В 2025 г. Научно-педагогические сотрудники института технологий и материалов приняли активное участие в стратегическом технологическом проекте «Средства производства и технологии для авиационного двигателестроения» программы «Приоритет-2030».
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский университет науки и технологий».
Полное название проекта – «Средства производства и технологии для авиационного двигателестроения».
Область – средства производства, автоматизация, авиадвигателестроение.
Краткое название – Средства производства и технологии для авиационного двигателестроения.
Руководитель проекта – доктор техн. наук, доц., директор института технологий и материалов УУНиТ Хусаинов Юлдаш Гамирович.
Текущая стадия проекта – ОКР / опытный образец/ промышленный образец.
Партнеры: ООО «Двигатели для авиации», ООО «ЕСМ», Центр аддитивных технологий АО «ОДК», ООО «Фитник», Филиал АО «ОДК» «НИИД», ПАО «Камаз», ИФТТ РАН, Московский авиационный институт (МАИ), АО «Челябинский цинковый завод», S7 Engineering, ООО «Завод турбокомпонент», ООО «Смарт-металл».
Проблема – обеспечение национальной безопасности в области критических технологий и средств производства для авиационного двигателестроения.
Вызовы, на которые отвечает стратегический проект:
3. Место Российской Федерации в рейтинге по показателю плотности роботизации. Российская Федерация к 2030 году должна войти в топ-25 ведущих стран по плотности роботизации. к 2030 г. на российских предприятиях должно появиться более 94 000 роботов. В 2024 году – 43 место.
4. Уровень обеспеченности кадрами в сфере разработки и производства средства производства и автоматизации. Доля выпускников, трудоустроившихся в организации сферы производства средств производства и автоматизации по результатам прохождения обучения по разработанным или актуализированным основным образовательным программам высшего образования в интересах организаций сферы производства средств производства и автоматизации 90% к 2030 году. Уровень профессионально-квалифицированной обеспеченности организаций сферы производства средств производства и автоматизации 90 % к 2030 году.
Технологическое решение:
- устранение критической зависимости отечественной беспилотной авиации от импортных поршневых двигателей;
- разработка средств производства и программного обеспечения в области специальных методов обработки (электрохимические и электрофизические методы) деталей авиационных силовых установок на основе инновационных технологий, их промышленное внедрение и масштабирование, способствующее повышению производительности, конкурентоспособности и устойчивости промышленного сектора;
- автоматизация производственных процессов и интеграция в авиадвигателестроительное производство роботизированных комплексов;
- создание научно-технологического задела в области новых критических технологий (аддитивные, литейные, сварочные, электрохимические, электрофизические и др.) производства газотурбинных двигателей, авиационных поршневых двигателей и малоразмерных газотурбинных двигателей;
- создание новых авиационных материалов (металлические сплавы, композиционные, керамические, наноструктурированные материалы и др.) обеспечивающие высокую прочность, легкость, устойчивость к экстремальным условиям, а также снижение затрат на производство и эксплуатацию авиационных силовых установок.
Ключевое преимущество перед существующими аналогами – уменьшение себестоимости процесса производства от 20 % до 30 %, повышение точности на 30 %, уменьшение шероховатости обрабатываемых деталей до 2,5 раз, уменьшение стоимости установок до 2-х раз.
