прослеживается тенденция постепенного наращивания использования 3D-печатных компонентов в конструкции воздушного судна.

Значительный прогресс в последние годы достигнут и по применению в конструкции воздушных судов новых материалов, в первую очередь, композиционных. Он связан как с совершенствованием самих материалов в направлениях увеличения их жесткости, надежности и технологичности, так и с разработкой специализированного оборудования для изготовления соответствующих изделий и их компонентов.

Композитные детали используются едва ли не на всех современных отечественных боевых самолетах: от многоцелевого Су-35С до самолета пятого поколения Су-57. На композитные детали последнего приходится четверть сухой массы самолета. Прежде всего, они используются в обшивке. Так, 70% внешней площади истребителя выполнено из композитов. Специфика технологий их изготовления позволила упростить конструкцию планера и уменьшить число необходимых деталей.

Новые материалы широко используются и в беспилотной авиации. Если легкие БПЛА обходятся пластиковыми корпусами, то на более тяжелых активно применяются композитные агрегаты сложных форм и конфигураций, в том числе в конструкции планера нового БПЛА "Орион" Схожие подходы применяются и при разработке других современных БПЛА среднего и тяжелого классов.

В гражданской авиации существенный объем использования в конструкции композиционных материалов достигнут при создании среднемагистрального лайнера МС-21, что сопоставимо с лучшими зарубежными образцами гражданской АТ.

Необходимо также сказать о новом поколении механообрабатывающего оборудования - обрабатывающих центрах с ЧПУ, которые по основным показателям стали более чем на порядок эффективнее по сравнению с оборудованием производства 1970-1980-х гг. Это достигнуто за счет внедрения всеракурсной ориентации инструмента относительно детали и совмещения в одном станке основных операций механической обработки.

В итоге минимизируется число переустановок детали при финишном качестве и точности обработки, исключающим трудоемкую ручную доработку. При этом время и трудозатраты на изготовление детали сокращаются в три раза и более.

Выбор конструктивно-технологических решений станочного оборудования имеет важное значение для производства конкретного образца АТ. Конструкция элементов самолета напрямую влияет на выбор характерных размеров и конструктивно-технологических характеристик станочного оборудования. Так, заложенные в конструкцию самолета МС-21 прогрессивные конструкторские решения требуют пересмотра традиционных технологий изготовления и существенного обновления технологического оборудования.

В свою очередь, возросшие технологические возможности нового оборудования обусловили постоянное расширяющееся с начала 2000 гг. оснащение заводов-изготовителей АТ обрабатывающими центрами с современными ЧПУ зарубежного и отечественного производства. По информации одного из лидеров российского рынка станкостроительного оборудования Группы компаний ООО "СТАН", только в 2018-2020 гг. предприятиям авиастроения поставлено современной станкоинструментальной продукции, не уступающей лучшим зарубежным образцам, более 60 единиц на более 2,2 млрд руб.

В мировом бизнесе компании добиваются конкурентных преимуществ посредством инноваций. Инновации могут проявляться в новом процессе производства, в нашем случае, во внедрении новых IT-решений в авиастроении.

К сожалению, часто внедряемые российскими предприятиями-изготовителями АТ инновации на деле оказываются достаточно простыми и небольшими обновлениями, основанными скорее на накоплении незначительных улучшений и достижений, чем на крупном технологическом прорыве. Даже замена устаревшего технологического оборудования новым, как правило дорогостоящим, зачастую не дает ожидаемого эффекта, так как система управления производством предприятий не всегда соответствует современным требованиям.

В этом контексте важно отметить, что освоение и внедрение новых технологий производства АТ требует наличия высокоподготовленных специалистов, обладающими знаниями и навыками не только в своей специальности, но и ряде смежных областей, в первую очередь IT-технологии. На мой взгляд, уже сейчас необходимо пересмотреть, доработать действующие и, при необходимости, разработать актуальные программы подготовки специалистов в авиационных вузах с учетом влияния новых факторов и возможного появления новых специальностей на стыке разработки и производства перспективной авиационной техники.

Управление авиационным производством становится все более технологичным, требующим специальных инженерных знаний, особенностей создания и применения авиационных технологий, алгоритмов перехода от конструкторской документации к конечному системному высокотехнологичному продукту, каковыми являются современные и перспективные самолеты, вертолеты, авиационные двигатели. Поэтому в целях обеспечения эффективности управления в авиастроительной отрасли при принятии решений по расстановке кадров крайне важно обеспечить приоритет принципа профессиональной подготовки и опыта работы того или иного кандидата на замещение вакантной должности.

В заключение хотел бы отметить, что перспективные технологии в производстве важны не сами по себе. Их разработка и реализация имеют главной своей целью увеличение количества выпускаемой АТ (объемов производства) при повышении ее качества и надежности. Поэтому только за счет прорыва в разрабатываемых и реализуемых технологиях (базовых и, особенно, критических) могут быть выполнены задачи по модернизации воздушных судов и созданию перспективных образцов авиационной техники.

Чрезвычайно актуально из всего перечня базовых и критических промышленных технологий выделить именно критические (прорывные) технологии для каждого перспективного образца АТ и обеспечить финансирование работ по их внедрению.

Вопросы, рассматриваемые в статье, постоянно находятся в поле зрения и на контроле коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации и ее Совета по авиастроению.

Надеюсь, что мои коллеги из других подотраслей авиационной промышленности более подробно затронут вопросы, связанные с внедрением прорывных технологий, в том числе цифровизации, как одном из важнейшем направлений (технологий) развития современного авиастроения.

 

Дайджест прессы за 20 октября 2021 года | Дайджест публикаций за 20 октября 2021 года
Авторские права на данный материал принадлежат журналу «АвиаСоюз». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.
Связи: МС-21 (в процессе тестирования)

Комментарии к новости

Жаль, что ничего не сказано про перспективные технологии, методы, материалы и процессы в области двигателестроения (по словам Туполева, в ЛА летает только движок ...)и проектирования бортовых систем, без котрых ЛА "не знает куда и как ему летать".