Центр разработок С7

Технологическая, конструкторская и исследовательская компания,
входит в авиационно-космическую корпорацию S7

Создаем ракету-носитель легкого класса, с перспективой использования наработок для промышленного изготовления РН среднего класса с возвращаемой первой ступенью, запускаемых с космодрома «Морской старт»

Центр разработок С7

Технологическая, конструкторская и исследовательская компания, входит в авиационно-космическую корпорацию S7

Создаем ракету-носитель легкого класса, с перспективой использования наработок при промышленном изготовлении РН среднего класса с возвращаемой первой ступенью для запуска с космодрома «Морской старт»
Центр разработок расширяется!

Новости

О компании
Мы занимаемся разработкой перспективных технологий и промышленных комплексов для изготовления изделий авиационного и космического назначения из алюминиевых и титановых сплавов. Нами разработаны и доведены до промышленной реализации ряд критически важных технологий для изготовления ракеты-носителя.
Мы приступили к созданию двухступенчатой ракеты-носителя с жидкостным ракетным двигателем с возвращаемой первой ступенью.
Работа ведётся с 2019 года.

Центр разработок С7 обладает компетенциями и инфраструктурой для:

  • роботизированной сварки трением с перемешиванием, дуговой и плазменной сварки;
  • роботизированной аддитивной технологии изготовления крупногабаритных, высоконагруженных деталей из алюминиевых сплавов;
  • моделирования и проведения расчетов конструкций ракеты-носителя на прочность и устойчивость с их последующей оптимизацией;
  • моделирования термодеформационных процессов в процессе аддитивного выращивания;
  • проведения материаловедческих исследований (собственная лаборатория с возможностью проведения металлографического анализа и получения прочностных свойств сплавов и изделий).
Мы самостоятельно разрабатываем, компонуем и собираем производственные роботизированные ячейки, пишем ПО для проведения численных расчётов и управления многоосевыми роботами. Мы конструируем и изготавливаем прототипы промышленного оборудования для реализации сварки трением с перемешиванием.

Наша главная задача – промышленное изготовление ракеты-носителя среднего и легкого класса на базе новых эффективных технологий изготовления конструктивных элементов.
Основные виды деятельности

S7 Rocket Factory – делаем ракеты

Мы приступили к практической реализации проекта создания ракеты-носителя легкого класса с перспективой перехода к промышленному изготовлению РН среднего класса с возвращаемой первой ступенью для запуска с нашего космодрома «Морской старт».

На первом этапе мы планируем изготовить РН легкого класса на нашей площадке, где уже к концу 2021 года будет введено в строй суперсовременное сборочное производство. Все компоненты РН, кроме двигателей, мы проектируем, конструируем и делаем сами на нашей действующей технологической площадке. Мы продолжаем совершенствовать наши технологии, создаем для их реализации собственное промышленное оборудование, элементы которого работают уже сейчас в виде пилотных прототипов.

Но ракета — это не только конструктив в виде обечаек, днищ, шпангоутов, стрингеров, внутрибаковых элементов, головного обтекателя и т.д., но и предшествующие сложные расчеты на прочность, устойчивость, моделирование, оптимизация конструкции. Это расчеты баллистики, аэродинамики, тепловых процессов, а также построение и реализация архитектуры системы управления с многообразием обратных связей и интеллектуальным исполнительным воздействием. Все это мы стремимся выполнить на самом современном уровне, наравне с мировыми лидерами частного ракетостроения.

Далее мы будем использовать полученные технологические, конструкторские и модельные наработки для промышленного изготовления ракет-носителей среднего класса с возвращаемой первой ступенью, запускаемых с космодрома «Морской старт». РН среднего класса будет производиться на другом заводе группы S7, где в настоящее время идет проработка и подготовка инфраструктурных проектов.
Первые РН легкого класса мы рассчитываем запускать с серийно выпускаемыми ЖРД. Затем наша цель использовать собственные двигатели, над которыми мы уже начали работать, для первой ступени РН легкого класса, для второй ступени РН среднего класса и в пакетном варианте для первой ступени РН среднего класса.

Мы работаем очень быстро и, судя по уже достигнутым результатам, достаточно эффективно.

Сейчас мы активно расширяем команду наших талантливых инженеров. Если вы готовы к строительству ракетной техники в режиме максимальной вовлеченности и готовы отказаться от парадигмы категорий и строгой отчётности – присоединяйтесь. Мотивированные квалифицированные сотрудники – ключ к успеху нашего проекта, и мы это понимаем.

