Маёвский цифровой двойник поверхности повысит надёжность соединений в двигателях

В Московском авиационном институте реализуется множество проектов, конечной целью которых является повышение надёжности и долговечности конструкций летательных аппаратов. Один из перспективных проектов такого рода ведётся под руководством доцента кафедры 204 «Авиационно-космическая теплотехника», кандидата технических наук Алексея Ежова. Вместе со студентами первого курса магистратуры Полиной Талалаевой, Ильёй Сладковым и Никитой Голиковым молодой учёный работает над моделированием процессов контактного теплообмена в узлах двигателей современных летательных аппаратов.

Исследования тепловых контактных явлений на кафедре 204 ведутся давно, однако Алексеем Ежовым был предложен совершенно новый подход к этой работе, а именно моделирование контактного взаимодействия реальных микрорельефов поверхностей. Этот подход учитывает анизотропию, то есть неоднородность свойств контактирующих материалов. Полученная в результате модель цифрового двойника поверхностей даёт возможность спрогнозировать характер тепловых потоков в сложных конструкциях, включающих в себя множество соединений деталей из разнородных материалов.

— В частности, мы можем рассчитать процессы теплообмена в соединениях композитных деталей с металлическими: например, керамической лопатки и металлического замка в авиадвигателе, — рассказывает Алексей Ежов. — Такой расчёт необходим, чтобы предсказать возможные поломки и избежать нештатных ситуаций при эксплуатации летательных аппаратов.

В рамках проекта была произведена оценка влияния анизотропии свойств композитного материала на характеристики теплового контакта с металлическими поверхностями. Для этого была произведена модификация имеющейся методики, позволяющая учитывать данные явления. В дальнейшем исследователи планируют проведение натурного эксперимента для верификации полученных результатов.

Работа маёвцев не раз получала высокую оценку представителей отраслевых предприятий. Так, в 2019 году экспертное жюри Всероссийского конкурса «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» включила проект в число 10 лучших, авторы были удостоены диплома АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» и почётной грамоты ПАО «Ракетно-космическая корпорация „Энергия“ имени С.П. Королёва». В 2020 году тот же конкурс принёс молодым исследователям второе место по направлению «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки».

— В первую очередь, результат нашей работы будет полезен организациям, разрабатывающим конструкции авиационного и космического назначения с преобладанием сборок из композиционных и металлических материалов, — отмечает руководитель проекта. — Достоверное определение теплового и напряжённо-деформированного состояния конструкций с элементами из композиционных материалов, находящихся в контакте с металлическими поверхностями, является первостепенной задачей на производстве, и потому мы видим большой потенциал дальнейшего использования нашей модели в реальных технологических процессах.