Мощнейший суперкомпьютер России: как создают двигатели для новейшего Су-35
Остановка поставок двигателей с Украины больше не является проблемой для российской отрасли двигателестроения. Теперь российские предприятия обеспечивают полный жизненный цикл продукции: от исследований и разработок до производства и послепродажного обслуживания. Ведущим предприятием в этой отрасли является ПАО «Научно-производственное объединение «Сатурн», который накануне отметил свое 100-летие.
Основанное в городе Рыбинске в 1916 году как автомобильный завод – АО «Русский Рено», за 100 лет предприятие стало одним из лидеров российского машиностроения, которое реализует целый ряд инновационных программ в области создания продукции на базе газотурбинных технологий.
Сегодня НПО «Сатурн» является головным предприятием дивизиона АО «ОДК» «Двигатели для гражданской авиации». Однако гражданская продукция важная, но далеко не единственная этого предприятия. В цехах этого завода собирают газотурбинные двигатели для военной и специальной техники, реализуют программы промышленных и морских газотурбинных двигателей.
Более того, «Сатурн» является единственным предприятием, которое собирает промышленные газотурбинные двигатели и парогазовые установки мощностью более 100 МВт. Однако, прежде всего, с предприятием сотрудничает Министерство обороны в части гособоронзаказа и линии военно-технического сотрудничества.
Как заявил замминистра обороны РФ Юрий Борисов при посещении предприятия, Минобороны РФ строит отношения не только с головными организациями, которые поставляют ведомству финальную продукцию, но и уделяет внимание поставщикам готовых агрегатов, в частности двигателей.
«Двигателями не воюют. Воюют летательными аппаратами, крылатыми ракетами, но зная роль и важность двигателестроения строения для перспективных образцов, уделяем внимание «Объединенной двигателестроительной компании» вообще и НПО «Сатурн» в частности», - сказал Борисов.
Он отметил, что представители Минобороны часто бывают на предприятии и смотрят за темпами выполнения работ.
«Сегодня предприятие преобразуется прямо на глазах. Особое внимание уделяется вопросам технического перевооружения. Это одно из предприятий, которое еще несколько лет назад взяло на вооружение суперкомпьютерные вычисления, заменив тем самым дорогостоящий и долгосрочный период различного рода испытаний. Налицо все современные методы и подходы при создании и эксплуатации такой высокотехнологичной техники, каким сегодня является авиационный двигатель», - сказал Борисов.
Суперкомпьютер для двигателя
Накануне 100-летия предприятия в НПО «Сатурн» открылся суперкомпьютерный центр «Сатурн-100». Он вошел в единый кластер высокопроизводительных вычислительных ресурсов АЛ-100 и СПАК.
Производительность нового программно-аппаратного комплекса составляет 114 Тфлопс, суммарный объем оперативной памяти суперкомпьютера составляет 14,5 терабайта, суммарное количество процессоров вычислительного поля – 204, суммарное количество ядер – 2808.
Компьютер АЛ-100, о котором говорил на заводе замминистра обороны Юрий Борисов, в 2008 году был признан самым высокопроизводительным в промышленности России и СНГ. Он используется для выполнения наиболее сложных расчетов: горения в камерах сгорания, сопряженного теплообмена рабочих лопаток турбин, расчетов акустики и оптимизационных расчетов отдельных узлов конструкций. Для генерации сверхбольших расчетных сеток и подготовки моделей, которые невозможно собрать на персональных компьютерах, применяются SMP-узлы кластера, представляющие собой мощные серверы с большим объемом оперативной памяти.
По данным пресс-службы ОДК, с помощью СПАК станет возможным произведение 3D-расчетов более высокого уровня, которые по размерности значительно превосходят задачи, решаемые на кластере АЛ-100. В частности к ним относятся расчеты с вихреразрешающими моделями турбулентности, нестационарного расчета акустических характеристик вентилятора, горения в камере сгорания с детальными моделями химической кинетики, сопряженных задач газовой динамики в нестационарной постановке, задач многокритериальной и вероятностной оптимизации и многие другие.
Аддитивные технологии
В целом стоит отметить, что в реконструкцию и модернизацию производственной базы внесен весомый вклад. В частности, за последние годы на предприятии была проведена комплексная технологическая модернизация и техническое перевооружение производства.
Как сообщили в администрации НПО «Сатурн», были введены в эксплуатацию новые производственные подразделения, занятые обработкой лопаток компрессора, лопаток турбины с применением исключительно прогрессивных технологических процессов и современного оборудования. На предприятии не прекращается внедрение металлорежущего инструмента нового поколения.
Однако отдельного внимания заслуживает «Центр аддитивных технологий», который создан на предприятии.
«Название "аддитивные технологии" происходит от английского слова add – добавлять. В отличие традиционной технологии мы детали получаем не съемом металла, а наоборот, добавлением, то есть послойным синтезом», - рассказал начальник лабораторно-производственного корпуса НПО «Сатурн» Алексей Сасарин.
Он пояснил, что преимущество этой технологии заключается в том, что благодаря ей можно получать различные сложные формы деталей. Например, эта технология применяется при создании лопаток двигателя постепенным наслоением различных материалов. В частности, технологи используют керамику для того, чтобы сделать лопатку более прочной и износостойкой. Она приобретает определенные свойства и может выдерживать значительные температуры.
«В этой лопатке три слоя покрытия. Первый – газоциркуляционный, который предназначен для защиты внутренних поверхностей, так как лопатка охлаждаемая. Второй – металлический, жаростойкий слой и третий – керамический», – пояснил Сасарин.
При этом эти лопатки выпускаются уже серийно. Кроме того, корпус аддитивных технологий занимается еще собственными разработками и испытывает новые материалы.
«Аппаратура корпуса уникальна тем, что позволяет вести работы по многослойным покрытиям, по чередованию слоев. Можно, например, испарять сразу два материала – металл и керамику – и получать очень интересный сплав. Таким образом, можно формировать переходные слои, что может продлевать ресурс тех изделий, выпуск которых осуществляется серийно», – рассказал специалист.
В этом же корпусе находится центр исследований, где есть необходимое оборудование для прочностных, термо- испытаний, электронный микроскоп для исследования структур. Между тем, корпус продолжает свое развитие. В нем планируется установить лазерные комплексы для сварки, резки и перфорации.
«Центр аддитивных технологий» дает неоспоримые преимущества при разработке новых газотрубинных двигателей и для сокращения сроков выхода на рынок новой продукции.
Сегодня перед НПО «Сатурн» стоит новая задача в области внедрения аддитивных технологий - к 2020 году предприятие должно организовать гибкое, серийное, высокоавтоматизированное цифровое аддитивное производство, способное обеспечить уникальными деталями ГТД не только НПО «Сатурн», но и предприятия ОДК в целом.
Автор Михаил Рычагов