Аддитивные технологии

Мы используем метод проволочно-дугового выращивания (WAAM - wire arc additive manufacturing). Эта технология позволяет печатать близкие по форме крупногабаритные заготовки, причем без использования камеры с контролируемой атмосферой. Используя источники питания с технологией CMT (cold metal transfer) можно достигнуть массовой производительности 20 кг\ч.

Одно из явных преимуществ метода WAAM перед другими технологиями аддитивного производства - доступные для печати материалы. Поскольку вместо порошка при печати используется сварочная проволока, все свариваемые материалы доступны для выращивания. За несколько лет исследовательской работы мы опробовали и испытали такие материалы, как:
• Низкоуглеродистые низколегированные стали;
• Жаропрочные сплавы на основе никеля и хрома;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Mg и Al-Mg-Mn;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Si;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Mg-Sc-Zr.

Чтобы не быть ограниченными в размерах выращиваемых изделий, мы пользуемся системами промышленных роботов. При относительно компактном размещении сейчас мы можем выращивать элементы первой ступени ракеты-носителя легкого класса диаметром до 2 метров. Кроме того, архитектура роботизированных систем позволят быстро менять их конфигурацию в зависимости от текущей потребности.

Чтобы обеспечить максимальную производительность технологии, требуется исключить неисправимые дефекты и не допускать остановок печати. Для этого мы разработали интеллектуальную систему мониторинга и управления процессом. Эта система постоянно собирает и синхронизирует множество потоков данных (технологические данные о мощности и внесенной массе, геометрия выращенной заготовки и т.д.), на основании которых, при необходимости, рассчитывает управляющее воздействие. То есть, в комплексе реализован принцип автоматического регулирования процесса выращивания.

Разработанные технологии и системы являются неотъемлемой частью нашего производства ракетно-космической техники, однако их область применения не ограничена только ракетами. Широкий выбор доступных материалов, универсальность оборудования и практически полное отсутствие ограничений в форме выращиваемых изделий позволяют напечатать практически все, что угодно.

Аддитивные технологии

Мы используем метод проволочно-дугового выращивания (WAAM - wire arc additive manufacturing). Эта технология позволяет печатать близкие по форме крупногабаритные заготовки, причем без использования камеры с контролируемой атмосферой. Используя источники питания с технологией CMT (cold metal transfer) можно достигнуть массовой производительности 20 кг\ч.

Одно из явных преимуществ метода WAAM перед другими технологиями аддитивного производства - доступные для печати материалы. Поскольку вместо порошка при печати используется сварочная проволока, все свариваемые материалы доступны для выращивания. За несколько лет исследовательской работы мы опробовали и испытали такие материалы, как:
• Низкоуглеродистые низколегированные стали;
• Жаропрочные сплавы на основе никеля и хрома;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Mg и Al-Mg-Mn;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Si;
• Алюминиевые сплавы системы Al-Mg-Sc-Zr.

Чтобы не быть ограниченными в размерах выращиваемых изделий, мы пользуемся системами промышленных роботов. При относительно компактном размещении сейчас мы можем выращивать элементы первой ступени ракеты-носителя легкого класса диаметром до 2 метров. Кроме того, архитектура роботизированных систем позволят быстро менять их конфигурацию в зависимости от текущей потребности.

Чтобы обеспечить максимальную производительность технологии, требуется исключить неисправимые дефекты и не допускать остановок печати. Для этого мы разработали интеллектуальную систему мониторинга и управления процессом. Эта система постоянно собирает и синхронизирует множество потоков данных (технологические данные о мощности и внесенной массе, геометрия выращенной заготовки и т.д.), на основании которых, при необходимости, рассчитывает управляющее воздействие. То есть, в комплексе реализован принцип автоматического регулирования процесса выращивания.

Разработанные технологии и системы являются неотъемлемой частью нашего производства ракетно-космической техники, однако их область применения не ограничена только ракетами. Широкий выбор доступных материалов, универсальность оборудования и практически полное отсутствие ограничений в форме выращиваемых изделий позволяют напечатать практически все, что угодно.

Технология сварки трением с перемешиванием

В проекте нашей ракеты-носителя, как и для подавляющего большинства летающих РН во всем мире, основным конструкционным материалом для несущих баков топлива является алюминиевый сплав. Наиболее слабое место конструкции из алюминия – сварное соединение. Для повышения качества сварных швов, а также расширения своих технологических возможностей (например, в части реализации стрингерно-шпангоутного подкрепления оболочек), мы разрабатываем и используем технологию сварки трением с перемешиванием (СТП). СТП позволяет на порядок снизить термические деформации и напряжения в сварном шве по сравнению с аргонодуговой сваркой.

