На аэродроме Сибирского научно-исследовательского института авиации им. Чаплыгина начался этап наземных отработок летающей лаборатории на базе самолёта Як-40 с демонстратором гибридной силовой установки, оснащенной электродвигателем на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП).
Специалисты СибНИА исследовали условия электромагнитной совместимости бортового и ВТСП-оборудования, проверили основные режимы работы электродвигателя и его систем: захолаживание, пуск, остановка, работа под нагрузкой. В ходе испытаний подтверждена правильность выбранных электротехнических решений, отмечена корректная совместная работа самолётного оборудования и ВТСП электродвигателя.
“Сегодня проверяется взаимодействие двигательной установки с системами самолёта, — пояснил на взлётно-посадочной полосе перед началом наземных испытаний Директор СибНИА Владимир Барсук. – Важно проверить, как влияет работа силовой установки на системы самолёта. Таким образом мы начинаем проверять работоспособность электрического мотора: какую мощность он может выдать. Основная дальнейшая задача – проверка работоспособности системы двигателей и генератора во всём диапазоне скоростей: от 150 до 600 километров в час при высотах от нуля метров до девяти с половиной километров”, – цитирует директора СибНИА Владимира Барсука новосибирское издание ЧС-ИНФО.
“Чтобы протестировать новые технологии, проверить, как они работают не в расчётах, а в реальности, мы совместно с Фондом перспективных исследований и компанией “СуперОкс” в этом году планируем в рамках полёта на летающей лаборатории Як-40 испытать электродвигатель на сверхпроводниках. После этого проекта мы про сверхпроводящие технологии будем знать больше, чем кто-либо в мире”, – рассказал генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова Михаил Гордин.
По его словам, необходимость проверки на практике обусловлена большим количеством конструкционных, физических, химических тонкостей.
Особенность двигателя заключается в применении в качестве обмоток высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. Постоянный ток вырабатывает генератор на постоянных магнитах. Это первый в России производитель электроэнергии авиационного назначения мощностью более 150 кВт. КПД агрепытанягата достигает 96%.
Максимальная частота вращения ротора электродвигателя составляет 2500 оборотов в минуту, номинальное напряжение — 800 В, мощность 500 кВт, масса двигателя — 95 кг, диаметр — 0,45 м, длина — 0,4 м. Расход жидкого азота для охлаждения обмоток оценивается в 6 л/ч.
В ЦИАМ уточнили, что КПД электрических двигателей на ВТСП составляет 98%. При мощностях от 500 до 1000 кВт удельная масса подобных электрических машин будет существенно ниже, чем у традиционных.
Как рассказали в пресс-службе Фонда перспективных исследований, совместный проект ФПИ и ЗАО «СуперОкс» «Контур» стартовал в 2016 году. Целью проекта было определено создание электроэнергетических систем на основе принципа сверхпроводимости и разработка технологии производства высокотемпературных сверхпроводников в виде ленты (ВТСП-ленты). Более высокая плотность тока, допустимая в ВТСП-материалах, приводит к значительному улучшению основных характеристик электродвигателей и кабелей. Полученный в ходе выполнения проекта «Контур» научно-технический задел обеспечивает возможность двукратного повышения удельной мощности электрических машин, а также снижение расхода топлива при их использовании в составе гибридных силовых установок.
Успешная реализация данных исследований в перспективе позволит создать отечественные ГСУ и электроэнергетические комплексы для полностью электрических самолётов и вертолётов, отличающихся от существующих образцов авиационной техники более совершенными эксплуатационными характеристиками.
Разработка гибридной силовой установки, включающей в себя газотурбинный турбовальный двигатель с генератором, выполнена в кооперации ЗАО «СуперОкс», НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», СибНИА им. Чаплыгина, Уфимский государственный авиационный технический университет, Московский авиационный институт, ООО «Экспериментальная мастерская «Наука-софт», ООО «Авиа-Турбо». ЦИАМ выступает в роли головного разработчика.
Летающая лаборатория на базе самолета Як-40 разработана в СибНИА. Для испытаний электродвигатель с воздушным винтом был установлен в носовую часть самолёта. В хвостовой части фюзеляжа вместо штатного двигателя АИ-25 установлен турбовальный газотурбинный двигатель с электрическим генератором. В центральной части фюзеляжа были установлены литий-ионные аккумуляторные батареи, которые также входят в состав ГСУ.
Демонстратор технологий гибридного авиадвигателя, который в перспективе не уступит по техническим характеристикам существующим газотурбинным установкам, но при этом будет расходовать гораздо меньше топлива и наносить вред экологии, появится в России в 2023 году, заявил генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин в кулуарах Международной научно-технической конференции по авиадвигателям ICAM 2020.
«Сегодня в ОДК сформирована команда, установлены конкретные сроки выполнения научно-исследовательских работ. Первые результаты мы планируем получить уже в течение двух лет. Это будет демонстратор технологий гибридной силовой установки», – отметил он.
Юрий Шмотин добавил, что к этому времени будут сформированы чёткие требования к компонентам гибридной силовой установки, которые позволят к 2027 году создать двигатель, который по своим характеристикам не будет уступать газотурбинному. При этом силовая установка будет иметь существенные преимущества по удельному расходу топлива и «воздействию на экологию с точки зрения выброса вредных веществ».
По теме подробнее: 19.05.2021 года. ОДК создаст демонстратор российского гибридного авиадвигателя в 2023 году
Решение использовать самолёт Як-40 было принято в 2018 году. В том же году была создана и испытана аэродинамическая модель летающей лаборатории в аэродинамической трубе. Для оснащения электродвигателем Як-40 был ремоторизирован (два из трёх маршевых двигателей были заменены на современные с большей тягой), доработана конструкция планера, произведены детали и сборочные единицы, с помощью которых демонстратор устанавливается на борт летающей лаборатории.
В конце 2020 года СибНИА совместно с ЦИАМ и ЗАО «СуперОкс» установили оборудование демонстратора технологий на борт. Тогда же были выполнены первые пробные запуски электрического двигателя с воздушным винтом.
Результатом работы, которую планируется завершить в 2022 году, будут лётные испытания демонстратора гибридной силовой установки. Они позволят проверить конструктивные подходы к созданию подобных силовых установок, оценить эффективность применяемых технических решений.
«В НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» сформирована комплексная научно-техническая платформа “Электрический ЛА” (ЛА — летательный аппарат), в рамках которой все ведущие научно-исследовательские центры авиационной промышленности – ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС, СибНИА совместно создают новейшие технологические решения», – заявил генеральный директор НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Андрей Дутов.
Направление малошумных и экологичных гибридных и электрических силовых установок – одна из определяющих технологий для будущего авиации. Их исследованием, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все авиаконцерны мира и профильные научные центры. Преимущество гибридных силовых установок состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой – сохранить приемлемую весовую эффективность за счёт оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей.
“Применение гибридных технологий в авиации позволит уменьшить расход топлива до 70% и существенно сократить вредные выбросы. Кроме того, в связи с тем, что авиационные требования к технологиям наиболее жёсткие, это даёт возможность их использования в других отраслях промышленности при создании новой техники. И именно здесь прикладная наука является драйвером высоко интеллектуальных и сложных инновационных технологий”, – отметил Андрей Дутов.
По теме:
Андрей Дутов(НИЦ): в 2023 году на Ил-114 пройдут испытания полностью электрического двигателя
Мнение: Сибиряки авиаторы! я горд за ваш коллективный труд на передовой авиации, за ваши результаты без лишней болтовни налицо!
Желаю Вам Удачи и Успехов на Благо Отечественной Авиации!!!