СМИ о ЦИАМ
Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus
Array
(
    [0] => Array
        (
            [TEXT] => Новости
            [LINK] => /press-center/news/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [1] => Array
        (
            [TEXT] => СМИ о ЦИАМ
            [LINK] => /press-center/news-partners-and-cm/
            [SELECTED] => 1
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [2] => Array
        (
            [TEXT] => Интервью
            [LINK] => /press-center/interview/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 2
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [3] => Array
        (
            [TEXT] => Фото-видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 3
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 1
        )

    [4] => Array
        (
            [TEXT] => Фотогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/photo/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [5] => Array
        (
            [TEXT] => Видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/video/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [6] => Array
        (
            [TEXT] => Журналистам
            [LINK] => /press-center/journalists/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 4
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

)
Array
(
    [ID] => 10
    [~ID] => 10
    [TIMESTAMP_X] => 10.12.2015 15:58:31
    [~TIMESTAMP_X] => 10.12.2015 15:58:31
    [IBLOCK_TYPE_ID] => content
    [~IBLOCK_TYPE_ID] => content
    [LID] => s1
    [~LID] => s1
    [CODE] => partners-news
    [~CODE] => partners-news
    [NAME] => Новости партнеров
    [~NAME] => Новости партнеров
    [ACTIVE] => Y
    [~ACTIVE] => Y
    [SORT] => 60
    [~SORT] => 60
    [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/
    [~LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/
    [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/
    [~DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/
    [SECTION_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/
    [~SECTION_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/
    [CANONICAL_PAGE_URL] => 
    [~CANONICAL_PAGE_URL] => 
    [PICTURE] => 
    [~PICTURE] => 
    [DESCRIPTION] => 
    [~DESCRIPTION] => 
    [DESCRIPTION_TYPE] => text
    [~DESCRIPTION_TYPE] => text
    [RSS_TTL] => 24
    [~RSS_TTL] => 24
    [RSS_ACTIVE] => Y
    [~RSS_ACTIVE] => Y
    [RSS_FILE_ACTIVE] => N
    [~RSS_FILE_ACTIVE] => N
    [RSS_FILE_LIMIT] => 
    [~RSS_FILE_LIMIT] => 
    [RSS_FILE_DAYS] => 
    [~RSS_FILE_DAYS] => 
    [RSS_YANDEX_ACTIVE] => N
    [~RSS_YANDEX_ACTIVE] => N
    [XML_ID] => 
    [~XML_ID] => 
    [TMP_ID] => 
    [~TMP_ID] => 
    [INDEX_ELEMENT] => Y
    [~INDEX_ELEMENT] => Y
    [INDEX_SECTION] => Y
    [~INDEX_SECTION] => Y
    [WORKFLOW] => N
    [~WORKFLOW] => N
    [BIZPROC] => N
    [~BIZPROC] => N
    [SECTION_CHOOSER] => L
    [~SECTION_CHOOSER] => L
    [LIST_MODE] => 
    [~LIST_MODE] => 
    [RIGHTS_MODE] => S
    [~RIGHTS_MODE] => S
    [SECTION_PROPERTY] => N
    [~SECTION_PROPERTY] => N
    [PROPERTY_INDEX] => N
    [~PROPERTY_INDEX] => N
    [VERSION] => 1
    [~VERSION] => 1
    [LAST_CONV_ELEMENT] => 0
    [~LAST_CONV_ELEMENT] => 0
    [SOCNET_GROUP_ID] => 
    [~SOCNET_GROUP_ID] => 
    [EDIT_FILE_BEFORE] => 
    [~EDIT_FILE_BEFORE] => 
    [EDIT_FILE_AFTER] => 
    [~EDIT_FILE_AFTER] => 
    [SECTIONS_NAME] => Разделы
    [~SECTIONS_NAME] => Разделы
    [SECTION_NAME] => Раздел
    [~SECTION_NAME] => Раздел
    [ELEMENTS_NAME] => Элементы
    [~ELEMENTS_NAME] => Элементы
    [ELEMENT_NAME] => Элемент
    [~ELEMENT_NAME] => Элемент
    [EXTERNAL_ID] => 
    [~EXTERNAL_ID] => 
    [LANG_DIR] => /
    [~LANG_DIR] => /
    [SERVER_NAME] => ciam.ru
    [~SERVER_NAME] => ciam.ru
    [USER_HAVE_ACCESS] => 1
    [SECTION] => 
    [ITEMS] => Array
        (
            [0] => Array
                (
                    [ID] => 901
                    [~ID] => 901
                    [IBLOCK_ID] => 10
                    [~IBLOCK_ID] => 10
                    [IBLOCK_SECTION_ID] => 
                    [~IBLOCK_SECTION_ID] => 
                    [NAME] => Санкции придали стимул созданию новых вертолетных двигателей в России
                    [~NAME] => Санкции придали стимул созданию новых вертолетных двигателей в России
                    [ACTIVE_FROM] => 28.05.2018
                    [~ACTIVE_FROM] => 28.05.2018
                    [TIMESTAMP_X] => 31.05.2018 13:55:12
                    [~TIMESTAMP_X] => 31.05.2018 13:55:12
                    [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/sanctions-gave-impetus-to-the-creation-of-new-helicopter-engines-in-russia/
                    [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/sanctions-gave-impetus-to-the-creation-of-new-helicopter-engines-in-russia/
                    [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/
                    [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/
                    [DETAIL_TEXT] => 

В рамках импортозамещения в России сегодня создаются принципиально новые вертолетные двигатели, чему способствовало осложнение международной обстановки. Какие проблемы есть в отрасли, и когда можно ждать появления прорывных технологий, рассказали ведущие российские конструкторы на конференции "Настоящее и будущее двигателестроения для вертолетов", состоявшейся на выставке HeliRussia 2018.

Если отрасль двигателестроения для самолетов развивается очень динамично, и сейчас на них ставят уже моторы пятого-шестого поколений, то при создании двигателей для винтокрылых машин конструкторская мысль более консервативна. Есть даже такое мнение, что повышать параметры вертолетных двигателей вообще не стоит, так как при этом растет стоимость перевозок. Все работает надежно, зачем трогать конструкцию? И когда работники Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П.И. Баранова говорили о необходимости преобразований, иначе не будет развития, некоторые практики считали, что это лишь естественное желание ученых идти вперед.

По словам президента ассоциации "Союз авиационного двигателестроения" Виктора Чуйко, отрасль развивается в двух основных направлениях. Первое заключается в том, что делается оригинальная конструкция, и она живет долгие годы. Второе - использование газогенераторов двигателя, созданного для пассажирского самолета. Проводится его модернизация, и получатся вертолетный двигатель. При этом в России не так много конструкторских бюро, которые занимаются вертолетными двигателями.

Как рассказал на конференции  начальник отдела ЦИАМ Юрий Фокин, ситуация изменилась, когда после распада СССР Россия оказалась без своих вертолетных двигателей. Основные двигатели типа ТВ3-117, которые стоят на большей части винтокрылых машин, ранее делали в Запорожье. На многих других стояли импортные силовые установки. В течение долгого времени новые двигатели для вертолетов в России вообще не разрабатывались, а после введения санкций прекратилась поставка и импортных. Тогда и вспомнили об отечественных разработках, которые "за ненадобностью" когда-то отправили в архив. В частности, о двигателе РД-600, который теперь меняет импортные аналоги.

- Ситуация пока сложная, но начинает потихоньку меняться, - говорит ученый. - В частности, после многолетнего обсуждения решен вопрос о возобновлении серийного производства двигателей ВК-2500. Процесс импортозамещения проходил непросто, но сейчас уже на большом числе вертолетов стоят российские двигатели.

В области перспективных разработок КБ Климова рассматривает ПДВ (перспективный двигатель вертолетный), который превосходит вариации типа ТВ7-117, стоящие на многих самолетах и вертолетах, по технологичности, мощности и ряду других параметров. И как бы не складывалась ситуация, бесспорным, по мнению ученых, является то, что создание нового поколения отечественных конкурентоспособных вертолетных двигателей невозможно без опережающего научно-технического задела, как это делается во всем мире. До 2030 года должны быть сделаны прорывные разработки по основным показателям двигателя при условии его доступности по цене.

Так, у среднего двигателя расход топлива должен снизиться на 10-15 процентов, масса - на 20-25, надежность и ресурс должны повыситься в 1,5-2 раза. При этом разработчикам нужно будет учитывать, что машины эксплуатируются в условиях повышенных нагрузок, садятся на неподготовленные площадки, где нет специально обученного персонала. А основные эксплуатанты вертолетов - не большие авиационные компании, а корпорации, использующие их для своих специальных целей, или частники.

По словам Юрия Фокина, если обобщить основные направления развития вертолетного двигателестроения, то это широкое применение композитных материалов, максимальное упрощение конструкции, повышение стойкости к неблагоприятным условиям окружающей среды, переход на электропривод, развитие электронных систем диагностики, внедрение энергосберегающих технологий. Но чтобы в полной мере осуществить задуманное, необходима поддержка отрасли государством, которая пока недостаточна.

Как стало известно из выступления Эрика Салена - директора вертолетного департамента корпорации Safran (Франция), которая плотно сотрудничает с "Вертолетами России", мировая конструкторская мысль движется примерно в том же направлении. Это безопасность, улучшение летно-технических характеристик, снижение расхода топлива, уровня выбросов и шума, надежность, доступность конструкции, легкость обслуживания. Компания уже добилась значительного улучшения характеристик. Так, по сравнению с двигателем того же класса, что был разработан в 1955 году, на 45 процентов стал ниже расход топлива при повышении мощности на 160 процентов.

- Невозможно совершенствовать параметры, не меняя конструкцию двигателя, - говорит он. - Для этого внедряется технология 3D. Чтобы сократить расход топлива и выбросы углекислого газа, используются новые материалы компрессора, горячей части двигателя, а также внедряются вспомогательные электрические системы. В ближайшие годы полностью изменится конструкция двигателей путем внедрения электрических силовых установок, что позволит максимально использовать мощность.

То есть, российские и зарубежные конструкторы двигаются примерно в одном направлении. Это хорошо видно и по стендам выставки HeliRussia, где представлено много перспективных отечественных разработок.

Текст: Андрей Андреев (Москва)

"Российская газета"







[~DETAIL_TEXT] =>

В рамках импортозамещения в России сегодня создаются принципиально новые вертолетные двигатели, чему способствовало осложнение международной обстановки. Какие проблемы есть в отрасли, и когда можно ждать появления прорывных технологий, рассказали ведущие российские конструкторы на конференции "Настоящее и будущее двигателестроения для вертолетов", состоявшейся на выставке HeliRussia 2018.

Если отрасль двигателестроения для самолетов развивается очень динамично, и сейчас на них ставят уже моторы пятого-шестого поколений, то при создании двигателей для винтокрылых машин конструкторская мысль более консервативна. Есть даже такое мнение, что повышать параметры вертолетных двигателей вообще не стоит, так как при этом растет стоимость перевозок. Все работает надежно, зачем трогать конструкцию? И когда работники Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П.И. Баранова говорили о необходимости преобразований, иначе не будет развития, некоторые практики считали, что это лишь естественное желание ученых идти вперед.

По словам президента ассоциации "Союз авиационного двигателестроения" Виктора Чуйко, отрасль развивается в двух основных направлениях. Первое заключается в том, что делается оригинальная конструкция, и она живет долгие годы. Второе - использование газогенераторов двигателя, созданного для пассажирского самолета. Проводится его модернизация, и получатся вертолетный двигатель. При этом в России не так много конструкторских бюро, которые занимаются вертолетными двигателями.

Как рассказал на конференции  начальник отдела ЦИАМ Юрий Фокин, ситуация изменилась, когда после распада СССР Россия оказалась без своих вертолетных двигателей. Основные двигатели типа ТВ3-117, которые стоят на большей части винтокрылых машин, ранее делали в Запорожье. На многих других стояли импортные силовые установки. В течение долгого времени новые двигатели для вертолетов в России вообще не разрабатывались, а после введения санкций прекратилась поставка и импортных. Тогда и вспомнили об отечественных разработках, которые "за ненадобностью" когда-то отправили в архив. В частности, о двигателе РД-600, который теперь меняет импортные аналоги.

- Ситуация пока сложная, но начинает потихоньку меняться, - говорит ученый. - В частности, после многолетнего обсуждения решен вопрос о возобновлении серийного производства двигателей ВК-2500. Процесс импортозамещения проходил непросто, но сейчас уже на большом числе вертолетов стоят российские двигатели.

В области перспективных разработок КБ Климова рассматривает ПДВ (перспективный двигатель вертолетный), который превосходит вариации типа ТВ7-117, стоящие на многих самолетах и вертолетах, по технологичности, мощности и ряду других параметров. И как бы не складывалась ситуация, бесспорным, по мнению ученых, является то, что создание нового поколения отечественных конкурентоспособных вертолетных двигателей невозможно без опережающего научно-технического задела, как это делается во всем мире. До 2030 года должны быть сделаны прорывные разработки по основным показателям двигателя при условии его доступности по цене.

Так, у среднего двигателя расход топлива должен снизиться на 10-15 процентов, масса - на 20-25, надежность и ресурс должны повыситься в 1,5-2 раза. При этом разработчикам нужно будет учитывать, что машины эксплуатируются в условиях повышенных нагрузок, садятся на неподготовленные площадки, где нет специально обученного персонала. А основные эксплуатанты вертолетов - не большие авиационные компании, а корпорации, использующие их для своих специальных целей, или частники.

