Криони Н.К - Развитие научно

Уфимский государственный
авиационный технический
университет
Достижения и разработки ФГБОУ ВПО «УГАТУ»
Ректор УГАТУ Криони Н.К.
Уфа 2016
1
Основные сведения об университете
• Образован в 1932 г. в г. Рыбинске.
• В 1942 г. переведен в Уфу и переименован в Уфимский авиационный институт им. Серго
Орджоникидзе.
• В 1992 г. переименован в Уфимский государственный авиационный технический университет.
• Количество факультетов – 7.
• Количество образовательных институтов – 2.
• Количество направлений подготовки (специальностей) студентов – 56.
• Количество кафедр – 64.
• Количество базовых кафедр – 11.
• Количество филиалов – 5.
• Количество научно-педагогических кадров – более 1200, в том числе
свыше 200 докторов наук, более 700 кандидатов наук.
• 5 диссертационных советов по 14 специальностям.
• Количество студентов – около 20000, в том числе 116 иностранных, из 26 стран.
2
Образовательный потенциал университета
Высшее образование
Дополнительное
образование
Факультет авиационных
двигателей, энергетики и
транспорта
Центр дополнительного
образования
Факультет авиационнотехнологических систем
Бизнес-центр «Открытая школа»
Факультет авионики, энергетики и
инфокоммуникаций
Академия CISCO
Факультет информатики и
робототехники
Факультет защиты в
чрезвычайных ситуациях
Курсы дополнительной языковой
подготовки
Подготовительное отделение
Общенаучный факультет
Институт военно-технического
образования
Институт экономики и
управления
3
Подготовка и аттестация научнопедагогических и научных
кадров высшей квалификации
4
Международная научно-техническая
кооперация
5
Научно-техническая кооперация в
области фундаментальных и поисковых
исследований
6
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЦЕЛЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ
Цель – сформировать у студентов знания, дать возможность проявить творческий потенциал, развить умение решать реальные задачи.
Особенности технологии
1. Тема индивидуальной исследовательской и конструкторской работы, а также научный руководитель выбирается студентами на первом курсе.
2. Специальная система контроля освоения основ специальности.
3. Студент самостоятельно участвует в цикле создания нового изделия от анализа литературы до проведения экспериментов и выпуска
конструкторской документации на изделие.
7
Стратегические партнеры университета
8
Научные направления университета
9
Научный комплекс университета
10
ЦЕНТР КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
•
•
•
•
Неразрушающие методы исследований
Термическая обработка
Термический анализ
Оптическая микроскопия
•
•
•
•
•
Оценка износостойкости
Деформационная обработка
Механические испытания
Рентгеновские методы исследований
Подготовка проб и химический анализ
материалов
• Зондовая микроскопия
• Электронная микроскопия
• Организация технологической
подготовки производства сложных и
наукоемких деталей
11
Суперкомпьютер УГАТУ







532 четырехъядерных процессора Intel Xeon 5300 2.33 ГГц, (37,28 Гфлопс)
266 двухпроцессорных узлов
полная оперативная память 2,15 ТБ
дисковая память 26,7 ТБ
ленточная библиотека 8,8 ТБ
коммуникационная среда – Infiniband (10 Гбит/с)
операционная система:
RedHat Enterprise Linux 4.4
 потребляемая мощность 85 КВт
 год установки – 2007 г.
 область применения – прикладные научные исследования и учебный процесс.
В 2010 г. была проведена модернизация
добавлен гибридный узел (2хCPU Intel Xeon
X5670 2,93 GHz, 48 GB, 2xGPU NVIDIA Tesla
M2050)
В 2013 г. добавлено 8 гибридных узлов(2хCPU
Intel Xeon X5670 2,93 GHz, 48 GB, 2xGPU
NVIDIA Tesla M2050), объединенных
коммуникационной средой Infiniband 40 Gbps
Параллельное программное обеспечение
для промышленного моделирования
• ANSYS Mechanical, CFX, LS-DYNA
• CD-adapco STAR-CD, STAR-CCM
• Mathworks MATLAB
• Waterloo Maple
• DeForm 3D
Производительность
Пиковая - 19.86 Тфлопс
Максимальная
- 15.33 Tфлопс (77.2%)
12
Учебно-технический центр
УГАТУ
Internet
Вечерний факультет
суперкомпьютер
web-камеры
Учебные
лаборатории
Базовые кафедры
каф. ТМ
проекторы
каф. АТС
каф. АД
каф. ОиТСП
- Проведение видеоконференций и открытых лекционных занятий.
