Приоритетные направления «Транспортные и космические системы»

Приоритетные направления
«Транспортные и космические системы»
«Перспективные виды вооружения, военной и специальной техники»
Комплексный проект «КОРТРАНС-2020»
(коррозионно-стойкие трансформируемые транспортные средства)
«Разработка, экспериментальная отработка технологий производства
проблемно-ориентированного набора полимерных композитных
материалов, создание с их применением элементов конструкций,
модельного ряда легких каркасно-модульных транспортных
средств»
Срок исполнения: 2015 – 2020 годы
Головной исполнитель проекта:
ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет»
Важной особенностью создания новой техники
с применением композитов является разработка материалов,
элементов конструкций, соответствующих решаемым задачам,
с учетом особенностей принимаемых технических решений,
технико-экономических задач организации производства изделий
Приоритетные направления
«Транспортные и космические системы»
«Перспективные виды вооружения, военной и специальной техники»
Реализация комплексного проекта позволит получить изделия
с важными для военной и специальной техники характеристиками:
коррозионная стойкость, низкий удельный вес конструкционных
элементов, способность к самозатуханию при горении,
высокая удельная ударная вязкость и прочность, стойкость
к ГСМ, химикатам и УФ-излучению, радиопрозрачность.
Создаваемые транспортные средства перспективны
для обеспечения арктических войск ‒ на термопластах
не образуется ледяная корка.
Применение новых конструкционных материалов с низкой
теплопроводностью обеспечивает малозаметность
транспортных средств на тепловизорах
Проект «КОРТРАНС-2020»
Цели комплексного проекта:
- формирование технико-технологического базиса подотрасли
народно-хозяйственного комплекса России, ориентированной
на производство легких энергоэффективных транспортных
средств с применением полимерных композитных материалов;
- обеспечение вооруженных сил, подразделений МЧС,
эксплуатационных служб легкими модульными коррозионностойкими транспортными средствами.
Проблемная область НИОКТР проекта определена спецификой
применения термопластичных и термореактивных материалов,
соответствующих решаемым техническим задачам, а также
объектами разработки – легкими КМТС, модельные ряды которых
отличаются назначением, особенностями эксплуатации,
техническими характеристиками.
ПКМ – полимерные композитные материалы
КМТС – каркасно-модульные транспортные средства
Основные задачи комплексного проекта:
- разработка модельных рядов легких коррозионно-стойких КМТС –
автомобилей, снегоболотоходов, катеров, мультикоптеров,
производство которых доступно для субъектов малого
и среднего предпринимательства;
- разработка технических требований к набору ПКМ и ПКМ-модулей
для серийного производства конструктивных элементов КМТС;
- разработка технологий производства ПКМ и ПКМ-модулей,
изготовление и испытания образцов изделий;
- доработка, изготовление и испытания изделий модельных рядов
легких КМТС, их конструктивных элементов, формируемых
с применением серийных ПКМ.
Обеспечивающие задачи, решаемые на этапах проекта:
- развитие базы исполнителей комплексного проекта,
экспериментально-производственной и испытательной;
- изготовление, испытания конструктивных элементов и образцов
КМТС с применением альтернативных (доступных) ПКМ
Тенденции развития проблемной области
Разработка военной техники за рубежом
Потребность во внедорожных КМТС военного назначения
подтверждается созданием за рубежом модельных рядов,
в которых предусматривается трансформация изделий, с учетом
специальных требований: изменение состава перевозимых грузов,
оснащение средствами вооружения, условия транспортировки,
десантирования, размещение экипажей.
MAV-L, каркасно-модульный внедорожный автомобиль
Разработан в кооперации компаний: Northrop Grumman
Corporation (США), BAE Systems plc (Великобритания) и Pratt & Miller
(США), для применения разведгруппами армии и корпуса морской
пехоты, переброски воздушным транспортом.
MAV-L может быть перевезен во внутреннем отсеке вертолета MH/CH47 Chinook, для погрузки применяется специальная технология
изменения высоты транспортного средства
Тенденции развития проблемной области
Разработка военной техники за рубежом
MAV-L ‒ каркасно-модульный внедорожный автомобиль армии США
КМТС обеспечивает применение
средств связи, управления, разведки,
вооружения
Внешний вид автомобиля MAV-L,
подготовленного к воздушной
транспортировке
При разработке транспортных средств аналогичного назначения,
применение ПКМ позволит получить дополнительные тактические,
функциональные и эксплуатационные преимущества
Тенденции развития проблемной области
Разработка военной техники за рубежом
CERV ‒ многофункциональное транспортное средство скрытного
передвижения, армия США
Дизель-электрический гибрид,
до 130 км/час. Для разведки,
целеуказания, поисковоспасательных работ. Доставка
воздушным транспортом
Низкая шумность при движении
на электроприводе. Высокий
крутящий момент (до 6800 Нм).