По словам Юрия Фокина, если обобщить основные направления развития вертолетного двигателестроения, то это широкое применение композитных материалов, максимальное упрощение конструкции, повышение стойкости к неблагоприятным условиям окружающей среды, переход на электропривод, развитие электронных систем диагностики, внедрение энергосберегающих технологий. Но чтобы в полной мере осуществить задуманное, необходима поддержка отрасли государством, которая пока недостаточна.

Как стало известно из выступления Эрика Салена - директора вертолетного департамента корпорации Safran (Франция), которая плотно сотрудничает с "Вертолетами России", мировая конструкторская мысль движется примерно в том же направлении. Это безопасность, улучшение летно-технических характеристик, снижение расхода топлива, уровня выбросов и шума, надежность, доступность конструкции, легкость обслуживания. Компания уже добилась значительного улучшения характеристик. Так, по сравнению с двигателем того же класса, что был разработан в 1955 году, на 45 процентов стал ниже расход топлива при повышении мощности на 160 процентов.

- Невозможно совершенствовать параметры, не меняя конструкцию двигателя, - говорит он. - Для этого внедряется технология 3D. Чтобы сократить расход топлива и выбросы углекислого газа, используются новые материалы компрессора, горячей части двигателя, а также внедряются вспомогательные электрические системы. В ближайшие годы полностью изменится конструкция двигателей путем внедрения электрических силовых установок, что позволит максимально использовать мощность.

То есть, российские и зарубежные конструкторы двигаются примерно в одном направлении. Это хорошо видно и по стендам выставки HeliRussia, где представлено много перспективных отечественных разработок.

Текст: Андрей Андреев (Москва)

"Российская газета"







[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 3303 [TIMESTAMP_X] => 31.05.2018 13:53:41 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 258 [WIDTH] => 400 [FILE_SIZE] => 30683 [CONTENT_TYPE] => image/gif [SUBDIR] => iblock/8ae [FILE_NAME] => 8aecb6c1daa44305999539b14c0fb213.gif [ORIGINAL_NAME] => Российская газета.gif [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => 67eb941c49a6cb59a1a9dabf4f7644dd [~src] => [SRC] => /upload/iblock/8ae/8aecb6c1daa44305999539b14c0fb213.gif [ALT] => Санкции придали стимул созданию новых вертолетных двигателей в России [TITLE] => Санкции придали стимул созданию новых вертолетных двигателей в России [RESIZE_URL] => /upload/iblock/8ae/8aecb6c1daa44305999539b14c0fb213.gif ) [~PREVIEW_PICTURE] => 3303 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => sanctions-gave-impetus-to-the-creation-of-new-helicopter-engines-in-russia [~CODE] => sanctions-gave-impetus-to-the-creation-of-new-helicopter-engines-in-russia [EXTERNAL_ID] => 901 [~EXTERNAL_ID] => 901 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 28 Мая 2018 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) [1] => Array ( [ID] => 894 [~ID] => 894 [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => В ЦИАМ прошел круглый стол, посвященный 30-летию первого полета на водороде и перспективам применения криогенного топлива [~NAME] => В ЦИАМ прошел круглый стол, посвященный 30-летию первого полета на водороде и перспективам применения криогенного топлива [ACTIVE_FROM] => 24.05.2018 [~ACTIVE_FROM] => 24.05.2018 [TIMESTAMP_X] => 24.05.2018 09:52:20 [~TIMESTAMP_X] => 24.05.2018 09:52:20 [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/in-ciam-held-a-round-table-dedicated-to-the-30th-anniversary-of-the-first-flight-on-hydrogen-and-the/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/in-ciam-held-a-round-table-dedicated-to-the-30th-anniversary-of-the-first-flight-on-hydrogen-and-the/ [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

Эра магистральных криопланов началась 30 лет назад. 15 апреля 1988 года в небо впервые поднялся самолет, использующий в качестве топлива жидкий водород. Это был советский Ту-155 с двигателем НК-88.

В наше время все больше стран делают ставку на разработку альтернативных источников энергии, в том числе основанных на водородных технологиях. Очевидно, что и Россия должна быть на передовой позиции исследований возможностей применения водорода как экологически чистого энергоносителя для всех видов транспортных средств.

16 апреля 2018 года в Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») состоялся круглый стол «Криогенное топливо для летательных аппаратов будущего. К 30-летию первого полета самолета Ту-155 с двигателем НК-88, работающем на жидком водороде».

Круглый стол прошел в рамках деловой программы Международного форума двигателестроения. В мероприятии приняли участие ведущие предприятия авиационной науки, промышленности и энергетики: НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», Ассоциация «Союз авиационного двигателестроения» (АССАД), АО «ОДК», ФГУП «ЦАГИ», ПАО «Кузнецов», ПАО «Туполев», ПАО «ОАК», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ОАО «ИНТЕРАВИАГАЗ», ПАО «Криогенмаш», МГТУ им. Н.Э. Баумана и др.

Председателем круглого стола выступил генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.

Открыл мероприятие президент АССАД Виктор Чуйко. Он отметил, что состоявшийся 30 лет назад экспериментальный полет отразил лидерство СССР в разработке опережающего технологического задела по освоению криогенной авиационной техники. Накопленный опыт востребован и в современных условиях.

С приветственным словом к участникам обратился советник заместителя председателя Коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации Валерий Архипов. Он входил в состав легендарного экипажа из 5 человек, который в 1988 году поднял в воздух и впоследствии успешно провел полный цикл испытаний «водородного» Ту-155. Эпохальному полету предшествовало 12-летнее сотрудничество многих НИИ, испытательных центров и производственных предприятий под руководством ОКБ, возглавляемых А.А. Туполевым и Н.Д. Кузнецовым. Инженер-испытатель поделился личными воспоминаниями о людях, благодаря которым проект состоялся. «Команда была уникальной, – сказал он. – Каждый четко отрабатывал свою часть, подходил ответственно и побеждал. Уже в первом полете пришло ощущение, что все у нас получится». Валерий Архипов подчеркнул важность применения наработок для расширения использования водородных технологий для наземных нужд энергетики и промышленности.

Михаил Гордин в своем выступлении отметил, что ЦИАМ готов продолжить исследования возможностей применения криогенных топлив и создания авиационных силовых установок на альтернативных топливах, а также выступить координатором по реализации комплекса мероприятий по данной тематике.

Заместитель генерального директора по проектированию, НИР и ОКР ПАО «Туполев» Валерий Солозобов рассказал о создании экспериментального Ту-155 и разработанном для его обслуживания инфраструктурном криогенном комплексе. Докладчик отметил, что «Туполев» является обладателем разнообразных сложнейших технологий в области использования в авиации СПГ и жидкого водорода.

Представитель ПАО «Кузнецов» Александр Иванов обратился к теме двигателей на криогенном топливе: НК-88 для работы на жидком водороде, его модернизированного варианта НК-89 для работы на СПГ и последующих разработок, в частности, энергетической установки для магистрального грузового газотурбовоза ГТ1h-001. В 2009 году этот газотурбовоз был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный в мире. Александр Иванов отметил уникальность криогенной инфраструктуры ПАО «Кузнецов», позволяющей вырабатывать жидкий кислород, азот и СПГ. «Накопленный научно-технический задел позволяет приступить к разработке ГТД для объектов авиационного и наземного назначения», – подытожил он.

Начальник отдела ЦИАМ Анатолий Гулиенко развил тему, рассказав о системах автоматического управления двигателей на криогенном топливе.

Начальник отделения ФГУП «ЦАГИ» Андрей Шустов представил концепции развития криогенной авиационной техники и озвучил дорожную карту по переходу на альтернативные топлива. Он подчеркнул, что переходу должны предшествовать расчетно-аналитические и опытно-конструкторские работы по созданию теплозащитных систем, конструктивно-компоновочных решений хранения топлива и накопление опыта эксплуатации криогенных систем. Инфраструктура для магистральных трубопроводов жидководородных систем и все элементы комплектующего оборудования в настоящее время унифицированы и могут быть использованы при создании аэродромного оборудования криогенной авиации. Все исходные материалы для этого есть в наличии, однако переход потребует значительных капиталовложений и больших мощностей электроэнергии.

Заместитель генерального директора по науке ЦИАМ Александр Ланшин рассказал о проблемах и перспективах создания двигателей на криогенных топливах. Говоря об опыте ЦИАМ, он отметил, что практический интерес к этой тематике Институт проявил еще в 1950-е гг. Позднее именно специалисты ЦИАМ разработали отраслевой стандарт на водород в качестве авиационного топлива. Итогом программы «Холод», разработку и испытания двигателей в которой осуществлял ЦИАМ, стало подтверждение возможности устойчивого рабочего процесса в демонстраторе высокоскоростного (до М=6,5) жидководородного ГПВРД. В 2010-2015 гг. в Институте впервые в отечественной практике были созданы четыре демонстратора бортовой энергетической установки с приводом воздушных винтов от электрических двигателей, работающих на водородных твердополимерных топливных элементах. В настоящее время ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в международном проекте «HEXAFLY-INT», целью которого является создание НТЗ для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать на скоростях до М=8. В завершение доклада Александр Ланшин озвучил ключевые направления создания НТЗ в области авиационных силовых установок на криогенных топливах.

Представитель ПАО «Криогенмаш» Анатолий Домошенко рассказал об опыте создания инфраструктуры криогенной авиации. Он также проанализировал проблемы и решения, связанные с производством, хранением и транспортировкой водорода. Докладчик предложил сделать переход на альтернативные топлива этапным.

В завершение мероприятия директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Сергей Гальперин проинформировал, что по итогам круглого стола будет составлен пакет предложений в Правительство Российской Федерации о внедрении криогенных технологий в авиационной и другой транспортной технике.


Источник: Журнал "Крылья Родины", № 5-6 за 2018 год, стр. 70-71

Статья в pdf

[~DETAIL_TEXT] =>

Эра магистральных криопланов началась 30 лет назад. 15 апреля 1988 года в небо впервые поднялся самолет, использующий в качестве топлива жидкий водород. Это был советский Ту-155 с двигателем НК-88.

В наше время все больше стран делают ставку на разработку альтернативных источников энергии, в том числе основанных на водородных технологиях. Очевидно, что и Россия должна быть на передовой позиции исследований возможностей применения водорода как экологически чистого энергоносителя для всех видов транспортных средств.

16 апреля 2018 года в Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») состоялся круглый стол «Криогенное топливо для летательных аппаратов будущего. К 30-летию первого полета самолета Ту-155 с двигателем НК-88, работающем на жидком водороде».

Круглый стол прошел в рамках деловой программы Международного форума двигателестроения. В мероприятии приняли участие ведущие предприятия авиационной науки, промышленности и энергетики: НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», Ассоциация «Союз авиационного двигателестроения» (АССАД), АО «ОДК», ФГУП «ЦАГИ», ПАО «Кузнецов», ПАО «Туполев», ПАО «ОАК», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ОАО «ИНТЕРАВИАГАЗ», ПАО «Криогенмаш», МГТУ им. Н.Э. Баумана и др.

Председателем круглого стола выступил генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.

Открыл мероприятие президент АССАД Виктор Чуйко. Он отметил, что состоявшийся 30 лет назад экспериментальный полет отразил лидерство СССР в разработке опережающего технологического задела по освоению криогенной авиационной техники. Накопленный опыт востребован и в современных условиях.

С приветственным словом к участникам обратился советник заместителя председателя Коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации Валерий Архипов. Он входил в состав легендарного экипажа из 5 человек, который в 1988 году поднял в воздух и впоследствии успешно провел полный цикл испытаний «водородного» Ту-155. Эпохальному полету предшествовало 12-летнее сотрудничество многих НИИ, испытательных центров и производственных предприятий под руководством ОКБ, возглавляемых А.А. Туполевым и Н.Д. Кузнецовым. Инженер-испытатель поделился личными воспоминаниями о людях, благодаря которым проект состоялся. «Команда была уникальной, – сказал он. – Каждый четко отрабатывал свою часть, подходил ответственно и побеждал. Уже в первом полете пришло ощущение, что все у нас получится». Валерий Архипов подчеркнул важность применения наработок для расширения использования водородных технологий для наземных нужд энергетики и промышленности.

Михаил Гордин в своем выступлении отметил, что ЦИАМ готов продолжить исследования возможностей применения криогенных топлив и создания авиационных силовых установок на альтернативных топливах, а также выступить координатором по реализации комплекса мероприятий по данной тематике.

Заместитель генерального директора по проектированию, НИР и ОКР ПАО «Туполев» Валерий Солозобов рассказал о создании экспериментального Ту-155 и разработанном для его обслуживания инфраструктурном криогенном комплексе. Докладчик отметил, что «Туполев» является обладателем разнообразных сложнейших технологий в области использования в авиации СПГ и жидкого водорода.

Представитель ПАО «Кузнецов» Александр Иванов обратился к теме двигателей на криогенном топливе: НК-88 для работы на жидком водороде, его модернизированного варианта НК-89 для работы на СПГ и последующих разработок, в частности, энергетической установки для магистрального грузового газотурбовоза ГТ1h-001. В 2009 году этот газотурбовоз был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный в мире. Александр Иванов отметил уникальность криогенной инфраструктуры ПАО «Кузнецов», позволяющей вырабатывать жидкий кислород, азот и СПГ. «Накопленный научно-технический задел позволяет приступить к разработке ГТД для объектов авиационного и наземного назначения», – подытожил он.

