ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ИНУМиТ

Заслуживает упоминания работа конструкторов ИНУМиТ по проектированию купола мемориальной часовни в Воронеже, изготовленного из композитных материалов. В ходе работ, проведенных на безвозмездной основе, была разработана конструкция купола и оснастка для его изготовления.

В 2017 году коллектив инженерного центра принимает участие в XXI Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «РКК «Энергия», посвященной 60-летию со дня запуска первого искусственного спутника и занимает I место в секции «Производство и технологии» с докладом, посвященным технологиям разработки и изготовления оснасток с компенсацией коробления. Программное обеспечение ИНУМиТ для моделирования и устранения коробления композитных конструкций, на протяжении следующих лет значительно совершенствуется и на регулярной основе начинает применяться в проектах аэрокосмической отрасли, выполняемых инженерным центром. Первым таким применением становится его использование в оснастках с компенсацией коробления для композитных элементов крыла и оперения беспилотных летательных аппаратов.

Тем временем круг задач инженерного центра пополняется космической тематикой: ИНУМиТ начинает выполнение работ по проектированию и изготовлению композитной оснастки диаметром более 4 метров для формования силового каркаса лобового теплозащитного экрана перспективного космического корабля. Одновременно с этим проводятся расчеты по выбору оптимальных конструктивно-силовых схем композитных оснасток для изготовления высокоточных отражателей электромагнитного излучения для космических зеркальных антенн.

Научные разработки сотрудников ИНУМиТ – выпускников кафедры механики композитов МГУ имени Ломоносова – позволили создать аналитические инструменты для многоуровневого осреднения свойств композитных материалов, что закладывает прочный фундамент для всех будущих расчетов инженерного центра. Одновременно с этим начинается разработка собственного программного обеспечения для моделирования и устранения коробления композитных конструкций. Первое же применение данного ПО приводит к появлению выставочных экспонатов – «галочек», демонстрирующих высокую эффективность созданных инструментов для расчета и компенсации коробления. «Галочки» демонстрируются на выставке «JEC World 2017» в Париже и «Композит-Экспо» в Москве, где вызывают неподдельный интерес специалистов.

Команда ИНУМиТ занимает призовое место в федеральном этапе международного чемпионата по композитным конструкциям «Composite Battle World Cup Kazan 2016», где проектирует и изготавливает люк капота двигателя вертолета «Ансат».

История инженерного центра ИНУМиТ берет свое начало в 2016 году, когда в небольшой комнате в стенах МГУ имени Ломоносова был собран коллектив из трех авиационных инженеров для решения задач в области конструкции и прочности композитов. Первые успехи не заставили себя ждать: в том же году ИНУМиТ разрабатывает композитную оснастку для обтекателей приводов закрылков и панелей законцовок крыла ближнемагистрального самолета, а также оснастку для створок шасси.

Ряд собственных программных разработок сотрудников в этот период пополняется вспомогательными утилитами для подготовки конечно-элементных моделей авиационных конструкций. В частности, программой Fastener Doctor, служащей для установки и модификации крепежа в КЭ моделях. Доклад, посвященный программе Fastener Doctor, в 2018 году был представлен на XXI российской конференции «Компьютерные системы инженерного анализа MSC Software», где занял I место.

Новшеством для компании начиная с данного периода становятся проекты полного цикла: от разработки и паспортизации собственных композитных материалов под конкретные задачи до сдачи спроектированных и изготовленных изделий из них «под ключ». Так, например, в рамках работ по созданию композитных агрегатов для регионального самолета ИНУМиТ квалифицировал и паспортизовал разработанные эпоксидные препреги, спроектировал технологическую оснастку для изготовления агрегатов, а также испытательные стенды для натурных статических испытаний. Инженерами-прочнистами были написаны программы общей и специальной квалификаций материалов, программы натурных испытаний, выпущены расчетные методики и подетальные поверочные расчеты. Широкий круг специалистов инженерного центра принял участие в технологической отработке производства, проведении испытаний и сертификации конструкции.

Первым же вызовом становится требование к облику агрегатов в виде интегральных многостеночных конструкций, с чем инженеры компании успешно справляются с помощью синтеза конструктивно-силовых схем с применением методов топологической оптимизации. ИНУМиТ выполняет полный спектр проектировочных и поверочных расчетов разработанных агрегатов на статическую прочность, ресурс и живучесть, разработку электронных моделей и выпускает конструкторскую документацию.

Ряды сотрудников инженерного центра пополняют авиационные инженеры-прочнисты, и главным приоритетом компании в течение ближайших лет становятся задачи в области авиации. ИНУМиТ начинает реализацию проекта по проектированию композитных агрегатов регионального пассажирского самолета: тормозных щитков и многосекционного дефлектора закрылка.

