В День науки в ЮУрГУ состоялась научная сессии Уральского научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» (УМНОЦ). Участниками форума стали представители ведущих вузов, научных организации и промышленных предприятий Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Были подведены итоги работы первого года деятельности УМНОЦ и обсуждены перспективы развития.
Ректор Южно-Уральского государственного университета Александр Шестаков выступил с докладом, в котором уделил большое внимание уникальному проекту ЮУрГУ – возвращаемой ракете «Корона». В рамках УМНОЦ разрабатываются основы ее технологии.
Прорывной проект
- В мире растет интерес к проектам, направленным на снижение стоимости космических запусков. И на этом рынке Россия, к сожалению, уже не является лидером. В этой связи проект «Возвращаемая многоразовая ракета «Корона», предлагаемый ГРЦ имени академика В.П.Макеева, - прорывной и с точки зрения работы университета, и с точки зрения развития аэрокосмической техники в нашей стране.
Ректор рассказал об особенностях двигательной установки. Ученые ЮУрГУ изучили мировой научный опыт и сделали обзор публикаций перед началом реализации этого проекта. Среди недавних разработок - аналогичный проект Калифорнийского университета. Однако испытания, которые провели американцы, завершились неудачей.
Большинство исследований, проведенных в США, Японии, Германии, Китае и России в период с 2000 по 2020 год были завершены на стадии математического моделирования и применялись только для двигателей малых тяг. Ректор отметил, что во всех разработках участвовали ведущие университеты, которые создавали цифровую модель. В ЮУрГУ также был создан цифровой двойник двигателя возвращаемой ракеты.
Университет имеет мощный суперкомпьютер, научный коллектив, способный создавать цифровые модели. По результатам моделирования ученые выполнили аэрогазодинамический расчет центрального тела при различных условиях внешней среды. Полученная структура потока, а также его параметры показывают, что свойства регулирования для данного двигателя выполняются. Структура потока определила ряд возможных решений для дальнейшего совершенствования двигателя. Исследования предстоит выполнить в ближайшем будущем.
В ходе работы был выявлен ряд ноу-хау, поданы заявки на патентование. По результатам моделирования разработан макет демонстратора двигательной установки с обтекаемым телом. Стенд для испытания в НИИ машиностроения (Нижняя Салда), оснащенный необходимой датчиковой аппаратурой, позволит определить основные характеристики и адекватность цифровой модели. Испытания запланированы на октябрь текущего года.
Александр Леонидович отметил высокую новизну этой работы. Подобных двигателей в нашем Отечестве никто не разрабатывал. Как показал анализ публикаций, и в других странах результаты скромные.
Композитные материалы
Интерес к композитным материалам в аэрокосмической промышленности постоянно растет. Подтверждение этому результаты запросов в базе данных Scopus. Композиты в разы прочнее металлических материалов, углепластик до пяти раз легче и прочнее традиционных сталей. Александр Шестаков рассказал об опыте ЮУрГУ по разработке композитных материалов.
В университете эти работы ведутся уже сорок лет. В 1974 году по заказу КБ имени А.Н.Туполева были проведены первые работы по моделированию композитов, изучению их свойств и структуры. В то же время ГРЦ имени академика В.П.Макеева поручил ЧПИ разработать новую конструкцию образца для тестирования композитов, которая до сих пор используется.
Сегодня к композитным материалам в аэрокосмической отрасли предъявляются очень высокие требования, и разработки ЮУрГУ этим требованиям соответствуют. Позади расчеты и эксперименты. На следующий год запланирована большая работа, включающая разработку цифровых двойников агрегатов и ракеты в целом, а также логарифмов искусственного интеллекта для оптимизации полетных процедур и обслуживания на Земле с точки зрения прочности и надежности.
«Корона» мирового уровня
Задачи поставлены чрезвычайно сложные, но их решение позволит многие вопросы отрабатывать на Земле по средствам адекватного цифрового моделирования. Ректор рассказал также об уникальной системе управления многоразовой ракеты и навигационных системах для аэрокосмической отрасли, разрабатываемых в ЮУрГУ.
- Начиная работу в этом направлении, в зарубежных публикациях мы не нашли информацию о том, как осуществляется управление при посадке ракет Илона Маска. Мы изложили свое видение, которое сформировалось на основе имеющихся знаний и опыта. За годы реализации проекта университет существенно продвинется вперед в научном плане. Накопленный опыт, суперкомпьютинг и вычислительные мощности нашего суперкомпьютера, который является одним из самых масштабных в России, обеспечивают потенциал для таких научно-исследовательских работ. Именно благодаря цифровым моделям сокращаются сроки разработок и повышается их качество.
- Мы начали работу, безусловно, мирового уровня. Мы знаем, как двигаться дальше в этом направлении. Хочу поблагодарить генерального конструктора ГРЦ имени академика В.П.Макеева академика РАН Владимира Дегтяря за доверие и губернатора Челябинской области Алексея Текслера за веру в ЮУрГУ и финансирование работ.
Тема «Возвращаемая ракета «Корона» заинтересовала журналистов. На вопрос «смогут ли ученые ЮУрГУ удивить Илона Маска», Александр Шестаков ответил следующее:
- У Илона Маска, конечно, другие деньги, чтобы заниматься аэрокосмической сферой. А в России всегда было так: меньше денег, но очень изящные инженерные решения. С этой точки зрения, мы, конечно, его удивим.
В рамках реализации этого проекта ЮУрГУ взаимодействует с «НИИ машиностроения» (Нижняя Салда), «ГРЦ имени академика В.П.Макеева», НПО автоматики имени академика Н.А.Семихатова, предприятиями Челябинской области, которые производят углепластиковые композиты, и другими партнерами. Такая серьезная кооперация, безусловно, даст результат. Эксперимент, связанный с запуском возвращаемой ракеты «Корона», впечатляет.