|
№ |
Название |
Фотография |
Технические характеристики и конкурентные преимущества перед аналогами |
|
1. |
Программно-аппаратный комплекс регистрации параметров процесса сварки трением (УГТ 8) |
|
Комплекс позволяет осуществлять параллельную штатным системам регистрацию важнейших параметров цикла сварки трением: давления в гидравлической системе, перемещения и частоты вращения шпинделя. Аналоги, обеспечивающие параллельную штатным системам одновременную регистрацию всех параметров, отсутствуют. Диапазон диаметров свариваемых стержней – 1-5 мм; частота вращения шпинделя – 24 000 оборотов в мин; необходимость термической обработки – в одну стадию; глубина залегания дефектов – 0,5 мм. Основной конкурент – УК КТИАМ (г. Челябинск). Конкурентные преимущества: + 30 % точность, - 20 % себестоимость. |
|
2. |
Установка для электролитно-плазменного полирования (ЭПП) деталей ГТД (УГТ 8) |
|
Мощность до 100 кВт; Объём ванны 250 л; Максимальное напряжение до 360 В; Максимальный ток до 300 А; Плотность тока до 60 А/дм2 Управление процессом: АСУТП; Мощность нагревателя электролита до 6 кВт; Удаление покрытий с поверхности деталей: основная функция; Полноценная технологическая линия с предварительной гидроабразивной очисткой, промежуточной сушильной камерой и столом оценки качества. Основной конкурент - ООО «ПП»СТАНКОФИНЭКСП» (г. Киров). Конкурентные преимущества: удаление покрытий с поверхности деталей, возможность реализации ремонтной технологии, стоимость установки дешевле в 1,5 раза. |
|
3. |
Cтанок-робот с вращающимися шпинделями для сухого электрополирования (СЭП) авиационных изделий электропроводящими гранулами (УГТ 3) |
|
Разработана КД установки с объёмом контейнера 500 л. Ra = 0,04 мкм, любые траектория движения при СЭП, импульсный и постоянный источники питания. Основной конкурент – «Dlyte» (Испания). Конкурентные преимущества: уменьшение шероховатости поверхности в 2,5 раза, возможность постобработки после 3-D печати, стоимость установки дешевле испанских аналогов в 2 раза. |
|
4. |
Установка для электроэрозионно-химической (ЭЭХ) постобработки элементов поддержки металлических деталей, полученных аддитивными технологиями (УГТ 4) |
|
Разработана КД оснастки и электродов для удаления поддержек методом ЭХО и эскизный проект установки. Размеры оснастки 140х200х300 мм, импульс тока до 3000А, площадь обработки до 50 см2 , Ra до 0,04 мкм.
Основной конкурент – ООО «ПП»СТАНКОФИНЭКСПО» (г. Киров). Конкурентные преимущества: снижение себестоимости на 30 %, ускорение снятия поддержек в 4 раза, стоимость установки дешевле в 1,5 раза. |
|
5. |
Вакуумная ионно-плазменная установка с плазмогенераторами с накаленным и полым катодом для нанесения новых функциональных покрытий TiAlCrN, TiAlSiN, TiAlCrSiN (УГТ 3) |
|
Спроектирована 3D-модель вакуумной ионно-плазменной установки, выполнены расчет вакуумной системы и тепловые расчеты. Проведены успешные испытания образцов. Толщина покрытий 10-15 мкм, микротвердость 2500-4000 HV, нанокомпозитная структура.
Основной конкурент - Oerlikon (Швейцария). Конкурентные преимущества: генераторы плазмы РФ, возможность нанесения многокомпонентных и ВЭС покрытий, износостойкость в 2-3 раза лучше по сравнению с аналогами, стоимость установки дешевле в 2 раза. |
|
6. |
Робототехническая система для прецизионной обработки сложнопрофильных деталей ГТД с автоматизацией контроля поверхностных остаточных напряжений (УГТ 5) |
|
Разработана установка телеметрии параметров работы электродвигателя привода главного движения станка и температурно-силовых характеристик процесса резания ( УГТ -5).
Основные конкуренты - DMG Mori (Япония-Германия), Fujii Kenma Co. (Япония). Конкурентные преимущества элементов несущей системы станка: Прочность на сжатие 120 МПа Сопротивление на изгиб 10 МПа Теплопроводность 0,5 Вт/м*К Модуль упругости 35 ГПа Шероховатость 3,2 мкм Уровень вибраций вибраций от 10 до 20 000 Гц Снижение уровня шума на 20 %.
Разработан эскизный проект интеллектуальной мобильной платформы для обслуживания автоматизированного технологического оборудования, оснащенной манипулятором, техническим зрением, вычислительным блоком, системой связи и навигационным оборудованием (УГТ 4).
