Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ»,

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ, ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ В РАЗЛИЧНЫХ СЕКТОРАХ ЭКОНОМИКИ РОССИИ «КОМПОЗИТНАЯ ОТРАСЛЬ» (НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ИНЖИНИРИНГ) Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», доктор технических наук, член-корреспондент РАН Б.С. Алёшин Начальник НИК «Национальный композитный центр», доктор технических наук, профессор А.Е. Ушаков

Введение • Примеры инжиниринговых центров • Потребители инжиниринговых услуг • Рынки • Регуляторы

Организационно- техническая политика Объёмы финансовых потоков Принцип «подсветки» доступных сегментов рынка(принципы организации «композитной отрасли» с целью реализации объективных конкурентных преимуществ композиционных материалов и технологий) Управляющая компания НТЦ РЫНОК Объективные конкурентные преимущества Объективные конкурентные преимущества Научно- техническое управление Производство

Концепция создания промышленного производства конструкций на основе композиционных материалов Основа модернизации промышленности - инновационная экономика : Объём продукции из наностр. композиционных материалов:2..3% ВВП ЦЕЛЬ: Годовой оборот промышленного производства конструкций из наноструктурированных композиционных материалов 1 млрд.$ через 6 лет Центр коллективного пользования Региональные серийные производства 1000 млн.$ • Организационно- • техническая политика: • Законодательная база • Нормативно-техническое регулирование • Инновационные инструменты • Научно-технический задел 100 Научно- техническое управление Принцип «подсветки» доступных сегментов рынка 2011 2017 Принцип «подсветки» доступных сегментов рынка СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ: МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ РЫНКОВ: • Инфраструктура автомобильных • и железных дорог • Мостостроение • Спортивные объекты • Энергетика • Универсальные комплексы для всесезонного использования

Инструменты и потребители инжиниринговых услуг

Введение • Примеры инжиниринговых центров • НКЦ ФГУП «ЦАГИ» • National Composite Center of Dayton • Исследовательский центр «Передовые конструкции, технологии и материалы» при «Сколтехе» • Исследовательские центры при университетах • Центры компетенции • Потребители инжиниринговых услуг • Рынки • Регуляторы

Направления деятельности Национального композитного центра ФГУП «ЦАГИ» Год основания: 2010 Парадигма: Безопасность через эффективность • Реализация межотраслевых научно-исследовательских программ в области композиционных материалов (Минпромторг, РЖД, ФСК, Автодор) • Разработка нормативно-технической базы в обеспечение сертификации разрабатываемых ВС с композитными элементами планера (МС-21, SSJ-100 NG) • Разработка перспективных расчётно-экспериментальных методов и математических моделей для повышения безопасности и весовой эффективности ВС с композитными элементами планера

НКЦ «ЦАГИ»: Стратегия повышения весовой эффективности конструкций БУДУЩЕЕ Про-композитный подход, основанный не на поиске дефектов, а на мультидисциплинарном анализе процессов повреждаемости и прогнозе «состояния материала» в конструкции ЗАВТРА Поиск дефектов с использованием более продвинутых про-композитных методов неразрушающего контроля СЕГОДНЯ Поиск дефектов в композитных элементах конструкции ВС *Использованы материалы из доклада Boeing «NDE Challenges for composite aircraft» A4A NDT Forum 25.09.2012

НКЦ «ЦАГИ»: Внедрение инновационных конструктивно-технологических решений Автоматизированные безавтоклавные технологии производства , включая автоматизированную выкладку сухого волокна и вакуумную инфузию Математическое моделирование повреждаемости конструкций на этапе производства с учётом вероятностного характера процессов образования технологических дефектов Снижение уровня напряжений за счёт ориентирования волокон и переменными углами по криволинейным траекториям Автоматизированная выкладка сухого волокна Кессон крыла, изготовленный методом вакуумной инфузии

НКЦ «ЦАГИ»: Мультидисциплинарный анализ конструкций в обеспечение эффективности при заданном уровне безопасности Традиционный подход к проектированию авиаконструкций из ПКМ (чёрный алюмимний) Мультидисциплинарный подход к проектированию авиационных конструкций из ПКМ

НКЦ «ЦАГИ»: Прогнозирование «наиболее вероятного состояния КМ» на всех этапах жизненного цикла ВС из ПКМ Building Block в инновационной постановке Техническое обслуживание и ремонт «Real-time» БД по расчётным характеристикам Эксплуатационные факторы Экспертная системапрогноза безопасности ProDeCompoS Производственные дефекты

НКЦ «ЦАГИ»: Реализация инновационного подхода к сертификации самолёта с композитным крылом Нормыи процедуры обоснования соответствия Конструктивно-технологические способы повышения эффективности Экспертная система обеспечения безопасности и эффективности Методология обеспечения безопасности и надёжности с использованием вероятностного подхода

