Реализовать трудоемкий проект по изготовлению композитной рабочей лопатки вентилятора двигателя летательного аппарата казанским ученым помогло передовое оборудование, приобретенное вузом в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Композитным дивизионом КНИТУ-КАИ было реализовано производство рабочей лопатки вентилятора авиационного двигателя на основе собственной 3D-тканой преформы. В университете создали цифровой двойник технологии изготовления лопатки, что позволило выполнить главную задачу – создать и настроить адаптивный технологический процесс изготовления элемента от входного контроля материалов до контроля качества готового изделия.

«На сегодняшний день в России отсутствуют лопатки вентилятора для авиационных двигателей, выполненные из композитов. Лопатки до сих пор изготавливаются из дорогостоящего титана, требующего длительной обработки, - пояснил научный сотрудник Центра композитных технологий (ЦКТ) КНИТУ-КАИ Евгений Пузырецкий. – Таким образом, разработка композитных лопаток становится важным шагом в модернизации существующих и создании перспективных двигателей нового поколения».

Ученые КНИТУ-КАИ отметили, что изготовленная на базе университета композитная лопатка авиационного двигателя отличается повышенными физико-механическими характеристиками, большей технологичностью, минимальной потерей материала, а главное – скоростью изготовления: новый цикл занимает порядка 2-3 дней против затратной и длительной традиционной технологии получения металлического аналога. Плюс – в производстве используются отечественные углеродное волокно и связующее.

Трудоемкий проект в КНИТУ-КАИ начали порядка четырех лет назад – с отработки процесса пропитки преформ, создания специального устройства для приклейки титановой кромки и его наладки. Непосредственно адаптивный процесс формования рабочей лопатки вентилятора с применением методов машинного обучения был реализован в 2024-2025 году. Ключевую роль в успешном завершении проекта сыграло приобретение в рамках «Приоритета-2030» специализированного оборудования для механической обработки изделия: благодаря ему ученым удалось замкнуть новый производственный цикл.

Если расписать основные этапы инновационного технологического процесса детально, то к ним относятся обрезка и входной контроль преформы по специально разработанной методике, испытание критически важных параметров используемого связующего, формование лопатки вентилятора, ее механическая обработка, приклейка металлической входной кромки и неразрушающий контроль. Пропитка и отверждение изделия производятся в стальной пресс-форме.

«Адаптивность процесса формования заключается в том, что результаты входного контроля используются в специально разработанной инженерной экспресс-модели, которая оперативно определяет оптимальные параметры технологического процесса пропитки и отверждения, - пояснил ведущий научный сотрудник Центра композитных технологий КНИТУ-КАИ Леонид Шабалин. – Данная экспресс-модель была разработана инженерами нашего Центра с использованием методов машинного обучения по данным цифрового двойника технологии».

На всех этапах производства рабочей лопатки вентилятора проводится высокоточный контроль ее размеров и геометрии. После формования заготовка отправляется на мехобработку, выполняемую с помощью фрезерного пятиосевого станка. Затем изделие направляется на специальный стенд, разработанный сотрудниками Центра композитных технологий КАИ, для приклейки металлической кромки. Данный стенд позволяет с высокой точностью выдерживать требуемые параметры процесса склеивания металла и композита.

Завершенный в 2025 году проект не только демонстрирует высокий уровень компетенций ЦКТ КНИТУ-КАИ в области композитных технологий, но и открывает новые перспективы для развития отечественного авиастроения в рамках движения к технологическому суверенитету страны.