От циркуля до виртуальной реальности. Продолжение

Комната виртуального проектирования КБ Туполева. Фото: ОАК

Продолжение. Начало здесь

В стенах конструкторских кабинетов

Архивные кадры кинохроники сохранили до сегодняшних дней ту обстановку, которая царила в отечественных авиационных конструкторских бюро, начиная с 1940-х годов. Черно-белая, а затем и цветная кинопленка доносит до нас уникальные съемки рабочих будней КБ Александра Яковлева, Павла Сухого, Сергея Ильюшина, Андрея Туполева, Михаила Миля и других выдающихся авиационных конструкторов.

По этим кадрам мы можем составить себе представление о том, как должно выглядеть и каким требованиям должно отвечать в первую очередь рабочее место авиационного инженера-конструктора тогда, в то время, и понять, что изменилось сейчас, уже в наши дни.

Во времена СССР основным оборудованием конструкторских и проектных организаций являлись чертежная доска с ее механизмом регулирования по высоте и углу наклона, а также сопутствующие чертежные инструменты и приспособления. Многие КБ создавались по типовым проектам, с оптимальным выбором типа рабочего места и наиболее рациональным размещением конструкторского и инженерного оборудования. Организуя рабочее место конструктора, в первую очередь старались максимально облегчить выполнение отдельных этапов конструкторской работы и освободить конструктора от лишних, непроизводительных движений. При этом учитывали и физиологическую, и психологическую стороны инженерно-конструкторского труда, а также антропометрические данные.

Обсуждение новой пассажирской тематики в КБ, 1960-е годы. Фото: ОКБ им.Яковлева

Основными методами проектирования советских самолетов в 1970-80-е годы были: аналитические методы, основанные на решении систем уравнений, параметрических исследованиях с использованием математических моделей; методы оптимизации, включающие в себя подбор обобщенного критерия оценки качества для данного типа самолетов, определение наивыгоднейших параметров; а также метод системного проектирования.

Кроме всего вышеозначенного, в тот период началось активное внедрение в конструкторскую деятельность электронно-вычислительных машин и первых компьютеров. Именно они и стали со временем так называемыми «убийцами кульманов». Соответственно, изменились и методы проектирования. Так, использование ЭВМ привело к созданию частных прикладных программ для расчетов по математическим моделям отдельных видов проектирования, был значительно автоматизирован большой объем проектно-конструкторских работ, созданы и применены системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие с различной степенью детализации моделировать процесс проектирования.

Как работают авиаконструкторы сегодня

Сегодня, в XXI веке, инженеры-конструкторы используют современные компьютерные программы для проектирования (CAD), 3D-моделирования и симуляций, работают с такими высокотехнологичными инструментами, как 3D-сканеры, 3D-принтеры и др. Современные инженеры-конструкторы должны иметь широкий спектр знаний, включающих программирование, управление проектами и работу с новыми материалами.

Можно сказать, что бумажное проектирование самолетов окончательно осталось в прошлом. Раньше между КБ и производством происходил непрерывный обмен бумажными документами различного плана, в том числе и чертежами. Но информация в этом виде была статичного характера, она не давала возможности увидеть и понять все режимы и особенности работы агрегатов и узлов, тем более отследить их в режиме взаимодействия друг с другом. Кроме того, отдельные детали и агрегаты совершенствовались и видоизменялись настолько, что представление их в бумажном, статичном виде не всегда являлось соответствующим. Возникали определенные риски, которые с большими трудностями решались на других, более поздних этапах проектирования, что вело за собой задержки всей программы и, что немаловажно, существенно повышало расходы.

Стенд прототипирования кабины самолета МС-21. Фото: ОАК

Переход к цифровой документации позволил решить эту серьезную проблему. Новый метод носит название модельно-ориентированного и создает устойчивый режим полного взаимодействия для всех участников процесса на всех его этапах. Новый самолет, таким образом, действительно создается всем коллективом, поскольку любой сотрудник на любом этапе имеет возможность в режиме реального времени ознакомиться либо откорректировать, внести предложения, правки в проект того или иного узла/агрегата.

Сегодня уже на этапе проектирования создается цифровой прототип самолета, который в процессе дальнейшей проектно-конструкторской работы превращается уже в полноценный цифровой двойник новой машины. Цифровой прототип самолета — это не просто набор сведений о машине, а важнейший инструмент взаимодействия, сокращающий расходы на этапах проектирования и производства. Работая с цифровым прототипом самолета, можно значительно уменьшить количество тестирований и испытаний, которые обычно поглощают значительную долю ресурсов.

Важнейшим критерием цифрового проектирования сегодня является его целостность и единообразие. Поскольку в создании участвуют различные подразделения, находящиеся за многие километры друг от друга, очень важно, чтобы все они использовали идентичное программное обеспечение, в противном случае возможны сложности и проблемы.

Фото: пресс-служба Госкорпорации Ростех

Первыми полностью «безбумажными» изделиями российской авиации стали истребитель Су-57 и гражданский лайнер SSJ-100. Сегодня все текущие и новые проекты Объединенной авиастроительной корпорации создаются изначально в цифровой среде. Цифровые технологии не только упростили и ускорили работу авиаконструкторов, но в корне изменили сам процесс работы авиационных специалистов в создании новой техники. В настоящее время при проектировании новых летательных аппаратов активно используются методы системного анализа и управления требованиями, которые также применяются на всех этапах жизненного цикла. Но и это сегодня уже не является новинкой — на подходе искусственный интеллект. Как именно он сможет повлиять на работу по созданию новых летательных аппаратов — покажет время.