Прочность соединения СТП деформируемого сплава 1580 (система Al-Mg-Sc-Zr), выбранного нами для изготовления оболочки баков, практически не отличается от прочности основного материала. Таким образом, у нас нет необходимости применять в конструкции баков усиление сварных швов.

СТП лучшим образом подходит для сварки «внахлест» тонких алюминиевых стрингеров на оболочку бака.

СТП – на 100% автоматизируемая технология.

Центр разработок С7 проводит исследования и разрабатывает новые подходы, инструмент и режимы для сварки трением с перемешиванием.

Для отработки технологических решений мы используем универсальный инструмент: специализированный промышленный робот KUKA. Робот оснащен специализированным шпинделем с высоким крутящим моментом, шестикоординатным датчиком усилий сварки, программным обеспечением для СТП.

Роботизированная СТП позволяет получать практически любые пространственные формы сварного шва, а также использовать универсальную гибкую систему, перенастраиваемую под различные изделия и схемы сварки.

Для изготовления ракеты-носителя (как испытательных изделий, так и серийного производства) мы в настоящий момент проектируем нескольких промышленных установок СТП для различного типа сварных соединений, включая большой стапель для сварки между собой кольцевых сегментов, а также распорно-стыковочных шпангоутов в единый бак. Все эти установки мы будем собирать самостоятельно.

Проектирование, моделирование и расчеты

Применительно к ракете-носителю, наши основные задачи можно сформулировать так:
  • Определение основных параметров и компоновки;
  • Задачи баллистики (поиск оптимальной траектории в трехмерной постановке и определение внешних нагрузок);
  • Задачи аэродинамики (определение аэродинамических коэффициентов и тепловых нагрузок);
  • Конструирование и оптимизация основных элементов корпуса с учётом технологии их изготовления;
  • Расчёты прочности и устойчивости (напряженное-деформированное состояние упругого тела в пространстве с учётом особенностей термического влияния;
  • Задачи системы управления (определение ограничений и требований к управлению, алгоритмы автономного полёта и реагирования на возмущающие факторы, проектирование архитектуры и самой системы, анализ погрешностей).

Все эти задачи связаны между собой и решаются итеративно. Мы сами пишем программное обеспечение как для решения задач, так и для увязки их между собой. И помимо собственного ПО, в части расчетов и моделирования мы используем ANSYS, SolidWorks Simulation, MATLAB и Simulink.

Кроме работ, связанных непосредственно с ракетой-носителем, мы самостоятельно разрабатываем сле­дя­щие сис­те­мы на ос­но­ве ла­зер­ных ска­ни­ру­ю­щих ус­тройств. Ис­поль­зо­ва­ние на­ших сис­тем при ад­ди­тив­ном вы­ра­щи­ва­нии или ме­ха­ни­чес­кой об­ра­бот­ке поз­во­ля­ет пря­мо во вре­мя про­цес­са про­во­дить ве­ри­фи­ка­цию объекта с его CAD мо­делью и кор­рек­тировать уп­рав­ляющую про­грам­му ин­стру­мента для дос­ти­жения на­и­лучших результатов.

Также отдельной объемной задачей является моделирование аддитивного выращивания для решения задачи теплового режима и деформаций в процессе выращивания. И в случае печати изделий сложных форм, где тре­буется пос­тро­ение тра­ек­торий дви­жения мно­го­осевой ро­бо­ти­зированной сис­темы, эти тра­ек­тории рас­счи­тываются по ал­го­ритмам, также раз­ра­ботанным на­шими специалистами.

Проектирование, моделирование и расчеты

Применительно к ракете-носителю, наши основные задачи можно сформулировать так:
  • Определение основных параметров и компоновки;
  • Задачи баллистики (поиск оптимальной траектории в трехмерной постановке и определение внешних нагрузок);
  • Задачи аэродинамики (определение аэродинамических коэффициентов и тепловых нагрузок);
  • Конструирование и оптимизация основных элементов корпуса с учётом технологии их изготовления;
  • Расчёты прочности и устойчивости (напряженное-деформированное состояние упругого тела в пространстве с учётом особенностей термического влияния);
  • Задачи системы управления (определение ограничений и требований к управлению, алгоритмы автономного полёта и реагирования на возмущающие факторы, проектирование архитектуры и самой системы, анализ погрешностей).

