Рыбинское предприятие ОДК освоило сквозную 3D-технологию проектирования и производства узлов авиадвигателей

Сквозная 3D-технология проектирования и производства деталей и узлов авиационных двигателей внедрена и освоена в конструкторском бюро рыбинского ПАО «НПО «Сатурн» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех). Ее использование значительно повышает эффективность опытно-конструкторских работ, снижает сопряженные риски и издержки. 

В этом году ОДК является одним из спонсоров конференции «Цифровая индустрия промышленной России-2017», которая проходит с 24 по 26 мая в Иннополисе (республика Татарстан). Представители корпорации принимают участие в деловой программе мероприятия. 

НПО «Сатурн» специализируется на разработке, производстве и послепродажном обслуживании газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок, силовых установок морского назначения. НПО «Сатурн» выпускает двигатели SaM146 (совместно с компанией Safran Aircraft Engines) для пассажирского самолета Sukhoi Superjet 100, двигатели Д-30КП для транспортной авиации, малоразмерные ГТД и др. 

Сквозная 3D-технология проектирования и производства предполагает: создание 3D-пространственной математической модели детали/узла, пространственное аэромеханическое проектирование, формирование 3D-конструкторской документации (электронный макет, собираемость), проектирование оснастки по 3D-моделям, изготовление по 3D-модели, контроль 3D-методами с помощью специальных контрольно-измерительных машин и, при необходимости, расчёт реально получившейся геометрии детали. Итогом работы является высокое качество выпускаемых деталей, позволяющее с первого раза обеспечить требования технического задания на всем диапазоне рабочих режимов.

 «Проектирование газотурбинного двигателя требует решения множества задач, охватывающих области различных дисциплин: теплофизики, конструкционной прочности, материаловедения, технологичности, управления и т.д., – говорит генеральный конструктор ПАО «НПО «Сатурн» Роман Храмин. – Проведение независимых исследований и разработок в рамках каждой из дисциплин без учета взаимосвязи, а также отсутствие на начальном этапе близкого прототипа, может привести к тому, что полученное техническое решение в целом не будет удовлетворять одновременно всем предъявляемым к двигателю требованиям. Важность и растущая потребность в сквозном подходе к проектированию и изготовлению очевидна. В странах, занимающих ведущие позиции в области создания перспективных авиационных и аэрокосмических систем, достаточно давно проводятся широкомасштабные работы в области комплексных задач».

«Освоение сквозной 3D-технологии проектирования и производства изделий с использованием современных CAD/CAM/CAE систем позволяет «НПО «Сатурн» сократить затраты на создание наукоемкой продукции, повысить её качество и надежность, сократить количество циклов испытаний и сроки вывода продукции на рынок, –  отмечает и.о. директора по ИТ ПАО «НПО «Сатурн» Михаил Поляков. – Использование сквозной 3D-технологии стало возможным за счет применения охватывающей все функциональные области деятельности предприятия корпоративной информационной системы, которая построена на современной ИТ-инфраструктуре, обладающей ресурсами для высокопроизводительных вычислений».

В НПО «Сатурн» создан суперкомпьютерный центр «Сатурн-100», представляющий собой единый кластер высокопроизводительных вычислительных ресурсов АЛ-100 и СПАК. Он используется для осуществления сложных, длительных, ресурсоемких вычислений. Общая пиковая производительность модульного центра обработки данных СПАК (специализированный программно-аппаратный комплекс) составляет 114,5 Tflops, суммарный объем оперативной памяти - 14,5 ТБ, суммарное количество процессоров вычислительного поля — 204, общее количество ядер — 2808. Введенный ранее в эксплуатацию центр обработки данных АЛ-100 (общая пиковая производительность – 14,3 Tflops) в 2008 году был признан самым высокопроизводительным суперкомпьютером в промышленности России и СНГ. С помощью намного более мощного суперкомпьютера СПАК специалисты могут выполнять 3D-расчёты, по размерности значительно превосходящие задачи, решаемые на  АЛ-100: расчёты с вихреразрешающими моделями турбулентности, нестационарный расчёт акустических характеристик вентилятора, расчет горения в камере сгорания с детальными моделями химической кинетики, сопряженные задачи газовой динамики в нестационарной постановке, задачи многокритериальной и вероятностной оптимизации. 

    «Для сравнения: если на персональном компьютере мы можем проводить только самые простые расчеты – с одной физической моделью (то есть, только прочность или только тепло) и использовать самые простые модели физических процессов, то АЛ-100 позволил перейти к более сложным расчетам – например, газодинамика и тепло, – рассказывает начальник бригады теплообмена и горения КО систем инженерного анализа СГК ПАО «НПО «Сатурн» Артем Бадерников. – Таким образом, мы получаем правильное тепловое состояние деталей. Однако речь по-прежнему идет о простых моделях. С появлением СПАК мы перешли к сопряженным нестационарным расчетам со сложными моделями физических процессов».   

В перспективе IT-потенциал НПО «Сатурн» будет усиливаться, в частности, планируется установка нового, еще более мощного, вычислительного оборудования. Ведется работа по замене части ПО на отечественные аналоги.