Разработка критических технологий создания силовых установок для малой и региональной авиации, а также беспилотных авиационных систем

В рамках проекта будет разработана методология проектирования высокоэффективных малоразмерных, микро- и ультрамикро-газотурбинных двигателей в различном классе мощности, научно- методические подходы к оптимальному проектированию основных элементов и узлов двигателей. Поиск новых методов формообразования поверхностей теплообмена и внутренних каналов, новых методов организации рабочего процесса в теплообменных аппаратах на основе компьютерного инжиниринга и CAO-анализа, позволит повысить уровень технологической готовности для рассматриваемой критической технологии авиационного двигателестроения – рекуператоров и интеркулеров с экстремальными теплогидравлическими и массово-габаритными характеристиками. Кроме того, будет разработан комплекс высокоадекватных мультидисциплинарных математических моделей рабочего процесса в основных элементах и узлах авиационных двигателей, реализованный в составе многокомпонентной САПР, разработана экспертная система поддержки принятия решений при выборе материалов основных деталей и узлов авиационных двигателей. Все полученные результаты послужат научно-методическим базисом для формирования научно-технического задела в области разработки газотурбинных двигателей для малой и региональной авиации, беспилотных авиационных систем. Кроме того, разработка средств автоматизации проектирования является одной из важных задач импортозамещения зарубежного инжинирингового программного обеспечения, широкого применяемого в настоящее время в практической деятельности преприятий. В рамках проекта будет разработана концепция конструирования и изготовления многотопливных ДВС с повышенной надёжностью, разработана новая версия пакета программ ALLBEA и других пакетов прикладных программ и результаты компьютерного моделирования процессов в ДВС, получены новые результаты экспериментальных исследований, лабораторные образцы, экспериментальные образцы деталей ДВС, научные публикации, патенты и свидетельства. Все полученные результаты могут быть использованы на этапах конструирования и изготовления ДВС для снижения их токсичности и повышения надежности. Практическая значимость проводимой работы заключается в возможности создания отечественных авиационных поршневых двигателей с искровым воспламенением способных использовать в том числе тяжелые топлива (авиационный керосин, дизельное топливо), что повышает пожаровзрывобезопасность эксплуатации и сокращает логистические издержки при топливоснабжении. Возможность использования авиационного керосина повышает вероятность безотказной работы топливной системы двигателя БПЛА на больших высотах. Практическая значимость заключается также в том, что отечественные многотопливные авиационные двигатели с искровым воспламенением будут иметь более низкий (относительно лучших существующих зарубежных образцов авиационных многотопливных поршневых двигателей с искровым зажиганием) удельный расход топлива (приблизительно на 15%). Разработка пакета программ ALLBEA и других пакетов прикладных программ для компьютерного моделирования процессов в ДВС решает важную задачу импортозамещения зарубежного программного обеспечения, используемого в настоящее время в отрасли. В рамках проекта будут разработаны интеллектуальные предиктивные модели оценки технического состояния и развития отказов авиационных поршневых двигателей, малоразмерных газотурбинных двигателей, гибридной силовой установки в целом на основе методов машинного обучения, алгоритмов глубокого обучения, методов обучения с подкреплением для раннего обнаружения предотказных состояний и обеспечения системной безопасности сложных технических объектов. Будут разработаны методы создания систем предиктивной диагностики, способы их реализации в системах контроля и диагностики сложных технических систем. Проведение апробации на натурных и полунатурных стендах. В рамках проекта будут разработаны научно-технические основы получения алюминиевых сплавов с повышенным уровнем механических характеристик, жаропрочности и стойкости к износу. Кроме того, на основе технологии микродугового оксидирования будут разработаны методы нанесения покрытий на деталях из высокопрочных алюминиевых сплавов. Формируемые покрытия обеспечат не только высокую износостойкость поверхностей и долговечность деталей двигателей, но и будут способствовать снижению токсичности отработавших газов, выступая в роли катализатора. Таким образом, будут сформирован базис для конструирования элементов цилиндро-поршневой группы из высокопрочных алюминиевых сплавов с покрытиями, полученными методом микродугового оксидирования с целью повышения надежности и снижения токсичности авиационных поршневых двигателей