Все эти задачи связаны между собой и решаются итеративно. Мы сами пишем программное обеспечение как для решения задач, так и для увязки их между собой. И помимо собственного ПО, в части расчетов и моделирования мы используем ANSYS, SolidWorks Simulation, MATLAB и Simulink.

Кроме работ, связанных непосредственно с ракетой-носителем, мы самостоятельно разрабатываем сле­дя­щие сис­те­мы на ос­но­ве ла­зер­ных ска­ни­ру­ю­щих ус­тройств. Ис­поль­зо­ва­ние на­ших сис­тем при ад­ди­тив­ном вы­ра­щи­ва­нии или ме­ха­ни­чес­кой об­ра­бот­ке поз­во­ля­ет пря­мо во вре­мя про­цес­са про­во­дить ве­ри­фи­ка­цию объекта с его CAD мо­делью и кор­рек­тировать уп­рав­ляющую про­грам­му ин­стру­мента для дос­ти­жения на­и­лучших результатов.

Также отдельной объемной задачей является моделирование аддитивного выращивания для решения задачи теплового режима и деформаций в процессе выращивания. И в случае печати изделий сложных форм, где тре­буется пос­тро­ение тра­ек­торий дви­жения мно­го­осевой ро­бо­ти­зированной сис­темы, эти тра­ек­тории рас­счи­тываются по ал­го­ритмам, также раз­ра­ботанным на­шими специалистами.

Технологии фрезерной обработки

Фрезерование деталей со сложной простран­ственной формой для ави­акос­ми­чес­кой от­рас­ли. Мы проводим лазерное сканирование объектов механической обработки для получения их цифровых моделей. Это позволяет нам обрабатывать заготовки абсолютно любой формы.

В на­шем рас­по­ря­же­нии ро­бо­ти­зи­ро­ван­ная фре­зер­ная ус­та­нов­ка на ба­зе пре­ци­зи­он­ного про­мыш­лен­ного ро­бо­та KUKA KR 120 R2700 extra HA с по­зи­ци­оне­ром KUKA KP2-HV500 и шпин­де­лем ком­па­нии HSD.

Также мы мо­жем фре­зе­ро­вать круп­но­га­ба­ритные из­де­лия из алюминиевых сплавов (ти­па обе­чай­ки с ва­фель­ным фо­ном) на пор­таль­ном фре­зер­ном стан­ке с ра­бо­чей областью 4,5х2 м.

Заготовки из твердых сплавов обрабатываются на вертикальном обрабатывающем центре DMG MORI DMC 635 V ecoline.

Лаборатория исследования материалов

Лаборатория предназначена для иссле­до­ва­ния струк­ту­ры и свойств по­лу­ча­е­мых из­де­лий и пок­ры­тий из ме­тал­ли­чес­ких спла­вов.

Лаборатория имеет в своем составе обо­рудо­вание тер­мичес­кой об­работ­ки, пре­цизи­онного пре­пари­рова­ния, шли­фоваль­но-поли­роваль­ной под­готов­ки и хи­мичес­кого трав­ления об­раз­цов ме­тал­лов и спла­вов. В сос­тав обо­рудо­вания вхо­дят опти­чес­кие мик­рос­копы Leica DMi8 и Leica DM750M (Гер­мания) с уве­личе­нием от 12,5 до 1000 крат и спе­циа­лизи­рован­ным про­грам­мным обес­пече­нием с воз­мож­ностью по­луче­ния изо­браже­ний вы­со­кого раз­реше­ния и пос­леду­ющего ко­ли­чес­твен­ного ана­ли­за. Име­юще­еся обо­рудо­вание поз­воля­ет выя­вить и оха­рак­тери­зо­вать воз­мож­ные де­фек­ты (по­ры, тре­щи­ны, вклю­чения и др.) а так­же струк­тур­ные осо­бен­нос­ти ма­те­ри­ала (вы­деле­ния фаз, зерен­ная струк­тура и др.).

Ла­бора­тория рас­пола­гает обо­рудо­вани­ем для прове­де­ния иссле­до­ваний ме­хани­ческих свойств ма­тери­алов, в час­тнос­ти уни­вер­саль­ным твер­доме­ром KB 50SR (Германия) с ди­апазо­ном из­мере­ния по Виккерсу от 0,01 до 30 кгс, а так­же уни­вер­саль­ной испы­татель­ной ма­шиной MTS (США) с уси­ли­ем до 50 кН, поз­воля­ющей про­во­дить испы­та­ния ма­тери­алов на раз­рыв, сжа­тие и из­гиб.

