Силовая установка для самолета на основе электродвигателей?
Тема: Силовая установка для самолета на основе электродвигателей?
https://politexpert.net/...
Самолеты нового поколения: в РФ взялись за сверхпроводниковые авиадвигатели
19.09.2018 11:36
Сотрудники Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) разрабатывают двигатели на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) для перспективной авиации.
Инженеры ЦАГИ планируют использовать новую технологию в работе электрических и гибридных силовых установок, которые станут в будущем оснащаться на самолетах короткого взлета и посадки, а также в конвертопланах. Данные виды воздушной техники имеют огромный потенциал. Конвертопланы выполнены по техническому принципу, соединяя в себе возможности вертолета и самолета. За счет поворотной конструкции силовых установок такая техника способна взлетать, используя винты, как вертолет, а впоследствии в воздухе происходит перестроение и конвертоплан летит как обычный турбовентиляторный самолет.
Данный вид техники активно применяется в США, и Россия решила не только догнать американцев, но и обойти их в технологическом плане. Создание сверхпроводниковых авиадвигателей даст большое количество возможностей новым видам авиации. В процессе проведения исследований специалисты ЦАГИ совместно с коллегами из Московского авиационного института (МАИ) сравнили множество силовых установок, чтобы выбрать наиболее перспективные для внедрения новой технологии ВТСП.
Главной особенностью и преимуществом сверхпроводниковых установок и генераторов является существенное увеличение мощности с нынешних 5 кВт/кг до 12 кВт/кг. Этого удалось добиться за счет применения современных ВТСП лент в обмотках ротора и статора. Примечательно, что не только новые двигатели в дальнейшем будут усилены благодаря ВТСП. Специалисты прорабатывают возможность создать малооборотный электродвигатель для привода несущего вертолетного винта.
https://iz.ru/814246/.../rossiiskii-gibridnyi-aviadvigatel-poletit-v-2019-godu
Российский гибридный авиадвигатель полетит в 2019 году
20 ноября 2018, 12:26
Первый полет с новым 500-киловаттным гибридным авиадвигателем должен состояться в следующем году. Об этом 20 ноября рассказал генеральный директор ФГБУ НИИ «Институт имени Н. Е. Жуковского» Андрей Дутов.
«Разработан 500-киловаттный электрический двигатель. В следующем году надеемся провести первый полет. Это гибридный двигатель. В этом даже опережаем таких конкурентов, как Siemens, Airbus», — приводит его слова ТАСС.
Дутов напомнил, что прототип двигателя ранее демонстрировался на «Гидроавиасалоне» в Геленджике и на авиасалоне МАКС. Считается, что новый двигатель станет первым шагом на пути создания самолета, работающего на электричестве. Предварительно, по словам Дутова, выпуск первого 50-местного полностью электрического регионального самолета запланирован на 2035 год.
https://rg.ru/2018/11/29/smozhet-li-iskusstvennyj-intellekt-zamenit-pilota.html
Андрей Дутов, генеральный директор НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского", доктор технических наук:
- Мировая аэрокосмическая индустрия стоит на пороге глобальных перемен. Появляются новые, прорывные решения, которые кардинально изменят облик отрасли. Какой самолет олицетворит действительно революционный технологический рывок? Мы убеждены: электрический. Почему?
По нашим оценкам, общий потенциал повышения эффективности от использования традиционных технологий в авиастроении к 2030 году не превысит 35-40 процентов от сегодняшнего уровня. И по авиадвигателям, и по аэродинамике практически достигнут потолок. Так что действительно нужен скачок, сопоставимый с переходом от винтовой к реактивной авиации. И электрические самолеты - это одно из наиболее очевидных направлений прорыва.
Самолет на электрической тяге будет абсолютно экономичным и на 30-40 процентов менее шумным, чем традиционный. И здесь принципиальный момент: во многих странах запрещены ночные полеты. Электролет для региональных линий, который, как планируется, будет создан в 2030-х годах, откроет "ночной авиарынок". А это увеличение парка самолетов на 40 процентов!
Национальный исследовательский центр "Институт им. Н.Е. Жуковского", куда сегодня входят ЦАГИ и ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"), разрабатывает ключевые технологии, которые будут положены в основу такого самолета. Компанией "Суперокс" по заданию Фонда перспективных исследований уже создан 500-киловаттный электрический двигатель: это уникальная электромашина, основанная на высокотемпературной сверхпроводимости, благодаря которой снимаются физические ограничения для повышения мощности. Сейчас в ЦИАМ создается стенд гибридной силовой установки, включающей этот двигатель.
