Двигатель ТВ7-117СТ-01 оптимизируется с применением технологии "Цифровой двойник"

Завершен первый этап проекта по разработке цифрового двойника двигателя ТВ7-117СТ-01, в рамках которого разработаны виртуальные испытательные стенды и полигон двигателя ТВ7-117СТ-01, интегрированные в экспертную систему. В будущем это  позволит снизить массу отдельных деталей до 50%.

В ходе проекта решены задачи организационного и технического порядка.  Техническая часть направлена на решение задачи по снижению массы авиационного двигателя, организационная – на выстраивание новых производственных процессов по принципам работы цифровых и «умных» фабрик. Основным инструментом разработки является технология цифровых двойников (Digital Twins) изделий и производственных/технологических процессов.

В процессе реализации проекта  произведена оцифровка результатов работ АО «ОДК-Климов» по двигателям данного класса, проведен анализ расчетных обоснований, конструкторской документации, результатов испытаний и т.д. Затем специалисты Центра НТИ СПбПУ выполнили интерпретацию массива полученных данных для новой парадигмы проектирования с применением Цифровой платформы CML-Bench™. Разработана структура ряда виртуальных испытательных стендов (ВИС) и виртуального испытательного полигона (ВИП), база математических моделей материалов, методики виртуальных испытаний двигателя.

Уникальность проекта заключается в комплексном подходе к полной формализации процесса проектирования газотурбинного двигателя, когда детально описываются все контролируемые параметры и целевые значения, взаимоувязываются расчетные модели, создаваемые при проектировании изделия. По сути это первый для отечественного двигателестроения пример перепроектирования газотурбинного двигателя на основе технологии цифрового двойника (Digital Twin) с оцифровкой многолетнего опыта предприятия, полученного в результате разработки двигателей: от базовых экспериментов и определения свойств материалов до описания физико-механических параметров эксплуатации изделия.

«Сам факт появления таких технических заданий в отрасли – это уже значительное событие. На основе построенной интегральной модели мы реализовали подетальную оптимизацию и получили снижение в массе некоторых статорных деталей до 50% при сохранении их прочности, долговечности и полном соответствии всем прочим целевым значениям технического задания», - говорит руководитель проекта, заместитель директора проектного офиса Центра НТИ СПбПУ Александр Тамм.

«Для нас, как заказчиков, был организован круглосуточный доступ к единой цифровой платформе, в частности – ко всем вариантам виртуальных испытаний, которых в различных классах испытательных полигонов было выполнено более 800. В Центре НТИ СПбПУ Политехнического университета проводился комплекс работ по разработке новых конструкторских решений, с одновременной автоматизированной проверкой их соответствия требованиям с использованием функционала платформы. Мы  анализировали результаты работы, консультировали специалистов Центра  по вопросам, связанным с отраслевой спецификой», - отмечает генеральный конструктор АО «ОДК-Климов» Алексей Григорьев. 

Работа по снижению массы двигателя разделена на несколько этапов. Завершен первый этап, в котором, кроме Политехнического Университета Петра Великого участвовали отраслевые институты: ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) и ФГУП Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ). От ФГУП ВИАМ получена первая опытная партия лопаток ВНА, изготовленная методом селективного лазерного спекания. В настоящее время успешно проведены предъявительские испытания таких лопаток в составе двигателя. Оптимизация двигателя не заканчивается снижением массы статора, разработка цифрового двойника двигателя продолжается.