Начальник отдела ЦИАМ Анатолий Гулиенко развил тему, рассказав о системах автоматического управления двигателей на криогенном топливе.

Начальник отделения ФГУП «ЦАГИ» Андрей Шустов представил концепции развития криогенной авиационной техники и озвучил дорожную карту по переходу на альтернативные топлива. Он подчеркнул, что переходу должны предшествовать расчетно-аналитические и опытно-конструкторские работы по созданию теплозащитных систем, конструктивно-компоновочных решений хранения топлива и накопление опыта эксплуатации криогенных систем. Инфраструктура для магистральных трубопроводов жидководородных систем и все элементы комплектующего оборудования в настоящее время унифицированы и могут быть использованы при создании аэродромного оборудования криогенной авиации. Все исходные материалы для этого есть в наличии, однако переход потребует значительных капиталовложений и больших мощностей электроэнергии.

Заместитель генерального директора по науке ЦИАМ Александр Ланшин рассказал о проблемах и перспективах создания двигателей на криогенных топливах. Говоря об опыте ЦИАМ, он отметил, что практический интерес к этой тематике Институт проявил еще в 1950-е гг. Позднее именно специалисты ЦИАМ разработали отраслевой стандарт на водород в качестве авиационного топлива. Итогом программы «Холод», разработку и испытания двигателей в которой осуществлял ЦИАМ, стало подтверждение возможности устойчивого рабочего процесса в демонстраторе высокоскоростного (до М=6,5) жидководородного ГПВРД. В 2010-2015 гг. в Институте впервые в отечественной практике были созданы четыре демонстратора бортовой энергетической установки с приводом воздушных винтов от электрических двигателей, работающих на водородных твердополимерных топливных элементах. В настоящее время ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в международном проекте «HEXAFLY-INT», целью которого является создание НТЗ для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать на скоростях до М=8. В завершение доклада Александр Ланшин озвучил ключевые направления создания НТЗ в области авиационных силовых установок на криогенных топливах.

Представитель ПАО «Криогенмаш» Анатолий Домошенко рассказал об опыте создания инфраструктуры криогенной авиации. Он также проанализировал проблемы и решения, связанные с производством, хранением и транспортировкой водорода. Докладчик предложил сделать переход на альтернативные топлива этапным.

В завершение мероприятия директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Сергей Гальперин проинформировал, что по итогам круглого стола будет составлен пакет предложений в Правительство Российской Федерации о внедрении криогенных технологий в авиационной и другой транспортной технике.


Источник: Журнал "Крылья Родины", № 5-6 за 2018 год, стр. 70-71

Статья в pdf

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 3249 [TIMESTAMP_X] => 24.05.2018 09:50:46 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 791 [WIDTH] => 1127 [FILE_SIZE] => 57515 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/1d3 [FILE_NAME] => 1d3bfd9a77ea2f2eeda17da99daf151d.jpg [ORIGINAL_NAME] => Крылья Родины.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => b70cc4d26eaa4200f6d60fbbf8632aa8 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/1d3/1d3bfd9a77ea2f2eeda17da99daf151d.jpg [ALT] => В ЦИАМ прошел круглый стол, посвященный 30-летию первого полета на водороде и перспективам применения криогенного топлива [TITLE] => В ЦИАМ прошел круглый стол, посвященный 30-летию первого полета на водороде и перспективам применения криогенного топлива [RESIZE_URL] => /upload/resize_cache/iblock/1d3/450_270_2/1d3bfd9a77ea2f2eeda17da99daf151d.jpg ) [~PREVIEW_PICTURE] => 3249 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => in-ciam-held-a-round-table-dedicated-to-the-30th-anniversary-of-the-first-flight-on-hydrogen-and-the [~CODE] => in-ciam-held-a-round-table-dedicated-to-the-30th-anniversary-of-the-first-flight-on-hydrogen-and-the [EXTERNAL_ID] => 894 [~EXTERNAL_ID] => 894 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 24 Мая 2018 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) [2] => Array ( [ID] => 871 [~ID] => 871 [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => От винта до гиперзвука: ЦИАМ – участник Международного форума двигателестроения 2018 [~NAME] => От винта до гиперзвука: ЦИАМ – участник Международного форума двигателестроения 2018 [ACTIVE_FROM] => 27.03.2018 [~ACTIVE_FROM] => 27.03.2018 [TIMESTAMP_X] => 27.03.2018 15:38:58 [~TIMESTAMP_X] => 27.03.2018 15:38:58 [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/from-screw-to-hypersonic-ciam-member-of-the-international-forum-of-engine-2018/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/from-screw-to-hypersonic-ciam-member-of-the-international-forum-of-engine-2018/ [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

Авиационный двигатель – один из самых наукоемких механизмов в истории техники. Без науки, фундаментальной и прикладной, создать его невозможно. Головной организацией по комплексным научным исследованиям и разработкам в области авиационного двигателестроения в России является Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

Международный форум двигателестроения 2018 (МФД-2018), который пройдет с 4 по 6 апреля 2018 года в г. Москва, – самое значимое отечественное отраслевое мероприятие разработчиков и производителей авиадвигателей, на котором они имеют возможность продемонстрировать свои последние достижения и разработки.

ЦИАМ является активным партнером и участником МФД. Специалисты Института выступят модераторами целого ряда тематических симпозиумов Научно-технического конгресса по двигателестроению, который пройдет в рамках Форума.

В этой статье речь пойдет об экспозиции Института на МФД-2018.


Сверхбортпроводник

«Электрификация» – одно из наиболее перспективных направлений авиастроения. В гибридной силовой установке, разрабатываемой ЦИАМ, электроэнергию для вращающих винты электромоторов, использующих эффект сверхпроводимости, вырабатывает электрогенератор с приводом от традиционного газотурбинного двигателя (ГТД), механически не связанного с винтами. Это решение обещает целый ряд преимуществ. 

Прежде всего, параметры и характеристики ГТД определяются исходя из условия обеспечения энергией электромоторов, вращающих винт, на крейсерском режиме полета и подзарядки батареи аккумуляторов. На режимах взлета и набора высоты, требующих повышения мощности, питание электромоторов осуществляется и от газотурбинного двигателя, и от аккумуляторной батареи.

Экономию даст и то, что для привода нескольких винтов можно использовать один ГТД. Кроме того, его можно спрятать в фюзеляже, что «облагородит» аэродинамику крыла.

Но для реализации подобных силовых установок необходимо добиться кардинального снижения удельной массы электрических машин и решить проблему их тепловыделения, которая обостряется с увеличением мощности. Решить ее поможет использование материалов, обладающих эффектом высокотемпературной (то есть не требующей охлаждения почти до абсолютного нуля) сверхпроводимости.

В основе разработки ЦИАМ – специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре –196°С обладает эффектом практически нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и в перспективе уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя – даже с учетом необходимого запаса жидкого азота на борту.

На первом этапе планируется создание демонстратора мощностью 500 кВт (680 л.с.). До сих пор еще никто в мире не устанавливал на самолет гибридной силовой установки такой мощности – да и в применении сверхпроводимости в авиационной технике дальше разговоров дело пока не идет.

По итогам испытаний на летающей лаборатории может быть принято решение о создании 19-местного самолета, для которого потребуется от 2 до 4 винтов со сверхпроводящими электромоторами.


Чистое электричество

Институт участвует и в работе по созданию чисто электрических ЛА. На беспилотниках (БЛА), одно- и двухместных самолетах проблема недостаточной эффективности аккумуляторов может быть решена использованием топливных элементов, в которых химическая энергия горючего – чаще всего это водород – превращается в электрическую в ходе электрохимической реакции с окислителем, минуя процесс горения. 

Именно в ЦИАМ был создан первый в стране летательный аппарат с водородными топливными элементами, который впервые взлетел в 2010 году. Это был БЛА «ЦИАМ 80». А в 2014 году совершил первый полет БЛА «ЦИАМ-Рекорд» с энергетической установкой на топливных элементах полностью отечественного производства.

На МФД-2018 Институт представит концепцию пилотируемого одно-двухместного самолета с электрической силовой установкой на базе водородных топливных элементов. На первом этапе будет использоваться газообразный водород под давлением, но уже идет работа над установкой с жидким водородом, что при той же массе и занимаемом габаритном объеме обеспечит больший запас водорода, а, следовательно, обеспечит бо́льшую продолжительность полета.


Взять в оборот

Создание редуктора современного авиадвигателя – сложнейшая научно-техническая задача. К примеру, в 1950-х гг. при разработке легендарного двигателя НК-12 в ОКБ Н.Д. Кузнецова для стратегических бомбардировщиков Ту-95 ключевым моментом в достижении успеха стало создание редуктора, способного передавать на винты мощность свыше 12 000 л.с. На Западе создать редуктор ТВД мощностью свыше 12 000 л.с. так и не смогли, и новейшие модификации НК-12 до сих пор остаются в этом отношении рекордсменами. Кстати, помощь в разработке того редуктора ОКБ Кузнецова оказывал именно ЦИАМ.


В настоящее время в ЦИАМ также ведутся работы над редукторами, о чем свидетельствует экспериментальный редуктор привода вентилятора перспективного ТРДД мощностью более 33 000 л.с. Гости МФД-2018 смогут увидеть его на стенде Института.


Со скоростью будущего

Работу на более далекую перспективу развития воздушного транспорта отражают экспонаты ЦИАМ, связанные с созданием силовых установок для освоения гиперзвуковых скоростей. В частности, модель гиперзвукового прямоточного ВРД (ГПВРД) на водородном топливе. Исследование этого ГПВРД ведется совместно с ЦАГИ, являющимся головной организацией от России, и консорциумом европейских партнеров в рамках международного проекта HEXAFLY-INT (High Speed Experimental Fly Vehicles – International), входящего в 7-ю Европейскую рамочную программу ЕС. 

Цель проекта – создание научно-технического задела для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать со скоростями, соответствующими числам Маха до М=8, т.е. перелет между Москвой и, например, Сиднеем должен занять около 3 часов. Для проверки работоспособности этой концепции стендовый модуль ГПВРД был испытан на уникальном гиперзвуковом стенде Института. В ходе испытаний было зарегистрировано превышение тяги над аэродинамическим сопротивлением при имитации полетного числа Маха М=7,4.


Аддитивная керамика

Еще одна перспективная технология – использование в двигателях внутреннего сгорания высокотемпературных интеркерамо- и металлокерамоматричных современных композитных материалов нового поколения. 

На своем стенде ЦИАМ представит разработанные и изготовленные в Институте образцы шумопоглощающих пористых интеркерамоматричных композиционных материалов, детали поршневого и роторно-поршневого двигателя: цилиндр воздушного охлаждения, поршень, клапан и седло клапана, ротор, радиальные и торцевые уплотнения и др., в т. ч. изготовленные с использованием аддитивных технологий методом 3D-послойного отверждения.

Керамические композитные материалы имеют широкий диапазон рабочих температур (до 1850°С) и низкий коэффициент термического расширения, что позволяет изготавливать детали и узлы меньшей объемной массы с высокими прочностными характеристиками.

Использование деталей из материалов нового поколения в ДВС обеспечит снижение веса, расхода топлива, уменьшение вибрации, повышение удельной мощности и ресурса двигателя.


Углепластик в лопатках

Среди самых интересных экспонатов экспозиции ЦИАМ следует упомянуть модели широкохордной лопатки вентилятора из углепластика. Углепластиковые лопатки дают целый ряд преимуществ. 

«Масса полой титановой лопатки – 8 кг, а углепластиковой – 5,5 кг, – говорит начальник отдела динамики и прочности авиационных двигателей ЦИАМ Тельман Каримбаев. – А поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя на 3,75 кг. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло, и его тоже можно облегчить».

В перспективном двигателе большой тяги ПД-35 (головной разработчик – АО «ОДК»), разработка которого ведется сейчас в России, без углепластика в лопатках уже не обойтись. Это критическая технология. 

«Вес вентилятора – это порядка 20% веса всего двигателя, – поясняет Тельман Каримбаев. – Лопатки вентилятора ПД-35 имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе – приблизительно 3 м, и в этом случае применение металлов приводит к недопустимому росту массы».

Углепластиковая лопатка ЦИАМ интересна тем, что для ее изготовления разработана технология, не имеющая аналогов в мире. В институте создан производственный участок, позволяющий создавать качественные лопатки различных типоразмеров, разработана методика расчета и испытаний подобных изделий. В настоящее время в связи с работами по ПД-35 в отрасли идет процесс выбора оптимальной технологии для освоения серийного производства лопаток вентилятора из углепластика. Следует отметить, что в условиях усиливающихся санкций отечественная разработка в этой области получает дополнительные преимущества по сравнению с зарубежными аналогами.

Разумеется, все интересное и важное, что покажет ЦИАМ на МФД-2018, в короткой статье перечислить невозможно, здесь мы рассказали только о некоторых разработках Института.

Чтобы увидеть будущее, не обязательно ходить в кино на голливудские блокбастеры. Технологии будущего – на стенде ЦИАМ.


Источник: журнал "Крылья Родины", № 3-4 за 2018 год.