Конкурентные преимущества мобильной платформы: Точность позиционирования манипулятора 1 мм; Максимальное отклонение от заданной траектории – не более 2 мм; Успешность захвата деталей не менее 99 % ; Диапазон компенсации отклонений: 5 мм по положению и 3 градуса по ориентации.
На 50 % повышение производительности определения качества обрабатываемых поверхностей. У конкурентов нет решений - контроль остаточных напряжений производится после механической обработки, с использованием дополнительного оборудования. Выход годной продукции (соответствующей необходимому уровню и значению остаточных напряжений) за счет оперативного контроля состояния работы эликтропривода станка 70-80 %. У конкурентов нет решений - контроль остаточных напряжений производится после механической обработки, с использованием дополнительного оборудования. |
|
7. |
Технология изготовления смесей для твердоспекаемых стержней сложнопрофильных лопаток ГЭУ (УГТ 3) |
|
Разработана стержневая смесь, позволяющая изготавливать стержни усложненной конфигурации при увеличении прочности смеси и выхода годных стержней до 50%. Основной конкурент – ООО «Технокерамика» Преимущества перед аналогами: Брак по короблению и слому стержня снижен более чем в 2 раза. Прочность «сырая» - 6-7 МПа; Прочность после обжига – 24-26 МПа; Выход годного – 45-50 %; Шероховатость – (0,03-0,05) мм. |
|
8. |
Технологии изготовления диэлектрических изоляторов систем зажигания и керамических тиглей для получения жаропрочных сплавов (УГТ 3)
|
|
Керамические тигли для получения жаропрочных сплавов. Основные конкуренты - АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина" (г. Обнинск), АО "Поликор" (г. Кинешма), НТЦ "Бакор" (г. Подольск). Преимущества перед аналогами: Температура термической обработки – 750-1750 оС Термостойкость - 10 000 циклов (присутствие неорганической полимерной фазы снижает термическое напряжение благодаря компонентному составу) Кислотостойкость - 100 % по ГОСТ 474.1-2023 (определяется для тиглей, для ГТД не требуется) Механическая прочность на сжатие – 200 МПа и более (структура неорганического композита с кристаллическими зернистыми наполнителями представляет армированную структуру, что позволяет повысить механические свойства керамики). |
|
9. |
Модельный ряд авиационных поршневых двигателей (АПД) малой и беспилотной авиации для работы на тяжелых видах топлива, включая авиационные керосины (УГТ 4)
|
|
Совместно с компанией ООО «Двигатели для авиации» изготовлен и прошел испытания АПД мощностью 50 л.с. – удельная мощность и удельный эффективный расход топлива на уровне передовых зарубежных образцов. Также освоен в серийном производстве в компании ООО «ДЛА» АПД мощностью 3,5 л.с.
Текущее решение конкурентов – Дизель AE-300 и Rotax-912. Преимущества: Удельная мощность – 0,85 кг/л.с.; Возможность работы на авиационном керосине – да; Удельный эффективный расход топлива, относительный – 1,1. |
1. Проект по созданию модельного ряда авиационных поршневых двигателей малой и беспилотной авиации (АПД) для работы на тяжелых видах топлива, включая авиационные керосины. Совместно с компанией ООО «Двигатели для авиации» изготовлен и прошел испытания АПД мощностью 50 л.с. – удельная мощность и удельный эффективный расход топлива на уровне передовых зарубежных образцов. Также освоен в серийном производстве в компании ООО «Двигатели для авиации» АПД мощностью 3,5 л.с., который проходит стадию летных испытаний по договору на 3 000 тыс. руб. Участие в конкурсе фонда НТИ «Гибридный полёт» октябрь 2025 г. Конкурентные преимущества перед решением Rotax-912: удельная мощность – 0,85 кг/л.с.; возможность работы на авиационном керосине – да; удельный эффективный расход топлива, относительный – 1,1 (УГТ - 4).
