Конструкторско-технологические решения в выборе рациональной заготовки ответственных деталей авиационно-ракетной техники на основе создания цифровых двойников

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Миронова Л. И.*, Дмитриев О. Н.**, Коваль Н. А.***, Колесник С. А.****

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: mironova_lub@mail.ru
**e-mail: olegdmitriev@yandex.ru
***e-mail: niki-kov@yandex.ru
****e-mail: sergey@oviont.com

Аннотация

Изложена сущность принятия рациональных конструкторско-технологических решений в вопросах выбора вида заготовки и материала на детали изделий авиационно-ракетной техники. В этом аспекте рассмотрены первоочередная роль конструктора и его ответственность на этапе проектирования авиационных конструкций, конечной целью которых является получение продукта высокого качества с требуемыми эксплуатационными характеристиками и заданным ресурсом. Отмечены достоинства применения литых заготовок в авиастроении, изготовленных из высокопрочных алюминиевых сплавов и выделены вопросы, решения которых непосредственно связаны с выбором и назначением вида заготовки, марки литейного сплава, а также снижением трудоемкости производства изделия в целом. Дан краткий анализ особенностей литейного производства отливок и приведены характеристики применяемых традиционных и перспективных литейных алюминиевых сплавов. Многофакторность взаимных связей литейного заготовительного передела и их вариативность осложняет выбор ключевых параметров заготовки. Отмечено, что перспективным инструментарием здесь является реализация новых технологий цифрового прототипирования производственных процессов на базе создания цифровых двойников. Приведены примеры применения в проектной практике программных продуктов систем компьютерного моделирования литейных процессов. Показаны функциональные возможности отечественного программного комплекса «ПолигонСофт», позволяющих моделировать сложные процессы заполнения и кристаллизации жидкого расплава, теплообмена в литейной форме, а также прогнозировать литейные дефекты усадочного и другого характера. Приведены результаты моделирования формообразования типовых деталей авиационной техники, изготовленных литьем в металлические формы из различных марок алюминиевых сплавов. Отмечено, что тестирование виртуальных прототипов в системах компьютерного моделирования производственных процессов позволяет выявить наиболее критические зоны с точки зрения технологической отработки процессов изготовления и обеспечения требуемых качественных и количественных характеристик разрабатываемого изделия.

Ключевые слова:

принятие конструкторско-технологических решений, цифровое прототипирование, выбор вида заготовки, виртуальные прототипы, технологическая отработка процессов изготовления, снижение трудоемкости производства

Список источников

  1. Скворцов Е.Б., Чанов М.Н., Шелехова С.В. Методы интеграции в концептуальном проектировании самолетов транспортной категории // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2023. № 3. С. 14-27.
  2.  Анисимов К.С., Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., и др. Оптимизация процесса совершенствования авиационных комплексов на базе концепции функционального проектирования // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2022. № 1. С. 105-123. DOI: 10.31857/S0002338822010036
  3.  Желтов С.Ю., Жеребин А.М., Попов В.А. Системный анализ и внешнее проектирование авиационных комплексов – основной исследовательский этап создания авиационной техники // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2013. № 8. С. 65-71.
  4.  Орлова Е.В., Орлов М.Ю. Методика концептуального проектирования камер сгорания газотурбинных двигателей для самолетов гражданской авиации // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 3. С. 159-165. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=185676
  5.  Седельников А.В., Танеева А.С. Концептуальная модель малого космического аппарата технологического назначения // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 44-55. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180647 
  6.  Ткаченко А. Ю., Пелевин В. С., Алексенцев А. А., Филинов Е. П. и др. Филинов Е. П. Концептуальное проектирование стартера генератора на базе виртуальной среды АСТРА-9 // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 114-122. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=179113
  7.  Волостнов Б.И. Цифровое машиностроение: принципы создания и перспективы развития интеллектуальных производств // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2018. №1. С. 4-37.
  8.  Сироткин О.С., Сироткин Р.О. Цифровизация в машиностроении: проблемы и тенденции развития // Авиационная промышленность. 2021. № 1. С. 61-69.
  9.  Долгов В. А., Никишечкин П. А., Ивашин С. С. и др. Современные подходы к построению цифровых двойников продуктов, процессов и систем, включая производственно-логистические системы машиностроительных предприятий // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2023. № 2. С. 88-96. DOI: 10.52261/02346206_2023_2_88
  10.  Богинский А.И., Чурсин А.А. Цифровые модели для оптимизации производственно-технологических процессов // Вестник машиностроения. 2020. №  2. С. 63-67.
  11.  Анциферов С.И., Сычев Е.А., Карачевцева А.В., и др. Цифровое проектирование беспилотного летательного аппарата для мониторинга объектов агропромышленного комплекса // Вестник машиностроения. 2025. Т. 104. № 7. С. 535-539. DOI: 10.36652/0042-4633-2025-104-535-539
  12. Кобзев В.В., Бабкин А.В., Скоробогатов А.С. Цифровая трансформация промышленных предприятий в условиях новой реальности // π-Economy. 2022. Т. 15. №5. С. 7-27. DOI: 10.18721/JE.15501
  13. Скворцов Е.Б., Бондарев А.В. Чанов М.Н., и др. Сложность и синергия в системной интеграции технологий самолета // Авиационная промышленность. 2024. №1. С. 53-66.
  14. Левкина О.Ю. Проблемы организации эффективного производства литых заготовок на авиастроительном предприятии и пути их решения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 4(3). С. 693-697.
  15.  Ammar HR, Samuel AM, Samuel FH. Porosity and the fatigue behavior of hypoeutectic and hypereutectic aluminum-silicon casting alloys. International Journal of Fatigue. 2008;30(6):1024–1035. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2007.08.012
  16. Крушенко Г.Г., Двирный В.В., Решетникова С.Н., и др. Повышение плотности деталей летательных аппаратов, отливаемых из алюминиевых сплавов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 1. № 12. С. 312-314.
  17. Галдин Н.М., Чернега Д.Ф., Иванчук Д.Ф., и др. Цветное литье: Справочник. М.: Машиностроение, 1989. 528 с.
  18. Белоусов Н.Н., Кашевник Л.Я. Новые высокопрочные алюминиевые сплавы для литья в металлические формы // Вопросы оборонной техники. Серия XVI. 1975. Вып. 70. С. 14-20.
  19. Монастырский А.В., Власов Ю.Б. PoligonSoft для литейного производства // Литейное производство. 2022. № 8. С. 31–37.
  20. Миронова Л.И., Монастырский В.П., Воронов А.А., и др. Особенности формообразования литых армированных деталей. Проблемы и способы их разрешения // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2016. №1. С. 141–147.


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026