Цифровые и интеллектуальные технологии
Цифровой двойник двигателя
Цифровой двойник – это обучаемая система, состоящая из математических моделей разной сложности и уточняемая по результатам натурных экспериментов. Он позволяет получить первый натурный образец, соответствующий требованиям технического задания, а также достоверно предсказывает его поведение в течение всего жизненного цикла. Именно концепция цифрового двойника позволяет обеспечить системный подход к разработке двигателя, а также соединить различные уровни компонентов и силовой установки в целом, найти оптимальные сочетания параметров узлов. В ОДК уже реализованы проекты по созданию цифрового двойника авиационных двигателей ТВ7-117СТ и АИ-222-25. Технологии цифрового двойника обеспечили успешное выполнение первого этапа испытаний опытного газогенератора нового авиационного двигателя ПД-8 и обработку результатов. Запущен проект создания цифрового двойника морского двигателя и редуктора в составе агрегата.
Математическое моделирование
Газотурбинный двигатель признан самым сложным механическим устройством из когда-либо спроектированных человечеством. Учесть несколько сотен параметров для получения полной картины работы устройства невозможно без проведения предварительных расчётов конструкции. Математическое моделирование двигателя и отдельных его частей позволяет точно предсказать ресурс изделий, параметры температур, давления, получить полное представление о поведении двигателя в процессе всего полёта, увидеть, как поведет себя двигатель, будучи установленным непосредственно на воздушном судне, объекте энергетической или газодобывающей промышленности. Современное программное обеспечение и аппаратные средства позволяют моделировать даже самые сложные процессы в кратчайшие сроки, обеспечивая инженеров детальной информацией о характеристиках конструкции и рекомендациями по ее улучшению.
Многопараметрическая оптимизация
Внедрение современных аддитивных технологий производства открывает перед собой новые возможности и подходы в части оптимизации геометрической формы детали (бионический дизайн). Оптимизация топологии – это процесс изменения конструкции, структуры детали и ее варьирующихся параметров с сохранением или улучшением ее функционала. С помощью этого метода можно получать новые, более эффективные геометрические формы конструкций при заданных параметрах и наложенных ограничениях. Отверстия или пустоты в конструкции могут появляться, исчезать и сливаться, а границы объекта могут принимать произвольную форму. Оптимальное распределение материала в заданном ограниченном пространстве позволяет существенно снижать вес деталей.
Умная фабрика
«Умная» фабрика – это производственная система нового индустриального уклада, производительность которой кратно превышает возможности существующего производства. Все звенья фабрики предельно автоматизированы. Это предприятие-трансформер, производственные линии которого способны быстро обновляться и перестраиваться. При этом все подсистемы управляются автономной системой благодаря промышленному интернету вещей. Объектом управления становится весь жизненный цикл изделия (PLM-управление), включая интеграцию с логистикой, сервисными центрами и получение обратной связи.
Таким образом, «умная» фабрика может самостоятельно оптимизировать производительность всей цепочки поставок, самостоятельно адаптироваться к новым условиям и учиться на них в реальном или близко к реальному времени, а также автономно запускать все производственные процессы.
Онлайн-мониторинг параметров работы двигателя
Современный двигатель содержит более сотни датчиков, постоянно контролирующих его состояние. Огромные массивы данных используются непосредственно в системах управления двигателем и могут быть в режиме реального времени переданы в центры обработки данных для детального анализа. Обработанная информация позволяет определить критически важные параметры силовой установки, такие как остаточный ресурс, отклонения параметров от номинальных значений, нештатная работа систем. Использование этих данных позволяет не только повысить безопасность эксплуатации уже готовых устройств, но и дает инженерам-проектировщикам сведения для улучшения и модернизации существующих двигателей, а также для разработки новых.
Предиктивная диагностика
Один и тот же двигатель может работать в самых различных условиях эксплуатации. Практически невозможно создать регламенты обслуживания для всех возможных вариантов эксплуатации, учесть возможные нештатные ситуации, влияющие на работу и надежность двигателя. Современные подходы предиктивной диагностики решают эту проблему, позволяя оценить ресурс двигателя целиком и отдельных его частей, выдать рекомендации по режиму эксплуатации двигателя, определить необходимость замены или более тщательной диагностики отдельных его частей, детально описать возникшую неисправность, не прибегая к дорогостоящему демонтажу и разборке устройства. Применение современных подходов снижает стоимость эксплуатации, увеличивает межсервисный интервал и увеличивает надежность газотурбинных двигателей.