Коллектив на этот момент насчитывает трех инженеров-конструкторов и четырех инженеров-прочнистов. Компания ведет работы по проектированию одноместной композитной яхты класса Mini Transat 6.50, разрабатывает комплект технологической оснастки для производства лонжеронов крыла большого размаха беспилотного летательного аппарата. Инженеры-прочнисты ИНУМиТ проводят расчет и выполняют компенсацию коробления композитной панели центроплана магистрального самолета. Новым направлением деятельности становится разработка оборудования для собственного производства композитных материалов.

Инженерный центр принимает участие в образовательной деятельности: ИНУМиТ организует и проводит цикл лекций по особенностям проектирования и сертификации конструкций из полимерных композитных материалов для предприятий двигателестроительной отрасли. Ведущие инженеры компании становятся наставниками учащихся школ Москвы в рамках образовательного проекта «Инженеры будущего». В том же году коллектив ИНУМиТ принимает участие в XXII международной научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов», где выступает с докладами, посвященными вопросам моделирования техпроцессов, ремонта повреждений композитных конструкций и синтеза конструктивно-силовых схем авиационных агрегатов методами топологической оптимизации.

Благодаря научным и программным разработкам в арсенале инженерного центра появляются новые виды моделирования технологических процессов производства композитов: расчеты температурных режимов горячих подпрессовок толстостенных изделий из препрегов и расчеты безопасных циклов отверждения, предотвращающих саморазогрев полимерных материалов в большом объеме. С помощью последних компания помогает отраслевым партнерам устранить перегревы больших объемов полимерной пасты в сотовом заполнителе, а также саморазогрев наплывов связующего, возникающих при производстве подкрепленных панелей методом вакуумной инфузии на сложной технологической оснастке.

Высокотемпературные полимерные композитные материалы, разработанные компанией «ИНУМиТ», находят применение в проектах инженерного центра. Из них конструкторы и прочнисты ИНУМиТ создают предкрылки киля многоцелевого вертолета, попадающие в струю горячего газа от двигателей. Вертолет с обновленными агрегатами демонстрируется на международном авиационно-космическом салоне «МАКС-2021».

Научные разработки, сделанные в данный период в области моделирования термопластичных композитов, позволяют компании решить задачу компенсации коробления и изготовления авиационных деталей из углепластика с матрицей на основе ПЭЭК. Специалисты отдела прочности, используя обширную базу наработок и валидированные расчетные модели, в короткие сроки выполняют расчеты и проводят устранение коробления лонжеронов крыла магистрального самолета, изготавливаемых методом вакуумной инфузии.

Новые композитные материалы ИНУМиТ, предназначенные для применения при сверхнизких температурах, находят свое место при создании уменьшенного прототипа несущего композитного криогенного топливного бака ракеты-носителя. Для его создания компания решает широкий круг амбициозных задач из области термомеханики, прочности, математики и технологии изготовления композитных резервуаров с фланцевыми уплотнениями без металлических лейнеров. Изготовление бака осуществляется роботизированной выкладкой, и первые же прототип конструкции успешно проходит прочностные испытания в криогенных условиях.

Космическое направление работы инженерного центра пополняется масштабным проектом по изготовлению из собственных материалов композитных элементов внешней оболочки перспективного пилотируемого космического корабля. Для реализации намеченных целей конструкторы и технологи компании создают комплект оснастки для каждой детали и выполняют технологическую подготовку производства; разрабатывается программа и методика приемосдаточных статических испытаний и стенды для их проведения.

В этот же период ИНУМиТ добивается значительных результатов в разработке сверхвысокотемпературных полимерных композиционных материалов и приступает к реализации проекта полного цикла по созданию и изготовлению композитных деталей горячей зоны двигателя. В течение нескольких следующих лет компания проходит путь, включающий совершенствование и испытания материалов, прочностные расчеты и разработку конструкции деталей, проектирование и изготовление полного комплекта технологической оснастки, изготовление конечных изделий.

Отдел прочности инженерного центра проводит уникальное сквозное моделирование многоэтапного технологического процесса изготовления композитной рабочей лопатки вентилятора, для выполнения которого разрабатываются собственные программные решения. В ходе работы определяются оптимальные температурные режимы промежуточных горячих подпрессовок, коробление изделия и трехмерная картина остаточных напряжений в каждом слое заготовки лопатки.

ИНУМиТ расширяет штат инженеров, проектирует и изготавливает из материалов собственной разработки регулируемую композитную оснастку для формования капотов мотогондолы двигателя средней размерности, а также комплект оснастки для наружного обтекателя, воздухозаборника и капотов новейшего двигателя малой размерности. В части работ по перспективному двигателю большой размерности конструкторы создают композитную оснастку для выкладки и отверждения рабочей лопатки вентилятора.

Развитие двигателестроительной отрасли России открывает перед компанией новые перспективы, и основная деятельность центра в этот период знаменуется рядом ярких проектов в области применения композитов для создания авиационных двигателей.

