В России вот-вот взлетит самолет — электролет с гибридным двигателем и на альтернативных видах топлива
В России интенсивно обсуждается создание гибридной силовой установки (ГСУ) на альтернативных видах топлива для регионального самолета.
Об этом сообщил гендиректор Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) им. П.И. Баранова (входит в НИЦ им. Жуковского) М. Гордин.
Тезисы:
НИР «Электролет СУ-2020» ориентирована на создание демонстратора ГСУ с использованием эффекта высокотемпературной сверхпроводимости.
ЦИАМ — головной исполнитель, компания СуперОкс — дочка НИЦ Институт им. Жуковского, — ключевой соисполнитель,
ЦИАМ одновременно с ФПИ (Фонд перспективных исследований) обсуждают создание на базе двигателя ВК-2500 полностью сверхпроводящей ГСУ мощностью 1500 кВт.
ГСУ будет использовать в качестве топлива и хладагента жидкий водород или сжиженный природный газ.
в 2019 г. были проведены стендовые испытания демонстратора и подготовлен проект создания летающей лаборатории на базе самолета Як-40,
в качестве тепловой машины взят турбовальный двигатель ТВ2-117, который заменит 1 из 3х двигателей Як-40, которые располагаются в хвостовой части,
для двигателя разработан и изготовлен генератор мощностью 400 кВт, собран аккумуляторный блок, система управления. Испытания каждого элемента проводились по отдельности и в составе силовой установки на наземных стендах. Это совместная работа с Уфимским государственным авиационным университетом,
по итогам летных экспериментов и проект на базе ВК-2500 можно будет говорить о начале опытно-конструкторских работ по созданию гибридной силовой установки для самолета местных воздушных линий.
испытания в составе летающей лаборатории на базе Як-40 пройдут до 2022 г.
В использовании сверхпроводников в двигателе — Россия впереди планеты всей, и это радует.
В «носу» ЯК-40 установят электродвигатель, использующий эффект высокотемпературной сверхпроводимости и криогенную систему, который разработал СуперОкс.
Высокотемпературный сверхпроводящий электроэнергетический комплекс обеспечит более высокие удельную мощность и КПД «электрических» компонентов (электродвигателей, генераторов, силовых шин передачи электроэнергии) гибридной СУ по сравнению с традиционным электротехническим оборудованием.
Технология работы ГСУ:
двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор;
генератор вместе с аккумуляторами обеспечивает энергией электромотор, соединенный с винтом низкой частоты вращения;
рулежка производится только с использованием электроэнергии;
взлет, набор высоты, полет в крейсерском режиме, снижение — с помощью генератора и аккумуляторов,
посадка — только с использованием электроэнергии.
Преимущества гибридного авиадвигателя:
на 50% меньше выбросов вредных веществ (СО2) в атмосферу,
менее шумный,
на 50% меньшее потребление топлива,
решение проблем недостаточной емкости аккумуляторных батарей.
Твердооксидные топливные элементы (solid oxide fuel cell, SOFC) вырабатывают электричество, соединяя водород из авиационного топлива с кислородом из воздуха.
Мощности этих элементов хватит для обеспечения самолета энергией в крейсерском режиме полета и для подзарядки аккумуляторов, необходимых для увеличения мощности при взлете и во время экстренных ситуаций.
В первую очередь, говоря о гибридном двигателе, имеют ввиду тенденцию перехода на электродвижение.
Поэтому и проект по типу электромобиля назван Электролет.
Использование двигателей на сжиженном природном газе (СПГ) — это совершенно другой путь развития, еще не достаточно изученный.
Использовать гибридные силовыми установками с криогенным охлаждением предпочтительнее для малой авиации.
Криогенное охлаждение повышает мощность электрических машин.
В этом случае СПГ используется как топливо и охладитель для электромотора.
Терминология.
Более электрический самолет (БЭС) — это летательный аппарат, у которого:
тягу создают традиционные газотурбинные или поршневые двигатели,
отсутствуют гидравлические и пневматические системы, обычно предназначенные для работы гидро- и пневмоприводов органов управления и шасси. Вместо этого используются электроприводы,
нет отбора воздуха от двигателей для противообледенительной системы и системы кондиционирования воздуха. За счет этого снижается масса и повышается надежность всех систем, повышается КПД авиадвигателей, что в итоге приводит к снижению расхода топлива и вредных выбросов.
Полностью электрический самолет это летательный аппарат, у которого:
присутствуют все элементы БЭС,
отсутствуют традиционные тепловые двигатели в силовой установке,
тяга создается электродвигателями. Энергией такая силовая установка питается от аккумуляторов или от топливных элементов.
НИР Электролет СУ- 2020 — государственный проект по заказу Минпромторга РФ, полученный ЦИАМом в 2020 г.
НИР рассчитана на 3 года и является продолжением НИР «Электролет СУ», которая была успешно завершена в 2019 г. наземными испытаниями разработанного в ЦИАМ демонстратора гибридной силовой установки (ГСУ).
Цель НИР Электролет СУ- 2020 — создание самолетов с гибридными силовыми установками (ГСУ).
В проекте с ЦИАМ участвует еще 4 компании.
в ноябре 2019 г. специалисты СибНИА успешно испытали созданный ими генератор для питания гибридных силовых установок.
в марте 2020 г. специалисты СибНИА, УГАТУ, СуперОкс начали адаптацию генератора для самолета Як-40.
ФГУП СибНИА им. Чаплыгина также входит в состав НИЦ Институт им. Жуковского.
