Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка автоматизированного технологического процесса изготовления изделий из полимерных композиционных материалов на примере створок мотогондолы двигателя самолета ИЛ-76МД-90А

Номер контракта: 14.574.21.0083

Руководитель: Кретинин Александр Валентинович

Должность: Проректор по научной работе и международным связям

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
композиционный полимерный материал, технологическая оснастка, автоклавное формование, намотка, выкладка, композитные детали, препрег, связующее, армирующий материл, автоматизация, безавтоклавное формование.

Цель проекта:
Одним из современных направлений в производстве летательных аппаратов, изделий машиностроения, судостроения, медицинской техники, спортинвентаря, а также строительных конструкций является расширенное применение полимерных композиционных материалов (ПКМ), которые сочетают в себе минимально возможный вес, высокие прочностные и технологические свойства. Однако изготовление ПКМ с применением ручной выкладки материала, полученного по препреговой технологии с последующим формованием изделия в автоклаве, требует большого объема ручной работы во время подготовки изделия, высокой трудоемкости и чревато ошибками, приводящими к снижению качества изделий или к браку. Автоматизация процесса выкладки препрега существенно сокращает трудоемкость выкладки, увеличивает коэффициент использования материала, сокращает технологический цикл, улучшает качество структуры композита из-за лучшей компактности, обеспечивает точность и повторяемость технологического процесса, а главное – обеспечивает высокую производительность от 10 кг/час. Реализация проекта направлена на решение проблемы разработки современного технологического процесса изготовления изделий из полимерного композиционного материала с использованием высокотехнологичной автоматизированной выкладки. Цель реализуемого проекта: Создание современной эффективной технологии изготовления авиационных изделий из полимерных композиционных материалов на примере створок мотогондолы двигателя самолета ИЛ-76МД-90А посредством выбора оптимального материала и применения высокопроизводительного автоматизированного оборудования.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные результаты:
- исследовательские испытания технологического процесса получения экспериментальных образцов;
- исследовательские испытания технологического процесса автоматизированной выкладки экспериментальных образцов;
- исследовательские испытания технологического процесса изготовления экспериментального образца створки мотогондолы;
- математическая модель технологического процесса получения экспериментальных образцов;
- математическая имитационная модель технологического процесса автоматизированной выкладки;
- лабораторный технологический регламент, программа и методика испытаний процесса изготовления экспериментальных образцов;
- лабораторный технологический регламент, программа и методика испытаний процесса автоматизированной выкладки экспериментальных образцов;
- эскизная КД на доработку пропиточного комплекса, на специальные приспособления для выкладки экспериментальных образцов, на модельную оснастку для проведения испытаний автоматизированного процесса изготовления экспериментального образца створки мотогондолы;
- изготовленные специальные приспособления и модельная оснастка;
- комплекты программной документации к математическим моделям;
- экспериментальный образец створки мотогондолы из ПКМАВ;
- методические материалы по результатам ПНИР.

На стадии разработки технологии получения материала (препрега) – материал одновременно должен быть оптимизирован для процесса автоматизированной выкладки и обладать заданными эксплуатационными характеристиками для конструкции выбранной в качестве примера створки мотогондолы.
На стадии разработки технологии выкладки – обязательное требование к материалу - его высокая технологичность, одинаково высокие требования к прочностным характеристикам для образцов, полученных с применением автоматизированной выкладки на третьем этапе и вручную на втором.
На стадии разработки технологии изготовления экспериментального образца – технология должна быть одинаково применима к целому классу конструкций рассматриваемой категории с учетом эксплуатационных характеристик авиационных деталей соответствующих классу выбранной в качестве примера створки мотогондолы двигателя самолета ИЛ-76МД-90А.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Реализация проекта позволит разработать технологию изготовления авиационных многослойных деталей и деталей сотовой конструкции, имеющие плоскую конфигурацию или двойную кривизну на примере створки мотогондолы двигателя самолета ИЛ-76МД-90А.

Исследовательские испытания и отработка технологии проводятся на уникальном научном и технологическом оборудовании. Разработанный материал, оптимизированный для автоматизированной выкладки, по своим прочностным характеристиками превосходит аналогичный, производимый на территории РФ отечественными производителями. Аналитический обзор литературы и патентный обзор не выявили аналогичных работ, проводимых на территории РФ (работы крупных корпораций Boieng и Airbus засекречены).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Производство изделий авиационной техники из полимерных композиционных материалов с применением методов автоматизированной выкладки на предприятиях ОАК при внедрении результатов проекта.
Разработанная технология получения детали из полимерного композиционного материала с применением автоматизированной выкладки на примере створки мотогондолы самолета ИЛ-76МД-90А позволит ретранслировать технологический процесс изготовления типовых деталей для многослойных деталей и деталей сотовой конструкции, имеющие плоскую конфигурацию, незначительную одинарную или двойную кривизну.
На сегодняшний день в России комплексы автоматизированной выкладки представлены в единичных экземплярах на крупных авиационных заводах. Общая доля использования композиционных материалов в качестве изделий и деталей воздушного судна возрастает, а процент их производства в автоматическом режиме одинаково мал. Уровень приобретенных компетенций российскими инженерами и технологами в последнее время достаточен для осуществления процесса перевода сложных композиционных структур на автоматизированную выкладку. Этому способствует и богатое программное обеспечение, позволяющее производить быстрое программирование сложных форм композита. Успешно реализованный проект позволит сделать весомый научно-технический и технологический задел для реализации задач перевода производства в автоматизированный режим на других авиационных предприятиях.

Разрабатываемые технологические процессы должны обеспечить сокращение цикла изготовления изделия не менее, чем на 30 %.
Производительность должна увеличится не менее, чем на 40 %.
Все результаты должны быть адаптированы к производственным условиям ПАО «ВАСО».

Текущие результаты проекта:
Основные результаты:
- на основе проведенных исследовательских испытаний технологического процесса получения экспериментальных образцов, выбран оптимальный материал для процесса автоматизированной выкладки, обладающей высокими эксплуатационными характеристиками и технологичностью;
- разработана математическая модель технологического процесса получения экспериментальных образцов ПКМАВ с заданными эксплуатационными характеристиками. Показано, что использование локальных коэффициентов чувствительности технологического оборудования обеспечивает управляемое изменение технологических параметров при отклонении качества от заданных в технических условиях значений;
- проведенные исследовательские испытания технологического процесса автоматизированной выкладки экспериментальных образцов ПКМАВ доказали применимость и высокую технологичность выбранного материала. Сравнительные физико-механические испытания образцов ПКМ, выложенных вручную и в автоматическом режиме, показали одинаково высокие значения прочностных показателей, выше значений, применяемых в настоящее время отечественных материалов для производства конструкций, аналогичных заявленной в качестве примера - створки мотогондолы двигателя ИЛ-76МД-90А;
- разработана математическая модель технологического процесса автоматизированной выкладки;
- разработаны специальные приспособления для исследовательских испытаний технологического процесса автоматизированной выкладки и модельная оснастка для проведения испытаний автоматизированного процесса изготовления экспериментального образца створки мотогондолы из ПКМАВ (а также полный комплект эскизной КД).