Современное высокотехнологичное производство авиационных газотурбинных двигателей не будет эффективным без активного внедрения искусственного интеллекта и систем технического зрения. Процессы проектирования и производства всё чаще объединяют цифровые инструменты для анализа больших массивов данных, оптимизации технологических операций и повышения точности контроля на каждом этапе жизненного цикла изделия.
Решения на базе предиктивной аналитики позволяют ускорять обработку больших массивов данных, оптимизировать конструкторские решения и поддерживать инженерные группы на этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Ведётся разработка ИИ-помощников для технологов, специалистов нормоконтроля и инженеров, работающих по методологии ТРИЗ, одновременно формируются требования к безопасности данных при использовании ИИ. Это соответствует актуальным задачам цифровизации отрасли.
Методология ТРИЗ – это теория решения изобретательских задач, разработанная Генрихом Альтшуллером в СССР в середине XX века. Она основана на системном анализе большого количества патентов и инженерных решений для выявления типовых приёмов и закономерностей развития технических систем.
ТРИЗ включает инструменты поиска и формализации технических противоречий, алгоритмы для генерации новых идей, а также методы прогнозирования развития технологий. В авиационной промышленности ТРИЗ применяется для оптимизации конструкций, поиска нетривиальных решений при проектировании и совершенствовании сложных технических систем, таких как авиационные двигатели.
Внедрение аддитивных технологий стало одним из направлений модернизации производства на предприятиях Объединённой двигателестроительной корпорации. Как пример, двигатель ПД-14, для которого впервые в России сертифицирована деталь горячей части, изготовленная методом 3D-печати – завихритель камеры сгорания. В конструкции серийных двигателей применяются отечественные сплавы, разработанные специально для авиационного двигателестроения. Технология 3D-печати и новые материалы отвечают требованиям к прочности и термостойкости, что подтверждено результатами испытаний на опытных самолётах МС-21-310.
Центр аддитивных технологий ОДК / Иллюстрация © пресс-служба ОДК
Как опытные, так и серийные детали авиадвигателей производятся Центром аддитивных технологий (ЦАТ) ОДК. ЦАТ внедряет инновационные технологии для создания компонентов сложной геометрии, разрабатывает единые отраслевые стандарты на изготовление изделий с применением аддитивных технологий и совершенствует методики контроля качества продукции. Промышленная 3D-печать позволяет существенно сокращать сроки опытно-конструкторских работ и ускорять выпуск деталей. Использование аддитивных методов также способствует созданию лёгких и сложных по форме элементов.
В ЦАТ применяются селективное лазерное сплавление металлических порошков, прямое лазерное выращивание металла, лазерное спекание полимеров, экструзия материалов и стереолитография. Эти методы дают возможность изготавливать детали с внутренними полостями и сложной конфигурацией, которые недоступны традиционным способам обработки. Кроме того, центр освоил и внедрил более 14 новых типов материалов, включая алюминиевые, никелевые, кобальтовые жаропрочные и титановые сплавы, что расширяет возможности по загрузке 3D-принтеров и обеспечивает многопрофильность технологического партнёрства ЦАТ с различными отраслями промышленности.
Парк оборудования ЦАТ насчитывает свыше 120 единиц техники, включая производственные установки и лабораторное оборудование. Аккредитованная лаборатория оснащена высокоточным рентгеновским томографом с разрешением до четырёх микрон, что позволяет проводить комплексный контроль качества выпускаемых изделий.
Изображение сгенерировано нейросетью
Опыт, полученный при создании ПД-14, был использован для разработки двигателя-демонстратора ПД-35. Для этого ТВДД большой тяги спроектировано и изготовлено более 2300 деталей, включая элементы компрессора высокого давления, приводы и рабочие лопатки турбины низкого давления.
На предприятии «ОДК-Сатурн» детали двигателя ПД-8 также производятся с применением аддитивных методов. В серийной конструкции ПД-8 используется более десяти синтезируемых деталей, а на этапе опытно-конструкторских работ было спроектировано свыше 200, и изготовлено более тысячи компонентов.
Соответствие продукции заданным параметрам обеспечивает процесс создания деталей методом селективного лазерного сплавления с обязательными этапами оптического и рентгеновского контроля. Для 3D-печати применяются отечественные порошковые сплавы на основе кобальта, никеля, титана и нержавеющей стали, разработанные специалистами «ОДК-Сатурн». Предприятие развивает аддитивные технологии более десяти лет. За 2024 год методом послойного синтеза изготовлено свыше 7 000 деталей для газотурбинных двигателей, используемых в авиации и энергетике.
Пермское предприятие «ОДК-Авиадвигатель» ведёт разработку перспективного тяжелого двигателя ПД-26 с тягой около 26 тонн-силы. По словам первого вице-премьера Дениса Мантурова, ПД-26 создается на основе газогенератора двигателя-демонстратора ПД-35, который в 2024 году прошёл испытания на стенде. Разработка нового двигателя ведётся в целях обеспечения задач как военно-транспортной, так и гражданской авиации, включая перспективные самолеты с взлётной массой около 100 тонн.
Изображение сгенерировано нейросетью
Поскольку двигатель ПД-26 создается на базе газогенератора ПД-35 и использует те же ключевые технологические решения, можно прогнозировать применение полного комплекта современных материалов и инновационных технологий, разработанных для ПД-35. Сюда входит использование композитных лопаток вентилятора и жаропрочных сплавов, применение передовых методов охлаждения лопаток турбины и аддитивные производственные процессы. Стратегически использование единой платформы газогенератора для нескольких двигателей открывает возможности для создания целого семейства мощных, унифицированных силовых установок.
Семейство двигателей пятого поколения – ПД-8, ПД-14, ПД-26 и ПД-35 – формирует основу технологической независимости России в области авиамоторостроения. Эти модели позволяют эффективно закрыть весь спектр потребностей гражданской и военно-транспортной авиации, от региональных самолётов до тяжёлых грузовых и широкофюзеляжных лайнеров. Государственная поддержка, внедрение цифровых технологий и развитие аддитивного производства открывают новые горизонты для отечественного авиационного машиностроения и обеспечивают конкурентоспособность продукции на мировом рынке.
