Электрический авиационный двигатель, Электродвигатели для легких самолетов
Наталья Башлыкова,Максим Талавринов Известия Полет ненормальный: авиакомпании будут штрафовать за недостоверную информацию о билетах. В качестве теплового используется поршневой или газотурбинный. Применение ГСУ позволит повысить топливную эффективность и безопасность полетов, снизить вредные выбросы, увеличить тяговооруженность летательного аппарата, обеспечить возможность быстрого форсирования мощности за счет электрической части, а также увеличить ресурс и надежности силовой установки.
Именно из-за него уровень шума повышен как в салоне самолета, так и на расположенной вблизи аэродрома местности. Альтернатива реактивному двигателю - электрический. То есть замена повлечет за собой снижение грузоподъемности самолета. Поэтому пока такой переход экономически нецелесообразен. Специалисты Московского авиационного института МАИ сумели добиться большей мощности электродвигателя по сравнению с реактивным, что долгое время оставалось непреодолимой проблемой.
Применение сверхпроводниковых материалов способно увеличить удельную мощность электродвигателей. Ведь главная особенность сверхпроводников - значительное снижение или даже полное отсутствие электрического сопротивления. Следовательно, величина тока, обратно пропорциональная сопротивлению, возрастает, а вместе с ней увеличивается и мощность двигателя.
Система состоит из газотурбинного двигателя, вращающего электрический генератор, электродвигателя и кабельной линии, соединяющей их. Основная сложность перевода летательных аппаратов с реактивных на электрические двигатели заключается в необходимости перестроения всех внутренних систем самолета.
Чтобы такой переход был эффективен с точки зрения экономики, необходимо не просто сравнять удельную мощность электрических двигателей с турбинными, а значительно увеличить. Но на данный момент проблема применения жидкого водорода заключается в том, что он взрывоопасен, дорого стоит и требует немало энергии для производства.
MagniX В январе года австралийская компания MagniX объявила, что выпустит первую партию электродвигателей для авиации уже в году. Установить их можно не только на новые, но и на нынешние самолеты, утверждают разработчики. Электродвигатели для самолетов от MagniX сделают перелеты в пять раз дешевле. MagniX обещает в ближайшие годы выпустить линейку электродвигателей для винтовых самолетов.
Установки первого поколения подойдут для легких воздушных судов вместимостью не больше 20 пассажиров. Сообщается, что разработка австралийской компании выдает до л.
Предполагается, что установка станет аналогом турбовинтового авиационного двигателя Pratt and Whitney PT6, которым оснащены популярные модели легких пассажирских самолетов Beechcraft King Air и Cessna MagniX создаст несколько модификаций электромоторов. Одни подойдут для переоснащения уже существующих самолетов, в том числе популярной Cessna , другие предназначены для новых проектов.
По расчетам, Cessna на электротяге пролетит до км. А электросамолет, построенный с нуля, преодолеет уже км на одном заряде. Инженеры MagniX приступили к испытаниям электродвигателя еще в сентябре. Тогда компания протестировала сильную установку. Особый акцент на низкий вес - всего 50 кг. Хотя электросамолетам потребуется дополнительная инфраструктура, авиаперевозчики все равно смогут сэкономить.
В первую очередь, авиаперевозчики сэкономят на топливе. Полеты станут не только экономичными, но и экологичными, обещает MagniX. Для Австралии это вполне достижимая цель, поскольку уже к году страна может полностью перейти на ВИЭ.
Siemens В году компания Siemens представила авиационный электромотор с рекордными характеристиками - двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в КВт.
Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлетной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется трансмиссия, поскольку мотор выдает оборотов в минуту. Соотношение веса к мощности у нового электродвигателя Siemens составляет больше 5 кВт на один килограмм, что превышает аналогичный показатель даже турбореактивных двигателей.
Электродвигатель может вращаться со скоростью практически от 0 до 2. И один такой двигатель может без особых затруднений поднять в воздух самолет с взлетным весом до двух тонн.
В апреле года прототип электрического самолета Extra LE, построенный Siemens, установил два мировых рекорда скорости в классе электрических самолетов с аккумуляторным питанием. Siemens, которым удалось создать новый двигатель, в котором сочетается большая энергетическая плотность, мощность и малый вес. На дистанции 3 километра самолет развил максимальную скорость в Электродвигатель, приводящий в действие самолет Extra LE, обеспечил кВт мощности при его весе всего в 50 килограмм. Разработка данного двигателя была выполнена в рамках более глобальной программы компании Siemens, целью которой является разработка электрических гибридных силовых систем для небольших самолетов регионального класса.
