А ты подписался на нашу газету?
 
Наш на все 100

Решения для новой авиации

Автор: cmanager от 12-08-2021, 10:09

Решения для новой авиацииМАКС-2021 показал: российское самолетостроение - и военное, и гражданское - ожидают большие перемены. И осуществляются эти перемены при активном участии специалистов из УГАТУ.

 

Одной из премьер авиасалона «МАКС-21» стал первый российский электросамолет, вернее, гибридная силовая установка с применением электродвигателей на базе самолета Як-40, который таким образом стал летающей лабораторией. На авиасалоне Як-40ЛЛ продемонстрировала прекрасный полет и все возможности новой ГСУ.

 

О том, что это за установка и зачем она нужна, рассказывает участник ее создания - инженер НИИ электротехнических комплексов и систем УГАТУ Александр Подгузов:

- Обычно у самолета имеется два или четыре турбовинтовых или турбореактивных (газотурбинных) двигателя и небольшая вспомогательная силовая установка, используемая для подготовки к полету, запуска основных двигателей, кондиционирования воздуха.

 

Гибридная силовая установка состоит из газотурбинного двигателя, мощного электрогенератора (который как раз создали мы), электродвигателей и аккумуляторов. Генератор преобразует энергию газотурбинного двигателя в электрическую, она питает электродвигатели, и самолет летит именно на них: они вращают винт в носовой части. Сами электродвигатели на высокотемпературных сверхпроводниках, созданные в Центральном институте авиационного машиностроения, - также по-настоящему прорывная технология. Применение этих технологий в перспективе позволит существенно снизить массу и габариты электрических машин и одновременно повысить КПД, что критически важно для авиации: полет - всегда борьба с весом.

 

- Над установкой трудилось множество подразделений ЦИАМ. Насколько сложной была ваша часть работы?

- Перед нами стояла задача сделать электрогенератор, что было действительно непросто. Мы трудились над этим два года. Вот сравните: обычно на самолетах стоит генератор мощностью в 30-40 кВт для обслуживания систем навигации, жизнеобеспечения. С другой стороны, на подстанциях, которые вырабатывают электричество для городов, стоят турбины высотой с 4-5-этажное здание, их мощность - 2-3 МВт. А мощность нашего генератора - 500 кВт, полмегаватта. И при этом я могу его поднять. Так что мы внесли свой вклад в легкость конструкции.

Кроме того, гибридная силовая установка намного снижает выбросы отработанного топлива и тепла в атмосферу - хотя бы по сравнению с обычным двухмоторным Як-40. Происходит это так: взлетаешь на электромоторе, там, где можно, запускаешь газотурбинный двигатель, на разрешенной высоте подзаряжаешь аккумулятор, продолжаешь полет опять на электричестве и садишься на винтах.

Как отметил президент России Владимир Путин, таких технологий не демонстрировал еще никто – мы опережаем мир как минимум на два-три года. Ученые надеются к 2026-2027 гг. получить весь набор технологий, который позволит создать к 2030 году региональный самолет на гибридной схеме. Также такие агрегаты могут устанавливаться на легкие многоцелевые вертолеты, беспилотные летательные аппараты взлетной массой от двух до восьми тонн, самолеты местных воздушных линий, аэротакси, летательные аппараты вертикального взлета и посадки. А если использовать в новом двигателе в качестве хладагента не жидкий азот, как сейчас, а сжиженный водород, который будет и топливом (а он вообще не дает никаких выбросов), - такая более сложная схема может использоваться и для больших самолетов, для дальней авиации. Но это уже перспектива на 2035 год и дальше.

 

Ну а самолет «Сигма-4» - полностью электрический. Там стоит один наш двигатель и две литийионные аккумуляторные батареи, и при помощи этого двигателя он оторвался от земли. Это двухместный самолет для локальных перелетов. Сейчас он способен совершать полеты на 40 мин. садиться на Землю, заряжаться от обычной розетки и лететь дальше. Эта машина также может быть оснащена водородными топливными элементами. Предполагается, что уже в следующем году «Сигма-4» взлетит на «водороде».

 

Разработкой малошумных и экологичных ГСУ, прежде всего для малой и региональной авиации, а также полностью электрических самолетов занимаются все разработчики авиационной техники мира, в том числе Boeing и Rolls-Royce. Это одна из главных задач современных авиаконструкторов: уже подписаны соглашения о том, что к 2030 году выбросы самолетов должны быть значительно снижены, к 2050-му - сведены к минимуму. И мы успешно решаем эту задачу.

 

Также на МАКСе был представлен еще один Як - Як-18. В него встроили двигатель внутреннего сгорания от российского автомобиля представительского класса - Aurus. Это выгодно, ведь Aurus производится серийно, и очень своевременно, поскольку создание отечественных моторов для малой авиации переживает кризис. И в целом установка автомобильных моторов, которые производятся большими сериями, на малые и средние самолеты - обычная в мире практика, хотя распространение беспилотных летательных аппаратов и возродило спрос на поршневые моторы. Ну а нам доверили сделать статер-генератор, чтобы он запускал этот двигатель и впоследствии вырабатывал энергию.

 

Также немало наших разработок было представлено на стенде Объединенной двигателестроительной корпорации. Например, высокооборотный генератор, который можно устанавливать напрямую на вал двигателя. (Для сравнения: в автомобиле число вращений генератора в момент хорошего разгона - более 6 тысяч оборотов в минуту, у нашего - 60 тысяч.) Чтобы это получилось, мы отказались от коробки приводов - это дало снижение габаритов и массы (за что, как мы помним, постоянно борются конструкторы), расхода топлива.

Еще одно наше ноу-хау - обмотка двигателя будущего перспективного самолета, напечатанная на 3D-принтере из порошка с нанотрубками. Когда-то эти провода наматывали вручную, затем - машинами, но для таких сложных машин, как авиадвигатели, это по-прежнему делается вручную. А сегодня можно использовать 3D-печать - при этом намного упрощается сборка и кратно повышаются характеристики двигателя. Как только мы его соберем - а он у нас полностью посчитан - сможем испытать это изобретение в действии. А в принципе ноу-хау предназначено для различных самолетов - и военных, и гражданских.

 

Учеными из УГАТУ созданы новые детали и решения и для главных самолетов МАКС-2021. Они присутствуют в самолетах Sukhoi Superjet, которые арендует авиакомпания «Россия», входящая в группу «Аэрофлот». Следующая важная задача - заменить в SSJ двигатель совместного российско-французского производства чисто российским ПД-8. В целом компания планирует создать парк из сотни SSJ и 85 среднемагистральных МС-21, причем первый МС-21 должен встать в ее расписание уже летом следующего года. А ведь этот самолет с «черным» (композитным) крылом - наш пропуск в мир завтрашнего дня - мир суперэкономичных самолетов, спроектированных на суперкомпьютерах. Такие машины можно делать только с использованием композитных материалов. Также до 2030 года, как заявил глава Минпромторга России Денис Мантуров, в гражданскую авиацию должны поступить около 100 региональных пассажирских самолетов Ил-114-300. Их серийное производство начнется в следующем году.

 

Технологии из уфимского вуза присутствуют и в Checkmate - однодвигательном истребителе V поколения, который должен подняться в воздух в 2023 году. Он обладает впечатляющими боевыми характеристиками: скорость - 1.8 Мах, или около 2 157 км/ч, дальность, грузоподъемность, малозаметность, а роль второго пилота выполняет искусственный интеллект, что позволяет летчику сконцентрироваться на применении вооружений.

 

Екатерина КЛИМОВИЧ.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий