В России продолжаются испытания гибридной летающей лаборатории со сверхпроводящим электроавиадвигателем

5 февраля 2021 года на аэродроме новосибирского ФГУП "СибНИА им. С. А. Чаплыгина" (входит в состав НИЦ "Институт имени Н. Е. Жуковского") начался этап наземных отработок самолета-летающей лаборатории с демонстратором гибридной силовой установки (ГСУ), в состав которого входит сверхпроводящий электрический авиадвигатель.

В ходе испытаний, включающих в себя запуски электрического двигателя и всех систем самолета, в т.ч. его штатных двигателей, была произведена проверка их устойчивой совместной работы.

Электрический двигатель - часть демонстратора гибридной силовой установки, которую разрабатывает Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в состав НИЦ "Институт имени Н. Е. Жуковского") в широкой кооперации отечественных предприятий в рамках госконтракта с Минпромторгом России. Инновационный электрический авиадвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП), мощностью 500 кВт создан компанией "СуперОкс" в рамках контракта с Фондом перспективных исследований (шифр "Контур"). До установки на самолет он прошел комплекс испытаний на наземных стендах в ЦИАМ.

Комментируя участие Фонда перспективных исследований (ФПИ) в работах по созданию высокотемпературного электродвигателя на сверхпроводниках глава ФПИ Андрей Григорьев отметил, что проект стартовал в декабре 2016 года. "Реализуемые технологии открывают возможности по созданию полностью электрических летательных аппаратов. Мы всячески будем поддерживать эти проекты", - заявил Андрей Григорьев.

Председатель совета директоров ЗАО "СуперОкс" Андрей Вавилов отметил: "Наша компания занимает передовые позиции в мире в области ВТСП технологий. Примечательно, что они находят свое приложение в такой важной для России отрасли, как авиастроение".

Помимо электрического двигателя на ВТСП, в состав демонстратора ГСУ входит электрический генератор, разработанный и созданный в ЦИАМ совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ). Генератор имеет выходную мощность 400 кВт, весит 100 кг и прошел как стендовые испытания, так и испытания в составе турбогенератора (на базе серийного турбовального авиадвигателя).

Летающая лаборатория на базе самолета Як-40 разработана ФГУП "СибНИА им. С.А. Чаплыгина". Для испытаний электродвигатель с воздушным винтом был установлен в носовую часть самолета. В хвостовой части фюзеляжа вместо штатного двигателя АИ-25 установлен турбовальный газотурбинный двигатель с электрическим генератором. В центральной части фюзеляжа были установлены литий-ионные аккумуляторные батареи, которые также входят в состав ГСУ.

Решение использовать самолет Як-40 было принято в 2018 году. В том же году была создана и испытана аэродинамическая модель летающей лаборатории в аэродинамической трубе. Для оснащения электродвигателем Як-40 был ремоторизирован (два из трех маршевых двигателей были заменены на современные с большей тягой), доработана конструкция планера, произведены детали и сборочные единицы, с помощью которых демонстратор устанавливается на борт летающей лаборатории.

В конце 2020 года СибНИА совместно с ЦИАМ и ЗАО "СуперОкс" установили оборудование демонстратора технологий на борт. Тогда же были выполнены первые пробные запуски электрического двигателя с воздушным винтом.

Результатом работы, которую планируется завершить в 2022 году, будут летные испытания демонстратора гибридной силовой установки. Они позволят проверить конструктивные подходы к созданию подобных силовых установок, оценить эффективность применяемых технических решений.

"В НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" сформирована комплексная научно-техническая платформа "Электрический ЛА" (ЛА - летательный аппарат), в рамках которой все ведущие научно-исследовательские центры авиационной промышленности - ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС, СибНИА совместно создают новейшие технологические решения", - заявил генеральный директор НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" Андрей Дутов.

Направление малошумных и экологичных гибридных и электрических силовых установок - одна из определяющих технологий для будущего авиации. Их исследованием, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все авиаконцерны мира и профильные научные центры. Преимущество гибридных силовых установок состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой - сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей.

"Применение гибридных технологий в авиации позволит уменьшить расход топлива до 70% и существенно сократить вредные выбросы. 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. И именно здесь прикладная наука является драйвером высоко интеллектуальных и сложных инновационных технологий", - отметил Андрей Дутов.