Создание и апробация киберфизических систем проектирования, производства и испытаний энергетических установок

Создание энергетических установок является сложной научно – технической задачей. Учитывая специфическую область применения, очевидно, что процесс проектирования и производства таких изделий должен быть локализован в России. Покупка готовой энергоустановки или лицензии на ее производство за границей в современных условиях маловероятны. Учитывая сложившуюся ситуацию в машиностроительной отрасли: необходимость поддержания и развития производства энергетических установок различной мощности, относительно малое предложение на энергоустановки для распределенной энергетики, большие накладные расходы предприятий, необходимость вложения больших средств в НИОКР делает разработку и производство мобильных энергоустановок для крупных российских предприятий нерентабельным. При этом, создание конкурентных энергоустановок невозможно без научно-технического задела и фундаментальных исследований в данной области. При создании в кратчайшие сроки конкурентоспособной продукции необходимо сместить вектор усилий (времени, инвестиций, контроля) на начальные этапы проектирования (конструкторско-технологическую подготовку производства) с повышением гибкости и качества разработки изделия, снижением стоимости и сроков опытного производства, экспериментальной отработки и испытаний, доводки изделий до требуемых характеристик. Достижение поставленных целей реализуется путем создания взаимосвязанного комплекса математического моделирования, инженерных расчетов, виртуальных и натурных испытаний с возможностью прогнозирования технико-экономических характеристик высокотехнологичных изделий, таких как энергоустановки малой мощности. Цель исследование - создание и отработка методик проектирования, производства и испытания энергетических установок на базе ГТД различной размерности на основе единого пространства - киберфизического полигона. Ключевой особенностью данного испытательного полигона является возможность исследование влияние различных факторов и конструктивных решений, а также вида топлива на показатели эффективности установки. Задачи проекта: 1 Создание цифровых двойников верхнего уровня и технологий проектирования энергетических установок с использованием импортонезависимого программного обеспечения. Определение параметров и характеристик узлов для достижение заданного КПД установок в диапазоне мощности до 25 МВт. 2 Выполнение концептуального проектирования виртуального и натурного испытательных полигонов для валидации и верификации цифровых двойников процессов в энергетических установках и их узлах, а также отработка технологий измерений. 3 Формирование концепции проекта системы горения с низкой эмиссией вредных веществ, в том числе для перспективных видов топлив, на основе обзора литературы и патентного анализа. Проведены исследования возможности повышения экологичности энергоустановок за счет оптимизации системы подготовки топливовоздушной смеси и применения перспективных видов топлив, содержащих водород. 4 Разработка автоматизированной системы измерений натурного стенда, разработка методики обработки и анализа результатов испытаний энергетических установок (параметров рабочего процесса отдельных узлов, механической мощности, электрической мощности и других характеристик). 5 Исследование возможности использования перспективных видов топлив для энергетических установок (топлива из биосырья, синтетические топлива, водород и другие). 6 Создание киберфизического виртуального стенда и технического проекта натурного стенда для исследования рабочих характеристик энергетических установок различной мощности. 7 Исследование перспективных циклов энергетических установок (парогазовые, регенеративные, гибридные и другие). 8 Исследование способов повышения технологичности энергоустановок за счет применения аддитивных технологий и «интеллектуального» производства при создании элементов горячей части. 9 Формирование рабочей-конструкторской документации на модернизированные узлы газотурбинной установки заданной мощности. Изготовление опытных образцов и проведение испытаний отдельных модернизированных узлов.