Директор Передовой инженерной школы МАИ Наталия Шовгеня о беспилотниках, новых материалах и гибридных установках

Два года назад в России стартовал федеральный проект Министерства науки и высшего образования «Передовые инженерные школы», цель которого ― подготовить специалистов для высокопроизводительных секторов экономики, ориентированных на экспорт, и создать площадки для новых отечественных разработок и обучения студентов. Одной из таких площадок стал институт № 14 «Передовая инженерная школа» МАИ.

В этом году ПИШ МАИ выпустила первых магистров и представила новые разработки: электродвигатели для малых и средних беспилотников, цифровую систему объективного контроля состояния водителей, силовую установку с водородным генератором и др. Подробнее о работе института рассказала его директор Наталия Евгеньевна Шовгеня.

С чего начиналась Передовая инженерная школа МАИ и каких результатов удалось достичь за два года?

Главной идеей при создании школы была подготовка нового поколения инженеров, способных генерировать смелые идеи и воплощать их в жизнь, поднимая нашу авиационную отрасль на принципиально новый уровень. Задумывая и проектируя ПИШ МАИ совместно с индустриальными партнёрами, мы ориентировались в первую очередь на три перспективных направления: создание новых материалов для авиационного производства, в том числе с использованием аддитивных технологий, электрические и гибридные силовые установки, цифровизацию в области беспилотных воздушных систем, за которыми, как я считаю, будущее.

За два года мы успели подготовить первый выпуск магистров (причём все восемь ребят окончили ПИШ МАИ с отличием) и создать собственные высокотехнологичные разработки. Среди них электрическая силовая установка для беспилотных летательных аппаратов, включающая в себя блок управления, двигатель и источник питания, предназначенная для использования на воздушных судах массой до 35 кг. Это сердце летательного аппарата: без неё ни один беспилотник не взлетит.

Ноу-хау инженеров ПИШ МАИ ― агродрон, беспилотное воздушное судно для повышения урожайности, продуктивности агропромышленных комплексов и предотвращении потерь урожая.

Комплект оборудования на столе ― элементы электрической силовой установки для беспилотных летательных аппаратов и стенд для исследования винтомоторной группы, разработанные в ПИШ МАИ. Фото: Елена Либрик / «Научная Россия»
Эти разработки созданы на базе российского оборудования?

Да, причём спектр применения наших отечественных систем для беспилотников очень широк и не ограничивается только сельским хозяйством. Дроны могут быть задействованы для проведения аэрофото- и видеосъёмки, в геодезических и строительных работах и т.д.

Видите ли вы интерес к вашим разработкам со стороны представителей сельскохозяйственной отрасли?

Конечно. Прямо сейчас мы ведём совместную работу с РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева. Такой обмен опытом между инженерами и специалистами в области сельского хозяйства очень полезен, и наши знания взаимодополняют друг друга. Таким образом, конечный продукт получается более осмысленным и максимально прикладным.

Они уже используют ваши наработки?

Сейчас мы находимся на завершающем этапе наших совместных разработок, я надеюсь, что результат не заставит себя ждать. Наш будущий продукт ― это не просто система управления беспилотниками, а целый комплекс цифровизации, умная экосистема, позволяющая с помощью дрона исследовать почву и понимать, в каких удобрениях она нуждается, как себя чувствует то или иное растение, какой необходим полив и т.д.

Электродвигатель для беспилотника. Фото: Елена Либрик / «Научная Россия»
Какие ещё направления развиваются в ПИШ МАИ?

У нас есть перспективные наработки в области аддитивных технологий (печать на 3D-принтере). С использованием отечественных установок селективного лазерного плавления мы печатаем различные изделия и нарабатываем опыт и технологию их использования. Помимо этого, развиваем направление композитных материалов, но это уже скорее сугубо научная работа: формирование методики использования данных, их анализ и обработка.

Использование новых материалов и подходов к производству, в том числе композиционных материалов и аддитивных технологий, ― ключевой фактор для качественного изменения характеристик (веса, прочности, ресурса и др.) конструкции изделий и отдельных узлов продукции аэрокосмической индустрии, а также повышения экономической эффективности при их создании.

Какие именно изделия вы печатаете или планируете печатать в ближайшее время на 3D-принтере?

Их много, и они предназначены для разных отраслей, в том числе для медицины, автомобилестроения, авиации и др. Это могут быть как маленькие незначительные детали (тройники, различные соединения и т.п.), которые мы с вами, будучи пассажирами самолёта, даже никогда не увидим, так и крупногабаритные изделия, такие как лопатки для газотурбинных двигателей нового поколения.

Одно из наших перспективных направлений ― создание технологии ремонта лопаток двигателей иностранных производителей, ушедших из России.

Ещё одно наше направление связано с замещением сложных деталей (произведённых по классической схеме) аддитивными технологиями с использованием топологической оптимизации для снижения веса. Этим мы занимаемся совместно с предприятиями, изготавливающими летательные аппараты. Исследования проводятся с помощью новых материалов и технологий, ещё предстоит пройти стендовые испытания и доказать прочность и надёжность. Следующим этапом станет сертификация.

Какое оборудование Передовой инженерной школы можно назвать уникальным?

Пожалуй, наш стенд для исследования гибридных силовых установок (ГСУ), позволяющий проводить испытания тепловой машины и электрической части силовой установки совместно. В результате могут быть получены уникальные экспериментальные данные о ГСУ, недоступные при испытании её элементов по отдельности. Стендов ГСУ подобной размерности (до 400 кВт) больше в России нет.

