Академия наук авиации и воздухоплавания о форуме "Цифровые технологии в авиации"

Он поддержал инициативу АНАиВ о проведении подобных конференций, пожелал участникам успешной работы и получения интересной информации о новых разработках во всех направлениях исследований авиационной отрасли.

Целями конференции являлись систематизация знаний в области цифровых технологий в авиационной отрасли, обмен информацией о достижениях в области цифровых технологий между научными направлениями авиационной отрасли, выработка единых подходов к терминологии и применяемым технологиям.

Спектр цифровых технологий включает не только автоматизацию документооборота, использование компьютерных программных комплексов для поддержки этапов жизненного цикла изделий, автоматизацию производственной деятельности, разработку и масштабное использование цифровых прототипов и двойников в совокупности с современными программно-аппаратными средствами сбора, обработки и передачи информации, но и цифровые средства и системы, используемые при подготовке кадров.

Эти и другие стороны цифровизации были затронуты в докладах участников конференции, которые представляли 52 организации авиационной промышленности, научно-исследовательских организаций и вузов.

Пленарные доклады были представлены ведущими научными и производственными организациями, представляющие все основные направления авиационной науки и промышленности – ЦАГИ, ЦИАМ, ОАК, Национальный центр вертолетостроения имени М. Л. Миля и Н. И. Камова, НПО НаукаСофт, научное отделение «Цифровизация и инновационные технологии в авиации» АНАиВ. Авторами изложены достигнутые результаты этих организаций в применении цифровых технологий.

Так в докладе Гуревича Оскара Соломоновича, заместителя генерального директора – директора Исследовательского центра «САУ двигателей» ЦИАМ, представлены результаты исследований, направленных на уменьшение объемов, а следовательно, и стоимости испытаний газотурбинных двигателей, за счет определения характеристик двигателя путем цифровых расчетов.

Для решения этой задачи разработан математический испытательный стенд «Авиационный газотурбинный двигатель» (Цифровой двойник «Эксплуатационные характеристики авиационного ГТД»). Испытательный стенд представляет собой реализованную в программном коде математическую модель, которая позволяет осуществлять сопровождение всех этапов наземных и летных испытаний и, кроме того, дает дополнительные возможности контроля параметров рабочего процесса, не измеряемых в натурных экспериментах, применения цифровых моделей в бортовой системе управления газотурбинными двигателями. Валидация моделей происходит в процессе функционирования по данным термогазодинамического расчета в реальном масштабе времени.

Доклад Вермеля Владимира Дмитриевича, начальника научно-технического центра ЦАГИ, посвящен применению цифровых технологий в разработке и изготовлении аэродинамических моделей для экспериментальной отработки разрабатываемых и модернизируемых летательных аппаратов.

Отличием задачи создания и изготовления таких моделей от серийных производств является необходимость изготовления единичных экземпляров моделей. Ввиду того, что для всего перечня работ по разработке фюзеляжа одного летательного аппарата необходимо изготовить достаточно большое количество разных моделей. Так в обеспечение проекта МС-21 было разработано 15 моделей с 35 вариантами компоновки. Автором представлены этапы, в которых целесообразно использовать цифровые модели. Это конструирование, компоновка, расчет аэродинамических характеристик, анализ напряженно-деформированного состояния, обработка на станках с числовым программным управлением и контроль изготовления. Выделены направления дальнейших исследований, среди которых наиболее важными являются интеграция зарубежного и отечественного программного обеспечения (ПО), а также разработка моделей функциональных подсистем на основе отработанного отечественного ПО. Показано, что применение цифровых моделей почти в два раза позволяет сократить сроки и трудоемкости разработки и изготовления аэродинамической модели.

Первый вице-президент Академии наук авиации и воздухоплавания, научный руководитель ООО «НПО НаукаСофт» Халютин Сергей Петрович в своем докладе обратил внимание на необходимость приведения к единому пониманию новых терминов и определений, которые появились в процессе развития цифровых технологий.