[~DETAIL_TEXT] =>

Авиационный двигатель – один из самых наукоемких механизмов в истории техники. Без науки, фундаментальной и прикладной, создать его невозможно. Головной организацией по комплексным научным исследованиям и разработкам в области авиационного двигателестроения в России является Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

Международный форум двигателестроения 2018 (МФД-2018), который пройдет с 4 по 6 апреля 2018 года в г. Москва, – самое значимое отечественное отраслевое мероприятие разработчиков и производителей авиадвигателей, на котором они имеют возможность продемонстрировать свои последние достижения и разработки.

ЦИАМ является активным партнером и участником МФД. Специалисты Института выступят модераторами целого ряда тематических симпозиумов Научно-технического конгресса по двигателестроению, который пройдет в рамках Форума.

В этой статье речь пойдет об экспозиции Института на МФД-2018.


Сверхбортпроводник

«Электрификация» – одно из наиболее перспективных направлений авиастроения. В гибридной силовой установке, разрабатываемой ЦИАМ, электроэнергию для вращающих винты электромоторов, использующих эффект сверхпроводимости, вырабатывает электрогенератор с приводом от традиционного газотурбинного двигателя (ГТД), механически не связанного с винтами. Это решение обещает целый ряд преимуществ. 

Прежде всего, параметры и характеристики ГТД определяются исходя из условия обеспечения энергией электромоторов, вращающих винт, на крейсерском режиме полета и подзарядки батареи аккумуляторов. На режимах взлета и набора высоты, требующих повышения мощности, питание электромоторов осуществляется и от газотурбинного двигателя, и от аккумуляторной батареи.

Экономию даст и то, что для привода нескольких винтов можно использовать один ГТД. Кроме того, его можно спрятать в фюзеляже, что «облагородит» аэродинамику крыла.

Но для реализации подобных силовых установок необходимо добиться кардинального снижения удельной массы электрических машин и решить проблему их тепловыделения, которая обостряется с увеличением мощности. Решить ее поможет использование материалов, обладающих эффектом высокотемпературной (то есть не требующей охлаждения почти до абсолютного нуля) сверхпроводимости.

В основе разработки ЦИАМ – специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре –196°С обладает эффектом практически нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и в перспективе уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя – даже с учетом необходимого запаса жидкого азота на борту.

На первом этапе планируется создание демонстратора мощностью 500 кВт (680 л.с.). До сих пор еще никто в мире не устанавливал на самолет гибридной силовой установки такой мощности – да и в применении сверхпроводимости в авиационной технике дальше разговоров дело пока не идет.

По итогам испытаний на летающей лаборатории может быть принято решение о создании 19-местного самолета, для которого потребуется от 2 до 4 винтов со сверхпроводящими электромоторами.


Чистое электричество

Институт участвует и в работе по созданию чисто электрических ЛА. На беспилотниках (БЛА), одно- и двухместных самолетах проблема недостаточной эффективности аккумуляторов может быть решена использованием топливных элементов, в которых химическая энергия горючего – чаще всего это водород – превращается в электрическую в ходе электрохимической реакции с окислителем, минуя процесс горения. 

Именно в ЦИАМ был создан первый в стране летательный аппарат с водородными топливными элементами, который впервые взлетел в 2010 году. Это был БЛА «ЦИАМ 80». А в 2014 году совершил первый полет БЛА «ЦИАМ-Рекорд» с энергетической установкой на топливных элементах полностью отечественного производства.

На МФД-2018 Институт представит концепцию пилотируемого одно-двухместного самолета с электрической силовой установкой на базе водородных топливных элементов. На первом этапе будет использоваться газообразный водород под давлением, но уже идет работа над установкой с жидким водородом, что при той же массе и занимаемом габаритном объеме обеспечит больший запас водорода, а, следовательно, обеспечит бо́льшую продолжительность полета.


Взять в оборот

Создание редуктора современного авиадвигателя – сложнейшая научно-техническая задача. К примеру, в 1950-х гг. при разработке легендарного двигателя НК-12 в ОКБ Н.Д. Кузнецова для стратегических бомбардировщиков Ту-95 ключевым моментом в достижении успеха стало создание редуктора, способного передавать на винты мощность свыше 12 000 л.с. На Западе создать редуктор ТВД мощностью свыше 12 000 л.с. так и не смогли, и новейшие модификации НК-12 до сих пор остаются в этом отношении рекордсменами. Кстати, помощь в разработке того редуктора ОКБ Кузнецова оказывал именно ЦИАМ.


В настоящее время в ЦИАМ также ведутся работы над редукторами, о чем свидетельствует экспериментальный редуктор привода вентилятора перспективного ТРДД мощностью более 33 000 л.с. Гости МФД-2018 смогут увидеть его на стенде Института.


Со скоростью будущего

Работу на более далекую перспективу развития воздушного транспорта отражают экспонаты ЦИАМ, связанные с созданием силовых установок для освоения гиперзвуковых скоростей. В частности, модель гиперзвукового прямоточного ВРД (ГПВРД) на водородном топливе. Исследование этого ГПВРД ведется совместно с ЦАГИ, являющимся головной организацией от России, и консорциумом европейских партнеров в рамках международного проекта HEXAFLY-INT (High Speed Experimental Fly Vehicles – International), входящего в 7-ю Европейскую рамочную программу ЕС. 

Цель проекта – создание научно-технического задела для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать со скоростями, соответствующими числам Маха до М=8, т.е. перелет между Москвой и, например, Сиднеем должен занять около 3 часов. Для проверки работоспособности этой концепции стендовый модуль ГПВРД был испытан на уникальном гиперзвуковом стенде Института. В ходе испытаний было зарегистрировано превышение тяги над аэродинамическим сопротивлением при имитации полетного числа Маха М=7,4.


Аддитивная керамика

Еще одна перспективная технология – использование в двигателях внутреннего сгорания высокотемпературных интеркерамо- и металлокерамоматричных современных композитных материалов нового поколения. 

На своем стенде ЦИАМ представит разработанные и изготовленные в Институте образцы шумопоглощающих пористых интеркерамоматричных композиционных материалов, детали поршневого и роторно-поршневого двигателя: цилиндр воздушного охлаждения, поршень, клапан и седло клапана, ротор, радиальные и торцевые уплотнения и др., в т. ч. изготовленные с использованием аддитивных технологий методом 3D-послойного отверждения.

Керамические композитные материалы имеют широкий диапазон рабочих температур (до 1850°С) и низкий коэффициент термического расширения, что позволяет изготавливать детали и узлы меньшей объемной массы с высокими прочностными характеристиками.

Использование деталей из материалов нового поколения в ДВС обеспечит снижение веса, расхода топлива, уменьшение вибрации, повышение удельной мощности и ресурса двигателя.


Углепластик в лопатках

Среди самых интересных экспонатов экспозиции ЦИАМ следует упомянуть модели широкохордной лопатки вентилятора из углепластика. Углепластиковые лопатки дают целый ряд преимуществ. 

«Масса полой титановой лопатки – 8 кг, а углепластиковой – 5,5 кг, – говорит начальник отдела динамики и прочности авиационных двигателей ЦИАМ Тельман Каримбаев. – А поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя на 3,75 кг. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло, и его тоже можно облегчить».

В перспективном двигателе большой тяги ПД-35 (головной разработчик – АО «ОДК»), разработка которого ведется сейчас в России, без углепластика в лопатках уже не обойтись. Это критическая технология. 

«Вес вентилятора – это порядка 20% веса всего двигателя, – поясняет Тельман Каримбаев. – Лопатки вентилятора ПД-35 имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе – приблизительно 3 м, и в этом случае применение металлов приводит к недопустимому росту массы».

Углепластиковая лопатка ЦИАМ интересна тем, что для ее изготовления разработана технология, не имеющая аналогов в мире. В институте создан производственный участок, позволяющий создавать качественные лопатки различных типоразмеров, разработана методика расчета и испытаний подобных изделий. В настоящее время в связи с работами по ПД-35 в отрасли идет процесс выбора оптимальной технологии для освоения серийного производства лопаток вентилятора из углепластика. Следует отметить, что в условиях усиливающихся санкций отечественная разработка в этой области получает дополнительные преимущества по сравнению с зарубежными аналогами.

Разумеется, все интересное и важное, что покажет ЦИАМ на МФД-2018, в короткой статье перечислить невозможно, здесь мы рассказали только о некоторых разработках Института.

Чтобы увидеть будущее, не обязательно ходить в кино на голливудские блокбастеры. Технологии будущего – на стенде ЦИАМ.


Источник: журнал "Крылья Родины", № 3-4 за 2018 год.

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 3085 [TIMESTAMP_X] => 27.03.2018 15:38:58 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 791 [WIDTH] => 1127 [FILE_SIZE] => 57515 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/da0 [FILE_NAME] => da04150207333e14204d7bf230ba2e9d.jpg [ORIGINAL_NAME] => Крылья Родины.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => af28e6145a532c67c79c56d357dd2aea [~src] => [SRC] => /upload/iblock/da0/da04150207333e14204d7bf230ba2e9d.jpg [ALT] => От винта до гиперзвука: ЦИАМ – участник Международного форума двигателестроения 2018 [TITLE] => От винта до гиперзвука: ЦИАМ – участник Международного форума двигателестроения 2018 [RESIZE_URL] => /upload/resize_cache/iblock/da0/450_270_2/da04150207333e14204d7bf230ba2e9d.jpg ) [~PREVIEW_PICTURE] => 3085 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => from-screw-to-hypersonic-ciam-member-of-the-international-forum-of-engine-2018 [~CODE] => from-screw-to-hypersonic-ciam-member-of-the-international-forum-of-engine-2018 [EXTERNAL_ID] => 871 [~EXTERNAL_ID] => 871 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 27 Марта 2018 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) [3] => Array ( [ID] => 837 [~ID] => 837 [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => На создание авиадвигателя сверхбольшой тяги ПД-35 выделяется 64,3 млрд рублей [~NAME] => На создание авиадвигателя сверхбольшой тяги ПД-35 выделяется 64,3 млрд рублей [ACTIVE_FROM] => 17.01.2018 [~ACTIVE_FROM] => 17.01.2018 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 14:55:04 [~TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 14:55:04 [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/to-create-extra-high-thrust-aircraft-engine-stands-out-of-64-3-billion-rubles/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/to-create-extra-high-thrust-aircraft-engine-stands-out-of-64-3-billion-rubles/ [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

На создание гражданского авиадвигателя сверхбольшой тяги решено потратить 64,3 млрд рублей, следует из данных, опубликованных на сайте госзакупок. 

На сайте опубликовано извещение от 10 января о закупке у единственного поставщика «выполнения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы шифр «ПД-35-1-Авиадвигатель». 

«Начало выполнения НИОКР – 25 декабря 2017 года. Окончание выполнения НИОКР – 05 декабря 2023 года», – сообщается на портале госзакупок. 

К 2023 году предполагается представить демонстрационный образец газогенератора авиадвигателя сверхбольшой тяги до 35 тонн ПД-35. Двигатель нужен для для российско-китайского авиалайнера СR-929 и других перспективных самолетов, пишут «Ведомости». 

Эксперты указывают, что двигатели такого класса производятся серийно лишь двумя компаниями – Rolls Royce и General Electric. 

Напомним, в ноябре сообщалось, что специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации приступили к разработке гражданского двигателя большой тяги ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. 

В декабре гендиректор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Михаил Гордин сообщал, что «в настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок». 

Гендиректор Ростеха Сергей Чемезов сообщал, что Россия разработает ПД-35 совместно с Китаем. 

Как сообщала газета ВЗГЛЯД, на базе двигателя ПД-35 возможно будет создать целое семейство двигателей большой тяги. Двигатель будет создаваться в широкой кооперации предприятий ОДК с использованием технологий, полученных в ходе реализации проекта ПД-14 для МС-21.

Антон Антонов

Источник

[~DETAIL_TEXT] =>

На создание гражданского авиадвигателя сверхбольшой тяги решено потратить 64,3 млрд рублей, следует из данных, опубликованных на сайте госзакупок. 

На сайте опубликовано извещение от 10 января о закупке у единственного поставщика «выполнения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы шифр «ПД-35-1-Авиадвигатель». 

«Начало выполнения НИОКР – 25 декабря 2017 года. Окончание выполнения НИОКР – 05 декабря 2023 года», – сообщается на портале госзакупок. 

К 2023 году предполагается представить демонстрационный образец газогенератора авиадвигателя сверхбольшой тяги до 35 тонн ПД-35. Двигатель нужен для для российско-китайского авиалайнера СR-929 и других перспективных самолетов, пишут «Ведомости». 

Эксперты указывают, что двигатели такого класса производятся серийно лишь двумя компаниями – Rolls Royce и General Electric. 

Напомним, в ноябре сообщалось, что специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации приступили к разработке гражданского двигателя большой тяги ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. 

В декабре гендиректор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Михаил Гордин сообщал, что «в настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок». 

Гендиректор Ростеха Сергей Чемезов сообщал, что Россия разработает ПД-35 совместно с Китаем. 

Как сообщала газета ВЗГЛЯД, на базе двигателя ПД-35 возможно будет создать целое семейство двигателей большой тяги. Двигатель будет создаваться в широкой кооперации предприятий ОДК с использованием технологий, полученных в ходе реализации проекта ПД-14 для МС-21.