Кроме того, испытательная база ПИШ МАИ позволяет проводить испытания различных схем системы (параллельная, последовательная) и типов тепловой машины (газотурбинного двигателя, двигателя внутреннего сгорания).

У нас есть лаборатория по исследованию композитных материалов, где работает томограф, позволяющий производить экспресс-анализ деталей или агрегатов, выполненных из того или иного материала, чтобы быстро находить дефекты и устранять их с помощью методов неразрушающего контроля. Это особенно актуально в отечественной авиации, где сейчас активно используют композитные материалы, например при строительстве самолётов МС-21-310 и SJ-100, которые должны прийти на замену иностранным Airbus и Boeing. Наши специалисты также разработали методику анализа полученной от томографа информации и её оперативной обработки для дальнейших манипуляций с материалом.

Электродвигатель ВД-150 для привода воздушных винтов аппаратов типа аэротакси. Фото: Елена Либрик / «Научная Россия»
Как вы использовали опыт, наработанный за годы существования МАИ, при создании Передовой инженерной школы?

Вы правы, наша школа не создавалась с нуля, и мы активно задействовали полученные ранее фундаментальные и прикладные знания, обогатив их современными подходами, новыми технологиями проектирования и производства, методиками испытаний и программного обеспечения. Кроме того, в образовательной деятельности мы пересмотрели наш подход к гуманитарным дисциплинам и переориентировали их в сторону системной инженерии.

За счёт гуманитарного блока мы учим ребят строить гипотезы и не бояться реализовать даже самые смелые задумки; а превращать их в реальность помогает сильная фундаментальная база.

Ключевое место в опережающей подготовке инженеров выделено проектной деятельности, умению создавать команды и работать внутри этих коллективов. Я считаю, что только таким образом могут родиться лидеры производства, способные повести за собой людей.

То есть комплексные инженеры?

Да. Мы реализуем комплексный подход во всём, начиная от лабораторий и заканчивая готовыми проектами, внедрёнными в производство на базе наших индустриальных партнёров.

Изготавливая любую, пусть даже самую малую деталь, мы смотрим на неё в рамках целой большой установки, единой системы, оценивая огромное количество параметров на всём жизненном цикле изделия.

Мы учим наших студентов смотреть на любой проект максимально широко, видеть его развитие пошагово и в комплексе, от первоначальной задумки до финального воплощения.

Но ведь на базе МАИ уже давно работают подобные кафедры, где готовят инженеров. Чем Передовая инженерная школа принципиально отличается от них?

Хороший вопрос. Мы и сами часто задаём его себе, пытаясь понять: а в чём наша главная отличительная особенность? Думаю, акцент нужно сделать именно на комплексном подходе, о чём я говорила выше. На других кафедрах, будь то самолёто-, вертолёто- или двигателестроение, всё-таки преобладает более узкая и глубокая направленность исследований и подготовки специалистов, в то время как комплексный инженер должен иметь более широкие и комплексные знания.

Кроме того, мы делаем сильный упор на развитие управленческих навыков, чего нет ни в одном другом подразделении МАИ.

Сколько всего инженерных школ было открыто в России в рамках федерального проекта?

На текущий момент их 50. Мы были одними из пионеров, войдя в число 30 школ первого потока, и поэтому нам пришлось сложнее всего. Вместе с Минобрнауки России мы размышляли о том, каким должен быть наш подход к работе, и при необходимости корректировали его. Затем к проекту присоединились ещё 20 вузов. Кстати, попасть в него было не так просто: требовалось представить Совету по грантам Минобрнауки программу развития ПИШ и достойно защитить её.

На какой срок рассчитана работа передовых инженерных школ?

Если говорить о государственном финансировании, то в этом году оно заканчивается. Сам проект при этом будет продолжаться минимум до 2030 года, то есть нам предстоит создавать качественные продукты под ключ и находить источники финансирования, и здесь мы возлагаем большие надежды на наших индустриальных партнёров, которые очень заинтересованы не только в новых кадрах, но и в новых технологических разработках.

Индустриальные партнёры ― это конечный потребитель?

Да. Собственно, ради них мы всё это и делаем. Благодаря им у нас есть возможность организовывать хорошие стажировки для студентов. Мы также понимаем, что после окончания вуза наши студенты будут гарантированно трудоустроены. Так, все наши выпускники этого года уже нашли работу в разных компаниях (в Объединённой двигателестроительной корпорации, Объединённой авиастроительной корпорации, компании «АэроКомпозит» и др.), а за некоторых ребят между работодателями была серьёзная борьба.

Какие у вас планы на ближайшее будущее?

МАИ участвует в изменениях высшего образования в России (выход из Болонской системы ― Примеч. ред.), и мы уверены, что наработки Передовой инженерной школы найдут своё применение в этой области. В этом году мы также очень надеемся завершить дооснащение наших высокотехнологичных лабораторий, чтобы они смогли начать работать во всю мощь. Это позволит нам продолжить интеграцию лабораторий ПИШ в большую науку, а также создать пул потенциальных уникальных технологических результатов с возможностью их дальнейшей коммерциализации.

«Научная Россия»
Разделы
Новости
Анонсы
Медиапроекты МАИ
Маёвские истории успеха
Корпоративные СМИ
Обратная связь для СМИ
Символика МАИ
Рубрики

Анонсы
23 сентября 2024
Приём заявок на участие в X Всероссийской премии «За верность науке»
Дополнительное образование в области беспилотных авиационных систем
Вакцинация от гриппа для студентов и сотрудников МАИ
В этот день было
Грецию посетила российская военная делегация с самолетами Су-27 и Су-30
Первый запуск трехступенчатой РН «Восток»
П