- Удаленный доступ к образовательным и вычислительным ресурсам
«УГАТУ-УМПО-Технопарк «Авиационные технологии».
- Практическое обучение на реальном оборудовании в режиме
удаленного доступа с выводом результатов на монитор.
- Управление производственным комплексом по сети.
ТЕХНОПАРК-АТ
Учебные аудитории
Центр мини-станков
web-камеры
13
Целевое взаимодействие по реализации
высокотехнологичных проектов
ПРОЕКТ
«Создание технологий и промышленного
производства узлов и лопаток ГТД с
облегченными высокопрочными
конструкциями для авиационных двигателей
новых поколений» (по Постановлению №218
Правительства РФ)
«Разработка новых
многофункциональных
нано - покрытий и технологии их
нанесения»
ПРОЕКТ
«Технологическое
опережение» с ОАО РОСНАНО
ПРОЕКТ
«Упрочнение металлорежущего
инструмента»
ПРОЕКТ
«Единое информационное
пространство»
УГАТУ-МОТОР-УМПО-Технопарк
ПРОЕКТ
«Разработка и внедрение литейных технологий нового поколения для
создания высокотехнологичного производства по изготовлению
высокоточных отливок из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов
для газотурбинных двигателей» (по Постановлению №218 правительства
РФ)
ТЕХНОПАРК
ПРОЕКТ
«Полая лопатка для паровой
турбины»
ПРОЕКТ
«Разработка и изготовление
сложнопрофильных деталей» методами ИЗШ
14
ПРОЕКТЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ УГАТУ В РАМКАХ
ПОСТАНОВЛЕНИЙ ПРАВИТЕЛЬСТВА РФ
В 2012-2015 г.г.
•
Разработка и промышленное освоение координируемых технологий высокоточного формообразования и поверхностного
упрочнения ответственных изделий из AL сплавов с повышенной конструкционной энергоэффективностью (Постановление
Правительства №218).
• Создание технологий и промышленного производства узлов и лопаток газотурбинных двигателей с облегченными
высокопрочными конструкциями для авиационных двигателей новых поколений (Постановление Правительства №218).
• Конструирование и изготовление элементов оснастки для крупногабаритных титановых литых заготовок, проведение работ в
области отработки технологии изготовления титановых деталей в производственных условиях ОАО «УМПО» в рамках технологии
производства высоконагруженных крупногабаритных тонкостенных деталей из титановых сплавов для авиационно-космического
турбиностроения (Постановление Правительства №218).
•
Математическое моделирование и групповой анализ дифференциальных уравнений (Постановление Правительства №220).
Объем НИОКТР составил более 645 млн руб.
15
Новые технологические решения в производстве
узлов и деталей компрессоров ГТД
Направления работ по двигателю
нового поколения
Снижение
массы узлов и
деталей
Повышение
ресурса
Повышение
удельной тяги
Снижение
стоимости
жизненного цикла
Использование новых
конструкционных материалов
Использование облегченных
конструкций важнейших узлов
Новые технологические решения
Сверхпластическая формовка и
диффузионная сварка - полые
лопатки вентилятора
Объемная и изотермическая
штамповка лопаток –
СПФ-ДС
высокопрочные лопатки с низким
удельным весомИЗШ
Линейная сварка трением –
блисковые конструкции лопаток с
диском, ремонтные технологии при
замене лопаток
16
Технологическое направление: сверхпластическое
формообразование – диффузионная сварка
Лопатка ГТД пустотелая: прототип
Оценка перспективных конструкций
трехслойная
двухслойная
Лопатка 1 ступени КНД
перспективного ГТД
Моделирование полей напряжений и деформаций
с учетом зажима в оснастке
Колесо 1 ступени
Моделирование температурного поля
а) Энергосберегающие технологии пластического
формообразования полуфабрикатов и
сложнопрофильных изделий повышенной прочности
Эволюция структуры в процессе
деформационной обработки
Деформационные технологии
формирования заданной
структуры
и свойств полуфабрикатов
Эволюция свойств
промышленных сплавов
Предел прочности
Предел текучести
Пластичность
Относительное сужение
1265
56
1200
1100
1020
990
1000
Мпа
Исходное
800
состояние
1214
изделие
40
полуфабрикат
840
50
40
34
30
600
20
400
13
10
200
9
0
10
0
1
2
3
Получение ОП для блисковых
конструкций
Text
60
%
1400
Изотермическое формообразование
высокопрочных изделий
при пониженных температурах
(макетирование: лопатка изд. 117С)
Титановые
сплавы
•Реализация энергосберегающих процессов позволяет снизить температуры процесса изотермической штамповки на 200 -300 С. При этом
становится возможным применить недорогие штамповые материалы с низким содержанием никеля.
