В пятницу, 5 февраля, в Новосибирске стартовал наземный этап испытаний самолета с первым в мире сверхпроводниковым авиационным электродвигателем в составе гибридной установки. Двигатель был установлен на самолет Як-40.
Как отмечают разработчики, проект воздушного судна не имеет аналогов в мире, о желании сотрудничать уже заявили несколько крупнейших зарубежных компаний-производителей авиационной техники.
Как сообщает пресс-служба Фонда перспективных исследований, в ходе испытаний, включающих в себя запуски электрического двигателя и всех систем самолета, прошла проверка их устойчивой совместной работы. Как отмечается в сообщении, разработка позволит создать отечественные гибридные силовые установки и электроэнергетические комплексы для полностью электрических самолетов и вертолетов, которые будут отличаться от существующих образцов авиационной техники «более совершенными эксплуатационными характеристиками».
Что известно о новом электродвигателе?
Электрический двигатель мощностью 500 кВт является частью демонстратора гибридной силовой установки (ГСУ), которая разрабатывается в Центральном институте авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ, входит в состав НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского»). Работа специалистов ведется в рамках госконтракта с Минпромторгом РФ.
Инновационный электрический авиадвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) был создан компанией «СуперОкс» в рамках контракта с Фондом перспективных исследований. До установки на воздушное судно он участвовал в комплексе испытаний на наземных стендах в ЦИАМ.
Работа над проектом ведется с 2016 года. Его цель — создание электроэнергетических систем на основе принципа сверхпроводимости и разработка технологии производства высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в виде ленты (ВТСП-ленты). Более высокая плотность тока, допустимая в ВТСП-материалах, позволяет улучшить основные характеристики электродвигателей и кабелей. Так, реализация проекта даст в будущем возможность вдвое повысить удельную мощность электрических машин, а также значительно снизить расход топлива при их использовании в составе гибридных силовых установок. По словам генерального директора НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского» Андрея Дутова, речь идет об уменьшении расхода топлива до 70% и существенном сокращении вредных выбросов. «Кроме того, в связи с тем, что авиационные требования к технологиям наиболее жесткие, это дает возможность их использования в других отраслях промышленности при создании новой техники», — добавляет он.
Кроме электрического двигателя на ВТСП в состав демонстратора гибридной силовой установки входит электрический генератор, который был разработан и выпущен ЦИАМ совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ). Генератор с выходной мощностью в 400 кВт весит 100 кг. Он прошел стендовые испытания и испытания в составе турбогенератора на базе серийного турбовального авиадвигателя.
Как проходили испытания?
Электродвигатель был установлен на самолет Як-40. Использовать именно это воздушное судно специалисты решили в 2018 году. Тогда же была создана и испытана аэродинамическая модель летающей лаборатории (разработка специалистов Сибирского научно-исследовательского института им. С. А. Чаплыгина) в аэродинамической трубе.
Перед оснащением Як-40 электродвигателем воздушное судно прошло специальную подготовку. В ее рамках два из трех маршевых двигателей заменили на современные с большей тягой. Также была доработана конструкция планера.
Для испытаний электродвигатель с воздушным винтом был размещен в носовой части Як-40. В хвостовой части фюзеляжа вместо штатного двигателя АИ-25 установили турбовальный газотурбинный двигатель с электрическим генератором. В центральной части фюзеляжа появились литий-ионные аккумуляторные батареи, которые также входят в состав ГСУ.
В конце 2020 года СибНИА вместе с ЦИАМ и ЗАО «СуперОкс» установили оборудование демонстратора технологий на борт воздушного судна. Тогда же прошли дебютные пробные запуски электрического двигателя с воздушным винтом.
В ходе испытаний на летающей лаборатории была подтверждена правильность выбранных электротехнических, прочностных и компоновочных решений, отмечена корректная совместная работа самолетного оборудования и ВТСП-электродвигателя. Также исследовались условия электромагнитной совместимости оборудования, основные режимы работы электродвигателя и таких его систем, как захолаживание, пуск, остановка и работа под нагрузкой.