На примере БЛА - демонстратора

Применение аддитивных технологий при создании БЛА

• Госкорпорация «Ростехнологии»

• ОАО «Конструкторское бюро «Луч»

• ОАО «НПО «Сатурн»

• МАИ

• ООО «Аэроб»

УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА

Технические характеристики БЛА-демонстратора

• Масса -3,8 кг• Размах крыла – 2,4 м• Длина – 1,6 м• Скорость полета – 90 – 100 км/час• Время полета – 1 – 1,5 час• Силовая установка – электродвигатель

• Срок разработки от идеи до появления образца –

2,5 месяца (при полном отсутствии опыта)

• Время непосредственно изготовления – 31 час

(безлюдная технология)

• Время окончательной сборки – 2 рабочие смены

• Стоимость изготовления демонстратора – менее

200 тыс. руб., в то числе

– 140 тыс. руб. – стоимость порошка и работы оборудования

Параметры создания демонстратора

• Обоснование технологической базы универсальной производственной площадки коллективного пользования для серийного производства БЛА различных типов и формирование универсального парка технологического оборудования для такой площадки

• Уникальные возможности АдТ по формированию недостижимых для традиционных технологий конфигураций упрочняющих элементов конструкции, позволяющих существенно повысить характеристики планера, реализовать глубокую интеграцию внутренних коммуникаций в силовую конструкцию

• По результатам предварительного анализа, аддитивные технологии (АдТ)наилучшим образом сочетаются с таким продуктом, как БЛА – массовым, конструкционно-сложным, вариабельным и конструктивно-завершенным финальным продуктом

Это сочетание будем условно обозначать «АдТ+БЛА»

Исходные предпосылки

Реализация инициативного проекта(проектирование БЛА-демонстратора)

Реализация инициативного проекта(3D печать БЛА-демонстратора)

Реализация инициативного проекта(сборка, испытания)

• Показана возможность создания относительно крупногабаритного функционально-завершенного изделия БЛА по АдТ (SLS-технологии)

• Создан демонстратор БЛА, как демонстратор возможностей технологии

• Накоплен опыт конструирования БЛА с учетом уникальных возможностей АдТ. Сформированы соответствующие технологические компетенции

• Определены уникальные потребительские свойства БЛА, создаваемых по АдТ

• Сформулирован достаточно полный пакет научно-технических задач по проблеме БЛА+АдТ

• Сформирована кооперация предприятий, как научно-техническое ядро работ по проблеме БЛА+АдТ

Основные итоги инициативного проекта

• Низкая стоимость продукта• Единство технологий по отношению к различным

типам и классам БЛА• Единство парка технологического оборудования для

производства широкого спектра БЛА• Уникально малые сроки от момента возникновения

потребности в конкретном продукте до его изготовления

• Возможность организации ремонта повреждений не путем «залатывания», а путем «выращивания» для замены конструкционных элементов целиком

• Возможность реализации технологического процесса в любом географическом месте (в месте применения изделия)

Уникальные возможности продукта БЛА+АдТ

• Ориентирование на изделия с коротким жизненным циклом, создаваемые по потребности

• Не создавать запасы изделий, а заказывать и создавать образцы по конкретной потребности, изготавливать их и утилизировать на месте, по мере возникновения и исчезновения потребности в конкретных типах и исполнении

• Видится возможным переход от концепции «БЛА с полезной нагрузкой» к концепции «летающая полезная нагрузка»

• Заказчик, потребитель может приобретать не партию БЛА номенклатурного ряда, а оборудование для «выращивания» и набор ПМО (флэшек) для изготовления образцов в соответствии с оперативными потребностями

• При выявляющихся «на месте» потребностей в корректировке конструкции БЛА возможно реализовать систему оперативного переконструирования по линии «потребитель-конструктор» с использованием типовых каналов связи

Возможности формирования новых эксплуатационных принципов

• Материалы• Технологии

• Конструкции• Специальное ПМО и

САПР• Оборудование, организация производства

• Т-Э обоснования• Применение, эксплуатация

• Кадровый потенциал

Структура научно-технических задач БЛА+АдТ

• Использован полиамидный порошок марки РА 2200, основные недостатки - низкие механические характеристики, гигроскопичность.