•Технология обеспечивает повышение прочностных и усталостных свойств изделия из AL и Ti сплавов на 30-40% (металлов в 2-2,5 раза).
•В результате становится возможным снижение веса конструкции за счет роста физико-механических и эксплуатационных свойств изделия.
б) Разработка технологических режимов и
получение образцов опытных партий секций
блисковых конструкций
Заготовка лопатки
Графики показаний с датчиков
машины MDS
Секция блиска после сварки
Кассета для сварки в установке MDS
Исследование
режимов
и
свойств
соединения титановых сплавов ВТ-6 и ВТ-8-1
Разработка заготовки лопатки
Изготовление макета сектора блиска
Разработка маршрутной технологии и
технологических схем обработки
Положение сварного шва
Схема ЛСТ имитатора Разработка ТД и технологических схем обработки
Конструкторское направление:
Разработка авиационного поршневого двигателя
для малой авиации
Совместный проект УГАТУ и ПАО «УМПО» «Авиационный
поршневой двигатель АПД-800»


•
•
•
•
•
•
•
•
•



Краткие технические характеристики
Рабочий объем двигателя: 771 куб.см.
Система охлаждения: жидкостная
Система подачи топлива: впрыск топлива
Система
управления
подачи
топлива:
электронная
программируемая
Система зажигания: дублированная, объединенная с системой
подачи топлива в единую ЭСУД
Вид топлива: товарные сорта бензина
Расчетная мощность – 120 л.с.
Модульность конструкции
Межремонтный ресурс: 500 часов
Назначенный ресурс: 1500 часов
Впервые в России на двухтактный двигатель установлена ЭСУД с
впрыском топлива
Переключение режимов в процессе работы двигателя (например
– базовый, эконом, форсаж)
Функция «черного ящика» - с запись осциллограммы работы
двигателя – показаний датчиков, режимов работы
Научно-исследовательская лаборатория
«Групповой анализ математических моделей
естествознания, техники и технологий»
Работа в научных группах с ведущими учеными и
проведение исследований мирового уровня
Приглашенный ученый профессор Ибрагимов Н. Х. (Швеция)
Лекции ведущих отечественных
и зарубежных ученых
Лекция академика РАН О.В. Руденко в УГАТУ
Основное направление
деятельности лаборатории
– разработка новых
методов современного
группового анализа и их
применение для
построения и исследования
математических моделей
Публикация результатов
исследований в
международных журналах
Стажировки в крупных отечественных
и зарубежных научных центрах
Университет Брока, Канада
Выступление на международных
конференциях и семинарах
Международная конференция Mogran-15, Турция
21
Лаборатория 3D-визуализации
При подготовке специалистов для производства, лаборатория представляет
инструментарий для:
- проведения сложных виртуальных опытов и демонстраций;
- отработки технологических операций на виртуальных прототипах;
- обучения специалистов для удаленных/опасных производств;
- работы с прототипами систем и механизмов;
- повышение квалификации специалистов по моделированию;
- визуализации и анализа объектов моделирования;
- взаимодействия специалистов из различных сфер знаний.
Разработки НИИ
авиационных технологий
НАНЕСЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Повышение эксплуатационных свойств и надежности деталей ГТД, ГПА и паровых турбин на различных этапах их
жизненного цикла (в том числе при ремонте), путем целенаправленного формирования свойств в поверхности в
соответствии с условиями работы (температура, нагрузка, среда, назначенный ресурс).