Электрический демонстратор в рамках контракта с минпромторгом должен полететь в 2020 году. Необходимо решить огромное количество сопутствующих технологических проблем: хранение энергии на борту, передача и доведение ее до двигателя, переделка бортовых систем с учетом того, что основным источником энергии будет не реактивный двигатель, а источник питания... Важно отработать весь комплекс. Поэтому демонстратор - необходимое звено в технологической цепи - от фундаментальных явлений к конкретному образцу. Мы отстаиваем эту идеологию.
На основе отработанных технологий планируется приступить к созданию серийного электрического двигателя для самолета на 9-19 пассажиров. А в планах - к 2035 году получить 50-местный региональный самолет с гибридной силовой установкой.
Создание инновационной электрической технологии в авиастроении даст толчок развитию и других отраслей: включая судостроение, производство железнодорожной и автомобильной техники. Электричество нужно везде, энергия нужна везде. Все остальное, даже если мы говорим о сверхзвуковом деловом самолете, это традиционные технологии, доведенные до какого-то нового совершенствования.
Но я хочу подчеркнуть: сегодня вопрос не только в том, на чем летать, а вопрос - куда летать. Есть региональная политика государства. Президент говорит: надо развивать Дальний Восток, развивать Арктику и т.д. Тот же "региональщик" должен делаться не просто из красивых идей и форм, а исходя из максимальной экономической эффективности для страны. В мире произошла консолидация рынка авиастроения - две фирмы заняли больше 90 процентов. Они выпускают свою номенклатуру. Поэтому возникает вопрос: либо строить транспортную систему, исходя из предложенного вида техники, либо искать иной путь.
Андрей Дутов (справа) и Кирилл Сыпало: Какой самолет олицетворит действительно революционный технологический рывок? Мы убеждены: электрический.
Опережающий научно-технический задел должен быть не по отношению к конкретной машине, а к транспортной системе в целом. Надо четко понимать: мы можем сегодня сделать красивый самолет, весь "с иголочки". А у нас хватит денег на модернизацию аэродромной сети, чтобы летал он именно туда, где прежде всего ждут крылатого "работягу"? Нужно сразу делать самолет, который садился бы на любую полосу, с гарантированным уровнем безопасности. Это совершенно другие технологии, другие подходы. Основа - создание самолета под заданную стоимость жизненного цикла и требования транспортной системы. Просто делать "в воздух", чтобы конкурировать с "Боингом" и "Аэрбасом", - время прошло.
Перспективы
На вопросы "РГ" отвечает генеральный директор ЦАГИ, член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало.
Кирилл Иванович, какие проекты определяют облик гражданской авиации будущего?
Кирилл Сыпало: Его скорее определяют уже не конструкторские решения или технологии, а те ограничения, которые накладывают международные стандарты. И в первую очередь, нормы ИКАО по безопасности полетов и экологии: они все жестче. Кроме того, свои требования диктует необходимость постоянного увеличения экономичности воздушного транспорта.
Фото: предоставлено пресс-службой ОАК
Новый гражданский самолет МС-21-300 впервые приземлился в темноте
Отсюда и основные перспективы. Это переход на альтернативные источники энергии, прежде всего - электрическую. Это нетрадиционные компоновки - такие, как "летающее крыло" с вынесенными в верхнюю часть двигателями для экранирования шума. Это различные комбинированные силовые установки, интегрированные в конструктивно-силовую схему самолета... Но авиация никогда не уходила от своего основного тезиса: быстрее, выше, дальше. И поэтому на повестке дня - сверхзвуковые самолеты, возможный переход к гиперзвуковым скоростям. Это, конечно, вопрос послезавтрашнего дня, но основные проработки идут уже сейчас.
А над какими концепциями абсолютно новых самолетов работают сегодня ученые?
Кирилл Сыпало: Здесь можно выделить несколько направлений. Повысить экономичность мы можем за счет не только двигательной установки, но и оптимизации аэродинамического облика. Например, новый МС-21 имеет уникальные характеристики именно с точки зрения аэродинамики. Прежде всего крыла, благодаря чему на 8-10 процентов превосходит конкурентов - "Боинг-737", А-320. И такая борьба будет идти постоянно.