2. Проект по электролитно-плазменному полированию (ЭПП) деталей ГТД. Получен высокопроизводительный и экологичный способ удаления покрытий с улучшением качества поверхности, патент на который находится на стадии запуска заявки, а также разработаны и переданы заказчику технологические рекомендации по электролитно-плазменной обработке для лопаток из сплавов IN100, DS200 и ЧС70У-ВИ, включая параметры подготовки поверхности, состав электролита, режимы и методику контроля (УГТ-8). Конкурентные преимущества перед ООО «ПП» СТАНКОФИНЭКСПО» (г. Киров): удаление покрытий с поверхности деталей, возможность реализации ремонтной технологии, стоимость установки дешевле в 1,5 раза.
3. Проект по разработке и изготовлению станка-робота с вращающимися шпинделями для сухого электрополирования (СЭП) авиационных изделий электропроводящими гранулами. Разработана конструкторская документация установи с объёмом контейнера 500 л. (УГТ-3). В интересах МАИ отработаны технологические режимы СЭП на образцах деталей ГТД, заключены договора на 2 400 тыс. руб. Поданы заявки на патенты на изобретения от 05.06.2025 № 2025115512, от 24.06.2025 № 2025117364. Основной конкурент – «Dlyte» (Испания). Конкурентные преимущества: уменьшение шероховатости поверхности в 2,5 раза, возможность постобработки после 3-D печати, стоимость установки дешевле испанских аналогов в 2 раза.
4. Проект по разработке и изготовлению установки для электроэрозионно-химической (ЭЭХ) постобработки элементов поддержки металлических деталей, полученных аддитивными технологиями. Разработана КД оснастки и электродов для удаления поддержек методом ЭХО в интересах ООО «ЕСМ» на 500 тыс. руб. (УГТ-4). Поданы заявки на патенты на изобретения от 04.04.2025 № 2025108417, от 24.06.2025 № 2025117376. Основной конкурент – ООО «ПП» СТАНКОФИНЭКСПО» (г. Киров). Конкурентные преимущества: снижение себестоимости на 30 %, ускорение снятия поддержек в 4 раза, стоимость установки дешевле в 1,5 раза.
5. Проект по разработке и изготовлению вакуумной ионно-плазменной установки с плазмогенераторами с накаленным и полым катодом для нанесения новых функциональных покрытий TiAlCrN, TiAlSiN, TiAlCrSiN. Спроектирована 3Д модель вакуумной ионно-плазменной установки, выполнены расчет вакуумной системы и тепловые расчеты (УГТ-3) в интересах ПАО «Камаз» на 5 773,186 тыс. руб. Получены 24 080,582 тыс. руб. по РНФ. Также ведутся совместные работы с ИФТТ РАН на 400 тыс. руб. Поданы заявки на патенты на изобретения от 21.04.2025 № 2025110070, от 05.06.2025 № 2025115498, от 05.06.2025 № 2025115506. Основной конкурент - Oerlikon (Швейцария). Конкурентные преимущества: генераторы плазмы РФ, возможность нанесения многокомпонентных и ВЭС покрытий, износостойкость в 2-3 раза лучше по сравнению с аналогами, стоимость установки дешевле в 2 раза.
6. Проект по разработке методики оценки силовых, энергетических и геометрических параметров инерционной сварки трением. Разработаны расчётно-экспериментальные методики оценки силовых, энергетических и геометрических параметров установки ПСТИ-400. Разработан программно-аппаратный комплекс регистрации параметров сварки трением: давления в гидравлической системе, перемещения и частоты вращения шпинделя. Его апробация на оборудовании заказчика АО НИИД на 10 500 тыс. руб. позволила подтвердить уровень готовности технологии УГТ-8. Также ведутся работы с ООО «Смарт-металл» на 450 тыс. руб. Подготовлена 1 заявка на патент на изобретение. Основной конкурент – УК КТИАМ (г. Челябинск). Конкурентные преимущества: + 30 % точность, - 20 % себестоимость.