Антон Антонов

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 2949 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 14:18:33 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 776 [WIDTH] => 1134 [FILE_SIZE] => 45479 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/731 [FILE_NAME] => 7313834ccaf251baee8bf5f95c10b342.jpg [ORIGINAL_NAME] => Vzglyad.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => dc657e52b69378c6f5eec78d8455a014 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/731/7313834ccaf251baee8bf5f95c10b342.jpg [ALT] => На создание авиадвигателя сверхбольшой тяги ПД-35 выделяется 64,3 млрд рублей [TITLE] => На создание авиадвигателя сверхбольшой тяги ПД-35 выделяется 64,3 млрд рублей [RESIZE_URL] => /upload/resize_cache/iblock/731/450_270_2/7313834ccaf251baee8bf5f95c10b342.jpg ) [~PREVIEW_PICTURE] => 2949 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => to-create-extra-high-thrust-aircraft-engine-stands-out-of-64-3-billion-rubles [~CODE] => to-create-extra-high-thrust-aircraft-engine-stands-out-of-64-3-billion-rubles [EXTERNAL_ID] => 837 [~EXTERNAL_ID] => 837 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 17 Января 2018 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) [4] => Array ( [ID] => 838 [~ID] => 838 [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => Вверх на электричестве: электросамолеты будущего. О перспективах и разработках в области "электрификации" авиации в России рассказывает С.Б. Гальперин, директор проектного комплекса "Гражданские самолеты" НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" [~NAME] => Вверх на электричестве: электросамолеты будущего. О перспективах и разработках в области "электрификации" авиации в России рассказывает С.Б. Гальперин, директор проектного комплекса "Гражданские самолеты" НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" [ACTIVE_FROM] => 16.01.2018 [~ACTIVE_FROM] => 16.01.2018 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 15:00:00 [~TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 15:00:00 [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/up-on-electricity-electrocapillary-future-about-the-prospects-of-electrification-of-aircraft-in-russ/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/up-on-electricity-electrocapillary-future-about-the-prospects-of-electrification-of-aircraft-in-russ/ [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

«У вас на даче пила какая – бензиновая или электрическая? – спрашивает меня Сергей Борисович Гальперин, директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского». «Была бензиновая, – отвечаю, – но так замучился с капризным двухтактным ДВС, что в этом году купил электрическую». «Вот! – иронично замечает мой собеседник. – И авиацию надо переводить на электричество!»

Современный газотурбинный (турбовентиляторный) двигатель, который приводит в движение лайнеры, – это, конечно, не двухтактная тарахтелка для садовых инструментов, а высокоэффективная и очень надежная машина. Однако, по мнению авиастроителей, она близка к исчерпанию резервов для дальнейшего совершенствования. Да что там двигатели – все строящиеся ныне авиалайнеры настолько похожи друг на друга, что лишь знаток авиации сходу отличит Boeing или Airbus от Bombardier или МС-21. И хотя нет ни малейшего сомнения в том, что лайнеры современного типа с двумя ГТД под крыльями будут еще десятилетиями катать нас по небу, большие надежды на новую компоновку и новую аэродинамику самолетов связывают с электрическим движением.

Быстро, но недолго

Еще недавно под термином «электросамолет» понимался «более электрический самолет» – летательный аппарат с фиксированным крылом, в котором механическая и гидравлическая трансмиссия по максимуму заменялась электрической. Никаких больше трубок и тросов – всю механическую работу, как, например, приведение в движение рулей и механизацию крыла, выполняют небольшие электродвигатели-актуаторы, к которым подводится электропитание и канал для управляющего сигнала. Теперь термин наполнился новым смыслом: истинный электросамолет должен и сам двигаться на электрической тяге.

Разумеется, перспективы электроавиации зависят не только (и даже не столько) от авиаконструкторов, сколько от прогресса в области электротехники. Ведь самолеты, что называется, «на батарейках», существуют. Вспомогательные электромоторы на планеры ставили еще несколько десятилетий назад. А самолет Extra 330LE, впервые поднявшийся в воздух в 2016 году, уже сам таскает за собой планеры и ставит рекорды скорости. Вот только его блок из 14 мощных литий-ионных батарей и электродвигатель от Siemens позволяют этому крохе брать на борт лишь двух человек, включая пилота, и находиться в воздухе не дольше 20 минут.

Конечно, есть проекты, в которые заложены куда более впечатляющие показатели. В сентябре прошлого года британская авиакомпания-лоукостер EasyJet объявила, что через десять лет выведет на линии полностью электрический региональный лайнер (дальность 540 км, что для внутриевропейских рейсов весьма немало) вместимостью 180 пассажиров. Партнером по проекту стал американский стартап Wright Electric, который уже построил пока двухместный летающий демонстратор. Однако на сегодняшний день энергетическая плотность самых лучших литий-ионных батарей более чем на порядок уступает углеводородному топливу. Предполагается, что к 2030 году батареи улучшат свои показатели максимум в два раза.

Турбина, останься!

Намного выигрышней выглядит ситуация с топливными элементами, в которых химическая энергия топлива превращается в электрическую непосредственно, минуя процесс горения. Наиболее перспективным топливом для такого источника питания считается водород. Эксперименты с топливными элементами в качестве источника питания для электросамолета ведутся в разных странах мира (в России над проектами по созданию таких летательных аппаратов в первую очередь работает ЦИАМ, а топливные элементы для них создаются в ИПХФ РАН под руководством профессора Юрия Добровольского). Из летавших и пилотируемых концептов можно вспомнить европейский демонстратор ENFICA-FC Rapid 200FC – в нем использовались одновременно как электробатареи, так и топливные элементы. Но и эта технология нуждается еще в значительной доработке и дополнительных исследованиях.

Наиболее реальными на сегодня кажутся перспективы электросамолетов, построенных по гибридной схеме. Это означает, что движитель летательного аппарата (винт или винтовентилятор) будет приводиться в движение электромотором, а вот электричество он получит от генератора, вращаемого… газотурбинным двигателем (или другим ДВС). На первый взгляд такая схема кажется странной: от ГТД хотят отказаться в пользу электродвигателя, но не собираются этого делать.

Гибридных проектов в мире тоже уже немало, однако нас в первую очередь интересует Россия. Работы по электросамолету, в частности с гибридной схемой, велись в разных научных институтах авиационного профиля – таких, как ЦАГИ или ЦИАМ. Сегодня эти и некоторые другие учреждения объединены (с 2014 года) под эгидой Научно-исследовательского центра «Институт имени Н. Е. Жуковского», призванного стать единым мощным «мозговым трестом» отрасли. Задача комплексирования в рамках центра всех работ по электроавиации возложена на Сергея Гальперина, которого мы уже цитировали в начале статьи.

Взлет на батарейке

«Переход на электродвигатели в авиации открывает немало интересных перспектив, – говорит Сергей Гальперин, – но рассчитывать на создание коммерческого электросамолета с приличной для российских условий дальностью на чисто химических источниках энергии (батареях или топливных элементах) в ближайшем будущем не приходится: слишком разнится энергетический потенциал килограмма керосина и килограмма аккумуляторов. Гибридная схема могла бы стать разумным компромиссом. Надо понимать, что ГТД, непосредственно создающий тягу, и ГТД, который будет приводить в движение вал генератора, — это совсем не одно и то же.

Дело в том, что у самолета в ходе полета значительно изменяются энергетические потребности. На взлете авиационный двигатель развивает мощность, близкую к максимальной, а при движении на крейсерском участке (то есть большую часть полета) энергопотребление самолета снижается в 5−6 раз. Таким образом, традиционная силовая установка должна уметь работать в широком диапазоне режимов (не всегда оптимальных с точки зрения экономики) и быстро переходить от одного к другому. Ничего подобного не потребуется от ГТД в гибридной установке. Он будет подобен газовым турбинам электростанций, которые работают всегда в одном и том же, самом экономически выгодном режиме. Работают годами, без остановки».

С помощью генератора ГТД сможет вырабатывать энергию для непосредственного питания электродвигателей, а также для создания запаса в аккумуляторах. Помощь аккумуляторов понадобится как раз на взлете. Но поскольку работа электромоторов на взлетном режиме продлится всего несколько минут, запас энергии не должен быть очень большим и батареи на борту могут быть вполне приемлемыми по размеру и весу. У ГТД при этом никакого взлетного режима не будет – его дело спокойно вырабатывать электричество. Таким образом, в отличие от авиадвигателя ГТД в гибридном электросамолете будет менее мощным, более надежным и экологичным, проще по конструкции, а значит, дешевле и, наконец, будет обладать большим ресурсом.

Дуем на крыло

При этом переход на электродвигатели открывает перспективы принципиальных новшеств в конструкции гражданских самолетов будущего. Одна из наиболее обсуждаемых тем – создание распределенных силовых установок. Сегодня классическая схема компоновки лайнера предполагает две точки приложения тяги, то есть два, редко четыре, мощных двигателя, висящих на пилонах под крылом. В электросамолетах рассматривается схема размещения большого числа электродвигателей вдоль крыла, а также на его концах. Зачем это нужно?

Дело опять же в разнице взлетного и крейсерского режимов. На взлете при малой скорости набегающего потока летательному аппарату для создания подъемной силы необходимо крыло большой площади. На крейсерской скорости широкое крыло мешает, создавая избыточную подъемную силу. Проблема решается за счет сложной механизации – выдвижных закрылков и предкрылков. Самолеты меньшего размера, взлетающие с небольших аэродромов и имеющие для этого большие крылья, вынуждены идти на крейсерском участке с неоптимальным углом атаки, что приводит к дополнительному расходу топлива.

Но, если на взлете множество электромоторов, соединенных с винтами, будут дополнительно обдувать крыло, его не придется делать слишком широким. Самолет взлетит с коротким разбегом, а на крейсерском участке узкое крыло не создаст проблем. Машину будут тянуть вперед винты, вращаемые маршевыми электродвигателями, а пропеллеры вдоль крыла на этом этапе будут сложены или убраны до посадки.

В качестве примера можно привести проект NASA – X-57 Maxwell. Концепт-демонстратор оснащен 14 электромоторами, размещенными вдоль крыла и на законцовках консолей. Все они работают только во время взлета и посадки. На крейсерском участке задействованы только двигатели на концах крыла. Такое размещение моторов позволяет снизить негативное влияние вихрей, возникающих в этих местах. С другой стороны, силовая установка получается сложной, а значит, ее дороже обслуживать и вероятность отказов тоже выше. В общем, ученым и конструкторам есть над чем подумать.

Выручит жидкий азот

«Электрический самолет предоставляет множество возможностей для оптимизации, – говорит Сергей Гальперин. – Можно экспериментировать, например, с комбинированием тянущего и толкающего винтов. Электродвигатели гораздо выигрышней по сравнению с ГТД в конвертопланах, так как безопасный поворот электромотора в горизонтальное положение не представляет такой сложной инженерной проблемы, как в случае с традиционными двигателями. В электросамолете можно обеспечить полную интеграцию всех систем, создать новую систему управления. Даже гибридные машины будут производить меньше шума и вредных выбросов».

Как и аккумуляторы, электромоторы по мере увеличения мощности наращивают массу, объем и тепловыделение. Требуются новые технологии, которые сделали бы их более мощными и легкими. Для отечественных разработчиков гибридных силовых установок настоящим прорывом стало сотрудничество с российской компанией «СуперОкс» — одним из пяти крупнейших в мире поставщиков материалов со свойствами высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Сейчас «СуперОкс» разрабатывает электродвигатели со статором из сверхпроводящих материалов (охлаждаемых жидким азотом). Эти моторы с хорошими для авиации характеристиками станут основой гибридной силовой установки для регионального самолета, который, возможно, поднимется в небо в середине будущего десятилетия. В этом году на авиасалоне «МАКС» специалистами ЦИАМ был представлен демонстратор такой установки мощностью 10 кВт. Планируемый самолет будет оснащен гибридной силовой установкой с двумя двигателями мощностью 500 кВт каждый.

«Прежде чем говорить о гибридном электросамолете, – рассказывает Гальперин, – необходимо испытать нашу установку на земле, а затем в летающей лаборатории. Мы надеемся, что это будет Як-40. В нос машины вместо радара мы сможем поставить 500-киловаттный ВТСП-электродвигатель. В хвост вместо центрального двигателя установим турбогенератор. Двух оставшихся двигателей «Яка» будет вполне достаточно, чтобы испытать наше детище в большом диапазоне высот (до 8000 м) и скоростей (до 500 км/ч). И даже если гибридная установка откажет, самолет спокойно сможет завершить полет и приземлиться». Лаборатория-демонстратор по плану будет оборудована в 2019 году. Цикл испытаний предварительно назначен на 2020 год. 

Олег Макаров

Источник

[~DETAIL_TEXT] =>

«У вас на даче пила какая – бензиновая или электрическая? – спрашивает меня Сергей Борисович Гальперин, директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского». «Была бензиновая, – отвечаю, – но так замучился с капризным двухтактным ДВС, что в этом году купил электрическую». «Вот! – иронично замечает мой собеседник. – И авиацию надо переводить на электричество!»

Современный газотурбинный (турбовентиляторный) двигатель, который приводит в движение лайнеры, – это, конечно, не двухтактная тарахтелка для садовых инструментов, а высокоэффективная и очень надежная машина. Однако, по мнению авиастроителей, она близка к исчерпанию резервов для дальнейшего совершенствования. Да что там двигатели – все строящиеся ныне авиалайнеры настолько похожи друг на друга, что лишь знаток авиации сходу отличит Boeing или Airbus от Bombardier или МС-21. И хотя нет ни малейшего сомнения в том, что лайнеры современного типа с двумя ГТД под крыльями будут еще десятилетиями катать нас по небу, большие надежды на новую компоновку и новую аэродинамику самолетов связывают с электрическим движением.