В истории инженерного центра происходит и другое знаменательное событие – компания открывает для себя новое направление, посвященное созданию и изготовлению композитных панелей пола и панелей облицовки багажно-грузовых отделений пассажирских самолетов. В этот период ИНУМиТ делает стремительный рывок вперед и в кратчайшие сроки создает уникальные негорючие полимерные композитные материалы и изделия из них, не уступающие по всем своим прочностным показателям, эксплуатационным характеристикам и весовой эффективности лучшим зарубежным аналогам.

Рост объемов использования композитных материалов ИНУМиТ в двигателестроении, авиационных и космических конструкциях приводит к созданию в инженерном центре группы квалификации материалов, задачами которой становятся испытания и паспортизация композиционных материалов по авиационным нормам.

Дальнейшим развитием двигателестроительной темы в инженерном центре становятся проекты, посвященные проектированию технологической оснастки и изготовлению композитных створок газогенератора перспективного авиационного двигателя, работающих в условиях высоких температур.

Отдел прочности начинает проектировочные расчеты двухместного учебно-тренировочного самолета.

Очередным проектом полного цикла в копилке компании становится создание композитного кожуха газотурбинной вспомогательной силовой установки для магистрального самолета. Инженеры выполняют перепроектирование существующего металлического кожуха из современных высокотемпературных композитных материалов, проводят проектировочные и поверочные расчеты новой конструкции на прочность, выпускают комплект конструкторской документации на новое изделие и полный спектр технологической оснастки, выполняют технологическую подготовку производства.

Инженерный центр расширяется и переезжает в новый офис, а его коллектив, насчитывающий на тот момент уже 15 специалистов, продолжает расти. Опытные авиационные инженеры-конструкторы, пополнившие ряды сотрудников центра, выполняют задачи по подготовке производства сопла, кожуха реверса и панелей звукопоглощающего контура двигателя средней размерности, деталей крыла самолета малой размерности.

Сотрудники инженерного центра продолжают принимать участие в отраслевых конференциях, где выступают с докладами, посвященными проектам компании в области конструкций из композитных материалов и собственным разработкам. Доклад о созданном программном инструменте Aero Load, предназначенном для нагружения конечно-элементных моделей агрегатов самолета распределенной аэродинамической нагрузкой, был представлен на шестой научно-технической конференции «Прочность конструкций летательных аппаратов-2024». На международной научно-технической конференции по авиационным двигателям ICAM 2025 сотрудники компании выступили с докладами, посвященными моделированию процесса изготовления композитной рабочей лопатки вентилятора, а также созданию высокопрочного композитного бандажа ротора электрогенератора, кожуха вспомогательной силовой установки и деталей горячей зоны двигателя из высокотемпературных полимерных композитов.

ИНУМиТ выполняет проект по разработке и изготовлению высокопрочного композитного бандажа ротора электрогенератора, условия работы которого включают эксплуатацию в широком температурном диапазоне с высокой частотой вращения. Проектирование бандажа было выполнено с помощью конечно-элементного моделирования, в котором решалась термомеханическая задача нагружения ротора с бандажом инерционными и тепловыми нагрузками. Изготовленный бандаж был подвергнут испытаниям в составе электрогенератора, в ходе которых успешно подтверждено соответствие изделия предъявляемым требованиям.

Традиционное для компании направление разработки композитной формообразующей оснастки расширяется проектами по проектированию и изготовлению оснасток для формования композитных деталей консолей крыла и оперения. ИНУМиТ совершенствует проверенную временем концепцию регулируемой оснастки и разрабатывает новый ее тип – оснастку с регулировкой в строго определенных местах, что эффективно решает задачу устранения коробления полок лонжеронов и других деталей, имеющих резкие локальные изменения кривизны, методом регулировки. Компания также осваивает проектирование и изготовление композитных формообразующих оснасток с армирующим наполнителем на основе стекловолокна, предназначенных для изготовления на них деталей из стеклопластиков. Инженерный центр выполняет проектирование таких оснасток для изготовления композитных вставок в окантовку дверей пассажирского самолета и оснасток для аэродинамических обтекателей высокоскоростного поезда.

Космическое направление работы инженерного центра на протяжении этого и следующего года расширяется и пополняется проектами по изготовлению внешних композитных оболочек нового типа и люков для пилотируемых космических кораблей, а также технологической оснастки для формования силового каркаса лобового теплозащитного экрана для космического корабля следующего поколения. Инженерный центр нарабатывает задел по композитным деталям переходного отсека ракеты-носителя ферменного типа, а также по конструкции композитных оснасток нового поколения для изготовления сверхточных отражателей электромагнитного излучения для космических зеркальных антенн. Сотрудники инженерного центра второй раз за его историю становятся обладателями I места за лучший доклад в секции «Производство и технологии» на XXIII Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ПАО «РКК «Энергия», прошедшей в 2024 году.

Инженерный центр переезжает в новый офис в московском инновационном кластере «Ломоносов», а общая численность сотрудников достигает 25 человек. Возросшее число задач дает импульс к развитию проектного отдела компании, который в этот период пополняется командой проектных менеджеров с технической специализацией в области композитных материалов и авиакосмических конструкций.