Развитие технологии цифровых двойников в ОДК

В начале 1990-х гг. у двигателистов появилась мечта создать вычислительную технологию проектирования ГТД с применением современных численных методов (прообраз «виртуального двигателя» или «цифрового двойника»), которая позволила бы исключить длительную и дорогостоящую доводку на стендах и установках, заменить натурный эксперимент численным, первый опытный образец делать в соответствии с ТЗ. В ходе работ по формированию технологии «виртуального двигателя» инженеры пришли к выводу о необходимости создания «цифровых двойников» не только как технологии, но и как продукта, который будет нужен заказчику.

Ключевыми составными частями технологии «цифровых двойников» стали процессы управления требованиями, мультидисциплинарной оптимизации, управления конфигурацией, валидации и верификации математических моделей и процесс управления данными производства. При этом, реализованные на основе конкретных программных комплексов, перечисленные процессы должны иметь возможность эффективно обмениваться данными и обеспечивать сквозное проектирование, производство, испытания и эксплуатацию изделий.

Флагманским проектом по формализации процессов стала разработка перспективных двигателей SaM-146 и ПД-14.

К проектированию ПД-14 подошли с расчетом максимального использования математического моделирования для обоснования принимаемых решений. Первым шагом к пониманию необходимого объема моделей стало формирование технологии управления требованиями. Была составлена система требований, включающая в себя несколько взаимозависимых уровней: от уровня требований технического задания до уровня требований к отдельным деталям. Система содержит несколько десятков тысяч контролируемых параметров. Технические решения в ходе проектирования базировались на результатах расчетов, удовлетворяющих системе контролируемых параметров.

Подобный подход позволил обеспечить прозрачность проектирования и существенно сократить сроки предварительных испытаний первых опытных образцов. Была создана формализованная методика управления требованиями, готовая к автоматизации.

Следующая составная часть технологии «цифровых двойников» была отработана при проектировании двигателя ТВ7-117. В ходе проекта была создана система взаимоувязанных математических моделей отдельных составных частей двигателя с возможностью многопараметрической оптимизации, а также использования единой цифровой платформы. Результатами применения технологии стали конструкторские решения, направленные на снижение массы силовой установки, полученные в автоматическом режиме в короткие сроки. В данном проекте удалось проработать детальные требования к цифровым двойникам как к продуктам.