В лабо­рато­рии рабо­тают высо­коква­лифи­циро­ван­ные сот­руд­ники, спе­циали­зиру­ющи­еся в сва­роч­ных тех­но­ло­гиях и мате­риа­лове­дении.

Лаборатория исследования материалов

Лаборатория предназначена для иссле­до­ва­ния струк­ту­ры и свойств по­лу­ча­е­мых из­де­лий и пок­ры­тий из ме­тал­ли­чес­ких спла­вов.

Лаборатория имеет в своем составе обо­рудо­вание тер­мичес­кой об­работ­ки, пре­цизи­онного пре­пари­рова­ния, шли­фоваль­но-поли­роваль­ной под­готов­ки и хи­мичес­кого трав­ления об­раз­цов ме­тал­лов и спла­вов. В сос­тав обо­рудо­вания вхо­дят опти­чес­кие мик­рос­копы Leica DMi8 и Leica DM750M (Гер­мания) с уве­личе­нием от 12,5 до 1000 крат и спе­циа­лизи­рован­ным про­грам­мным обес­пече­нием с воз­мож­ностью по­луче­ния изо­браже­ний вы­со­кого раз­реше­ния и пос­леду­ющего ко­ли­чес­твен­ного ана­ли­за. Име­юще­еся обо­рудо­вание поз­воля­ет выя­вить и оха­рак­тери­зо­вать воз­мож­ные де­фек­ты (по­ры, тре­щи­ны, вклю­чения и др.) а так­же струк­тур­ные осо­бен­нос­ти ма­те­ри­ала (вы­деле­ния фаз, зерен­ная струк­тура и др.).

Ла­бора­тория рас­пола­гает обо­рудо­вани­ем для прове­де­ния иссле­до­ваний ме­хани­ческих свойств ма­тери­алов, в час­тнос­ти уни­вер­саль­ным твер­доме­ром KB 50SR (Германия) с ди­апазо­ном из­мере­ния по Виккерсу от 0,01 до 30 кгс, а так­же уни­вер­саль­ной испы­татель­ной ма­шиной MTS (США) с уси­ли­ем до 50 кН, поз­воля­ющей про­во­дить испы­та­ния ма­тери­алов на раз­рыв, сжа­тие и из­гиб.

В лабо­рато­рии рабо­тают высо­коква­лифи­циро­ван­ные сот­руд­ники, спе­циали­зиру­ющи­еся в сва­роч­ных тех­но­ло­гиях и мате­риа­лове­дении.

Некоторые результаты исследований (нажмите, чтобы развернуть):
Свойства изделий, выращенных из проволоки алюминиевого сплава 1575
Образцы, в виде серии стенок шириной 5-6 мм и высотой 20-25 мм, выращены по роботизированной электродуговой аддитивной технологии из проволоки 1575 диаметром 1.2 мм, производства Опытного завода «Авиаль». Микроструктура полученных образцов отличается характерной для данной технологии выращивания слоистостью. Наблюдается умеренная пористость с размерами пор от 20 до 50 мкм и отдельными порами диаметром до 100 мкм. Твердость (по Виккерсу с нагрузкой 2 кг) измеренная по всей высоте сечения образца отличается относительной однородностью со средним значением 90.

Для проведения механических испытаний были изготовлены (фрезерованием) стандартные согласно ASTM E8/E8M образцы толщиной 3 мм. Всего было получено 32 образца. Часть образцов подвергли термообработке. На диаграмме представлены сводные результаты измерения механических свойств образцов.
Экспресс-исследование механических свойств шва СТП алюминиевого сплава 1580
Проведена серия экспериментов на листе из сплава 1580М толщиной 6 мм с использованием высокооборотной сварки трением с перемешиванием со стационарным плечом.

Механические свойства определялись на электромеханической испытательной машине MTS Criteron.

Получены следующие механические свойства образцов листов 1580 М (поперек проката) и шва СТП на этих листах:
Контакты
Полное название:


ИНН

ОГРН

Адрес:


Ген. директор:

Почта:

В Яндекс Навигатор:
Общество с ограниченной ответственностью
«Центр разработок С7»

7724448826

1187746727080

142712 Московская обл., Ленинский р-н, п. Горки Ленинские,
Технопарк М4, ул. Восточная, вл. 5 (а/я 2360)

Сергей Юрьевич Снытин

rdcenter@s7.ru

Центр разработок С7
S7 R&D Center, 2019–2021