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ВАКУУМНО-ИОННОПЛАЗМЕННОГО
УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ:
1.1. Ионная имплантация ионов металлов и газов.
1.2. Ионно-плазменное азотирование.
1.3. Высокочастотная короткоимпульсная плазменноиммерсионная ионная имплантация для упрочнения
крупногабаритных деталей.
1.4. Нанесение многослойных градиентных
наноструктурированных и ионнокомпозитных покрытий.
1.5. Нанесение теплозащитных и жаростойких покрытий.
1.6. Аттестация и экспертная оценка технологий,
формирующих свойства в объеме и поверхности деталей.
ионная
имплантация
виброполирование
Разработки НИИ
авиационных технологий
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ
ПОКРЫТИЙ:
Упрочнение металлообрабатывающего
инструмента
Разработанные технологии упрочнения металлообрабатывающего
инструмента позволяют повысить стойкость инструмента, увеличить
производительность и качество обработки
УПРОЧНЕНИЕ ИНСТРУМЕНТА И ОСНАСТКИ
Упрочнение рабочих лопаток осевого компрессора 1-10 ст.:
1. Электролитно-плазменное полирование
2. Ионная имплантация (легирование)
3. Нанесение защитного многослойного
вакуумно-плазменного покрытия системы
Ti-TiN
Достигается повышение:
- повышение предела выносливости на 15-33 %;
- стойкости против абразивной эрозии в 3,0 раза;
- фреттинг-стойкости в 2-3 раза;
- чистоты поверхности на два класса до 0,02 Ra
ПОВЫШАЕТ СТОЙКОСТЬ*
Штамповой оснастки для изотермической штамповки
от 2 до 6 раз
Холодно-высадочного инструмента и раскатников
от 2 до 6 раз
Пресс-форм для литья под давлением алюминиевых
и магниевых сплавов
от 2 до 3 раз
Металлорежущего и деревообрабатывающего инструмента
от 2 до 3 раз
Повышение износостойкости пар трения в различных средах
от 1.5 до 10 раз
Разработки НИИ
авиационных технологий
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГПА:
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ РАБОЧИХ
ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГПА
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОГО
ПОКРЫТИЯ НА БАНДАЖНЫХ ПОЛКАХ
РАБОЧИХ ЛОПАТОК
Подбор оптимального режима наплавки
ОБЕСПЕЧИВАЕТ НАИЛУЧШУЮ АДГЕЗИЮ
износостойкого покрытия к бандажной полке
Микроструктура
переходной зоны наплавки
износостойкого кобальтового
сплава на бандажную полку
Микроструктура
сплава лопатки
Микроструктура
кобальтового
сплава
Разрушение
износостойкого
покрытия на бандажных
полках после эксплуатации
()
РЕМОНТ И УПРОЧНЕНИЕ ТУРБИННЫХ
ЛОПАТОК ГПА
1. ДЕФЕКТАЦИЯ
2. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ (ЦМ, ЛЮМ. ВИК)
3. УДАЛЕНИЕ ПОКРЫТИЯ
4. АБРАЗИВОСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА
5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И КАЧЕСТВА
ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СПЕЦИАЛЬНЫХ СВАРОЧНЫХ ПРИЕМОВ
6. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛА
ЛОПАТКИ МНОГОСТАДИЙНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ
(в т.ч. вакуумной) ОБРАБОТКОЙ
8. НАНЕСЕНИЕ ЖАРОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ
9. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ ИТЕРБИЯ
Достигается повышение:
- жаростойкости в 2,5 раза,
- коррозионной стойкости в 1,9 раза
- длительной прочности в 1,6 раза
- сопротивления усталости в 1,2 раза
Разработки НИИ
авиационных технологий
ИЗГОТОВЛЕНИЕ НОВЫХ ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ ГПА
Результат прототипирования.
CAD-модель рабочей лопатки ТВД ГТК-10И и сегмента соплового аппарата ГТК-25И
УГАТУ совместно с ПАО "УМПО" проводит разработку конструкторской документации
по натурным образцам с возможностью изготовления модельных прототипов.
