Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка комплекса технологий ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Номер контракта: 14.578.21.0131

Руководитель: Мурзин Сергей Петрович

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
газотурбинный двигатель, энергетическая установка, ремонт, деталь, изделие, измерение, точность, сборка, оптимизация геометрии, допуск, допуск, наплавка лазерная, излучение, формирование, температура, структура

Цель проекта:
Целью работ является решение конкретных научных проблем для разработки комплексной технологии ремонта и восстановления функциональных характеристик деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с использованием методов лазерной обработки, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств деталей. Задачи, на решение которых направлен реализуемый проект: разработка технических требований и предложений по созданию технологий ремонта и восстановления функциональных характеристик деталей и сборочных единиц газотурбинных двигателей и энергетических установок, позволяющих осуществить повышение качества и эффективности, а также снижение стоимости ремонта изделий.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта должны быть разработаны требования и предложения по производству ремонта и восстановлению функциональных характеристик деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики; должен быть разработан проект технического задания на проведение опытно-технологических работ по теме: «Разработка технологии ремонта и восстановления функциональных характеристик деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок».
Методика оценки неопределенностей координатных измерений на основе формирования базы знаний и предсказательного моделирования должна быть разработана на основе использования современных средств измерений реализующих компьютерную поддержку и сличение с CAD моделями деталей. Методика оценки вероятностных пространственных параметров сопряжений деталей должна позволять проводить оценку влияния геометрической точности поверхностей деталей на точность сопряжений и сборки деталей между собой. Разрабатываемая методика должна быть реализована в виде программной библиотеки в системе MATLAB. Компьютерная модель «виртуальной сборки» сборочных единиц сложных изделий должна удовлетворять позволять моделировать процесс сопряжения плоских и цилиндрических поверхностей деталей с размерами, характерными для деталей газотурбинных двигателей. Метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств должен предоставлять возможность реализовать различные условия обработки материалов изменением количества и перераспределением переданной удельной энергии.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
ПНИЭР направлены на решение следующего комплекса взаимосвязанных задач, охватывающего основные этапы ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок:
- разработка средств обеспечения высокоточных и высокопроизводительных измерений геометрии сопрягаемых деталей и изделий;
- разработка математических моделей “виртуальной сборки”, предназначенных для решения задач анализа, накопления и синтеза размерно-точностных параметров деталей и сборочных единиц, учитывающей действительную геометрию деталей;
- совершенствование процессов лазерной обработки, позволяющее обеспечить требуемые эксплуатационные свойства материала и последующее достижение другими методами обработки необходимое качество поверхностного слоя.
Газотурбинные двигатели являются объектами высшей категории сложности как в проектировании, так и в изготовлении. Их производство является наиболее отраслью машиностроения, обеспечивающей интенсивное развитие других смежных отраслей. Газотурбинные двигатели отвечают самым высоким требованиям по энергетической эффективности, минимальной массе и надежности. Такой результат может быть достигнут на основе использованию новейших специальных материалов, применения новых технологий. Качественное изменение в создании инновационных технологий производства и ремонта в двигателестроении предполагает использование критических технологий, к которым относят:
- технологии высокоточного и производительного контроля геометрических параметров (координатно-измерительные машины, машины технического зрения и др.);
- технологии сборки узлов и изделий, обеспечивающие достижение требуемой точности размерных связей;
- специализированные технологии, обеспечивающие требуемые специальные эксплуатационные свойства, в том числе методы лазерной обработки.
Тяга, топливная экономичность и надежность двигательных установок зависит от точности изготовления геометрических параметров отдельных деталей и обеспечения сборочных параметров изделия в целом. К деталям и сборочным единицам современных двигательных установок предъявляются жесткие требования по точности формы и расположения поверхностей. Особенностью производства газотурбинных двигателей является реализация методов неполной взаимозаменяемости. При этом для ответственных сопрягаемых деталей характерны индивидуальные геометрические параметры, обеспечивающие работоспособность изделий. Обеспечение таких точностных показателей реализуется комплексом мероприятий включающих в себя высокоточный, производительный контроль, оценку результатов и корректировку технологических процессов изготовления и ремонта деталей, а также сборки изделий.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные в ходе выполнения ПНИЭР результаты планируется использовать при разработке проекта технического задания на проведение опытно-технологических работ по созданию технологических процессов ремонта и производства деталей и сборочных единиц двигательных установок и других наукоемких промышленных изделий. Планируется создание научно-технологического задела по направлению «Транспортные и космические системы».
Результаты исследования будут содействовать продвижению в решении таких задач, как формирование научно-технологического потенциала и конкурентоспособного сектора исследований и разработок, позволят создать предпосылки для разработки конкурентоспособных технологий, пригодных для последующей коммерциализации, что обеспечит развитие производственно-технологической инновационной инфраструктуры. Разработанные после проведения опытно-технологических работ новые технологии ремонта и производства деталей, узлов и агрегатов транспортных систем найдут применение при изготовлении изделий на предприятиях авиастроения, двигателестроения, автомобилестроения, машиностроения и других отраслей промышленности и в перспективе будут способствовать импортозамещению.

Текущие результаты проекта:
На первом этапе выполнения прикладных научных исследований и экспериментальных разработок:
- выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР; выполнен выбор и обоснование направления исследований, в том числе: проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96; проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований; разработаны варианты возможных решений задачи, выбран и обоснован вариант решения задачи;
- разработана методика оценки неопределенностей координатных измерений, основанная на формировании и использовании базы знаний и реализации предсказательного моделирования в пространстве параметров подобия процесса измерения; разработан метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств;
- выполнен выбор и обоснование перечня деталей и сборочных единиц двигательных установок для проведения теоретических работ по тематике ПНИЭР; проведено исследование состояния деталей узла бывшего в эксплуатации газотурбинного двигателя с целью выбора объектов для исследований по разработке технологии ремонта и восстановления функциональных характеристик ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок.
Полученные научные результаты сопоставимы с передовыми аналогами мирового уровня.