В Московском авиационном институте разработано универсальное программное обеспечение для контроля веса деталей для самолетов на этапе производства — цифровая платформа весового проектирования. Разработка позволяет вести расчет, контроль и анализ массово-инерционных характеристик на всех этапах жизненного цикла изделия.
Фото: Глеб Щелкунов, Коммерсантъ
— В промышленности существует проблема так называемого перевеса. По факту самолет при сходе с конвейера всегда получается несколько тяжелее запланированного. Это может происходить из-за неточного контроля веса отдельных деталей. Учитывая, что в самолете могут быть сотни тысяч узлов и агрегатов, это сказывается на итоговом весе,— рассказал начальник группы внедрения весовой платформы Николай Каусов.
По его словам, ПО также косвенно позволяет бороться с низкой топливной эффективностью. Из-за незапланированного перегруза самолета он сможет принять на борт меньше пассажиров и багажа. В результате растут сроки окупаемости авиатехники.
Весовую платформу инженеры МАИ создавали в тесном сотрудничестве с заказчиками из авиационной промышленности. В группу, работающую с требованиями к системе, вошли представители АО «Компания “Сухой”», ПАО «Ил», ПАО «Корпорация “Иркут”» и других предприятий. Пользователи получают доступ к системе с помощью клиентских модулей, которые в режиме онлайн визуализируют запрошенные данные.
Платформа имеет преимущества перед аналогами на российском рынке.
— На сегодня конструкторским бюро приходится использовать для весового контроля разные программы, заточенные под решение частичных потребностей в весовом проектировании и контроле. Наше решение универсальное и объединяет в себе несколько модулей с различным функционалом. Его можно применять не только на авиационном и ракетно-космическом производстве, но и в других отраслях промышленности,— сказал Николай Каусов.
Большой популярностью у российских инженеров пользовалось программное обеспечение Teamcenter от компании Siemens для управления жизненным циклом изделия. Однако после ухода компании из России проектировщикам, по сути, приходится работать на нелицензионном ПО.
— Наша весовая платформа позволяет работать абсолютно легально и предоставляет всем пользователям техническую поддержку. Первым приобретателем полного пакета лицензий на модули программы является АО «Компания “Сухой”», где маевская разработка внедрена в промышленную эксплуатацию,— пояснил Николай Каусов.
Ведутся переговоры о заключении лицензионных договоров с другими отечественными предприятиями, например филиалом ПАО «Корпорация “Иркут”» — «Региональные самолеты», АО «ЦНИИмаш». Разработчики уже получили регистрацию на свой продукт в реестре российского программного обеспечения. ПО постоянно дорабатывается и совершенствуется. В частности, сейчас его модули адаптируются к работе с операционными системами российского производства.
Цифровая платформа весового проектирования является частью создаваемой МАИ в рамках программы «Приоритет-2030» новой цифровой среды разработки, сертификации, производства и эксплуатации авиационной и ракетно-космической техники на протяжении всего жизненного цикла.
Николай Каусов и Дмитрий Стрелец, начальник научно-исследовательского отдела кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ, ответили на вопросы «Ъ-Науки».
— По факту самолет при сходе с конвейера всегда получается несколько тяжелее запланированного. Что сейчас помогает инженерам и конструкторам избегать перевеса?
Н. К.: На данный момент разные конструкторские бюро (КБ) для расчета массы самолета зачастую применяют непрограммные средства учета весовых параметров с высокой степенью вычислений вручную. Иногда это приводит к несогласованности действий между КБ, ошибкам и в итоге к перевесу конечного изделия.
Цифровая платформа весового проектирования предоставляет унифицированную и верифицированную методологию расчета и удобный интерфейс, что значительно повышает удобство и точность расчетов.
Д. С.: Превышение фактической массы самолета (масса самолета после взвешивания) относительно теоретической (масса самолета, которая принимается на этапе проектирования) может возникать по разным причинам: это и ошибки проектирования, и изменение требований заказчиком в процессе разработки самолета, невыполнение весовых лимитов комплектующих и т. д.
Действительно, практически никогда теоретическая масса самолета не совпадает с массой самолета по результатам взвешивания. Для того чтобы минимизировать эти расхождения, проводится ряд организационно-технических мероприятий по анализу и контролю массы изделия на всех этапах жизненного цикла. И цифровая платформа весового проектирования предназначена именно для решения таких проблем.
— Как работает весовая платформа МАИ? Расскажите, пожалуйста, подробно об этапах того, как можно взвесить самолет.
Н. К.: Наше программное обеспечение не взвешивает самолет в привычном понимании данного слова. В программе строится дерево конструкции и заносится информация о каждой детали и ее максимальный вес, который нельзя превышать. Далее производится расчет. По результатам расчета конструктор видит все необходимые ему характеристики как самолета в целом, так и его агрегатов. Узлы, масса которых выходит за установленный предел, выделяются красным.
Д. С.: Цифровая платформа весового проектирования имеет мультисервисную архитектуру. Ядром системы является модуль межсистемного взаимодействия, который обеспечивает связь между всеми сервисами, базами данных, а также внешними системами заказчика. Основные сервисы: расчета массо-инерционных характеристик и центровочных данных; анализа программы заправки и выработки топлива, тарировки топливных баков; весового паспорта изделия; весового проектирования; анализа массо-инерционных характеристик и центровочных данных при изменении вариантов загрузки и каталог вариантов загрузки. Система является открытой, что позволяет подключать и другие сервисы, в том числе созданные пользователем.
Для взвешивания самолета после его окончательной сборки используются специальные авиационные весы. Весы состоят из одной или нескольких весовых платформ и пандусов и позволяют выдерживать многотонные нагрузки. Самолет закатывают на такие весы и производят взвешивание. Как они выглядят, можно посмотреть в интернете, сделав соответствующий запрос.
— Расскажите, в чем универсальность системы МАИ?
Н. К.: Наша система имеет в своем составе множество модулей, выполняющих конкретную задачу: тарировку топливных баков, расчет моментов инерции деталей самолета, создание программ заправки и выработки топлива и другие. Все модули связаны между собой одной шиной и могут работать вместе или по отдельности. Если предприятию не нужен весь набор предлагаемых инструментов, то оно может закупить только те модули, которые ему необходимы. При необходимости могут быть разработаны дополнительные модули и легко интегрированы к уже имеющимся.
Д. С.: Здесь лучше говорить не об универсальности, а о кроссплатформенности системы. Основные операционные системы, на которых может быть развернута цифровая платформа весового проектирования, это Windows и Astra Linux.
— Можно ли использовать эту технологию в других областях промышленности кроме авиации и ракетостроения? Каких и как?
Н. К.: Помимо авиационных и ракетостроительных предприятий к цифровой платформе проявляют интерес судостроительные и автомобилестроительные компании, поскольку методология расчета массы у всех примерно одинаковая и при необходимости могут быть внесены изменения в систему расчетов отдельно для каждой сферы.
Д. С.: Цифровая платформа весового проектирования интересна всем, для кого вопросы центровки, минимизации и контроля массы изделий являются одной из ключевых задач при разработке высокотехнологичной продукции. Кроме авиации и космоса это судостроение, вертолетостроение, в автомобилестроении появляются проекты летающих авто, для которых это тоже актуально, и др.\