Разрабатываемая документация позволяет в кратчайшие сроки поставить на производство новые, в том числе импортозамещающие и
Разработки НИИ
авиационных технологий
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОЦЕССОВ
УСТАНОВКИ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Установка нового поколения «ВИКТОРИЯ» для комбинированной
ионно-имплантационной и вакуумно-плазменной обработки
деталей габаритом до 1 700 мм
Вакуумно-плазменная обработка лопаток
в камере «Виктории»
Разработки НИИ
авиационных технологий
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОЦЕССОВ
УСТАНОВКИ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОЙ, ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОЙ И УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Установка комплексной вакуумноплазменной обработки УВН-1БС
Установка комплексной вакуумноплазменной обработки УВН-2М с
протяженными ионными источниками
Установка электролитноплазменного упрочнения
ЭПП-100 и ЭПП-250
Разработки НИИ
авиационных технологий
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОЦЕССОВ
УСТАНОВКИ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Установка «ВАТТ 900-3Д», реализующая комплексную вакуумно- плазменную обработку с
нанесением функциональных наноструктурированных пленочных материалов
№
1.
Наименование параметра и единица измерения
Предельное остаточное давление, Па не более
Величина
6,6х10-3
2.
Рабочее давление, Па
0,065-0,65
3.
Время откачки до давления 1х10-4 мм.рт.ст, мин., не более
40
4.
Установленная мощность, кВт,
средняя потребляемая, кВт
100
60
5.
Расход охлаждающей воды, м3/ч
6.
Габаритные размеры установки, мм.
8
1600х2500х1600
НИИ
Инновационных технологий и
материалов УГАТУ
• Разработка перспективных литейных технологий.
• Автоматизация и роботизация литейных процессов.
• Аддитивные технологии.
• Проектирование и изготовление оснастки.
• Производство малых серий.
• Быстрое прототипирование.
• Объемное сканирование, инспекционный контроль, реинжиниринг.
• Моделирование литейных процессов.
• Синтез жаропрочных сплавов.
• Исследование свойств и разработка новых технологий изготовления керамических
литейных форм.
• Научно-образовательная деятельность.
• Программы дополнительной профессиональной подготовки.
30
НИИ
Инновационных технологий и материалов УГАТУ
Разработка технологий получения изделий
Тонкостенные литейные керамические
формы с заданными свойствами
Тонкостенные сложнопрофильные
отливки газотурбинных авиационных
двигателей
Аддитивные технологии в авиа- и машиностроении
31
Высокотехнологичное оборудование
для разработки и трансфера
перспективных литейных технологий
Автоматизированный комплекс для
изготовления керамических литейных форм
Оборудование для удаления восковой
модельной массы
32
Высокотехнологичное оборудование
для разработки и трансфера
перспективных технологий
Система оптического инспекционного
контроля
Установка стереолитографии
33
Высокотехнологичное оборудование
для разработки и трансфера
перспективных литейных технологий
Плавильно-заливочная центробежная установка для литья
титановых и жаропрочных сплавов
Установка для селективного лазерного спекания
металлопорошковых композиций
34
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ УГАТУ
1. Авиационный поршневой двигатель АПД-800
2. Квазиизотермический вихревой регулятор давления газа
3. Энергосырьевой комплекс утилизации энергии давления природного газа
магистральных газопроводов
4. Информационно-аналитическая система мониторинга чрезвычайных ситуаций
на основе мультимасштабной интеграции спутниковых систем
5. Лазерные оптоэлектронные контрольно-измерительные системы для
автоматизированного высокоточного контроля геометрических параметров
изделий сложной формы
6. ERP-системы в управлении производством
7. Системы контроля и сопровождения бурения наклонно-направленных и
горизонтальных скважин
8. Технологии создания новых материалов
9. Технологии энерго- и ресурсосбережения
Взаимодействие УГАТУ и
авиационной отрасли на период до 2020 года
Участие УГАТУ в проектах:
• Семейство военных двигателей нового поколения для
боевой авиации.
• Семейство авиадвигателей нового поколения тягой 9-18
тонн для самолетов гражданской и военно-транспортной
авиации.
• Семейство вертолетных двигателей нового поколения
для скоростных вертолетов двойного назначения.
• ГПА и ГТУ на основе АЛ 31 СТ.
Уфимский государственный авиационный
технический университет
Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Карла Маркса, д.12.
WEB: www.ugatu.su
Спасибо за внимание!
Ректор
Криони Николай Константинович
37