Правительство Санкт‑Петербурга

Петербургские ученые разработали мастер-модель авиационного двигателя

Загрузить фото 88,7 КБ

Это следующий шаг в развитии технологии цифровых двойников. Глобальную мастер-модель разработали инженеры Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» в ходе работы над созданием цифрового двойника авиационного двигателя ТВ7-117СТ-01. Она представляет собой модульную трехмерную модель газотурбинного двигателя с возможностями использования в качестве отдельных узлов деталей с отклонениями и отслеживания влияния внесенных изменений на конструкцию двигателя в целом. 

Построение мастер-модели в сжатые сроки стало возможно благодаря постоянно расширяющемуся функционалу цифровой платформы CML-Bench™, на которой ведется разработка цифрового двойника ТВ7-117СТ-01.

«Сегодня в Петербурге реализуются масштабные задачи, направленные на обеспечение глобальной конкурентоспособности в высокотехнологичных отраслях отечественной промышленности. Самое деятельное участие в этой работе принимают научно-образовательные организации города. В Центре компетенций НТИ на базе экосистемы инноваций Политехнического университета успешно разрабатываются решения для создания изделий мирового уровня с применением новых производственных технологий. Большой потенциал для инновационного развития экономики нашей страны имеет цифровая платформа по созданию цифровых двойников. Она уже применяется во многих отраслях, способствуя достижению целей национального проекта «Наука и образование», - подчеркнул вице-губернатор Санкт‑Петербурга Владимир Княгинин.

Комментируя важность создания модульной мастер-модели, инженер «Центра компьютерного инжиниринга» СПбПУ Владислав Климкин отметил, что она позволяет сделать следующий шаг после разработки сквозной цепочки техпроцессов и интегрировать деталь после «виртуального изготовления» в общую сборку двигателя. «При таком подходе открывается возможность анализировать влияние неточностей изготовления конкретного узла на характеристики двигателя в целом. Высокая степень автоматизации процесса работы с мастер-моделью благодаря размещению на цифровой платформе позволяет быстро интегрировать различные конфигурации деталей, что в будущем уменьшит время на модернизацию существующих и создание новых двигателей».

Для апробации мастер-модели были проведены работы по определению влияния технологических отклонений деталей статора газотурбинного двигателя (ГТД) на его прочностные характеристики. В процессе работы была разработана модульная трехмерная модель ГТД. В качестве изменяемой детали выступала геометрия корпуса второй опоры, расчет проводился с несколькими, отличающимся друг от друга вариациями детали. Снятие интересующих параметров проводилось на виртуальных датчиках, а с помощью скриптов происходило преобразование полученных в конечно-элементном анализе величин в нормативные. В результате было выявлено влияние неплоскостности фланца на напряженно-деформированное состояние всего двигателя. В основных, критически важных узлах снизились коэффициенты запаса прочности, в следствии чего можно сделать вывод о снижении ресурса.

Основной выгодой применения мастер-модели является возможность экспериментирования с различными вариантами конструкции в интересующей области модели, а также прослеживание влияния изменений на всю сборку в целом. Благодаря системе виртуальных помощников CML-Bench™ расчеты можно проводить одновременно по различным сценариями без увеличения сроков.

Для авиадвигателестроения использование данного подхода позволяет ускорить и удешевить модернизацию существующей конструкции.

Следующим шагом развития концепции цифровых двойников станет применение мастер-модели в мультидисциплинарном расчете, что даст возможность производить более детальную оценку влияния неточностей изготовления деталей на интегральные характеристики двигателя.

***

Разработка цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 ведется по заказу АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию ГК «Ростех»).

CML-Bench™ – цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) и «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twins) как высокотехнологичных промышленных изделий/продуктов, так и технологических/производственных процессов их изготовления, система управления деятельностью в области системного цифрового инжиниринга (системного и модельно-ориентированного инжиниринга, математического, компьютерного и суперкомпьютерного моделирования, цифрового проектирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга).