Напечатать дрон

10 лет исполнилось с  момента создания первого российского  беспилотного летательного аппарата, построенного с использованием аддитивных производственных технологий. Проект был реализован в контуре Государственной корпорации «Ростех» с привлечением ведущих научных и производственных компаний. Причем сделано это было раньше, чем во многих зарубежных фирмах-лидерах беспилотной отрасли.

Аддитивные технологии или технологии послойного синтеза представляют собой сегодня одно из наиболее динамично развивающихся направлений «цифрового» производства. Они позволяют на порядок ускорить проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), а также решение задач технологической подготовки производства и ведения серийного производства.

Осознавая потенциал аддитивных технологий в создании перспективных образцов беспилотных летательных аппаратов, в корпорации «Ростех» приняли решение провести исследования в данной области. Одним из элементов этой работы стало создание финального продукта — работающего прототипа беспилотного летательного аппарата, демонстратора соответствующих технологий.

Аддитивные технологии и беспилотники

Применение аддитивных технологий в сфере индустрии беспилотных систем может обеспечить ряд преимуществ перед традиционными методами производства. Во-первых, это единство технологий по отношению к различным типам и классам беспилотных аппаратов, а также единство парка технологического оборудования для производства широкого набора моделей беспилотных летательных аппаратов.

Во-вторых, это низкая стоимость конечных изделий, а также уникально короткие сроки создания и изготовления продукта.

В-третьих, возможность организации ремонта повреждений путем «выращивания» необходимых элементов конструкции.

Наконец, в-четвертых, появилась возможность реализации технологического процесса в любой географической локации. В том числе на месте его непосредственного применения, например в зоне СВО или в зоне чрезвычайной ситуации.

Участники проекта

Идея создать беспилотник полностью по технологии лазерного селективного спекания была озвучена группой специалистов летом 2013-го и реализована годом позднее, в 2014-м. К тому времени появились публикации об успехах в создании отдельных деталей беспилотного летательного аппарата с помощь таких технологий. Новизна состояла в том, чтобы методами 3D-прототипирования изготовить беспилотный аппарат целиком. Задача такая ставилась впервые, и многим ее воплощение казалось невозможным. Тем не менее она была решена. Причем решена впервые в мире.

Возглавил группу специалистов доктор технических наук, профессор Владимир Павлович Кутахов, ставший идеологом проекта. Системная организация и руководство работами были возложены на Петра Ростиславовича Сазонова. Это его усилиями проект в целом увидел свет. Разработка теоретических вопросов реализации технологий легла на плечи сотрудника Академии наук, профессора Шидловского.

Математические расчеты и разработка программно-математического обеспечения проекта были проведены сотрудниками Московского авиационного института (МАИ) под руководством проректора по учебной работе Михаила Юрьевича Куприкова, непосредственно заместителем заведующего кафедрой инженерной графики института Андреем Владимировичем Рипецким.

Конструктивное исполнение беспилотного летательного аппарата реализовало рыбинское Конструкторское бюро «Луч». Его руководитель Михаил Феликсович Шебакпольский с энтузиазмом воспринял идею и взялся за ее реализацию, подключив к работам своего конструктора Евгения Генриховича Андриевского, который и создал уникальную конструкцию.

Среди главных ударных сил проекта были сотрудники Конструкторского бюро «Сатурн». Именно их силами на их уникальном в то время оборудовании были изготовлены детали беспилотника. Кроме того, поддержку проекту оказало Главное управление научно-исследовательской деятельности (ГУНИД) Министерства обороны России.

Беспилотный аппарат

Наиболее оптимальным местом применения аддитивных технологий было определено создание беспилотных летательных аппаратов в мини-классе. Было решено не запускать программу создания какого-либо конкретного продукта, а провести опытно-конструкторские работы по достаточно простому проекту мини-дрона и получить при этом опыт создания и серийного производства беспилотного летательного аппарата по новым технологиям.

Проект завершился успешно, была наглядно показана возможность создания с применением аддитивных технологий относительно крупногабаритного функционально-завершенного беспилотного летательного аппарата.

Созданный демонстратор представлял собой аппарат самолетного типа, построенный по нормальной аэродинамической схеме. Его максимальная взлетная масса 3,8 кг, размах крыла 2,4 м, длина 1,6 м. В качестве силовой установки использован электродвигатель. Беспилотный летательный аппарат способен выполнять полеты на скоростях 90–100 км/ч продолжительностью 1–1,5 ч.

Производство

Полный комплект деталей беспилотника был создан в одной камере в течение 31 часа по безлюдной технологии. Полный цикл изготовления деталей и сборки изделия уложился в две рабочие смены. При этом общий срок разработки от идеи до появления работающего образца составил всего лишь 2,5 месяца.

Изготовление компонентов планера велось путем лазерного послойного синтеза полимерного порошка. В качестве материала был использован полиамидный порошок марки РА 2200. В перспективе было решено использовать полиэфирэфиркетон. Рассматривается возможность применять добавки: стекловолокно, угольную нить и др., а также поверхностные покрытия. Кроме того, для ответственных элементов предполагается использование металлических порошков и других материалов.

Изготовление беспилотника-демонстратора обошлось менее чем в 200 тыс. рублей (в ценах 2013–2014 годов), в том числе 140 тыс. рублей составили стоимость порошка и работы оборудования.

Итоги

Результаты проведенной работы показали то, что аддитивные технологии наилучшим образом подходят для создания и применения беспилотного летательного аппарата малого класса и наоборот, беспилотник — идеальное приложение для аддитивных технологий. В целом же было продемонстрировано то, какие широчайшие возможности аддитивные технологии открывают для создателей и потребителей беспилотных систем.

Продемонстрирована возможность ориентироваться на применение изделий с коротким жизненным циклом, создаваемым по потребности. Это, в свою очередь, позволит в перспективе не создавать запасы изделий, а заказывать и создавать образцы по мере необходимости. Наконец, стал возможным переход от концепции «Беспилотный летательный аппарат с полезной нагрузкой» к концепции «Летающая полезная нагрузка».

Реализация проекта дала возможность работавшей над ним команде накопить опыт комплексного решения задач и сформировать видение перспектив исследований и разработки в данной сфере. Эта группа может рассматриваться как техническое и организационное ядро развертывания работ по созданию беспилотных летательных аппаратов с применением аддитивных технологий в будущем.

Полученный опыт лег в основу программы дальнейших российских НИОКР по данной тематике. И не будет преувеличением сказать, что с реализацией данного проекта фактически была открыта дверь к использованию новой философии в создании и производстве беспилотных летательных аппаратов.

Сейчас, на фоне продолжающейся Специальной военной операции, была наглядно выявлена потребность в изготовлении ряда изделий, включая конструкционные элементы беспилотных летательных аппаратов, непосредственно вблизи районов применения, в том числе для организации оперативного ремонта военной техники в целях минимизации ее простоя.