Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) успешно освоили выпуск импортозамещающего элемента для авиационных двигателей, используя алгоритмы машинного обучения.
Этот сложный проект по созданию композитной лопатки вентилятора авиационного двигателя был реализован казанскими учеными благодаря современному оборудованию, которое университет получил в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Композитный дивизион КНИТУ-КАИ наладил выпуск рабочей лопатки вентилятора авиадвигателя, используя собственную технологию 3D-тканого преформинга. В университете создали цифровую модель технологического процесса изготовления лопатки, что позволило решить основную задачу — создать и настроить адаптивный технологический процесс производства элемента, от входного контроля сырья до проверки качества готовой продукции.
Как отметил Евгений Пузырецкий, научный сотрудник ЦКТ КНИТУ-КАИ, в настоящее время в России отсутствуют композитные лопатки для авиационных двигателей. Традиционно используются дорогостоящие титановые лопатки, требующие продолжительной обработки. Разработка композитных лопаток – важный шаг в модернизации существующих и создании перспективных двигателей нового поколения.
Композитные лопатки, изготовленные в КНИТУ-КАИ, отличаются улучшенными физико-механическими свойствами, повышенной технологичностью, минимальным количеством отходов и, что немаловажно, высокой скоростью производства: новый цикл занимает около 2-3 дней по сравнению с длительным и затратным производством металлических аналогов. Кроме того, в производстве используются отечественные углеродные волокна и связующие.
Работа над проектом началась около четырех лет назад и включала отработку процесса пропитки преформ, создание и отладку специального устройства для приклейки титановой кромки. Адаптивный процесс формования рабочей лопатки вентилятора с применением машинного обучения был реализован в 2024-2025 годах. Важную роль в успехе проекта сыграло приобретение оборудования для механической обработки, что позволило ученым завершить производственный цикл.
Этапы изготовления включают обрезку и входной контроль преформы, испытание ключевых параметров связующего, формование лопатки вентилятора, механическую обработку, приклейку металлической кромки и неразрушающий контроль. Пропитка и отверждение происходят в стальной пресс-форме.
Леонид Шабалин, ведущий научный сотрудник ЦКТ КНИТУ-КАИ, пояснил, что адаптивность формования заключается в использовании результатов входного контроля в специальной инженерной модели, разработанной инженерами Центра с использованием машинного обучения по данным цифрового двойника технологии, для оперативного определения оптимальных параметров процесса пропитки и отверждения.
На каждом этапе производства детали проводится контроль размеров и геометрии. После формования заготовка подвергается мехобработке на фрезерном пятиосевом станке. Затем изделие отправляется на разработанный сотрудниками ЦКТ КАИ стенд для приклейки металлической кромки, обеспечивающий высокую точность параметров склеивания.
Завершение проекта в 2025 году подчеркивает высокий уровень компетенции ЦКТ КНИТУ-КАИ в области композитных технологий и открывает новые горизонты для развития отечественного авиастроения в рамках достижения технологического суверенитета страны.
Создано при поддержке Минобрнауки РФ.
