Центр НТИ СПбПУ победил в конкурсе ФЦП по реализации инновационных проектов

В ноябре 2019 года заявка Центра компетенций НТИ «Новые производственные технологии» СПбПУ победила в конкурсном отборе на предоставление субсидий в целях реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (мероприятие 1.3, 1 очередь) по отбору инновационных проектов, направленных на проведение прикладных научных исследований и экспериментальных разработок (ПНИЭР) и получение результатов, необходимых для реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации, определенных Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации (уникальный идентификатор: RFMEFI60819X0275​).

Тема ПНИЭР: «Разработка технических решений и прототипов устройств – камера сгорания, компрессор низкого давления для создания конкурентоспособных газовых турбин мощностью 25 МВт для газоперекачивающих агрегатов на основе цифровых двойников разрабатываемых устройств».

Всего на конкурс было подано 155 заявок, из них 55 заявок были признаны РАН целесообразными для финансирования, и в соответствии с выделенным объемом бюджетного финансирования конкурса победителями конкурсного отбора объявлены 38 заявок. В рейтинге, присвоенном конкурсной комиссией каждой заявке, заявка Центра НТИ СПбПУ оказалась на 14 месте.

Индустриальным партнером проекта является Опытно-конструкторское бюро им. А. Люльки (ОКБ им. А. Люльки) – филиал ПАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» (ПАО «ОДК-УМПО»).

Срок выполнения разработки: ноябрь 2019 г. – сентябрь 2020 г.

Бюджет проекта – 50 млн руб., из которых 30 млн руб. – бюджетное финансирование в рамках ФЦП, 20 млн руб. – софинансирование проекта за счет собственных средств индустриального партнера.

Проект направлен на проведение прикладных научных исследований и экспериментальных разработок и получение результатов, необходимых для реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации, определенных Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденных Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. N 642: приоритет 20б, направление «Разработка технических решений и устройств для создания конкурентоспособных газовых турбин малой (до 25 МВт), средней (25–100 МВт) и большой (более 100 МВт) мощности и парогазовых установок на их основе».

Перспективы развития отечественного двигателестроения были продемонстрированы в рамках Петербургского международного экономического форума – 2019 и подкреплены заключением ряда соглашений в сфере производства современного высокотехнологичного оборудования. В частности, была подтверждена актуальность создания новых модификаций газотурбинных двигателей (ГТД) для газоперекачивающих агрегатов (ГПА) в интересах ПАО «Газпром».
Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК) планирует разработать и освоить выпуск высокоэффективного газотурбинного двигателя АЛ-41СТ-25 мощностью 25 МВт для использования в составе газоперекачивающих агрегатов на объектах газотранспортной системы «Газпрома».

Газотурбинный двигатель АЛ-41СТ-25 создается на основе единого газогенератора, используемого для создания линейки ГТД мощностью 25, 32, 42, 45 МВт, при этом двигатель АЛ-41СТ-25 должен быть взаимозаменяем с двигателями аналогичной мощности в эксплуатируемых ГПА. Применение импортных материалов, комплектующих деталей, агрегатов при разработке АЛ-41СТ-25 не допускается.

С целью расширения сотрудничества между АО «ОДК» и СПбПУ в апреле 2018 года подписано соглашение о присоединении АО «ОДК» к консорциуму Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии». В декабре 2018 года подписан «План мероприятий (дорожная карта) по сотрудничеству между АО «ОДК» и Центром НТИ СПБПУ «Технет НТИ – ОДК». К областям сотрудничества, определенным дорожной картой, в частности, отнесена разработка и совершенствование цифровых двойников ГТД, их модулей, узлов, агрегатов и деталей сборочных единиц, выполнение других задач математического моделирования с использованием суперкомпьютерных вычислительных мощностей, имеющихся в распоряжении Петербургского Политеха.

Комплексный проект, составной частью которого является заявленная ПНИЭР, направлен на разработку Центром НТИ СПбПУ совместно с ОКБ им. А. Люльки и организацию производства компанией ПАО «ОДК-УМПО» отечественного высокоэффективного газотурбинного двигателя АЛ-41СТ-25 мощностью 25 МВт на основе единого газогенератора, используемого для создания линейки ГТД мощностью 25, 32, 42, 45 МВт.

Цели разработки:

• Создание в сжатые сроки конверсионного высокоэффективного газотурбинного двигателя для газоперекачивающих агрегатов новых магистральных газопроводов, а также для реконструкции действующих газоперекачивающих агрегатов;
• Обеспечение прогрессивных структурных сдвигов в отрасли, достигаемых использованием технологии создания цифровых двойников (Digital Twins), позволяющих на этапе проектирования моделировать полный жизненный цикл узлов изделий, что в дальнейшем позволит эффективно организовать сопровождение эксплуатации, накопление данных и совершенствование подходов к разработке при создании новых подобных устройств.

Основные ожидаемые результаты:

• Совокупность современных методов и технологий мультидисциплинарного кросс-отраслевого компьютерного инжиниринга для цифрового проектирования узлов ГТД (компрессор низкого давления, камера сгорания) на основе разработки цифровых двойников; 
• Программный комплекс «виртуальный испытательный стенд» (ВИС) для проектирования и испытаний компрессора низкого давления (КНД);
• Программный комплекс «виртуальный испытательный стенд» для проектирования и испытаний камеры сгорания (КС);
• Результаты виртуальных испытаний (ВИ) существующих модификаций разрабатываемых узлов на ВИС в виде отчета и электронных моделей;
• Технические условия на модернизацию КНД с целью улучшения параметров узла;
• Технические условия на модернизацию КС с целью улучшения параметров узла;
• Результаты аэродинамической оптимизации профилей лопаток КНД на ВИС КНД, позволяющие достигнуть коэффициента полезного действия ГТД до 40%;
• Результаты оптимизации программы регулирования направляющих аппаратов КНД на ВИС КНД, обеспечивающие снижение эмиссии вредных выбросов оксидов азота и оксидов углерода по перспективным нормам;
• Оптимизированная конструкция КНД в виде электронных моделей;
• Результаты прочностных расчетов модернизированного КНД и лопаток модернизированного КНД;
• Оптимизированная конструкция КС в виде электронных моделей;
• Эскизная  конструкторская  документация  на  лопатки  модернизированного  КНД;
• Эскизная конструкторская документация на модернизированную КС.