– Направления – добавки: стекловолокно, угольная нить и др., поверхностные покрытия; переход на полиэфирэфиркетон.

• Механические характеристики этих материалов уступают металлам и

композитам.– Направления – разработка металлических порошков для

ответственных элементов конструкции и материалов для гибридных полиматериальных конструкций.

• Мы не обладаем достаточно достоверными данными о характеристиках располагаемых и создаваемых материалах характеристиках конструкционных элементов в зависимости от материалов и используемых технологий.

– Направления - создание системы испытаний материалов и конструкционных элементов

Материалы

• Отработка технологии изготовления компонентов изделия, способов, режимов, и т.д.

• Отработка технологии тонкостенных крупногабаритных конструкций

• Отработка технологий гибридных полимерных полиматериалов

• Технологии изготовления совместных полимер –металлических конструкций

• Технологии наращивания полимерных конструкций на металлические силовые элементы

• Технологии наращивания полимерных и металлических конструкций на элементы бортовой аппаратуры: силовой установки, блоков автоматики, антенн и др.

Технологии

• Разработка теории и инженерных решений с новым размещением силовых элементов конструкции (геодезические, бионические и др.), позволяющим существенно повысить механические свойства конструкции в целом и скомпенсировать невысокие механические свойства материала

• Глубокая интеграция в конструкцию элементов внутренних коммуникаций, придания им несущих свойств

• Интеграция в конструкцию ЛА элементов бортового оборудования и полезной нагрузки

• Разработка новых аэродинамических форм в соответствии со свойствами материалов, характером нагрузок и экономико-эксплуатационными тенденциями

Конструирование

• Модели технологических процессов создания конструкции

• Модели характеристик материалов и конструкционных элементов, изготовленных по разным технологиям и материалам

• Разработка ПМО управляющих программ оборудования

• Создание САПР конструкции ЛА с учетом оптимизации геометрии упрочняющих элементов конструкции

• Создание САПР, обеспечивающих вариативность конструкции

Специальное ПМО и САПР

• Необходимо создание отечественного оборудования для выпуска БЛА и других продуктов

• Создание производственного комплекса, ориентированного на широкий спектр БЛА различного конструкционного исполнения, а также других изделий

• Создание мобильной установки для изготовления БЛА в районе расположения потребителя

Оборудование, производство

• Стоимость материалов в связи с их механическими свойствами и возможностями конструкционных исполнений

• Сопоставительная стоимость технологических переделов

• Сопоставительная оценка оснащения и оснастки производства

• Оценка стоимости жизненного цикла с учетом ресурсов и вариабельности изделий

• Оценка стоимости временных затрат ресурсов

Технико-экономические обоснования

• Создание мобильной АдТ-установки изготовления конструкций и их элементов

• Обеспечение ремонта повреждений путем «выращивания» поврежденных элементов конструкции (а не латания дыр)

• Создание системы непосредственного изготовления БЛА в районе применения, «бесскладированная эксплуатация»

• Создание системы дистанционного конструирования – корректировки ПМО работы установки в удаленном КБ в соответствии с текущими требованиями потребителя на месте применения

Применение, эксплуатация

• Подготовка специалистов по материалам и технологиям

• Подготовка специалистов по конструированию с ориентировкой на неординарные возможности АдТ

• «Приучивание» конструкторского состава комплексов с БЛА к применению технических и технологических решений БЛА+АдТ

Кадровый потенциал БЛА+АдТ

• АдТ наилучшим образом подходят для создания и применения БЛА малого класса и наоборот, БЛА -идеальное приложение для АдТ

• Уникальные возможности БЛА+АдТ открывают широчайшие перспективы для создателей и потребителей БЛА

• Сформирован перечень научно-технических задач развития направления БЛА+АдТ

• Инициативная группа предприятий, работавшая над созданием БЛА – демонстратора технологий, накопила опыт комплексного решения задач и видение перспектив направления исследований и разработки. Эта группа может рассматриваться как техническое и организационное ядро развертывания работ.

В Ы В О Д Ы