Быстро, но недолго

Еще недавно под термином «электросамолет» понимался «более электрический самолет» – летательный аппарат с фиксированным крылом, в котором механическая и гидравлическая трансмиссия по максимуму заменялась электрической. Никаких больше трубок и тросов – всю механическую работу, как, например, приведение в движение рулей и механизацию крыла, выполняют небольшие электродвигатели-актуаторы, к которым подводится электропитание и канал для управляющего сигнала. Теперь термин наполнился новым смыслом: истинный электросамолет должен и сам двигаться на электрической тяге.

Разумеется, перспективы электроавиации зависят не только (и даже не столько) от авиаконструкторов, сколько от прогресса в области электротехники. Ведь самолеты, что называется, «на батарейках», существуют. Вспомогательные электромоторы на планеры ставили еще несколько десятилетий назад. А самолет Extra 330LE, впервые поднявшийся в воздух в 2016 году, уже сам таскает за собой планеры и ставит рекорды скорости. Вот только его блок из 14 мощных литий-ионных батарей и электродвигатель от Siemens позволяют этому крохе брать на борт лишь двух человек, включая пилота, и находиться в воздухе не дольше 20 минут.

Конечно, есть проекты, в которые заложены куда более впечатляющие показатели. В сентябре прошлого года британская авиакомпания-лоукостер EasyJet объявила, что через десять лет выведет на линии полностью электрический региональный лайнер (дальность 540 км, что для внутриевропейских рейсов весьма немало) вместимостью 180 пассажиров. Партнером по проекту стал американский стартап Wright Electric, который уже построил пока двухместный летающий демонстратор. Однако на сегодняшний день энергетическая плотность самых лучших литий-ионных батарей более чем на порядок уступает углеводородному топливу. Предполагается, что к 2030 году батареи улучшат свои показатели максимум в два раза.

Турбина, останься!

Намного выигрышней выглядит ситуация с топливными элементами, в которых химическая энергия топлива превращается в электрическую непосредственно, минуя процесс горения. Наиболее перспективным топливом для такого источника питания считается водород. Эксперименты с топливными элементами в качестве источника питания для электросамолета ведутся в разных странах мира (в России над проектами по созданию таких летательных аппаратов в первую очередь работает ЦИАМ, а топливные элементы для них создаются в ИПХФ РАН под руководством профессора Юрия Добровольского). Из летавших и пилотируемых концептов можно вспомнить европейский демонстратор ENFICA-FC Rapid 200FC – в нем использовались одновременно как электробатареи, так и топливные элементы. Но и эта технология нуждается еще в значительной доработке и дополнительных исследованиях.

Наиболее реальными на сегодня кажутся перспективы электросамолетов, построенных по гибридной схеме. Это означает, что движитель летательного аппарата (винт или винтовентилятор) будет приводиться в движение электромотором, а вот электричество он получит от генератора, вращаемого… газотурбинным двигателем (или другим ДВС). На первый взгляд такая схема кажется странной: от ГТД хотят отказаться в пользу электродвигателя, но не собираются этого делать.

Гибридных проектов в мире тоже уже немало, однако нас в первую очередь интересует Россия. Работы по электросамолету, в частности с гибридной схемой, велись в разных научных институтах авиационного профиля – таких, как ЦАГИ или ЦИАМ. Сегодня эти и некоторые другие учреждения объединены (с 2014 года) под эгидой Научно-исследовательского центра «Институт имени Н. Е. Жуковского», призванного стать единым мощным «мозговым трестом» отрасли. Задача комплексирования в рамках центра всех работ по электроавиации возложена на Сергея Гальперина, которого мы уже цитировали в начале статьи.

Взлет на батарейке

«Переход на электродвигатели в авиации открывает немало интересных перспектив, – говорит Сергей Гальперин, – но рассчитывать на создание коммерческого электросамолета с приличной для российских условий дальностью на чисто химических источниках энергии (батареях или топливных элементах) в ближайшем будущем не приходится: слишком разнится энергетический потенциал килограмма керосина и килограмма аккумуляторов. Гибридная схема могла бы стать разумным компромиссом. Надо понимать, что ГТД, непосредственно создающий тягу, и ГТД, который будет приводить в движение вал генератора, — это совсем не одно и то же.

Дело в том, что у самолета в ходе полета значительно изменяются энергетические потребности. На взлете авиационный двигатель развивает мощность, близкую к максимальной, а при движении на крейсерском участке (то есть большую часть полета) энергопотребление самолета снижается в 5−6 раз. Таким образом, традиционная силовая установка должна уметь работать в широком диапазоне режимов (не всегда оптимальных с точки зрения экономики) и быстро переходить от одного к другому. Ничего подобного не потребуется от ГТД в гибридной установке. Он будет подобен газовым турбинам электростанций, которые работают всегда в одном и том же, самом экономически выгодном режиме. Работают годами, без остановки».

С помощью генератора ГТД сможет вырабатывать энергию для непосредственного питания электродвигателей, а также для создания запаса в аккумуляторах. Помощь аккумуляторов понадобится как раз на взлете. Но поскольку работа электромоторов на взлетном режиме продлится всего несколько минут, запас энергии не должен быть очень большим и батареи на борту могут быть вполне приемлемыми по размеру и весу. У ГТД при этом никакого взлетного режима не будет – его дело спокойно вырабатывать электричество. Таким образом, в отличие от авиадвигателя ГТД в гибридном электросамолете будет менее мощным, более надежным и экологичным, проще по конструкции, а значит, дешевле и, наконец, будет обладать большим ресурсом.

Дуем на крыло

При этом переход на электродвигатели открывает перспективы принципиальных новшеств в конструкции гражданских самолетов будущего. Одна из наиболее обсуждаемых тем – создание распределенных силовых установок. Сегодня классическая схема компоновки лайнера предполагает две точки приложения тяги, то есть два, редко четыре, мощных двигателя, висящих на пилонах под крылом. В электросамолетах рассматривается схема размещения большого числа электродвигателей вдоль крыла, а также на его концах. Зачем это нужно?

Дело опять же в разнице взлетного и крейсерского режимов. На взлете при малой скорости набегающего потока летательному аппарату для создания подъемной силы необходимо крыло большой площади. На крейсерской скорости широкое крыло мешает, создавая избыточную подъемную силу. Проблема решается за счет сложной механизации – выдвижных закрылков и предкрылков. Самолеты меньшего размера, взлетающие с небольших аэродромов и имеющие для этого большие крылья, вынуждены идти на крейсерском участке с неоптимальным углом атаки, что приводит к дополнительному расходу топлива.

Но, если на взлете множество электромоторов, соединенных с винтами, будут дополнительно обдувать крыло, его не придется делать слишком широким. Самолет взлетит с коротким разбегом, а на крейсерском участке узкое крыло не создаст проблем. Машину будут тянуть вперед винты, вращаемые маршевыми электродвигателями, а пропеллеры вдоль крыла на этом этапе будут сложены или убраны до посадки.

В качестве примера можно привести проект NASA – X-57 Maxwell. Концепт-демонстратор оснащен 14 электромоторами, размещенными вдоль крыла и на законцовках консолей. Все они работают только во время взлета и посадки. На крейсерском участке задействованы только двигатели на концах крыла. Такое размещение моторов позволяет снизить негативное влияние вихрей, возникающих в этих местах. С другой стороны, силовая установка получается сложной, а значит, ее дороже обслуживать и вероятность отказов тоже выше. В общем, ученым и конструкторам есть над чем подумать.

Выручит жидкий азот

«Электрический самолет предоставляет множество возможностей для оптимизации, – говорит Сергей Гальперин. – Можно экспериментировать, например, с комбинированием тянущего и толкающего винтов. Электродвигатели гораздо выигрышней по сравнению с ГТД в конвертопланах, так как безопасный поворот электромотора в горизонтальное положение не представляет такой сложной инженерной проблемы, как в случае с традиционными двигателями. В электросамолете можно обеспечить полную интеграцию всех систем, создать новую систему управления. Даже гибридные машины будут производить меньше шума и вредных выбросов».

Как и аккумуляторы, электромоторы по мере увеличения мощности наращивают массу, объем и тепловыделение. Требуются новые технологии, которые сделали бы их более мощными и легкими. Для отечественных разработчиков гибридных силовых установок настоящим прорывом стало сотрудничество с российской компанией «СуперОкс» — одним из пяти крупнейших в мире поставщиков материалов со свойствами высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Сейчас «СуперОкс» разрабатывает электродвигатели со статором из сверхпроводящих материалов (охлаждаемых жидким азотом). Эти моторы с хорошими для авиации характеристиками станут основой гибридной силовой установки для регионального самолета, который, возможно, поднимется в небо в середине будущего десятилетия. В этом году на авиасалоне «МАКС» специалистами ЦИАМ был представлен демонстратор такой установки мощностью 10 кВт. Планируемый самолет будет оснащен гибридной силовой установкой с двумя двигателями мощностью 500 кВт каждый.

«Прежде чем говорить о гибридном электросамолете, – рассказывает Гальперин, – необходимо испытать нашу установку на земле, а затем в летающей лаборатории. Мы надеемся, что это будет Як-40. В нос машины вместо радара мы сможем поставить 500-киловаттный ВТСП-электродвигатель. В хвост вместо центрального двигателя установим турбогенератор. Двух оставшихся двигателей «Яка» будет вполне достаточно, чтобы испытать наше детище в большом диапазоне высот (до 8000 м) и скоростей (до 500 км/ч). И даже если гибридная установка откажет, самолет спокойно сможет завершить полет и приземлиться». Лаборатория-демонстратор по плану будет оборудована в 2019 году. Цикл испытаний предварительно назначен на 2020 год. 

Олег Макаров

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 2950 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 14:53:04 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 213 [WIDTH] => 400 [FILE_SIZE] => 20923 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/5fe [FILE_NAME] => 5fead236995c7b1edfc43c78e07ebc95.jpg [ORIGINAL_NAME] => Популярная механика.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => 2ab0e38ce732b3bc9dd319be44dc9cf5 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/5fe/5fead236995c7b1edfc43c78e07ebc95.jpg [ALT] => Вверх на электричестве: электросамолеты будущего. О перспективах и разработках в области "электрификации" авиации в России рассказывает С.Б. Гальперин, директор проектного комплекса "Гражданские самолеты" НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" [TITLE] => Вверх на электричестве: электросамолеты будущего. О перспективах и разработках в области "электрификации" авиации в России рассказывает С.Б. Гальперин, директор проектного комплекса "Гражданские самолеты" НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" [RESIZE_URL] => /upload/iblock/5fe/5fead236995c7b1edfc43c78e07ebc95.jpg ) [~PREVIEW_PICTURE] => 2950 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => up-on-electricity-electrocapillary-future-about-the-prospects-of-electrification-of-aircraft-in-russ [~CODE] => up-on-electricity-electrocapillary-future-about-the-prospects-of-electrification-of-aircraft-in-russ [EXTERNAL_ID] => 838 [~EXTERNAL_ID] => 838 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 16 Января 2018 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) [5] => Array ( [ID] => 815 [~ID] => 815 [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => Глава ЦИАМ: Россия участвует в создании сверхзвукового самолета на водородном топливе. Интервью М.В. Гордина [~NAME] => Глава ЦИАМ: Россия участвует в создании сверхзвукового самолета на водородном топливе. Интервью М.В. Гордина [ACTIVE_FROM] => 14.12.2017 [~ACTIVE_FROM] => 14.12.2017 [TIMESTAMP_X] => 20.02.2018 15:09:48 [~TIMESTAMP_X] => 20.02.2018 15:09:48 [DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/the-head-of-ciam-russia-participates-in-the-creation-of-supersonic-aircraft-on-hydrogen-fuel/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/the-head-of-ciam-russia-participates-in-the-creation-of-supersonic-aircraft-on-hydrogen-fuel/ [LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [~LIST_PAGE_URL] => /press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>


Создание перспективного двигателя большой тяги ПД-35 будет профинансировано на несколько лет вперед, заявил президент России Владимир Путин. О том, какими двигателями оснастят самолеты будущего и когда отечественные лайнеры взлетят на электрической тяге, а также создает ли Россия сверхзвуковой пассажирский самолет, в интервью ТАСС рассказал Михаил Гордин, генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского").

— Михаил Валерьевич, каковы основные направления деятельности ЦИАМ? На каких ключевых проектах и исследованиях сегодня сконцентрированы специалисты института?

— ЦИАМ формирует облик отечественных авиадвигателей — уже сейчас мы работаем над созданием технологий для перспективных силовых установок 2030-х годов. Мы ведем полный цикл исследований для создания двигателей и промышленных газотурбинных установок на их основе, а также осуществляем научно-техническое сопровождение изделий в эксплуатации. Главный наш "продукт" — научно-технический задел, то есть создание новых знаний и технологий, необходимых для того, чтобы конструкторы проектировали современные двигатели для различных сложных систем.

Например, сегодня активно обсуждаются аддитивные технологии как инновационный способ производства деталей и комплектующих (создание объектов по данным 3D-модели наслаиванием материала — прим. ТАСС). Новые технологии производства еще не дают полного понимания, какие дефекты возможны при производстве, насколько такие детали будут надежными, как в них будут развиваться усталостные явления. Кроме того, нужно придумать, как спроектировать детали из новых материалов, потому что в учебниках этого не написано.