Данная программа проводится при участии в ней специалистов компании Airbus, которая уже давно работает над собственным вариантом подобной системы под названием.
Airbus В году Airbus Group представила двухместный электрический самолет E-Fan, созданный при поддержке французского правительства. Довольно тихий электросамолет из углеволокна весит около кг, использует литий-ионные полимерные аккумуляторы и оснащен двумя моторами мощностью по 60 КВт.
Boeing Из подобных, конкурентных, проектов можно отметить совместную работу НАСА и Boeing над гибридным электрическим самолетом SUGAR Volt "subsonic ultra-green aircraft research" - "исследование по созданию дозвукового весьма экологичного самолета" - самолета, работающего на комбинации запасенной в аккумуляторах электроэнергии и классического топлива.
Проект впервые был предан огласке в году. SUGAR, оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии - примерно на 55 процентов.
Самолет рассчитан на пассажира и полет со скоростью 0,79 маха. В начале июня года британская компания Rolls-Royce начала испытания первых компонентов собственной гибридной силовой установки на базе AE для авиации. Ее общая мощность составит 2,5 МВт. Сроки создания AE не уточняются, однако Rolls-Royce неоднократно сообщала о намерении существенно снизить выброс вредных веществ к году.
Вполне вероятно, что именно к этому периоду и завершится разработка ГСУ. Ранее разработка этой ГСУ велась Rolls-Royce в сотрудничестве с европейским концерном Airbus, однако в апреле года совместный проект был закрыт, и британская компания продолжила самостоятельную разработку этой установки. Французская группа компаний Safran активно ведет разработку ГСУ для вертолетов и коммерческих самолетов. Предполагается, что на рубеже —х годов данные силовые установки будут доминировать в портфеле заказов компании.
Вертолетная ГСУ разработки Safran выполнила первое тестовое испытание в июле года, мощность образца составила кВт.
Ее мощность составит порядка 1 МВт, максимальная мощность — около 1,4 тыс. При установке на легкий самолет Denali компании Cessna Catalyst позволяет перевозить до четырех человек на дальность до 1,6 тыс. Работы находятся в активной стадии, ожидается, что готовый образец ГСУ будет создан к началу х годов. Разработки гибридного авиадвигателя ведут и китайские производители двигателей, однако о создании каких-либо демонстраторов или готовых образцов на данный момент неизвестно.
Демонстратор гибридной установки последовательной схемы мощностью кВт л.
Опытно-конструкторская работа по созданию силовой установки запланирована на — годы, а в настоящий момент определяется летательный аппарат, на который будет устанавливаться ГСУ. Применение ГСУ позволит повысить топливную эффективность и безопасность полетов, снизить вредные выбросы, увеличить тяговооруженность летательного аппарата, обеспечить возможность быстрого форсирования мощности за счет электрической части, а также увеличить ресурс и надежности силовой установки.
Как ожидается, отечественная разработка не будет уступать иностранным аналогам. В настоящий момент в качестве газотурбинного привода гибридного авиамотора выбран перспективный двигатель ВКВ. Разработка ГСУ позволит дать существенный скачок развитию технологий в области электрических машин, химических источников энергии и силовой электроники с высокой удельной мощностью и низкими массогабаритными показателями. Одновременно проводятся работы в смежных отраслях — в частности, в настоящее время изучается возможность применения биотоплива для ГТД — это радикально сократит уровень вредных выбросов.
Проводятся исследования и по созданию полностью электрических двигателей для авиации. Как проинформировали в корпорации, коммерциализация ГСУ в ближайшей перспективе будет ограничена мощностью 1—1,5 МВт. Вместе с тем развитие технологий позволит в средней перспективе создавать установки мощностью до 3 МВт для региональных и транспортных летательных аппаратов. Полученный научно-технический задел в области гибридных технологий может быть использован не только для отрасли авиадвигателестроения, но и автопрома, морского и железнодорожного транспорта, а также электромашиностроения, электроники и источников тока.
Гибридная установка может применяться в качестве двигателя и для военной техники. Появляется возможность создавать летательный аппарат с новыми архитектурами", — подчеркнул Шемет. В частности, ведется создание такой установки для различной морской техники.
Потенциальными объектами применения второго создаваемого демонстратора могут быть скоростные маломерные суда различного назначения, в том числе разъездные суда, спасательные и патрульные катера и другие объекты. Кроме того, полученный научно-технический задел будет использован для создания ГСУ судов большей размерности", — проинформировали в ОДК. По состоянию на середину года, на коммерческом рынке в наибольшей степени представлены ГСУ морского и наземного применения.
