Авиация России

Создание новых самолётов существенно ускорила разработка их цифровых моделей на базе высокоточных методов математического моделирования. Сначала этот подход применялся, чтобы сократить количество возможных ошибок при проектировании, в дальнейшем он использовался в процессе испытаний и эксплуатации. О современных технологиях проектирования авиационной техники рассказали в Объединённой авиастроительной корпорации.

Цифровые модели применяются для решения многих конструкторских задач. Например, в силу требований многофункциональности для истребителя пятого поколения необходимо было создать оригинальную форму планера. Математические модели позволили проверить целую серию различных его вариантов. Причём, если продувки в аэродинамических трубах заняли бы один-два года, то на суперкомпьютере один вариант планера рассчитывался от недели до месяца.

Метод математического моделирования позволил вести непрерывный поиск и проверку альтернативных вариантов. Кроме того, математическая модель давала ещё одно важное преимущество: демонстрировалась полная картина измеряемых параметров в каждой точке исследуемого пространства или поверхности. Эти данные оказались благодатным материалом для инженеров при принятии рациональных решений.

Благодаря успехам в области математического моделирования стало возможным моделировать все системы летательного аппарата одновременно. Тем самым, появилась возможность применить для новых самолётов концепцию цифровых двойников – создать интегрированную цифровую модель всего самолёта. Цифровой двойник – это синхронизированная с физическим объектом совокупность виртуальных моделей того или иного физического процесса. Такие двойники отслеживают состояние самолёта в эксплуатации и позволяют предсказывать их поведение в будущем.

Концепция цифровых двойников многогранна и позволяет, например, прогнозировать, как поведёт себя самолёт в различных ситуациях. Или находить причины отказов, изучать особенности их появления и прогнозировать последствия. Это очень помогает для формирования гармонизированного энергетического баланса и понимания процессов функционирования как в штатных ситуациях, так и в критических.

Цифровые двойники нужны, в первую очередь, для того, чтобы инженерам было проще разобраться в сложных физических процессах до появления натурного образца. Но есть для них и другие применения, например, – подготовка персонала. Ведь цифровой двойник способен показать обучающемуся какая в различных ситуациях должна быть последовательность допустимых действий в производстве и эксплуатации.

Уже сегодня одна из концепций цифровых двойников – среда виртуального инжиниринга – позволяет на серийных заводах совершенствовать сборочно-технологические процессы серийного производства. Конечно, цифровое моделирование не заменяет работу инженеров и производственных специалистов, но помогает найти и убедиться в правильности решений. При этом формируется опыт, который специалисты производства используют при решении новых задач и освоении новых изделий авиационной техники.

Среда виртуального инжиниринга позволяет визуализировать основные этапы производства. Если быть более точными, то процессу изготовления любой детали предшествует этап подготовки производства. Чтобы исключить ошибки и недочёты, выявляемые порой уже по факту, после выпуска детали, производится отработка технологического процесса в виртуальном пространстве. В результате в серийное производство запускается изученный в виртуальном мире объект, и впоследствии в цеху деталь изготавливается без грубых отклонений.

Авиастроительная отрасль России совместно с ведущими научными коллективами страны ведут активную работу по развитию и внедрению концепции цифровых двойников. Разрабатываются новые и совершенствуются существующие предметно-ориентированные и объектно-ориентированные математические модели самолётов и их инфраструктуры. На нашем сайте мы уже рассказывали о цифровых двойниках в авиа- и двигателестроении, а в одной из статей, например, шла речь о цифровом двойнике турбовинтового двигателя ТВ7-117СТ-01.

1 349