Мы занимаемся и фундаментальными исследованиями: знания в основополагающих разделах газо- или аэродинамики необходимо целенаправленно расширять в определенных направлениях для реализации конкретных практических задач.

— Двигатели для самолетов шестого поколения тоже вы разрабатываете?

— Сейчас принято считать, что "в серию" выходят двигатели пятого поколения и ведется разработка двигателей шестого поколения. Опытно-конструкторские работы (ОКР) по шестому поколению начнутся, наверное, только лет через десять. По пятому они сейчас либо завершаются, либо уже завершены. Например, ПД-14 — гражданский двигатель пятого поколения — сейчас завершает процесс испытаний и сертификации и через некоторое время начнет производиться серийно. ЦИАМ активно участвует в его создании: мы разрабатывали подходы к его проектированию и выполнили часть проектных работ. Сейчас основной наш вклад — это его инженерные и сертификационные испытания. Они проходят на нашей уникальной экспериментальной базе. Все узлы для ПД-14 тоже испытывались у нас, в Научно-испытательном центре ЦИАМ, расположенном в Подмосковье. Испытания проводятся в высотно-скоростных полетных условиях, максимально приближенных к реальным, на специальных высотных стендах. Вообще все наиболее сложные и энергоемкие виды обязательных испытаний авиадвигателей выполняются в России только в НИЦ ЦИАМ. Причем у нас испытываются не только отечественные, но и зарубежные силовые установки, например французской компании Safran.

Среди работ в этой области, проведенных ЦИАМ за последнее десятилетие, можно отметить испытания для сертификации модификаций ПС-90А и ПС-90А1, ПС-90А2 и ПС-90А3, SaM146, вспомогательных силовых установок, а также подтверждение сертификатов зарубежных силовых установок для использования на российских самолетах и вертолетах.

А если говорить о шестом поколении, то пока только как о наборе технологий, который необходим для того, чтобы создать такие двигатели — что на Западе, что в России.

— Работает ли сегодня ЦИАМ над двигателями для сверхзвукового полета? Каким должен быть самолет, способный осуществлять продолжительный (не менее часа) крейсерский полет со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука?

— Мы участвуем в международном проекте по разработке высокоскоростного гражданского самолета HEXAFLY-INT. В этом крупном кооперационном проекте сотрудничают ведущие мировые и российские научные организации: ЦАГИ, ЛИИ им. М.М. Громова, МФТИ, Европейское космическое агентство (ESA), ONERA, Германский центр авиации и космонавтики (DLR), CIRA, Университет Сиднея. Цель проекта — создание летательного аппарата на водородном топливе, способного достигать скорости порядка 7000–8000 км/ч, что позволит преодолеть, например, расстояние от Москвы до Сиднея за три часа.

Основным итогом работ на сегодняшний день является демонстрация в высотных условиях положительного аэродвигательного баланса (тяга превышает суммарное аэродинамическое сопротивление) стендового модуля при числе Маха 7,4.

ЦИАМ работает над обликом двигателя и силовой установки для перспективного делового пассажирского самолета со сверхзвуковой скоростью полета при числах Маха 1,6–1,8, с низкими уровнями звукового удара, шума при взлете и посадке, эмиссии вредных веществ. Совместно с ЦАГИ ведем работы по выбору облика, расчетам и испытаниям моделей элементов силовой установки на экспериментальных стендах, в том числе на нашем акустическом стенде и в аэродинамических трубах. Мы предлагаем высокоэффективный воздухозаборник верхнего расположения, малошумные выходные устройства с экранированием шума струи двигателя элементами летательного аппарата.

Выполняется большой комплекс работ по определению перспективных схем и параметров двигателя, включая схемы двигателя переменного цикла.

Участвовали ли специалисты ЦИАМ в создании концепции двигателя для перспективного скоростного вертолета (ПСВ)?

— ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в проводимых "Вертолетами России" исследованиях по разработке концепции перспективных скоростных вертолетов (скорость крейсерского полета — до 450 км/ч и более — прим. ТАСС). Выполнен первый этап оценки облика возможных вариантов силовой установки (двигатели и трансмиссия) таких вертолетов.

— Ведутся ли работы над созданием двигателя большой тяги (ПД-35) для перспективного тяжелого транспортного самолета? Когда может быть создан такой двигатель?

— Новый двухконтурный турбореактивный двигатель большой тяги ПД-35 предназначен для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты, в том числе российско-китайский CR929. Он будет значительно мощнее существующих двигателей Д-18Т для самых больших советских самолетов Ан-124/Ан-225. В настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок (НИР). В ближайшие шесть лет будет создан необходимый научно-технический задел для начала опытно-конструкторских работ.

— Каким будет этот двигатель?

— В нем будут активно использоваться композиционные материалы. Эффективность двигателя повышается с увеличением степени двухконтурности, и в этом случае вентилятор приобретает все большие размеры. А вес вентилятора — это до 15% веса всего двигателя. Лопатки вентилятора ПД-35, например, имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе — порядка 3 м. Применение металлов в этом случае приводит к недопустимому росту массы. Предлагается изготовить лопатки из полимерных композиционных материалов с металлическими накладками. А каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя.

При этом ПД-35 нельзя будет назвать двигателем шестого поколения. У отечественных гражданских двигателей, условно говоря, только-только начинается пятое поколение. Он, скорее всего, будет "5+".

По программе ПД-35 сначала выполняются НИР, разрабатываются 18 технологий, на их основе будет создан двигатель-демонстратор, после этого с небольшим "нахлестом" по времени начнутся ОКР.

В демонстраторе ПД-35 будут заложены все ключевые характеристики с максимальными возможностями: топливная экономичность, простота в изготовлении, обслуживании и т.п. Естественно, такой "супердвигатель" не пойдет в серийное производство, так как получится слишком дорогим и нерентабельным. Когда начнется этап ОКР, будут поставлены задачи развития его определенных характеристик в зависимости от конкретных параметров, которых нужно будет достичь, чтобы этот двигатель был востребован.

Сейчас мы разрабатываем технологии и облик демонстратора для ПД-35. На сегодняшний день согласованы все технические задания на 18 технологий, они сформированы и промышленностью, и нами как головной научной организацией в области авиадвигателестроения. В рамках НИР запланирована их детальная разработка, расчеты, моделирование, потом — изготовление образца.

За пять-шесть лет, отведенных на эти научно-исследовательские работы, не отстанем ли от зарубежных конкурентов еще больше?

— Пять лет на НИР — это не очень много. Если бы не было определенного задела, точно было бы недостаточно. Но есть опыт ПД-14 и наших западных коллег. Cколько времени займут испытания двигателя и когда он выйдет в серию, — вопрос не к нам, а к промышленности.

Задача ЦИАМ — еще и разработать методики и критерии испытаний деталей авиадвигателей, изготовленных с помощью новых материалов и технических решений, поскольку они будут отличаться от традиционных. Для них нужно создать всю методологическую базу. Например, одно из направлений работ в рамках этой НИР — делать полимеркомпозитные лопатки с дефектами и смотреть, к чему наличие этих дефектов приведет при испытаниях. При этом мы продумываем несколько разных методов изготовления лопаток. По итогам испытаний будет сделан выбор в пользу того или иного варианта.

Зачем это нужно?

— Мы много лет работаем с металлом и знаем, какие бывают дефекты при литье, обработке, штамповке. И знаем, к чему они приводят при различных ситуациях в воздухе. С полимеркомпозитными материалами опыта мало, статистика развития дефектов не набрана.

Сколько времени нужно, чтобы разработать двигатель шестого поколения?

— В принципе, разделение на поколения условно. Некоторые технологии уже готовы, некоторые — в процессе разработки. Безусловно, мы хотели бы, чтобы в науку вкладывалось как можно больше средств, так скорее удастся создать что-то новое. Но процесс познания регулируется не только деньгами — требуются и время, и усилия. Есть такое понятие, как S-кривая, которая моделирует развитие различных проектов: сначала идет бурное развитие технологий — резкий рывок вверх, потом наступает плато — область насыщения. Область турбиностроения в этой кривой сейчас ближе к насыщению. Чтобы повысить КПД двигателей на несколько процентов, нужно вложить много времени и денег. Безусловно, в этой области еще есть резервы для совершенствования, но каждый дополнительный процент эффективности, каждое новое качество дается тяжело и дорого.

В самом начале этой кривой находится электродвижение. Мы считаем, что в ближайшие несколько лет будет бурный рост технологий, связанных с электрификацией транспорта, — как в воздухе, так и на земле.

Что это такое — электрический двигатель?

— Пока это электромотор и пропеллер. Во всяком случае мы говорим о винтовых двигателях. На пути к созданию полностью электрического двигателя все развитые страны сейчас проходят этап разработки гибридного двигателя, у которого есть и турбина, и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Второй вариант — отказ от турбины и сохранение электричества в аккумуляторах или топливных элементах. Это более дальний горизонт, потому что пока керосин является очень эффективным источником энергии с точки зрения веса. При сжигании малого количества керосина он дает такое количество энергии, которое ни одна батарея пока не может обеспечить. Но мир активно развивает все более емкие и легкие аккумуляторы и топливные элементы, работающие, например, на водороде. Работы ведутся и по весовой эффективности всего двигателя.

Отдельная проблема для электрического самолета — количество энергии, потребное для самолетных нужд, и управление ее потоками. Есть вопрос управления выделяющимся теплом, с которым нужно что-то делать.

Вообще гибридная и электрическая тяга — это очень перспективное направление, одна из определяющих технологий для будущего авиации. Сейчас в мире много небольших самолетов на одного-двух человек, но все они могут летать очень недолго. На этапе демонстратора технологий и исследований час полета — отлично, дальше уже начинаются вопросы. Пока в мире нет ни одного электрического самолета, который мог бы перевозить пассажиров или грузы. На них летают пилоты-энтузиасты, потому что вопросы надежности такой техники еще до конца не решены. Впереди еще очень длинный путь.

— В России подобные самолеты-демонстраторы есть?

— Мы над ними работаем. Пока ничего, кроме моделей, не летает. Несколько лет назад на топливном элементе летал беспилотник. В настоящее время у нас есть проект по созданию демонстратора гибридной силовой установки с электродвигателем на основе высокотемпературной сверхпроводимости. Подобных проектов в мире нет. В основе нашего — специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре минус 196 °С обладает эффектом нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и существенно уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя. Двумя такими двигателями мощностью 500 кВт каждый можно будет оборудовать региональный самолет на 19 мест. На уровень демонстратора с пилотом можем выйти в 2019 году. А пилотируемый самолет на два места можем сделать хоть сейчас. Было бы больше средств, наверное, взлетели бы уже в следующем году.

— Поговорим о двигателях для малой авиации. Для ТВС-2-ДТ, созданного СибНИА на замену Ан-2, планируется устанавливать TPE331 компании Honeywell. Почему у нас нет новых разработок в этом сегменте?

— Проблема не в отсутствии новых разработок, они могут быть. Эти самолеты и их двигатели относятся к предыдущим поколениям. Нужны большие вложения в проектирование, испытания и в создание производств, рентабельность которых очень низкая. А западные страны, в отличие от нас, сохранили свои производства.

Недавно в ЦИАМ прошла конференция как раз по теме создания единой федеральной концепции развития двигателестроения для малой и региональной авиации. Была создана рабочая группа, которая представит предложения правительству.

Современные отечественные серийные газотурбинные двигатели для самолетов и вертолетов малой и региональной авиации сегодня просто отсутствуют. В разработке сейчас находятся только два отечественных двигателя: ТВ7-117СТ-01 для самолета Ил-114-300 и ВК-800С для ремоторизации самолета Л-410.

Предпринимаются попытки наладить серийное производство малоразмерных двигателей (в основном поршневых), так как они применяются и на беспилотных летательных аппаратах. Однако их надо разрабатывать в широком диапазоне: от 50–60 до 300–500 л.с.

Еще одним важным направлением исследований являются работы по односекционному экспериментальному роторно-поршневому двигателю, на базе которого возможно создание модельного ряда авиадвигателей мощностью от 100 до 400 л.с. Это размер двигателя для Як-152. Но это демонстратор технологий. Необходимо просчитать, сколько будет стоить зарубежный двигатель, а сколько — отечественный.

Для обеспечения конкурентоспособности отечественных малоразмерных двигателей необходимо создать научно-технический задел по технологиям электрического "умного" двигателя. Исследования по этим направлениям ведутся в ЦИАМ совместно с отраслевыми ОКБ. Реализация технологий должна обеспечить к 2035 году снижение удельного расхода топлива на 15–20%, снижение массы до 30% и повышение надежности и ресурса в два-три раза.

Одним из направлений, позволяющих кардинально улучшить характеристики поршневых двигателей, является применение турбокомпаундных схем, в которых энергия выхлопных газов используется для получения дополнительной мощности, используемой на привод воздушного винта или электрогенератора.  

— Получается, перспективы учебной авиации плачевны?

— Нужны тысячи двигателей, чтобы окупить новую разработку. Иногда проще купить или локализовать производство. Это сложная проблема. Поршневые двигатели, наверное, могут развиваться только на базе импортозамещения. Безусловно, двигатели для беспилотников могут выйти в серийное производство, так как сейчас ученые думают над концепцией "роя", то есть большого количества, БПЛА (беспилотный летательный аппарат). Уже есть много проектов, мы регулярно проводим экспертизу некоторых из них. Все развивается, но есть большая проблема с нормативной базой по беспилотной авиации.

