Бионический дизайн и 3D-печать для авиационных деталей |

Предприятия ОАК начали выпускать авиационные детали с использованием бионического дизайна, который предполагает заимствование природных решений для силовых элементов планера самолета. Детали отличаются ветвистой и сетчатой структурой, напоминающей строение растений или костей млекопитающих.

ОКБ Сухого разработало алюминиевый кронштейн для истребителя Су-57, который на 10% легче традиционного, но прочнее на 20%, рассказали в ГК «Ростех».

Изделие напоминает кость доисторического животного, а не деталь истребителя пятого поколения. Новый кронштейн легче на 10% и прочнее на 20% по сравнению с традиционными деталями. Бионический дизайн и аддитивные технологии снижают вес и расход дорогих сплавов и металлов до 30%, что снижает стоимость изделия. 3D-печать позволяет создавать сложные структуры, невозможные традиционными методами.

Это особенно важно для авиастроения, где каждый килограмм веса улучшает характеристики самолёта.

Методология генеративного дизайна, используемая при создании бионических деталей, основана на компьютерных технологиях, которые автоматизируют процесс проектирования, а инженеры-конструкторы могут создавать алгоритмы, генерирующие оптимальные решения. Нейронные сети, обученные на больших массивах данных, позволяют системе самостоятельно находить зависимости и предлагать наиболее эффективные варианты конструкции. Такой подход минимизирует участие человека в промежуточных этапах проектирования, ускоряя процесс разработки.

Бионический дизайн снижает массу деталей без ущерба для прочности, что важно для авиационной промышленности. Кронштейн, разработанный ОКБ Сухого, легче и прочнее аналогов.

Аддитивные технологии, такие как 3D-печать, позволяют создавать сложные структуры, недоступные традиционным методам. ВИАМ напечатал на 3D-принтере алюминиевый кронштейн, на четверть легче аналогов, за одну ночь, в отличие от недельной механической обработки.

В ОКБ Сухого аддитивные технологии применяются для создания элементов управления самолётами, таких как ручка управления истребителя Су-57, доработанная с учётом замечаний лётчиков. Также методом послойного синтеза изготовлены педаль управления и детали для продувочных моделей.

Исследования в области бионического дизайна и аддитивных технологий продолжаются в научных институтах России. Сотрудники СибНИА им. С. А. Чаплыгина изучают применение генетических алгоритмов и нейронных сетей для проектирования бионических конструкций. Например, в институте разработан алгоритм топологической оптимизации, который позволяет создавать детали с минимальной массой и максимальной жёсткостью. Технология уже была применена для оптимизации кронштейна узла энергонавески летающей лаборатории на базе самолёта Як-40.

Внедрение бионического дизайна и аддитивных технологийв авиастроении открывает новые возможности для снижения веса и повышения прочности авиационных деталей. Это не только улучшает технические характеристики самолётов, но и снижает затраты на производство. Со временем такие технологии могут стать стандартом в авиационной промышленности, постепенно вытесняя традиционные методы проектирования и изготовления.

Источник: