В ПИАШ готовят к производству линейку малоразмерных аэрокосмических двигателей

Подготовить к серийному производству и передать индустриальным партнерам линейку малоразмерных авиационных и ракетных двигателей и компонентов для них – такую цель поставили в Передовой инженерной аэрокосмической школе (ПИАШ) Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва.

Комплексный проект, который реализуется в ПИАШ, объединил четыре разработки Института двигателей и энергетических установок, вышедших на этап прикладных НИОКР. Это малоразмерный газотурбинный двигатель МГТД-20 "Колибри" тягой 20 кгс, одноцилиндровый поршневой авиационный двигатель АПД-5 мощностью в 5 л.с., жидкостный ракетный двигатель малой тяги ЖРД МТ и лепестковый газодинамический подшипник для перспективного газотурбинного двигателя тягой 150 кгс.

Как пояснил заместитель ректора, директор Передовой инженерной аэрокосмической школы Иван Ткаченко, в комплексный проект были включены такие изделия, макеты-демонстраторы и опытные образцы которых могут быть изготовлены и испытаны непосредственно в университете.

"Мы сосредоточились на создании малоразмерных двигателей для аэрокосмической техники, поскольку Самарский университет им. Королёва располагает не только всеми компетенциями для их проектирования, но и производственной базой для изготовления образцов-демонстраторов, а также для испытания и доводки опытных образцов. В стране ощущается острая необходимость в отечественных малоразмерных авиадвигателях и энергоустановках, и наши разработки позволят индустриальным партнерам развернуть их серийное производство. Это, без сомнения, укрепит технологический суверенитет России", – подчеркнул Иван Ткаченко.

В процессе создания двигателей и их компонентов под эгидой ПИАШ отрабатываются и совершенствуются цифровые технологии проектирования и виртуальных испытаний подобных изделий, а также разрабатываются технологические процессы их автоматизированного производства с учетом возможностей индустриальных партнеров и серийности.

"В рамках этого проекта идет апробация прогрессивных конструкторских, технологических и производственных решений на одной из киберфизических фабрик Передовой инженерной аэрокосмической школы. Это полностью соответствует фронтирной задаче, стоящей перед ПИАШ, которая "заточена" на разработку интегрированных технологий в рамках концепции "цифрового завода", – подчеркнул заместитель директора ПИАШ Виталий Смелов, научный руководитель проекта.

За время работы над комплексным проектом уровень технической готовности изделий (TRL) поднялся от 3-4 до 6. Сейчас поршневой двигатель АПД-5, малоразмерный ракетный двигатель ЖРД МТ и лепестковый газодинамический подшипник представлены действующими образцами-демонстраторами, которые проходят испытания в лабораторных условиях. А МГТД-20 "Колибри" представлен в виде 10 опытных образцов.

"Стендовые испытания малоразмерного газотурбинного двигателя "Колибри" идут широким фронтом с высокой интенсивностью. К настоящему времени в испытаниях задействованы 5 из 10 изготовленных опытных образцов, причем первый уже полностью выработал свой ресурс. С учетом получаемых результатов мы вносим изменения в конструкцию двигателя, апробируем новые технические решения, улучшаем эксплуатационные характеристики. По согласованию с индустриальным партнером ориентируемся на то, что "Колибри" будет выпускаться серийно в количестве не менее 10 тыс. единиц", – рассказал доцент ПИАШ Иван Зубрилин, ответственный исполнитель проекта.

По его словам, в рамках комплексного проекта выполнена модернизация среды концептуального проектирования газотурбинных силовых установок АСТРА-ГТД, выпущены комплекты предварительной конструкторской документации, а также комплекты предварительной технологической документации для изготовления образцов-демонстраторов и опытных образцов двигателей и подшипника.

В процессе испытаний исследованы топливные композиции для малоразмерного ГТД и определен оптимальный химический состав топлива. Для газотурбинного, поршневого и жидкостного ракетного двигателей разработаны VR-модели рабочего процесса. Все полученные результаты загружены в единую информационную среду на основе цифровых платформ CML-Bench и Лоцман:PLM.

В дальнейшем специалисты ПИАШ спроектируют интеллектуальные производственные ячейки (ИПЯ) для роботизированного производства МГТД-20 "Колибри". Эти работы ведутся на базе киберфизической фабрики малоразмерных газотурбинных двигателей, входящей в структуру ПИАШ. Сейчас разработана имитационная модель производственных процессов, которая позволит принимать оптимальные решения в процессе создания ячеек.

Как отметил Виталий Смелов, комплексный проект по созданию малоразмерных двигателей для аэрокосмической техники глубоко интегрирован в образовательную деятельность ПИАШ. В научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах активно участвовали 15 студентов Передовой инженерной аэрокосмической школы. Были разработаны и запущены две образовательные программы опережающей подготовки инженерных кадров.

Справочно:

Передовая инженерная аэрокосмическая школа "Интегрированные технологии в создании аэрокосмической техники" (ПИАШ) Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва создана в 2022 году на конкурсной основе в рамках федерального проекта "Передовые инженерные школы" (ПИШ). В "первой волне" проекта в конкурсе участвовали 89 университетов России, из них для создания ПИШ были отобраны 30 лучших.

Цель ПИАШ – формирование новой модели инженерного образования, основанной на принципах организации "цифрового завода", обеспечивающей научно-техническое и кадровое сопровождение опережающего развития РФ в решении проблем создания изделий аэрокосмической техники нового поколения.

Ожидаемыми результатами деятельности Передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского университета им. Королёва до 2030 года должны стать:

• 15 новых образовательных программ;
• более 1,5 тыс. выпускников ПИАШ, трудоустроенных на предприятиях аэрокосмической отрасли;
• 15 новых, современных образовательных пространств;
• 3 опытно-экспериментальных производства.

В настоящее время в ПИАШ обучается 311 студент. Запущены 11 образовательных программ высшего образования: 4 в бакалавриате и 7 в магистратуре, а также 3 программы дополнительного профессионального образования. Открыто 17 новых образовательных пространств. Первый выпуск ПИАШ из 58 человек состоялся в 2024 году.

Научная работа в ПИАШ ведется по 6 базовым тематикам. В структуре ПИАШ 6 лабораторий, 8 интерактивных комплексов опережающей подготовки инженерных кадров и 3 опытно-экспериментальных производства:

• киберфизическая фабрика малоразмерных газотурбинных двигателей;
• киберфизическая фабрика малых космических аппаратов;
• цифровая фабрика систем региональной авиации и беспилотных летательных аппаратов.