Уфимские ученые работают над будущим авиации

Проектирование и производство отечественных авиационных двигателей — тема актуальная, особенно в свете санкций. Как формализовать список требований к авиационному двигателю, тем самым сократив сроки его проектирования? На развитие этой темы ученый из УГАТУ, кандидат технических наук, заместитель декана факультета авиационных двигателей Николай Сенюшкин получил грант Президента РФ в размере 600 тысяч рублей.

— Тема моего проекта — «Проектирование авиационных двигателей с учетом требований к летательному аппарату в условиях его эксплуатации». Тема исследования лежит в русле научной школы профессора Игоря Кривошеева и реализуется в научной лаборатории систем автоматизированного проектирования авиационных двигателей.

При правильном подходе самолет — это самый надежный вид транспорта. Двигатель во время полета практически не выходит из строя, а встречающееся отказы, как правило, связаны исключительно с человеческим фактором и условиями эксплуатации. В то же время, нужно учесть, что условия эксплуатации самолета могут быть совершенно разными, начиная от условий дальнего Севера (холодно, сухо, плотный и чистый воздух, нет пыли и грязи) и заканчивая высокогорной Африкой и Азией (песок, пыль, жара, низкое давление). Первый вариант будет идеальным для двигателя, второй — наименее желательным. Таким образом, требования к двигателю могут варьироваться в зависимости от специфики эксплуатации.

Изначально наши самолеты были рассчитаны только на полеты внутри СССР, а когда возникла необходимость полетов в другие страны, — начались коллапсы. Например, оказалось, что на ТУ-154 нет системы кондиционирования, работающей при выключенных двигателях, что весьма актуально, к примеру, при полете в жаркую тропическую страну.

Если провести аналогию с автомобилем, то задавшись вопросом «Можно ли на «Матизе» ехать по пустыне», мы получим ответ «Да». Но насколько это будет эффективно? И не лучше ли выбрать для этих целей внедорожник?

В нашей лаборатории УГАТУ мы решили сформулировать методику разработки двигателя, которая ставила бы во главу угла условия применения летательного аппарата (и задачи, которые этот аппарат должен решать).

Итак, представьте, что вы проектируете двигатель для пыльных, грязных условий. В этом случае вы вынуждены мириться с присутствием пылезащитного устройства, которое портит показания двигателя, увеличивает расход топлива, но обойтись без него просто нельзя, иначе двигатель выйдет из строя. Если же самолет будет эксплуатироваться в условиях северных аэродромов с чистым воздухом, вы можете легко отказаться от пылезащиты, улучшив тем самым другие параметры, в частности экономичность двигателя. Размеры двигателя, его масса, экономичность, пылезащита — выбор этих параметров зависит от того, куда вы собираетесь лететь. Необходимо, чтобы двигатель работал наиболее эффективно в тех условиях, для которых предназначен. Элементарно: для эксплуатации в морских условиях будет актуальна защита двигателя от выпадения соли, ведь соль рано или поздно разъедает любой металл. А для некоторых стран имеет значение биологическая защита от плесени или грызунов.

Иногда к двигателям предъявляются взаимоисключающие требования. Например: «желательно, чтобы двигатель был легким, и, в то же время, максимально надежным».

— Мы разрабатываем методику, позволяющую осуществить этот выбор в автоматизированном режиме, — поясняет Николай Сенюшкин. — Пользователь в качестве входных данных указывает условия эксплуатации двигателя и зоны применения (а также размер летательного аппарата, его грузоподъемность, требования к размещению двигателя и экипажа, продолжительность эксплуатации). Программное обеспечение, в свою очередь, позволяет подобрать из имеющейся библиотеки двигателей подходящий вариант (или предложить требования к разработке нового двигателя). Таким образом, это формальный механизм, позволяющий свести все к единому решению.

Очевидно, что решение о выборе параметров двигателя нужно принять как можно раньше. Ведь чем раньше на этапе проектирования сделан выбор, тем меньше будет последствий на этапе производства.

На сегодня специфика проектирования состоит в том, что самолет производится в течение пяти-шести лет, а двигатель — около восьми-десяти лет.

— В результате внедрения методики можно сократить сроки проектирования, и как следствие, стоимость проектирования, — поясняет ученый из УГАТУ. — Кроме того, мы планируем внедрить данную методику в учебный процесс, при обучении студентов на специальности «Проектирование авиационных двигателей».

В перспективе, уверен Николай Сенюшкин, его проект будет способствовать более качественной подготовке специалистов в сфере проектирования авиационных двигателей. Очень важно, что аналогичные формализованные методики можно использовать и в малой авиации.

К разработке соответствующего ПО ученые УГАТУ планируют приступить в следующем году.