Но когда мы говорим про революционные прорывы, это так или иначе связано с достижениями фундаментальной науки. Прежде всего речь идет о поиске новых концепций, позволяющих радикально улучшить существующие технико-экономические и летно-технические характеристики. Например, о задаче управления пограничным слоем.
Поясните, что это такое?
Кирилл Сыпало: Поскольку воздух вязкий, на границе его потока и профиля крыла возникает тонкий слой (несколько сантиметров при движении с дозвуковой скоростью), как бы "приклеенный" к крылу и движущийся вместе с ним. Это и есть пограничный слой. Так вот, скажем, ЦАГИ в своей программе взаимодействия с институтами Академии наук рассматривает вариант так называемой управляемой плазмы на поверхности самолета. Что, к примеру, на 10-15 процентов обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления. Это не решение, уже готовое к внедрению. Но технология отрабатывается.
Концепция легкого сверхзвукового делового самолета. Фото: Пресс-служба ФГУП "ЦАГИ".
А что за гибридный авиадвигатель разрабатывается у нас ?
Кирилл Сыпало: Сам по себе электрический двигатель имеет предел с точки зрения скорости передвижения. Оптимально видится некое сочетание турбовинтовых реактивных и электрических двигателей на борту, чтобы одновременно увеличить экономичность, снизить экологическое воздействие на окружающую среду и летать быстро. Это то, что ожидает от авиатехники потребитель.
Гибридный авиадвигатель в природе существует. Сейчас важнее правильно понять, как его разместить в самолете. Как он интегрируется в аэродинамическую компоновку. Как должны быть выстроены бортовые системы с учетом двух принципиально разных источников энергии: один - электрический, другой - по-прежнему химический. Вот эти вопросы интересуют ЦАГИ с точки зрения проектирования летательных аппаратов.
Если мы говорим про электрический двигатель с эффектом сверхпроводимости, то это задача, которую решают в основном в ЦИАМ. Мы им помогаем. Но там задача - как раз запустить этот 500-киловаттный двигатель на летном демонстраторе.
Ваш прогноз: когда электролеты начнут возить пассажиров?
Кирилл Сыпало: Первые образцы уже есть - для малой авиации. Тем более что мощность электрических двигателей и требуемые для них источники хранения пока обладают не столь высоким КПД, как хотелось бы. Поэтому сразу возить много пассажиров на больших объемах вряд ли удастся. Первые серийные пассажирские машины на электрической тяге появятся где-то в 2025-2030 годах. Первые региональные самолеты - 2030-2035 годы. За пределами 2040-2050 годов - это уже магистральные самолеты на электрических, или комбинированных, или гибридных силовых установках. Пока видится такой технологический тренд.
https://www.aviaport.ru/digest/2019/07/19/597025.html
- Давайте перейдем к одному из направлений - электрической и гибридной тяге. На какой стадии сейчас в России создание таких силовых установок?
- Сейчас все находится на этапе демонстраторов или подготовки к их созданию. В электричестве, как это ни банально, большое значение имеет масштаб. Чем меньше объект, тем проще его поднять в воздух. В качестве примера могу привести игрушки - электрические мини-дроны, которые продаются в магазинах, их параметры тоже оптимизируются с развитием технологий. Как только возникает необходимость в большей полезной нагрузке и более длительном нахождении в воздухе, встает вопрос о массе летательного аппарата и электродвигателей. И на первое место выходит вопрос отвода тепла, потому что мощность пропорциональна кубу линейного размера, а площадь поверхности, которая рассеивает тепло, - только квадрату. То есть в определенный момент становится затруднительно отводить тепло или приходится увеличивать габариты и массу электродвигателя, тратить энергию на охлаждение. Поэтому мы изучаем возможности сверхпроводимости. И тут одними расчетами не отделаться, необходимо создавать демонстратор.
Мы работаем по двум госконтрактам, связанным с электродвижением. Первый нацелен на создание демонстратора полностью электрической силовой установки на водородных топливных элементах для легкого двухместного самолета. Совместно с ООО "Экспериментальная мастерская "Наука Софт" мы спроектировали электродвигатель, который при мощности 60 кВт (80 лошадиных сил) будет весить всего 20 килограммов. Вскоре планируем поставить его на самолет "Сигма-4" для тестового полета. В следующем году, надеюсь, финансирование этой работы продолжится, что станет шагом к тому, чтобы у нас в стране появился собственный авиационный электрический двигатель.