Показал смысловые различия в терминах «математическая модель», как совокупность математических символов и операторов, «цифровая модель» как реализация математической модели в виде программного кода в компьютере и «цифровой двойник» как совокупность «цифровой модели», которая постоянно уточняется на основе полученных от исходного объекта данных при наличии двусторонних информационных связей между моделью и объектом. Кроме того, автором представлены направления использования цифровых технологий в авиационной электроэнергетике, начиная с 80-х годов прошлого века до настоящего времени, а также возможности использования энергетического подхода (метода математического прототипирования энергетических процессов) как единого подхода для формирования основы цифровых двойников – математических моделей, приспособленных для применения в бортовых системах в реальном масштабе времени. На практических примерах показано, как система распределения электроэнергии на летательном аппарате благодаря применению цифровых двойников может стать не только центром диагностирования всего авиационного оборудования, но и устройством для интеллектуальной интеграции всего электроэнергетического комплекса самолета.

Лялюк Игорь Николаевич, заместитель руководителя научного отделения «Цифровизации и инновационные технологии» Академии наук авиации и воздухоплавания в исторической ретроспективе показал появление базовых понятий цифровых технологий, историю развития вычислительных систем, переход от кибернетики к автоматизации и цифровизации. Он утверждает, что цифровизация – это всего лишь адаптация классических методов и способов автоматизации различных областей народного хозяйства и сфер деятельности человека к практическим потребностям современного общества с учетом новых технологий в области вычислительной техники, программирования, информатики, связи и т.п. Автор предлагает использовать накопленный опыт в создании и использовании баз данных для организации информационных процессов и решения задач автоматизации. В современном мире важную роль будут играть суперкомпьютеры, производительность которых в 2022 году превысила 1 квинтиллион операций с плавающей запятой (точкой) в секунду (FLOPS) – 1 Эксафлопс. Показана необходимость развития аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей для обеспечения взаимодействия аналоговых по природе рецепторов и эффекторов человека с цифровым компьютером.

Системным вопросам цифровой трансформации вертолетостроения России был посвящен доклад заместителя генерального директора по науке и инновационному развитию АО «НЦВ Миль и Камов» Бельского Александра Борисовича.

Проведен подробный анализ программных комплексов и электронных документов, которые используются на всех этапах жизненного цикла разработки вертолетов – от маркетинговых исследований до утилизации. Показано, что применение цифровых технологий на примере вертолета Ми-171А3 уже сейчас помогло сократить время изготовления опытного образца до полутора лет. При применении цифровых моделей незначительное увеличение трудоёмкости разработки конструкторской документации с лихвой компенсируется существенным снижением трудозатрат на испытания и изготовление опытных образцов. Автором рассмотрен весь спектр технологий цифровой трансформации при разработке, производстве и облуживании, кроме того, определены направления цифровой трансформации в вертолетостроении – это планирование и контроль выполнения программ, управление верификацией, применение системного подхода к разработке продукта, внедрение моделеориентированного производства и автоматизация управления взаимодействием с поставщиками. Определены стратегические тренды в вертолетостроении до 2030 года – использование цифровых двойников изделий, технологических процессов, производства, а также интегрированные контроль и управление в режиме реального времени на основе аналитики жизненного цикла и анализа данных. Отмечено, что в процессе трансформации должны претерпеть существенные изменения задачи и функции персонала. Отдельно отмечены проблемы при верификации и сертификации изделий вертолетной техники.

В докладе главного специалиста ПАО «ОАК» Акимова Александра Николаевича были представлены теоретические аспекты формирования законов управления с целью предотвращения попадания беспилотного летательного аппарата в опасные зоны. Опасными зонами являются неблагоприятные атмосферные образования, естественные и искусственные наземные препятствия, зоны обнаружения и поражения средствами ПВО и др. Возможности реализации представленных алгоритмов обеспечиваются наличием на современных летательных аппаратах развитых информационно-управляющих систем, оснащенных комплексом БЦВМ с системой реального времени и функциональным программным обеспечением, в которое входят модули цифровых карт местности.

Секционные доклады были представлены в рамках работы четырех секций – «Проблемные вопросы цифровых технологий», «Цифровые технологии управления и оптимизации динамических процессов», «Цифровые технологии в разработке, испытании и производстве авиационной техники» и «Прикладные вопросы применения цифровых технологий в авиационной отрасли». Тематика докладов охватывала все направления работы конференции – от вопросов моделирования изделий, процессов и систем, новых методов управления, программных комплексов до проблем интеграции беспилотных воздушных судов в общее воздушное пространство.

На заключительном заседании конференции принято решение, в котором участники подтвердили актуальность направлений и необходимость систематизации знаний в области цифровых технологий в авиационной отрасли, обмене информацией о достижениях в области цифровых технологий между научными направлениями авиационной отрасли, выработке единых подходов к терминологии и применяемым технологиям.