Низкий расход топлива, на 25%
меньше, чем тяжелые машины
При разработке транспортных средств применение ПКМ позволит получить
тактические, функциональные и эксплуатационные преимущества
Тенденции развития проблемной области
Разработка военной техники за рубежом
Black Knight Transformer (Черный Рыцарь Трансформер), беспилотный
октокоптер с дизельными двигателями, армия США
Формирование наземно-воздушных транспортных средств (НВТС)
в составе одного (мультикоптер) или двух функциональных компонентов:
наземный – тягач и воздушный – мультикоптер.
Для применения в условиях, когда доступность к объектам другими
видами транспорта невозможна, нерентабельна, опасна.
Преодоление горного массива, скал, водных преград.
Снабжение подразделений или эвакуация с поля боя
Тенденции развития проблемной области
Разработка военной техники за рубежом
Доставка, передвижение мобильного радара в системе
«Маген руах» (ветровое стекло), армия Израиля
Мобильная система
обеспечивает оперативное
предупреждение об опасности.
Позволяет определить
расположение источника огня,
нанести ответный удар
Средство защиты армейских подразделений от минометных
и ракетных обстрелов, ударов с воздуха. Может передвигаться
в боевых порядках войск. Наряду с минами и ракетами,
идентифицирует сверхлегкие летательные аппараты
(парапланы, дельталеты) и БПЛА
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Полноприводные автомобили (на базе агрегатов ВАЗ-2121)
1 ДСЕ-1 «Сержант»; двигатель: ДВС-1,7 или дизельный,
объемная пространственная рама из алюминиевых сплавов,
облицовка – панели из полимеров (формованные реактопласты)
2 ДСЕ-2 «Сержант»; силовая установка: ДВС-1,7 – электропривод,
объемная пространственная рама из алюминиевых сплавов,
облицовка – панели из формованных реактопластов;
3 «Сталкер»; двигатель: ДВС-1,7, объемная пространственная
рама из стальных профилей, облицовка – панели из формованных
термопластов;
Городской электромобиль
4 Прототип модельного ряда «Ника»; рама из стальных
профилей, облицовка – панели из формованных термопластов;
энергетическое устройство на базе ДВС и электрогенератора для
подзарядки аккумуляторов;
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Проектирование, расчет конструктивных модулей из ПКМ
5 Разработка переднего подрамника для каркасно-модульного
автомобиля – сравнительный анализ вариантов конструкции
и применяемых материалов;
Маломерное скоростное судно
6 Волнопронзающий катер "Десант-1";
ДВС с алюминиевым блоком цилиндров
7 Технология упрочнения рабочих поверхностей алюминиевого
блока цилиндров, отказ от запрессованных чугунных гильз –
микродуговое оксидирование (МДО);
Снегоболотоходы
8 Перспективный модельный ряд "Каюр";
Наземно-воздушные транспортные средства
9 НВТС на базе внедорожного автомобиля, снегоболотохода
и квадрокоптера – перспективный модельный ряд "Сарыч".
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Полноприводные автомобили
ДСЕ-1 «Сержант»
ДСЕ-2 «Сержант»
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Полноприводные автомобили «Сталкер»
Опытные образцы автомобиля «Сталкер» оснащены панелями
облицовки из соэкструзии термопластов (АБС+ПК+ПММА).
Проведены испытания на Дмитровском полигоне, получено
«Одобрение типа транспортного средства»
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Проработка вариантов формирования НВТС на базе
снегоболотохода (модельный ряд «Каюр») и квадрокоптера
(модельный ряд "Сарыч")
Вес относительно прототипа снижен
за счет исключения 4-х винтов
и приводов колес, применения силовой
установки "ДВС-гидропривод".