7. Проект по проектированию и изготовлению робототехнической системы для прецизионной обработки сложно-профильных деталей ГТД с автоматизацией контроля поверхностных остаточных напряжений. Разработана установка телеметрии параметров работы электродвигателя привода главного движения станка и температурно-силовых характеристик процесса резания. Установлены взаимосвязи между режимами резания, параметрами работы электродвигателя привода главного движения, температурно-силовыми характеристиками процесса резания и остаточными напряжениями, возникающими в процессе механообработки. Разработан эскизный проект интеллектуальной мобильной платформы для обслуживания автоматизированного технологического оборудования, оснащенной манипулятором, техническим зрением, вычислительным блоком, системой связи и навигационным оборудованием. На токарном станке модели STR-30 с системой ЧПУ SINUMERIK 828D при точении образца из материала ХН73МБТЮ-ВД выполнены работы в области мониторинга параметров работы электропривода станка в процессе резания при помощи системы АИС «Диспетчер». Ведутся работы с ООО «Смарт-металл» на 1100 тыс. руб. Поданы заявки на патенты на изобретения от 04.06.2025 № 2025115396, от 11.03.2025 № 2025105602, от 21.04.2025 № 2025110057, а также заявка на программу для ЭВМ №2025619080 от 18.04.2025, Св. №2025660769 от 28.04.2025.
Основные конкуренты - DMG Mori (Япония-Германия), Fujii Kenma Co. (Япония). Конкурентные преимущества элементов несущей системы станка: прочность на сжатие 120 МПа; сопротивление на изгиб 10 МПа; теплопроводность 0,5 Вт/м*К; модуль упругости 35 Гпа; шероховатость 3,2 мкм; уровень вибраций от 10 до 20 000 Гц; снижение уровня шума на 20 %. Конкурентные преимущества мобильной платформы: точность позиционирования манипулятора 1 мм; максимальное отклонение от заданной траектории – не более 2 мм; успешность захвата деталей не менее 99 % ; диапазон компенсации отклонений: 5 мм по положению и 3 градуса по ориентации. На 50 % повышение производительности определения качества обрабатываемых поверхностей. У конкурентов нет решений - контроль остаточных напряжений производится после механической обработки, с использованием дополнительного оборудования. Выход годной продукции (соответствующей необходимому уровню и значению остаточных напряжений) за счет оперативного контроля состояния работы эликтропривода станка 70-80 %. У конкурентов нет решений – контроль остаточных напряжений производится после механической обработки, с использованием дополнительного оборудования.
8. Проект по разработке технологии изготовления смесей для твердоспекаемых стержней сложнопрофильных лопаток газотурбинных и энергетических установок. Разработана стержневая смесь, позволяющая изготавливать стержни усложненной конфигурации при увеличении прочности стержневой смеси и выхода годных стержней до 50%. Брак по короблению и слому стержня снижен более чем в 2 раза. Его апробация на ООО «Завод Турбокомпонент» позволила подтвердить уровень готовности технологии УГТ-3. Зарегистрирован патент на изобретение от 09.09.2025 № 2025124763. Основной конкурент – ООО «Технокерамика». Преимущества перед аналогами: брак по короблению и слому стержня снижен более чем в 2 раза; прочность «сырая» - 6-7 МПа; прочность после обжига – 24-26 МПа; выход годного – 45-50 %; шероховатость – (0,03-0,05) мм.
9. Проект по разработке технологии изготовления диэлектрических изоляторов систем зажигания и керамических тиглей для получения жаропрочных сплавов. Разрабатываются способы получения образцов набивной массы для проведения исследований и испытаний, регламентированных утвержденными методами и ГОСТ, а также разрабатывается испытательный стенд и методика для исследования газопроницаемости уплотненных набивных огнеупорных масс, применяемых в качестве футеровки в индукторах канального типа в интересах АО «Челябинский цинковый завод» на 4500 тыс. руб. Разрабатывается сублимационное защитное покрытие для композиционного материала, способное увеличить стойкость композиционных материалов к воздействию влаги в интересах ООО «Ваша безопасность» на 400 тыс. руб. Разрабатываются эмульгаторы, способные обеспечить эффективное перемешивание обратных эмульсии тяжелых растворов глушения газоконденсатных скважин в интересах ООО «Даманта» на 500 тыс. руб. Подготовлены 3 заявки на патенты на изобретения. Основные конкуренты – АО «ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина» (г. Обнинск), АО «Поликор» (г. Кинешма), НТЦ «Бакор» (г. Подольск). Преимущества перед аналогами: температура термической обработки – 750-1750 оС; термостойкость - 10 000 циклов (присутствие неорганической полимерной фазы снижает термическое напряжение благодаря компонентному составу); кислотостойкость - 100 % по ГОСТ 474.1-2023 (определяется для тиглей, для ГТД не требуется); механическая прочность на сжатие – 200 МПа и более (структура неорганического композита с кристаллическими зернистыми наполнителями представляет армированную структуру, что позволяет повысить механические свойства керамики).
