¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

26 июн€ 2020

÷ифровой двигатель

ѕрименение технологии цифровых двойников позвол€ет ускорить разработку и сертификацию авиационных двигателей

¬асилий —ычев, —ергей  улаков, јнтон Ўишкин

јвторы:
¬асилий —ычев, корреспондент издани€ Ђјвиатранспортное обозрениеї,
—ергей  улаков, менеджер по развитию направлени€ Ђ¬иртуальные и натурные испытани€ (TEST)ї Siemens Digital Industries Software,
јнтон Ўишкин, консультант по направлению Ђјвиационное двигателестроениеї Siemens Digital Industries Software.

ќпубликовано в PLM Ё —ѕ≈–“. »ЌЌќ¬ј÷»» ¬ ѕ–ќћџЎЋ≈ЌЌќ—“» (май 2020).

÷ифровой двигатель


¬ конце 1990-х годов отечественные разработчики двигателей с помощью технологий Siemens начали строить первые трехмерные модели крупных узлов и агрегатов. ”же тогда было пон€тно, что дл€ ускорени€ разработки таких деталей, как охлаждаемые турбинные лопатки, без создани€ подробных трехмерных геометрических моделей не обойтись. Ёти модели были практически точной виртуальной копией реального издели€, цифровым двойником, позвол€ющим с высокой точностью моделировать и прогнозировать его характеристики.

—егодн€ цифровые двойники используютс€ почти во всех программах разработки авиационной техники. “ехнологи€ позвол€ет не просто создать точную модель двигател€, но и провести широкий спектр ее виртуальных испытаний. ¬ том числе испытани€ с имитацией эксплуатационных условий с учетом циклов нагрева и охлаждени€, воздействи€ комплексных динамических нагрузок, специальные испытани€ с имитацией обрыва лопатки и попадани€ птицы, ресурсные испытани€ дл€ оценки надежности и усталостной долговечности конструкции. «ачастую виртуальные испытани€ позвол€ют обоснованно выбрать самые необходимые режимы тестов дл€ подтверждени€ соответстви€ нормам летной годности, существенно сокраща€ объем об€зательных стендовых и летных испытаний. ¬ процессе испытаний программно-аппаратные решени€ Siemens Digital Industries Software позвол€ют получить данные дл€ верификации расчетных моделей, например внутренние нагрузки, действующие на узлы и компоненты, амплитудно- частотные характеристики, результирующие вибрации, шум, пульсации давлени€, температуры и усталостные повреждени€.

÷ифровой двигатель

¬сеобъемлюща€ модель

÷ифровой двойник авиационного двигател€ включает в себ€ множество св€занных физических и математических моделей, кажда€ из которых описывает тепловые, прочностные, акустические и газодинамические характеристики издели€. ќн учитывает материалы, геометрию, электронику, системы управлени€ и встроенное программное обеспечение.

—оздание всеобъемлющего цифрового двойника невозможно без св€зи с реальным объектом, на который устанавливаютс€ датчики, собирающие информацию о поведении издели€ в услови€х, приближенных к услови€м эксплуатации. ѕолученные данные позвол€ют непрерывно уточн€ть модели цифровых двойников и проводить доработки этих моделей, модернизировать их и оптимизировать разработку и производство. » все это без лишних затрат на проведение большого объема натурных испытаний.

¬ажным преимуществом цифрового двойника €вл€етс€ возможность расчета множества сценариев Ђчто, еслиї. “ак, решение Simcenter Amesim позвол€ет моделировать большое число нештатных ситуаций. ¬ результате специалисты могут быстро рассчитать, что произойдет с авиационным двигателем, если помен€ютс€ некоторые параметры его работы, как будет работать силова€ установка при изменении внешних параметров или отказе какого-либо агрегата. —егодн€ такие задачи успешно решают мировые лидеры отрасли: Airbus SE, Rolls-Royce Motor Cars, Pratt & Whitney, General Electric, Safran SA, ѕјќ Ђ орпораци€ Ђ»ркутї, јќ Ђќбъединенна€ двигателестроительна€ корпораци€ї, јќ Ђ¬ертолеты –оссииї и другие.

—екрет в единстве

”спешное внедрение технологии цифровых двойников в сфере двигателестроени€, как и в любой другой высокотехнологичной отрасли, требует решени€ р€да непростых задач. ¬ процесс разработки авиационного двигател€ вовлечено большое количество специалистов из разных дисциплин, каждый из которых может использовать собственные подходы и системы. Ќеобходимо создать единую цифровую платформу, объедин€ющую области проектировани€, численных расчетов, производства и испытаний.  омплексный подход Siemens Digital Industries Software позвол€ет устранить разрыв между конструкторами, расчетчиками, производством и испытател€ми, организовать эффективный обмен большими объемами данных. “ака€ платформа улучшает взаимодействие между отделами и обеспечивает выполнение проектов точно в срок и в соответствии с предъ€вленными заказчиком требовани€ми.

ѕрименение технологии цифровых двойников требует проведени€ большого количества расчетов, которые наполн€ют цифровые модели. ƒл€ проведени€ таких расчетов необходимы значительные вычислительные мощности. Ёта задача может быть решена как за счет создани€ разработчиками собственных вычислительных систем высокой мощности, так и арендой вычислительных мощностей, работающих на базе ведущих отраслевых институтов.

