Российские ученые активно включились в решение задач импортозамещения в двигателестроении. От этого сейчас зависит быстрое создание конкурентоспособных авиадвигателей, которые так необходимы отечественному самолетостроению. Амбициозная цель ученых - разработка полностью российских моторов для электромобилей.

Одним из направлений вклада ученых в импортозамещение станут исследования, проводимые сейчас на самой большой в мире экспериментальной установке по изучению процессов горения топлива в двигателях. Она не так давно введена в эксплуатацию в Самарском национальном исследовательском университете им. С.П. Королева, который является участником научно-образовательного центра (НОЦ) мирового уровня "Инженерия будущего" и программы "Приоритет-2030".

Главным элементом установки является высокотемпературный микрореактор - тонкая керамическая трубка длиной 20 мм и внутренним диаметром 1 мм, в которую при экспериментах подается газовая смесь изучаемых реагентов, разбавленная инертным газом. Сами эксперименты, как рассказали в Самарском университете, выглядят следующим образом. В раскаленном микрореакторе внутри установки инициируются химические реакции. Продукты этих реакций в виде молекулярного пучка подаются в сверхвысоковакуумную камеру и ионизируются вакуумным ультрафиолетовым излучением. После этого масс-спектрометр, поймав ионы, определяет массовый и изомерный состав продуктов, образовавшихся в результате химической реакции.

Таким образом ученые могут имитировать процессы, происходящие в двигателях автомобилей и самолетов при сгорании топлива. Например, установка позволяет изучить, как окисляется и разрушается сажа при температурах до 1226 градусов Цельсия. Главная цель таких экспериментов - минимизировать образование сажи, поскольку, как известно, она очень вредна для дыхания человека.

По результатам исследований ученые предложат экологичные модели сгорания топлива, которые, в свою очередь, позволят инженерам сказать новое слово в двигателестроении и сконструировать более эффективное и экологичное "сердце" двигателей - камеру сгорания. Новые камеры сгорания по своим характеристикам будут конкурентоспособны по сравнению с мировыми аналогами и смогут отвечать самым актуальным государственным задачам по импортозамещению в таких стратегически важных для страны направлениях, как самолето- и автомобилестроение, подчеркивают в Самарском университете.

А в Пермском национальном исследовательском политехническом университете, входящем в НОЦ "Рациональное недропользование" и участвующем в программе "Приоритет-2030", активно развивают технологию гибридного аддитивного производства для нужд ракетно-космического и авиационного двигателестроения. Речь идет о послойном выращивании крупногабаритных заготовок путем наплавки проволочных материалов. После механической обработки такой полуфабрикат превратится в конечное изделие - деталь двигателя.

Новый способ формирования заготовок позволяет обеспечить их высокое качество. "Это раньше аддитивные технологии отличались высокой пористостью и низкими прочностными, в первую очередь пластическими, характеристиками. Сейчас эти характеристики находятся на уровне проката и приближаются к ковке", - отметил проректор по разработкам и инновациям Пермского политеха, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов, доктор технических наук Дмитрий Трушников. Главное преимущество технологии по сравнению с традиционной штамповкой - скорость. "Для примера: мы прорабатывали деталь для "Протона", у которой срок поставки заготовки - 270 суток. Мы ее изготовили в течение месяца", - рассказал ученый.

Оперативность сейчас очень важна для ускоренного импортозамещения в авиационном двигателестроении. Первые заготовки для этих целей, сформированные по новой технологии, уже поставлены заказчикам. "Мы летаем на импортных двигателях, и сейчас стоит задача - надо резко изменить парк самолетов на российские с отечественными двигателями. Наша технология способствует ускоренной сертификации этих двигателей для быстрого запуска в серию", - подчеркнул Дмитрий Трушников. К тому же оборудование для производства тоже отечественное, что позволяет и в этой сфере не зависеть от иностранных поставщиков. При университете создана компания, которая занимается распространением этого оборудования.

Еще один участник программы "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты" - Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) - планирует внести в копилку импортозамещения асинхронный двигатель для электромобилей, способный потеснить на рынке китайские моторы. Ученые готовы разработать двигатель малой мощности для транспорта на узкой базе - гольф-каров, небольших экскурсионных автомобилей, коммунальной техники и т.д. "Это юркие, компактные машины, а будут еще и тяговитые", - рассказал руководитель проекта, профессор кафедры "Приборостроение и мехатроника", доктор технических наук Владимир Корнилов. Как сообщают в вузе, заказчикам готовы предложить и создание электромоторов средней и большой мощности для грузовиков, электробусов, тягачей.

В России подобные агрегаты еще не проектировали и не производили: в стране выпускаются промышленные электродвигатели, рассчитанные на напряжение 380 или 220 вольт, а для того чтобы организовать питание от аккумуляторной батареи, требуются особые технологические решения. "У нас будет полностью локализованный 10-киловаттный двигатель переменного тока, работающий от низковольтного трехфазного напряжения. Стараемся максимально привязать его к промышленному производству, чтобы в дальнейшем запустить в малую серию", - сообщил Владимир Корнилов. Опытный образец нового электромотора в КГЭУ собираются представить в 2023 году. В университете есть инфраструктура и компетенции для подготовки рабочей конструкторской документации по созданию изделия и проведения испытаний.

По словам Владимира Корнилова, после опытно-промышленных испытаний нового электродвигателя планируется разработать под него и собственную микропроцессорную систему управления. "Мы рассчитываем внедрить адаптивные алгоритмы управления для электротранспортных средств, чего в настоящее время на рынке нет, - отметил ученый. - Китайские модели довольно просты, они обеспечивают перемещение на небольшой скорости - 25-30 км/ч. А наша задача - чтобы система могла позволить выпустить эти машины на дороги общего пользования"....