National Composite Center Dayton, США Год основания: 1996 Центр коллективного пользования, в который привлекаются одновременно и технологии, и действующие компании, что ускоряет передачу технологий на рынок

National Composite Center лаборатории и персонал Производственные площади Дистанционное обучение Лаборатории

Крупные предприятия Университеты Правительство Принцип инновационной деятельности NCC • Ashland • PPG • Owens Corning • Celenease • Wright-Patterson AFB • Дэйтонский университет • Wright State University • Sinclair Community College • Университет Толедо • Университет Алабамы • Министерство обороны США • Министерство энергетики США • Штат Огайо • РЕЗУЛЬТАТ • Коммерциализация технологий • Инновационная продукция • Малый бизнес

Малые компании, созданные в результате коммерциализации технологийв NCC • Composite Advantage. Производство крупногабаритных изделий сложной формы методом инфузии или RTM. • Liteflex LLC. Производство композитных лент, которые применяются в автомобилестроении. • Webcore. Изготовление панелей для инфузии и RTM из пенопласта, оплетенных стекло ровингом и тканью для военного и гражданского применения • Phoenix Nanosystems. Изготовление углеродных нанотрубок и создание пленок из смолы с добавками нанотрубок • NСС Производство непрерывных наномембран. Изучение вопросов техники безопасности работы с наноматериалами. Изучение влияния нанодобавок на различные свойства композитов: электропроводность, магнитопроводность, теплопроводность и т.д. Создание многофункциональных материалов, которые меняют свои свойства в зависимости от внешних воздействий

Центры компетенций: National Institute for Aviation Research (NIAR) при Wichita State University Центр компетенции NASA и FAAв области сертификации композитных авиационных конструкций • Исследование перспективных материалов в т.ч. композиционных • Исследование передовых технологий соединения компонентов • Математическое моделирование • Натурные испытания конструкций (статические, динамические, усталостные, природные) • Создание перспективных высокоэффективных покрытий • Основные заказчики: • Boeing • Cessna • Spirit • Hawker Beechcraft • Bombardier

Центры компетенций: Advanced Materials in Transport Aircraft Structures (AMTAS) при University of Washington Центр компетенции FAA в области обеспечения безопасности и сертификации авиаконструкций из композиционных материалов применительно к коммерческим самолетам транспортной категории • Стандартизация материалов • Исследование клеевых соединений • Обоснование соответствия нормам безопасности • Эксплуатационная живучесть и ресурс • Обслуживание перспективных конструкций • Основные заказчики: • Boeing • Bell • Cytec • Hexcel

Центры компетенций: Center for Composite Materials(CCM) при University of Delaware Центр компетенции в области исследования и управления безавтоклавными технологическими процессами производства конструкций для авиа- и судостроения • Разработка микро-датчиков для контроля состояния ПКМ в процессе изготовления • Разработка систем управления и контроля технологических процессов • Создание многофункциональных высокоэффективных материалов • Разработка подхода «Материал-Технология-Свойства» для создания композитных конструкций с заданным уровнем характеристик • Основные заказчики: • Dassault Aviation • Embraer • Honeywell • Northrop Grumman • Lockheed Martin • EADS North America

Инновации передового уровня как способ реализации наиболее амбициозных проектов российских отраслей промышленности • Условия: • Экономический рост • Удалённость друг от друга индустриальных центров • Удалённость природных ресурсов и месторождений от индустриальных центров • Экстремальные климатические условия • Низкая плотность населения • Требования к конструкциям: • «Безлюдная» эксплуатация объектов инфраструктуры • Энергоэффективность • Мобильность и многофункциональность • Низкие затраты на транспортировку • Экологическая чистота Инновации передового уровня и технологии, не применявшиеся ранее

Потребители услуг инжиниринговых центров, заинтересованные в быстром внедрении своих инноваций в промышленность Зарубежные компании Российские компании инновации инновации Быстрый и эффективный путь внедрения инноваций на российском и мировом рынке Инжиниринговый Центр Растущие мировые рынки Мировые вызовы (экология, энергоэффективность, …) Российские отраслевые программы развития

Пример взаимодействия крупного и малого бизнеса в условиях несбалансированной (милитаризованной) экономики США Крупный бизнес Освоение крупных, в том числе государственных инвестиций для создания стратегической продукции Заказы Малый и средний бизнес Конверсия, коммерциализация и диверсификация инновационной деятельности Разработки