Если мы успешно испытаем сверхлегкий самолет, это откроет путь к созданию легких самолетов на базе электрических двигателей различной мощности: 120, 180, 240 кВт. 240 кВт (320 лошадиных сил) - это уже вертолет, способный поднять четырех человек.
Второй контракт - на создание демонстратора гибридной электрической силовой установки мощностью 500 кВт (679 лошадиных сил). В проекте много соисполнителей, основной из них - компания "СуперОкс", разрабатывающая электродвигатель на сверхпроводниках своего производства. В этом году планируем провести наземные испытания демонстратора на стенде ЦИАМ и выдать первый вариант конструкторской документации для летающей лаборатории на базе самолета Як-40. Ее макет, кстати, и будет показан на МАКСе.
Если в следующем году финансирование продолжится, то до конца 2020-го или уже в 2021-м году мы на этой лаборатории слетаем. Если полет пройдет успешно, речь пойдет о создании демонстратора самолета с гибридной силовой установкой, например, на базе L-410. Тогда уже можно будет говорить о создании полноценных коммерческих гибридных силовых установок для самолетов, это перспектива ближайших пяти лет.
Всего то прошло лет пятнадцать ... и ЦИАМ занялся .... хотя конешно в случае с ВТСП схватился явно не зато ... ну да ладно, чем бы дитя не тешилось, лишь бы труды выдавало;)
03:53 05.02.2022
ЦИАМ будет работать над гибридными двигателями для самолетов до 100 мест
МОСКВА, 5 фев – РИА Новости. Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Жуковского") планирует создать линейку гибридных и электрических двигателей для самолетов до 100 мест, в том числе конвертопланов, сообщили РИА Новости в пресс-службе ЦИАМ.
Пятого февраля 2021 года начались летные испытания летающей лаборатории Як-40ЛЛ - важного российского проекта в области гибридных силовых установок (ГСУ) для авиации. В состав установки входит первый в мире электрический авиадвигатель мощностью на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП). Электродвигатель мощностью 500 киловатт, приводящий воздушный винт, дополняет два турбореактивных двигателя самолета.
"По завершении этих научно-исследовательских работ Россия вплотную приблизится к открытию опытно-конструкторских работ по созданию линейки ГСУ и ЭСУ (электрической силовой установки) для самолетов размерностью от 1 до 100 мест, в том числе для перспективных воздушных судов новых обликов: мультироторного типа, конвертопланов, вертикального взлета и посадки (аэротакси)", - говорится в сообщении.
Помимо Як-40ЛЛ, демонстратор силовой установки которого дорабатывается и во второй половине года вновь встанет на летающую лабораторию, в ЦИАМ ведутся работы по созданию полностью электрической силовой установки для сверхлегких и легких воздушных судов. Её уже показывали на летающей лаборатории "Сигма 4Э" с электродвигателем мощностью 80 киловатт и литий-ионными аккумуляторами.
В 2022 году на "Сигме-4Э" отработают электрическую часть, а в дальнейшем её сделают гибридной за счет установки водородного топливного элемента по массе сопоставимого аккумуляторной батареей. Гибридизация силовой установки позволит увеличить продолжительность полёта в 3-4 раза, а на базе топливного элемента может быть создана вспомогательная электрическая установка мощностью 30-40 киловатт, отметили в пресс-службе.
Гибридные силовые установки за счет использования энергоэффективных экологически чистых электрических технологий выгодны прежде всего для малых и региональных самолетов, уверены в ЦИАМ. Кроме того "гибриды" позволяют сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей.
"Для авиастроения, как и для других отраслей, характерна жесткая конкуренция за технологическое первенство, причем в глобальном масштабе. Владеешь технологией – можешь влиять на стандарты и политику в сфере гражданской авиации", - приводит пресс-служба слова гендиректора ЦИАМ Андрея Козлова.
Он отметил, что одной из задач науки и ЦИАМ в частности является исследование прорывных технологий для плавного перехода к их промышленному производству. По его словам, отраслевые предприятия проявляют большой интерес к гибридным и электрическим силовым установка, а институт готов передавать им свой опыт.
![[image]](../../../pics.aviaport.ru/cache/news/170x/738199.jpg)