Российские ученые создают первый в нашей стране пассажирский электролет
08.08.2020
Ученые объединили усилия
– Когда вы приступили к работе над электролетом и что уже сделано к данному моменту?– Работы по проекту ведутся с сентября 2018 года по настоящее время. Основным интегратором проекта является Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ). Ими создан демонстратор гибридной силовой установки и проработан проект летающей лаборатории на базе ЯК-40, совместно с Сибирским научно-исследовательским институтом авиации имени С. А. Чаплыгина (СибНИИА).
Компания ЗАО «СуперОкс» создала электродвигатель с использованием явления сверхпроводимости. А сотрудники Уфимского авиационного технического университета (УГАТУ) разработали и сконструировали электрогенератор и его систему управления.
Таким образом, сегодня все технологии для запуска летающей лаборатории сформированы.
– Складывается впечатление, что этот проект объединил множество научных умов. Насколько масштабным по факту он является?
– Вы правы. Над проектом работает огромная кооперация из российских предприятий: ФГУП «ЦИАМ», ФГБОУ ВО «УГАТУ», ЗАО «СуперОКС», ФГУП «СибНИИА». Со стороны УГАТУ в реализации проекта участвует ведущая научная школа РФ по авиакосмической электромеханике (согласно указу совета по грантам при Президенте РФ) под руководством Флюра Рашитовича Исмагилова в составе 32 человек.
– Какими ключевыми характеристиками будет обладать электролет?
– Прежде всего, высокой топливной эффективностью, ведь авиационный двигатель всегда работает на одном режиме и потребляет минимальное количество топлива. Еще один важный критерий – малошумность, она обеспечивается благодаря тому, что шум, создаваемый электродвигателем, гораздо меньше шума от авиационного двигателя.
Испытания пройдены
– Как пришла идея использовать в электролете гибридную систему двигателей?– На самом деле идея использования гибридного авиационного двигателя не нова. В мире существует более 50‑60 подобных проектов. Работы в данном направлении проводятся практически всеми высокотехнологичными странами. Необходимо отметить, что в Российской Федерации подобный комплексный проект с реализацией узлов на летающей лаборатории проводится впервые.
На практике гибридная система реализуется следующим образом: в хвостовом отсеке самолета располагается авиационный двигатель, который по своей сути является однорежимным. Он механически соединен с электрогенератором, который вырабатывает электрическую энергию, питая ей электромотор с воздушным винтом.
– Расскажите о генераторе, созданном для электролета. Какие аспекты учитывались при его разработке?
– Наш генератор представляет собой электрическую машину, на роторе которой располагаются постоянные магниты. Частота вращения его ротора составляет 12 тысяч оборотов в минуту при мощности 400 кВт и массе 92 килограмма.
Данный генератор уникален тем, что имеет высокую плотность энергии 5 кВт / кг, выполнен с сухим ротором. При проектировании учитывалась многодисциплинарность протекающих процессов в нем, то есть рассматривались одновременно электромагнитные, тепловые и механические процессы.
Стендовые испытания прошли в марте текущего года на базе ФГУП «ЦИАМ», в качестве привода электрогенератора выступал асинхронный электродвигатель.
– Вы используете преимущественно российские материалы и комплектующие или импортные?
– Большая часть компонентов отечественного производства, но ряд компонентов, особенно что касается систем силовой электроники, не имеют аналогов в РФ, поэтому заменены зарубежными.
Будет востребован
– Судя по информации в прессе, электролет взлетит в 2022 году, а первых пассажиров начнет перевозить только в 2030‑м – с чем связан такой разрыв во времени?– В 2022 году планируется поднятие в воздух летающей лаборатории, на которой будут отработаны все новые технологии и технические решения, созданные в ходе проекта. Очевидно, что эти решения являются лишь перспективным научным заделом, для внедрения которого в серийное производство должно пройти немало времени.
– Кто финансирует данный проект?
– Финансирование осуществляется в рамках программы Минпромторга РФ. Научно-исследовательская работа ведется в рамках государственного контракта от 10 февраля 2020 года № 20411.1730290019.18.002 между ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова» и Минпромторгом на выполнение работ НИР «Расчетно-экспериментальные исследования демонстратора гибридной силовой установки для перспективных летательных аппаратов».
– Видите ли вы перспективы серийного выпуска электролетов? Насколько это реально необходимо сейчас, когда в России в целом нет проблем с авиационным и железнодорожным сообщением?
– Само по себе применение гибридных технологий в самолетостроении позволяет повысить топливную эффективность летательных аппаратов на 15‑25 %. К примеру, расчеты, проведенные для самолета «Байкал» (проект российского турбовинтового самолета для замещения самолетов типа Ан-2 в рамках Государственной программы по развитию малой авиации. – Прим.авт.), показывает, что замена традиционного авиационного двигателя на нем на гибридную схему позволяет снизить потребление топлива на 20 %. Экономия, как говорится, налицо.
Помимо экономической эффективности, актуальность электрических самолетов с гибридной силовой установкой может значительно возрасти в связи с пандемией COVID-19, так как распространение нового коронавируса приводит к глобальным изменениям аэрокосмического рынка.
Согласно прогнозам компании Archery Strategy Consulting, спрос на новые самолеты в мире после пандемии может снизиться на 40‑60 % в последующие пять лет и составить вместо 8 тысяч судов к 2024 году не более 3 тысяч судов.
Также последствиями пандемии будет являться снижение на 30‑40 % авиационного пассажиропотока и на 20‑25 % авиационных грузоперевозок из-за изменения глобальной экономической ситуации.
Поэтому авиаперевозчикам потребуются маломестные самолеты с высокой топливной эффективностью для осуществления межрегиональных перевозок. Данный факт подтверждает аналитика компании «Азимут», у которой в пандемию меньше всех из российских авиаперевозчиков сократился пассажиропоток.
Самолеты с гибридно-силовой установкой как раз являются маломестными самолетами с высокой топливной эффективностью для осуществления межрегиональных перевозок. Поэтому сейчас в рамках данного проекта мы создаем технологии на опережение, технологии «за горизонт», которые необходимы в РФ.
– Есть ли в мире примеры подобных электролетов, насколько они успешны? Изучали ли вы международный опыт?
– Самый большой в мире электрический самолет – на девять мест – совершил свой полет 28 мая 2020 года. Cessna Caravan летал 20‑30 минут над штатом Вашингтон в США. В самолете был только летчик-испытатель. Скорость движения составила приблизительно 183 километра в час.
Производитель электрических двигателей MagniX надеется, что к концу 2021 года электрический Cessna Caravan сможет поступить в продажу и совершать полеты на 160 километров. Именно на этот проект и такую же размерность ориентировались и мы.
– Что для вас стало самым сложным в работе над этим проектом?
– Непреодолимых сложностей не возникает. Еще раз хотелось бы отметить, что над проектом работает огромная кооперация российских предприятий с широчайшим набором компетенций, которая способна решить любую задачу.
Автор: Елена ВОСКАНЯН Просмотров: 552