Космос становится ближе

Политехники создают высокие технологии

СОТРУДНИЧЕСТВО ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА С РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ КОРПОРАЦИЕЙ «ЭНЕРГИЯ» ВЫШЛО НА НОВЫЙ УРОВЕНЬ. В ДОПОЛНЕНИЕ К ОТКРЫВШЕМУСЯ В ДЕНЬ РОЖДЕНИЯ ТПУ СОВМЕСТНОМУ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМУ ЦЕНТРУ «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» В УНИВЕРСИТЕТЕ ЗАРАБОТАЛ ЦЕНТР ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ «МНОГОУРОВНЕВОЕ ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ». ЧТО СИМВОЛИЧНО, ЭТОТ ЦЕНТР ОТКРЫЛСЯ В ДНИ ПРОВЕДЕНИЯ В ТОМСКЕ II ВСЕРОССИЙСКОГО ФОРУМА МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ U-NOVUS. ОБА ЦЕНТРА РАСПОЛАГАЮТ СОВРЕМЕННЫМ И УНИКАЛЬНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ, РАЗРАБОТАННЫМ И ПРОИЗВЕДЕННЫМ В ТПУ. НОВЫЕ СОВМЕСТНЫЕ СТРУКТУРЫ СТАЛИ ЯРКИМ ПРИМЕРОМ ИНТЕГРАЦИИ ВУЗОВ, АКАДЕМИЧЕСКОЙ НАУКИ И ПЕРЕДОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

Магистры на заказ

ТПУ с РКК «Энергия» сотрудничают в сфере реализации конкретных научно-образовательных проектов по космической тематике и подготовки кадров достаточно давно. На новый этап это сотрудничество вышло в июле 2013 года, когда между университетом и ракетно-космической корпорацией был подписан договор о стратегическом партнерстве, целью которого является создание условий и обеспечение эффективной совместной работы по подготовке высококвалифицированных специалистов для космической отрасли. Первые образовательные программы были открыты в прошлом году совместно с Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и первым ракетно-космическим предприятием страны. Томский политех начал готовку «штучных» кадров по целевому заказу — магистров и кандидатов наук. В университете обучают талантливых студентов необходимым предприятию специализациям, а впоследствии корпорация предоставит им трудоустройство, жилье и достойный заработок. В рамках новых образовательных программ сотрудники ТПУ, ИФПМ и РКК выполняют совместные опытно-конструкторские и технологические работы. Работники корпорации могут повышать свою квалификацию и проходить персональную переподготовку по программам в области исследования, проектирования, конструирования, производства, испытания и сопровождения ракетно-космической техники. А для студентов-политехников планируется организовать различные виды практик и стажировок на крупнейшем предприятии космической отрасли.

Следующим логичным этапом сотрудничества ТПУ и РКК «Энергия» стало решение совместить подготовку кадров с научно-производственными проектами и разработками, чтобы добиться наилучшего результата. Эти задачи и ставятся перед открывшимся в дни проведения форума U-NOVUS центра перспективных исследований «Многоуровневое динамическое моделирование материалов и конструкций».

Центр многоуровневого динамического моделирования организован Томским политехническим университетом совместно с Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и ракетно-космической корпорацией «Энергия». Здесь политехники в интересах высокотехнологичных отраслей производства будут разрабатывать и верифицировать динамические модели материалов и конструкций, проводить испытания конструкций и контролировать их качество по собственным оригинальным методикам. Фактически центр будет выполнять три задачи: научную, образовательную и коммерческую.

Магистранты и молодые ученые смогут проходить на новой научно-исследовательской площадке практическое обучение и проводить научные исследования.

— Этот центр создавался не с нуля. В рамках программы развития ТПУ и сотрудничества с РКК «Энергия» ранее было запущено несколько проектов, которые заложили основу для создания этого центра, — рассказывает Алексей Яковлев, директор Института физики высоких технологий ТПУ.

— Была создана сетевая лаборатория вместе с ИФПМ СО РАН и ТГУ. Там мы выполняем совместные исследования, ведем опытно-конструкторские разработки в области многоуровневого динамического моделирования. Объединяющим звеном и главным заказчиком исследований является РКК «Энергия». Мы другу друга дополняем: и моделирование, и разработка новых композиционных материалов, и контроль — все это вместе дает результат. Такая структура позволит охватить разные направления: моделирование этих конструкций с использованием компьютерных программных комплексов, проектирование конструкций, разработку конструкторской документации и современных методик испытания и контроля. За собственно моделирование ответственных конструкций отвечает ТГУ, за разработку методик многоуровневого расчетно-экспериментального моделирования, исследование характеристик дефектов для моделирования на микроуровне — Томский политехнический университет, за программную реализацию и механические испытания изделий, верификацию построенных моделей — ИФПМ СО РАН. У нас складывается полноценная научно-производственная цепочка: материалы, технологии получения изделий, сами изделия. Плюс методы неразрушающего контроля.

Неразрушающий контроль

Как отметил заместитель генерального конструктора ОАО «РКК “Энергия”» Александр Чернявский, Томский политехнический университет обладает огромным потенциалом и способен решать многие серьезные задачи для развития космической отрасли страны.

Стоит напомнить, что с 2013 года РКК «Энергия» и Институт физики высоких технологий ТПУ реализуют мегапроект в рамках 218-го постановления Правительства РФ (о сотрудничестве предприятий с университетами по конкретным проектам и научно-промышленным разработкам). Этот мегапроект касается разработки высокоэффективной технологии контроля качества соединений, полученных методом сварки трением с перемешиванием, для изготовления корпусных элементов ракетно-космической техники нового поколения.

