Новый подход улучшит проектирование и ускорит производство качественных отечественных самолетов

Ученые МАИ выиграли конкурс субсидий крупных научных проектов МинОбрНауки и запустили новый комплекс работ, посвященный широкому применению расчетно-экспериментальной корреляции (РЭК) в развивающихся материальных технологиях аэрокосмической отрасли. Проект РЭК@МАИ позволит быстрее конструировать и строить качественные и надежные гражданские самолеты и двигатели. В основе проекта РЭК@МАИ — новый подход, ядром которого является постоянный контроль достижения расчетной прочности деталей на всех структурных масштабах по мере их создания. В отличие от предыдущих методик, новый подход в авиастроении позволит резко уменьшить потребность в дорогостоящих и времязатратных переделках, вызванных несоответствием расчетных и реальных свойств деталей.

На данный момент перед российской гражданской авиацией стоит задача нарастить производство новых самолетов и двигателей, ускорив процесс их проектирования и создания, одновременно повысив надежность и эффективность. В рамках традиционного авиастроения прочность деталей рассчитывается согласно табличным данным о свойствах используемых материалов. Однако при таком подходе на поздних этапах работы нередко оказывается, что параметры реальных деталей не соответствуют расчетным. Такие несоответствия приводят к дорогостоящим и затратным по времени этапам перепроектирования и повторного производства.

Ученые из Центра Аэрокосмических Материалов и Технологий Передовой Инженерной Школы МАИ (Москва) предложили проект РЭК@МАИ по разработке деталей для самолетостроения, в основу которого лег новый фундаментальный подход — расчетно-экспериментальная корреляция. Новая методика позволит улучшить надежность расчетов за счет их регулярного и систематического сравнения с экспериментальными данными на всех этапах создания элементов самолетов. Этот подход особенно важен для деталей, которые будут создаваться не путем механообработки, то есть изготовления удалением материала, а за счет добавления материала в процессе 3D-печати. Процесс создания деталей и их качество будут постоянно контролироваться, а конструкторы в своих вычислениях смогут учитывать реальные значения прочности.

Схожий подход пытались внедрить в самолетостроении и в западных странах. Однако ограничения обмена данными между фирмами в силу коммерческой тайны часто не позволяли в полной мере учитывать особенности новых технологий: 3D печати и производства композитов. Внедрение нового подхода требовало радикальных изменений как в производстве, так и в системе проектирования, но крупные авиастроительные компании не готовы были делать требуемые капиталовложения. Сегодня в российском авиастроении сложилась ситуация, которая существенно отличается от западной. Значительные вызовы, стоящие перед нами, предоставляют возможность разработать и внедрить цифровые методы достоверного проектирования и производства. Насущная потребность в новом подходе к авиастроению дает ученым уникальный шанс развить его в ходе проекта РЭК@МАИ. «С помощью нового подхода мы планируем разработать и испытать прототипы частей шасси и двигателя, фрагментов крыла, а также небольшой макет электродвигателя. Работа над проектом началась в мае 2024 года, три ее начальных этапа будут завершены к концу 2026 года. Проект РЭК@МАИ призван открыть путь для внедрения новых аэрокосмических материалов и технологий в производство будущих самолетных систем», — рассказал Александр Корсунский, ведущий ученый проекта РЭК@МАИ и Центра аэрокосмических материалов и технологий, преподаватель Передовой Инженерной Школы МАИ и профессор Сколтеха.

Также в осуществлении проекта примут участие специалисты Кафедры 203 «Конструкция и проектирование двигателей» МАИ (Москва), Лаборатории Иерархически Структурированных Материалов Сколтеха (Москва), Пермского Федерального Исследовательского Центра УрО РАН (Пермь) и Института Физики Прочности и Материаловедения СО РАН (Томск).

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.