Получен 1 патент РФ, подано 15 заявок на патенты на изобретения, продан 1 патент на изобретение по договору об отчуждении исключительного права за 150 тыс. руб. ООО «ДС ПАРТ РУС».
Получено финансирование за счет средств Приоритета – 16 млн руб., софинансирование составило – 51 млн. руб.
Цель стратегического технологического проекта – обеспечение национальной безопасности в области критических технологий и средств производства для авиационного двигателестроения. Решение ключевых задач стратегического технологического проекта способствует реализации целевой модели университета и достижении образа университета технологического лидерства путем развития фундаментальной научной базы, новых конструктивных решений и технологий производства авиационных силовых установок.
Цитаты:
Кейсы: в интересах индустриальных партнеров выполнены НИОКРы, полученные результаты описаны выше. Представлены конкурентные преимущества полученных разработок.
Дополнительная информация:
Реализация проекта стимулировала обновление курсов в области технологий и материалов. Получена субсидия на участие в федеральном проекте «Наука и кадры для производства средств производства и автоматизации» на 1 808 тыс. руб. Разработан новый модуль – роботизированные системы: проектирование, программирование, интеграция для ОП 15.03.06 «Мехатроника и робототехника. Интеллектуальные робототехнические и мехатронные системы». Новый модуль – проектирование технологических комплексов: роботизированное решение для ОП 15.04.06 «Мехатроника и робототехника. Мехатронные станочные системы». Новый модуль – твердые и сверхтвердые материалы для ОП 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов. Дизайн и экспертиза перспективных материалов и технологий».
Получена субсидия на 81 000 тыс. руб. на участие в федеральном проекте «Разработка важнейших наукоемких технологий и опережающая подготовка и переподготовка квалифицированных кадров по направлению транспортной мобильности». В рамках проекта создана современная учебная лаборатория прецизионной электрохимической и электроэрозионной обработки деталей авиастроения. Разработаны 2 сетевые программы по направлению 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств, программа подготовки «Технология и оборудование высокоэффективных процессов обработки материалов» совместно с ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» и 15.04.01 Машиностроение, программа подготовки «Лазерные и аддитивные технологии в авиадвигателестроении» совместно с ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет». По программе ДПО в области электрофизических и электрохимических технологий в современном производстве, разработанной в рамках проектах, прошли обучение 210 чел.
Получена субсидия на 12 000 тыс. руб. по федеральному проекту «Опережающая подготовка и переподготовка квалифицированных кадров по направлению новых материалов и химии». Разработаны 3 ДПО: «Разработка и применение термостойких защитных керамических покрытий», «Технология производства изделий из наноструктурированной многофункциональной композиционной керамики», «Технология производства пенокерамики специального назначения», прошли обучение 150 чел.
Для студентов, аспирантов и соискателей предложены темы ВКР и диссертаций, связанные с тематиками проекта. Добавлением модуля по литейным и аддитивным дисциплинам обновлена ОП «Проектирование авиационных и ракетных двигателей». Реализована программа ДПО «Оператор станков с программным управлением». Разработана и апробирована программа ДПО «Исследования и проектирование авиационных поршневых двигателей». Таким образом, приоритезируя инженерную подготовку проект вносит свой вклад в трансформацию образовательной политики в сторону «элитных» программ. Создание Проектного офиса внутри СТП способствовало интеграции современных высокотехнологичных подходов в материаловедении и станкостроении в исследовательскую стратегию университета, устранению бюрократических барьеров между УУНиТ и индустриальными партнерами.