Сильные и слабые стороны малого бизнеса

Традиционные материалы: воздействие на окружающую среду, вызванное загрязнением во время строительства и обслуживания Защитные химические составы Бетонная пыль Коррозионное разрушение Антиобледенители

Традиционные материалы: бурный рост жилищного и дорожного строительствавразвивающихся странах По прогнозам в следующие несколько летбурный ростжилищного и дорожного строительствавразвивающихся странахприведет к неконтролируемомумассовому загрязнениюокружающей среды

Традиционные материалы: воздействие на экономику В 2002 году Федеральное управление автодорогСШАопубликовалоработу “Затраты на борьбу с коррозией и стратегия соответствующих превентивных мероприятий в США”. Данная работа показала, что общие ежегодные оценочные затраты на борьбу с коррозией в промышленности США составляли приблизительно 276 миллиардов долларов (3.2% от валового внутреннего продукта США) Коррозионное разрушениемоста Silver Bridge, США, 1967. Мост обрушился меньше чем за минуту, убив 46 водителей и пассажиров

Традиционные материалы: влияние на окружающую среду В отличие от продукции, «традиционно» изготавливаемой из композиционных материалов (самолёты, суда, спорттовары), влияние на экологию объектов инфраструктуры(дома, искусственные сооружения, мосты) является критической проблемой для мировой экономики

Критерии массового внедрениякомпозитов в инфраструктуру Композитные конструкции для инфраструктуры, изготавливаемые и обслуживаемые в больших объемах, должны отвечать следующим критериям для обеспеченияистиннойэкологической безопасности: • пассивноехимическое поведение • возможностьповторногоиспользования ипригодность к переработке • высокие специальные характеристики • мобильность итранспортабельность • гибкость в свойствах • высокая энергоемкость Инновации передового уровня и технологии, не применявшиеся ранее

Рынок композитов: от “перспективных” до “традиционных” конструкционных материалов За последние 50 лет в нескольких сферахкомпозитыперешли изкатегории“перспективных” и “премиум” в категорию общепринятыхматериалов, сопоставимых сметаллом и бетоном Первичные ивторичные конструкции самолетов икосмических кораблей Лопасти ветряных турбин и гондолы Спортивные товары: детали для гоночных автомобилей и мотоциклов, шлемы, хоккейные клюшки, удочки Корпуса инастилы длялодок и парусных яхт

«Стратегические драйверы» развития российский отраслей промышленности Отраслевые программы технического и технологического развития • Железнодорожный транспорт –”Высокоскоростные поезда” • Автомобильные дороги– Строительство новых автомагистралей с гарантированным сроком службы, соединяющих удалённые регионы • Авиация – Создание российского перспективного гражданского самолета МС-21 • Космос – Технологическая платформа “Лёгкие конструкции” • Нефтегазовый комплекс– Разработка арктических месторождений • Энергетика (гидро-, ветро- , атомная) –«Энергоэффективность» • Спорт – Подготовка к ЧМ 2018 по футболу, включая строительство стадионов в северных районах РФ

Введение • Примеры инжиниринговых центров • Потребители инжиниринговых услуг • Рынки • Регуляторы • государственные регуляторы • общественные регуляторы

Государственные регуляторы и экономические инструменты инновационного развития • Особые экономические зоны технико-внедренческого типа • Бизнес-инкубаторы • Центры трансферта технологий • Венчурные фонды • Инвестиционные фонды • Центры коллективного пользования • Малый и средний бизнес

Примеры государственного регулирования в инновационном секторе экономики • Правительством Москвы установлена 5% квота закупок инновационной продукции и сформирован ее перечень. В денежном выражении доля инновационной продукции в государственном заказе города Москвы за декабрь-август 2012г. составила почти 55 млрд. руб. • В Татарстане для проектов, финансируемых из республиканского бюджета, законодательно введено требование применять не менее 10% нанотехнологической продукции

Общественное управление: ключевая роль сообществ SAE и CMH-17 в сертификации гражданских самолётов в США Создание методов обоснования в сотрудничество с научно-исследовательскими центрами компетенций Обучение персонала методам ремонта и контроля конструкций КМ (SRM) Методы обоснования и установления соответствия требованиям сертификационного базиса Апробация методов и технических решений на форумах CMH-17 Валидация методов в FAA и EASA и в виде отраслевых технических документов: рекомендаций, инструкций и руководств

Примеры общественных организаций и сообществ, регулирующих деятельность «композитной отрасли» Европейская Ассоциация Композитной Индустрии (Бельгия, Евросоюз) Американская Ассоциация Производителей Композитов (США) Общество по Продвижению Разработок в Области Материалов и Технологий (США) Союз Производителей Композитов (Россия), бывший «Союз Производителей Стекловолокна»

Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ»,

Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ»,

Presentation Transcript