— Мы разрабатываем большие модули — корпуса ракет, один из которых должен лететь к Международной космической станции, — отметил Александр Чернявский. — Проект уже активно работает. Сроки реализации — конец 2015 года. Также Институт физики высоких технологий ТПУ работает по мегагранту ТПУ «Материалы для экстремальных условий», в рамках которого разрабатываются легкие и высокопрочные материалы, способные работать в условиях космического пространства продолжительное время. Целью мегагранта является разработка новых композиционных материалов и технологий получения изделий с увеличенным сроком эксплуатации, способных эффективно работать в условиях экстремальных воздействий, для освоения новых территорий Крайнего Севера, гидрокосмоса и космического пространства, а также создание уникальных методик ресурсных испытаний для контроля этих материалов. Решение этой задачи крайне важно для развития космической отрасли и сохранения лидерства России в освоении космического пространства.

Одной из ключевых задач нового центра перспективных исследований «Многоуровневое динамическое моделирование материалов и конструкций» станет неразрушающий контроль готовых изделий для космической отрасли. В центре разработан не имеющий мировых аналогов диагностический комплекс, предназначенный для контроля сварки швов крупных деталей ракет, спутников и прочих космических летательных аппаратов.

Диагностический комплекс включает в себя шесть методов контроля и позволяет проводить диагностику объектов диаметром до пяти метров. С помощью устройства можно провести сканирование шва на наличие дефектов и проанализировать причину его образования.

Новая промышленная революция

В центре многоуровневого динамического моделирования имеется уникальный для России по своим характеристикам трехкомпонентный лазерный сканирующий доплеровский виброметр. С помощью этой системы можно проводить виртуальные испытания подвижных частей космических летательных аппаратов, морских судов, автомобилей и т. д. Виброметр по частоте колебаний определяет неполадки работы конкретной детали в устройстве. С использованием 3D-лазерного виброметра можно точно выявлять критические для конструкции вибрации деталей уже на этапе проектирования конструкции.

Отметим, что центр многоуровневого динамического моделирования стал второй очередью открывшегося в начале мая в ТПУ, ко дню 119-летия вуза, научно-образовательного центра «Современные производственные технологии». Он оснащен современным и уникальным оборудованием, разработанным в ТПУ и направлен на создание полного цикла отечественных технологий получения новых материалов и изделий для авиации, космоса, медицины и атомной промышленности. По словам директора Института физики высоких технологий ТПУ Алексея Яковлева, в центре будут создавать импортозамещающие аддитивные технологии. Их еще называют технологиями послойного синтеза — создание изделия здесь происходит путем послойного наращивания материала, а не удаления «лишнего», как при традиционных подходах производства.

Уникальность центра аддитивных технологий в том, что в одном месте реализуется весь производственный цикл — от идеи создания нового материала до исследований готового изделия. В центре можно в короткие сроки изготовить и протестировать как прототипы деталей узлов космических кораблей, так и имплантаты для реконструктивно-восстановительной хирургии или другие изделия сложной формы и различного применения.

Аддитивные технологии сегодня называют новой промышленной революцией. С их помощью можно послойно «выращивать» практически любые изделия из любого материала — металла, керамики, пластмассы, стекла и др. Они позволяют на порядок удешевить изделия, ускорить НИОКР и активно применяются для мелкосерийного производства готовой продукции. Именно поэтому аддитивные технологии активно применяются в самых разных отраслях промышленности, а по прогнозам специалистов, будут играть ведущую роль в развитии технологий в мире.

Площадка центра будет в равной степени открыта как политехникам, так и представителям других научных и производственных организаций России и зарубежья. Ученые смогут проводить здесь испытания своих разработок, а студенты и магистранты — получать практический опыт работы с аддитивными технологиями. По словам Алексея Яковлева, создание таких центров также позволит вузу готовить эксклюзивных, высококвалифицированных специалистов. — Мы разрабатываем уникальные магистерские программы, которые в дальнейшем будут востребованы не только космической, но и автомобильной, и авиапромышленностью, — говорит директор ИФВТ. — Мы ориентированы на подготовку уникальных специалистов, которых сейчас практически нет в нашей стране. Новое производство требует и новых, высококвалифицированных кадров. В дальнейшем совместно с MIT и Сколтехом мы планируем открыть программу подготовки магистров в области аддитивных технологий, разработаем курсы повышения квалификации для работников предприятий.

В дополнение к уже созданным центру перспективных исследований «Многоуровневое динамическое моделирование материалов и конструкций» и НОЦ «Современные производственные технологии» этой осенью откроется совместный с ИФПМ СО РАН и РКК «Энергия» научно-образовательный центр ресурсных испытаний. Он станет третьей очередью формирующегося в ТПУ большого инжинирингового центра в интересах высокотехнологичных отраслей промышленности России, который Томский политехнический университет планирует создать к своему 120-летнему юбилею.

Но и это еще не все! Вуз и космическая корпорация ведут сегодня несколько других совместных проектов. Самый оригинальный из них — запуск двух наноспутников ТПУ с борта Международной космической станции в 2016 году, к 120-летию вуза.

Татьяна Топчий

Справка
ОАО «РКК “Энергия”» осуществляет деятельность в ракетно-космической отрасли начиная с 1946 года — с даты образования коллектива разработчиков баллистических ракет дальнего действия во главе с главным конструктором ракетно-космических систем и основоположником практической космонавтики С.П. Королевым. Предприятие стало родоначальником практически всех направлений отечественной ракетной и космической техники.
Сегодня ОАО «РКК “Энергия”» — ведущее российское ракетно-космическое предприятие, головная организация по пилотируемым космическим системам. Ведет работы по созданию автоматических космических и ракетных систем (средств выведения и межорбитальной транспортировки), высокотехнологичных систем различного назначения для использования в некосмических сферах.