÷ифровой двигатель

—ертификаци€ Ц просто!

Ќесмотр€ на растущий спрос на новые высокотехнологичные и экономичные самолеты и ужесточение экологических требований, радикальные перемены в авиационной индустрии происход€т достаточно медленно. ƒл€ сравнени€: за врем€, которое авиапроизводители трат€т на реализацию новых технологий в летательных аппаратах, модельный р€д автомобилей успевает обновитьс€ несколько раз. Ёто св€зано с основным требованием любых авиационных разработок Ц полеты должны быть безопасными.

ќбеспечение безопасности пассажиров невозможно без комплексных процессов сертификации, которые в разных странах имеют свои особенности. —ертификационные требовани€, разработанные ћеждународной организацией гражданской авиации (» јќ), ‘едеральным управлением гражданской авиации —Ўј и ≈вропейским агентством авиационной безопасности, оказывают существенное вли€ние на сроки и бюджеты разработки авиационной техники.

ƒл€ успешного прохождени€ сертификационных этапов производители провод€т непрерывную валидацию требований с самых ранних этапов разработки, создава€ тщательно проработанные модели силовых установок и их составных частей и провод€ виртуальные испытани€ с использованием технологий Siemens Digital Industries Software. “ак, в библиотеке верифицированных моделей Simcenter Amesim представлены выверенные с необходимой точностью компоненты и подсистемы, которые дают возможности двигателестроительным предпри€ти€м сократить натурные испытани€ или вовсе отказатьс€ от части их режимов.

–ешени€ Siemens Digital Industries Software в проектах разработки технически сложного издели€ как нитью св€зывают воедино управление требовани€ми, прототипирование, программы, технологии, данные, проверку соответстви€ требовани€м и верификацию результатов

—ократить сроки сертификации возможно и благодар€ точному планированию натурных испытаний. –ешени€ Siemens Digital Industries Software позвол€ют получать достоверные модели, в которых места размещени€ датчиков на испытываемых двигател€х заранее определены, а необходимые режимы испытаний точно выверены. ѕри подготовке к натурным испытани€м специалисты не трат€т врем€ на поиск мест расположени€ датчиков и рассчитывают оптимальное число циклов испытаний дл€ получени€ необходимых данных. — помощью цифровых технологий осуществл€етс€ автоматический расчет и анализ данных, полученных во врем€ испытаний. —нижаетс€ риск человеческого фактора, гарантируютс€ прослеживаемость и полнота данных, исчезает необходимость Ђручнойї обработки данных, что существенно экономит врем€, ведь объем данных за один день испытаний может составл€ть до дес€ти терабайт!

–ешени€ Siemens Digital Industries Software в проектах разработки технически сложного издели€ как нитью св€зывают воедино управление требовани€ми, прототипирование, программы, технологии, данные, проверку соответстви€ требовани€м и верификацию результатов. —пециалистам удаетс€ ускорить разработку и тратить меньше времени на исправление вы€вленных недостатков и ошибок проектировани€. —тановитс€ возможным прохождение сертификации с первого раза. “ак, при разработке двигателей и топливной системы дл€ лайнера A380 компани€ Airbus использовала решение Simcenter Amesim дл€ проведени€ испытаний на виртуальном стенде. Ѕлагодар€ этому, по оценке разработчиков, удалось сократить сроки разработки топливной системы почти на два года.

≈динственно верный подход

»спользование решений Siemens Digital Industries Software при создании цифровых двойников дает возможность организовать единую цифровую среду дл€ совместной разработки, поиска и анализа оптимальных решений.

ћодельно-ориентированна€ разработка двигател€ осуществл€етс€ в тесном взаимодействии проектно-конструкторских и производственных подразделений как внутри компании, так и с внешними соисполнител€ми, поставщиками и сертифицирующими органами.

÷ифровые технологии позвол€ют провести мультифизический и мультидисциплинарный инженерный анализ, глубокий анализ сложных процессов с учетом работы интеллектуальных алгоритмов систем управлени€, а также осуществить проверку выполнени€ требований за счет эффективной комбинации виртуальных, натурных и полунатурных испытаний. Ѕлагодар€ интеграции современных инструментов системного инжиниринга с традиционными подходами 3D-инженерного анализа проверка инновационных решений двигателестроительных предпри€тий осуществл€етс€ на самых ранних этапах.

—озданный предпри€тием цифровой двойник позвол€ет с хорошо контролируемыми затратами моделировать работу такой сложной системы, как двигатель, и проводит виртуальные испытани€ даже в таких режимах и услови€х, которые ограниченно возможны или невозможны вовсе при проведении натурных испытаний. –езультаты виртуальных испытаний служат основанием дл€ уменьшени€ количества натурных испытаний до приемлемого минимума, который необходим и достаточен дл€ подтверждени€ сертификационных требований. ÷ифровые двойники Ц это возможность сократить врем€ на разработку, снизить затраты на проектирование, изготовление и испытани€ двигател€, а также сформировать базу знаний проверенных решений и процессов дл€ будущих проектов.

÷ифровой двигатель


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: –аботаешь в »“, остерегайс€ говорить о платформах
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2020 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.