В варианте без тягача производится
установка гидромоторов на оси колес,
расширение бортовой системы
управления, с включением режимов:
скорость, бортовой поворот, реверс
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Применение НВТС при преодолении препятствий,
недоступных для наземного перемещения
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Маломерные суда. Волнопронзающий катер, 17 м
Технические решения - изобретение, не имеющее аналогов (патент РФ № 2470822)
Стенды для прочностных
и ресурсных испытаний
Фрагмент нагрузочного устройства
с оснасткой для крепления ПКМмодуля (подрамник передней
подвески)
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Технологии проектирования
Проектирование ПКМ-модулей – процесс разработки, системной
интеграции технических и технологических решений, выбор
которых основан на анализе результатов вариантных расчетов,
с учетом заданных для транспортного средства
технико-экономических критериев и ограничений.
ПКМ-модуль "Подрамник передней подвески КМТС" разработан
для замены стального конструктивного модуля
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Пример разработки ПКМ-модуля
Архитектура головного модуля "Подрамник передней подвески»
определена как интегральная оболочечная конструкция
с замкнутыми сечениями, с заполнением внутренних полостей
сотовой или складчатой структурой
Применение заполнителей в полостях ПКМ-модулей увеличивает
жесткость, ударостойкость и энергопоглощающую способность
композитной конструкции.
Изготовление экспериментальных образцов модулей ‒
с применением безавтоклавной технологии производства изделий
из ПКМ-реактопластов, использованием сухого наполнителя: RTM
(Resin Transfer Molding) – пропитка под давлением.
Разработка, применение перспективных термопластичных
композитных материалов позволяет снизить себестоимость
изделий, выполнять оболочки ПКМ-модуля по более
производительной технологии прессования
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Пример разработки ПКМ-модуля
Оболочки модуля. Фрагмент заполнителя типа Z-гофр
Варианты компоновки модуля в подмоторном пространстве
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Пример разработки ПКМ-модуля
Отображение результатов нагружения конструкции подрамника
для расчетного режима «Торможение-разгон»,
материал: композит на основе углеродного волокна
Виртуальные внутренние
напряжения в МПа
Виртуальное перемещения
конечных элементов в мм
Заделы по направлениям НИОКТР проекта
Пример разработки ПКМ-модуля
Наиболее эффективный по показателям прочности модуля заполнитель с размером соты 8 мм и стенкой 0,3 мм. Незначительное
снижение показателей прочности и веса получено
с заполнителем с размером соты 20 мм, стенкой 0,3мм
Базовая конструкция ‒ превышение веса, высокие деформации
Обеспечивается повышение безопасности при фронтальном ударе за счет
высокой энергопоглощающей способности композитных материалов
Приоритетные направления
«Транспортные и космические системы»
«Перспективные виды вооружения, военной и специальной техники»
Структура комплексного проекта
Обеспечивается выполнение НИОКТР, результатами которых
являются ПКМ и модельные ряды транспортных средств.
Результаты НИОКТР формируют "поток инноваций",
позволяющий поэтапно совершенствовать технологические
процессы и создаваемые изделия:
- автомобили различного назначения: внедорожные – «Лесник»,
с элементами бронирования – «Сержант», городские – «Ника»;
- снегоболотоходы – «Каюр»; - катера – МР «Десант»,
- мультикоптеры МР «Сарыч» .
Снижение веса транспортных средств за счет применения ПКМ
позволяет применять элементы бронирования, устанавливать
оборудование, средства вооружения без снижения
энерговооруженности изделий относительно прототипов
Затраты на реализацию проекта
Сравнительный анализ затрат на НИОКТР (интернет- источники)
Агентство передовых оборонных исследовательских проектов
Министерства обороны США (DARPA)
Разработка, изготовление действующего макета эвакуационного
мультикоптера – $2 млн.
Эскизный проект "летающего автомобиля, который обеспечивает
независимую от местности мобильность" – $20,3 млн.
Создание опытного образца "летающего автомобиля
"Tyrannos" оценивается в $54,0 млн.
Затраты по вариантам – от разработки макета до создания
опытного образца одного НВТС модельного ряда, ориентировочно, от
2 до 54 млн. долларов США ( от 100,0 млн. до 3,0 млрд. рублей).
Оценка затрат в объеме 700,0 млн. рублей на реализацию проекта
"КОРТРАНС-2020", включающего работы по ПКМ (материалам и
модулям), изделиям шести модельных рядов КМТС, занижена
относительно оценок DARPA более, чем на порядок