— Что можете сказать о нашумевшем в этом году заявлении китайских ученых, которые сообщили о создании "рабочей" версии микроволнового двигателя EmDrive? Его работу действительно невозможно объяснить фундаментальными законами физики? Теоретически — можно ли создать что-то подобное?

— Двигатель EmDrive состоит из устройства-магнетрона, генерирующего микроволновое излучение, и резонатора. Принцип его работы представляет собой новую концепцию электрореактивных двигателей, которые напрямую конвертируют подводимую электрическую энергию в тягу. Никакого нарушения законов физики здесь нет. Двигатель вырабатывает "постоянную" тягу, не тратя при этом топливо, а используя энергию микроволн.

Однако если бы доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы энтузиастов "невозможного" двигателя. Кто-то любит замечать, что работает — и ладно, не обязательно же знать, как. Но такой подход может привести к неожиданным проблемам при практическом использовании. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. А ведь никому не нужно, чтобы аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. К классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе. Пока создатели EmDrive не могут показать ни того ни другого.

Беседовала Анна Юдина

Источник

[~DETAIL_TEXT] =>


Создание перспективного двигателя большой тяги ПД-35 будет профинансировано на несколько лет вперед, заявил президент России Владимир Путин. О том, какими двигателями оснастят самолеты будущего и когда отечественные лайнеры взлетят на электрической тяге, а также создает ли Россия сверхзвуковой пассажирский самолет, в интервью ТАСС рассказал Михаил Гордин, генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского").

— Михаил Валерьевич, каковы основные направления деятельности ЦИАМ? На каких ключевых проектах и исследованиях сегодня сконцентрированы специалисты института?

— ЦИАМ формирует облик отечественных авиадвигателей — уже сейчас мы работаем над созданием технологий для перспективных силовых установок 2030-х годов. Мы ведем полный цикл исследований для создания двигателей и промышленных газотурбинных установок на их основе, а также осуществляем научно-техническое сопровождение изделий в эксплуатации. Главный наш "продукт" — научно-технический задел, то есть создание новых знаний и технологий, необходимых для того, чтобы конструкторы проектировали современные двигатели для различных сложных систем.

Например, сегодня активно обсуждаются аддитивные технологии как инновационный способ производства деталей и комплектующих (создание объектов по данным 3D-модели наслаиванием материала — прим. ТАСС). Новые технологии производства еще не дают полного понимания, какие дефекты возможны при производстве, насколько такие детали будут надежными, как в них будут развиваться усталостные явления. Кроме того, нужно придумать, как спроектировать детали из новых материалов, потому что в учебниках этого не написано.

Мы занимаемся и фундаментальными исследованиями: знания в основополагающих разделах газо- или аэродинамики необходимо целенаправленно расширять в определенных направлениях для реализации конкретных практических задач.

— Двигатели для самолетов шестого поколения тоже вы разрабатываете?

— Сейчас принято считать, что "в серию" выходят двигатели пятого поколения и ведется разработка двигателей шестого поколения. Опытно-конструкторские работы (ОКР) по шестому поколению начнутся, наверное, только лет через десять. По пятому они сейчас либо завершаются, либо уже завершены. Например, ПД-14 — гражданский двигатель пятого поколения — сейчас завершает процесс испытаний и сертификации и через некоторое время начнет производиться серийно. ЦИАМ активно участвует в его создании: мы разрабатывали подходы к его проектированию и выполнили часть проектных работ. Сейчас основной наш вклад — это его инженерные и сертификационные испытания. Они проходят на нашей уникальной экспериментальной базе. Все узлы для ПД-14 тоже испытывались у нас, в Научно-испытательном центре ЦИАМ, расположенном в Подмосковье. Испытания проводятся в высотно-скоростных полетных условиях, максимально приближенных к реальным, на специальных высотных стендах. Вообще все наиболее сложные и энергоемкие виды обязательных испытаний авиадвигателей выполняются в России только в НИЦ ЦИАМ. Причем у нас испытываются не только отечественные, но и зарубежные силовые установки, например французской компании Safran.

Среди работ в этой области, проведенных ЦИАМ за последнее десятилетие, можно отметить испытания для сертификации модификаций ПС-90А и ПС-90А1, ПС-90А2 и ПС-90А3, SaM146, вспомогательных силовых установок, а также подтверждение сертификатов зарубежных силовых установок для использования на российских самолетах и вертолетах.

А если говорить о шестом поколении, то пока только как о наборе технологий, который необходим для того, чтобы создать такие двигатели — что на Западе, что в России.

— Работает ли сегодня ЦИАМ над двигателями для сверхзвукового полета? Каким должен быть самолет, способный осуществлять продолжительный (не менее часа) крейсерский полет со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука?

— Мы участвуем в международном проекте по разработке высокоскоростного гражданского самолета HEXAFLY-INT. В этом крупном кооперационном проекте сотрудничают ведущие мировые и российские научные организации: ЦАГИ, ЛИИ им. М.М. Громова, МФТИ, Европейское космическое агентство (ESA), ONERA, Германский центр авиации и космонавтики (DLR), CIRA, Университет Сиднея. Цель проекта — создание летательного аппарата на водородном топливе, способного достигать скорости порядка 7000–8000 км/ч, что позволит преодолеть, например, расстояние от Москвы до Сиднея за три часа.

Основным итогом работ на сегодняшний день является демонстрация в высотных условиях положительного аэродвигательного баланса (тяга превышает суммарное аэродинамическое сопротивление) стендового модуля при числе Маха 7,4.

ЦИАМ работает над обликом двигателя и силовой установки для перспективного делового пассажирского самолета со сверхзвуковой скоростью полета при числах Маха 1,6–1,8, с низкими уровнями звукового удара, шума при взлете и посадке, эмиссии вредных веществ. Совместно с ЦАГИ ведем работы по выбору облика, расчетам и испытаниям моделей элементов силовой установки на экспериментальных стендах, в том числе на нашем акустическом стенде и в аэродинамических трубах. Мы предлагаем высокоэффективный воздухозаборник верхнего расположения, малошумные выходные устройства с экранированием шума струи двигателя элементами летательного аппарата.

Выполняется большой комплекс работ по определению перспективных схем и параметров двигателя, включая схемы двигателя переменного цикла.

Участвовали ли специалисты ЦИАМ в создании концепции двигателя для перспективного скоростного вертолета (ПСВ)?

— ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в проводимых "Вертолетами России" исследованиях по разработке концепции перспективных скоростных вертолетов (скорость крейсерского полета — до 450 км/ч и более — прим. ТАСС). Выполнен первый этап оценки облика возможных вариантов силовой установки (двигатели и трансмиссия) таких вертолетов.

— Ведутся ли работы над созданием двигателя большой тяги (ПД-35) для перспективного тяжелого транспортного самолета? Когда может быть создан такой двигатель?

— Новый двухконтурный турбореактивный двигатель большой тяги ПД-35 предназначен для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты, в том числе российско-китайский CR929. Он будет значительно мощнее существующих двигателей Д-18Т для самых больших советских самолетов Ан-124/Ан-225. В настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок (НИР). В ближайшие шесть лет будет создан необходимый научно-технический задел для начала опытно-конструкторских работ.

— Каким будет этот двигатель?

— В нем будут активно использоваться композиционные материалы. Эффективность двигателя повышается с увеличением степени двухконтурности, и в этом случае вентилятор приобретает все большие размеры. А вес вентилятора — это до 15% веса всего двигателя. Лопатки вентилятора ПД-35, например, имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе — порядка 3 м. Применение металлов в этом случае приводит к недопустимому росту массы. Предлагается изготовить лопатки из полимерных композиционных материалов с металлическими накладками. А каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя.

При этом ПД-35 нельзя будет назвать двигателем шестого поколения. У отечественных гражданских двигателей, условно говоря, только-только начинается пятое поколение. Он, скорее всего, будет "5+".

По программе ПД-35 сначала выполняются НИР, разрабатываются 18 технологий, на их основе будет создан двигатель-демонстратор, после этого с небольшим "нахлестом" по времени начнутся ОКР.

В демонстраторе ПД-35 будут заложены все ключевые характеристики с максимальными возможностями: топливная экономичность, простота в изготовлении, обслуживании и т.п. Естественно, такой "супердвигатель" не пойдет в серийное производство, так как получится слишком дорогим и нерентабельным. Когда начнется этап ОКР, будут поставлены задачи развития его определенных характеристик в зависимости от конкретных параметров, которых нужно будет достичь, чтобы этот двигатель был востребован.

Сейчас мы разрабатываем технологии и облик демонстратора для ПД-35. На сегодняшний день согласованы все технические задания на 18 технологий, они сформированы и промышленностью, и нами как головной научной организацией в области авиадвигателестроения. В рамках НИР запланирована их детальная разработка, расчеты, моделирование, потом — изготовление образца.

За пять-шесть лет, отведенных на эти научно-исследовательские работы, не отстанем ли от зарубежных конкурентов еще больше?

— Пять лет на НИР — это не очень много. Если бы не было определенного задела, точно было бы недостаточно. Но есть опыт ПД-14 и наших западных коллег. Cколько времени займут испытания двигателя и когда он выйдет в серию, — вопрос не к нам, а к промышленности.

Задача ЦИАМ — еще и разработать методики и критерии испытаний деталей авиадвигателей, изготовленных с помощью новых материалов и технических решений, поскольку они будут отличаться от традиционных. Для них нужно создать всю методологическую базу. Например, одно из направлений работ в рамках этой НИР — делать полимеркомпозитные лопатки с дефектами и смотреть, к чему наличие этих дефектов приведет при испытаниях. При этом мы продумываем несколько разных методов изготовления лопаток. По итогам испытаний будет сделан выбор в пользу того или иного варианта.

Зачем это нужно?

— Мы много лет работаем с металлом и знаем, какие бывают дефекты при литье, обработке, штамповке. И знаем, к чему они приводят при различных ситуациях в воздухе. С полимеркомпозитными материалами опыта мало, статистика развития дефектов не набрана.

Сколько времени нужно, чтобы разработать двигатель шестого поколения?

— В принципе, разделение на поколения условно. Некоторые технологии уже готовы, некоторые — в процессе разработки. Безусловно, мы хотели бы, чтобы в науку вкладывалось как можно больше средств, так скорее удастся создать что-то новое. Но процесс познания регулируется не только деньгами — требуются и время, и усилия. Есть такое понятие, как S-кривая, которая моделирует развитие различных проектов: сначала идет бурное развитие технологий — резкий рывок вверх, потом наступает плато — область насыщения. Область турбиностроения в этой кривой сейчас ближе к насыщению. Чтобы повысить КПД двигателей на несколько процентов, нужно вложить много времени и денег. Безусловно, в этой области еще есть резервы для совершенствования, но каждый дополнительный процент эффективности, каждое новое качество дается тяжело и дорого.

В самом начале этой кривой находится электродвижение. Мы считаем, что в ближайшие несколько лет будет бурный рост технологий, связанных с электрификацией транспорта, — как в воздухе, так и на земле.

Что это такое — электрический двигатель?

— Пока это электромотор и пропеллер. Во всяком случае мы говорим о винтовых двигателях. На пути к созданию полностью электрического двигателя все развитые страны сейчас проходят этап разработки гибридного двигателя, у которого есть и турбина, и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Второй вариант — отказ от турбины и сохранение электричества в аккумуляторах или топливных элементах. Это более дальний горизонт, потому что пока керосин является очень эффективным источником энергии с точки зрения веса. При сжигании малого количества керосина он дает такое количество энергии, которое ни одна батарея пока не может обеспечить. Но мир активно развивает все более емкие и легкие аккумуляторы и топливные элементы, работающие, например, на водороде. Работы ведутся и по весовой эффективности всего двигателя.

Отдельная проблема для электрического самолета — количество энергии, потребное для самолетных нужд, и управление ее потоками. Есть вопрос управления выделяющимся теплом, с которым нужно что-то делать.

Вообще гибридная и электрическая тяга — это очень перспективное направление, одна из определяющих технологий для будущего авиации. Сейчас в мире много небольших самолетов на одного-двух человек, но все они могут летать очень недолго. На этапе демонстратора технологий и исследований час полета — отлично, дальше уже начинаются вопросы. Пока в мире нет ни одного электрического самолета, который мог бы перевозить пассажиров или грузы. На них летают пилоты-энтузиасты, потому что вопросы надежности такой техники еще до конца не решены. Впереди еще очень длинный путь.

— В России подобные самолеты-демонстраторы есть?

— Мы над ними работаем. Пока ничего, кроме моделей, не летает. Несколько лет назад на топливном элементе летал беспилотник. В настоящее время у нас есть проект по созданию демонстратора гибридной силовой установки с электродвигателем на основе высокотемпературной сверхпроводимости. Подобных проектов в мире нет. В основе нашего — специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре минус 196 °С обладает эффектом нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и существенно уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя. Двумя такими двигателями мощностью 500 кВт каждый можно будет оборудовать региональный самолет на 19 мест. На уровень демонстратора с пилотом можем выйти в 2019 году. А пилотируемый самолет на два места можем сделать хоть сейчас. Было бы больше средств, наверное, взлетели бы уже в следующем году.

— Поговорим о двигателях для малой авиации. Для ТВС-2-ДТ, созданного СибНИА на замену Ан-2, планируется устанавливать TPE331 компании Honeywell. Почему у нас нет новых разработок в этом сегменте?

— Проблема не в отсутствии новых разработок, они могут быть. Эти самолеты и их двигатели относятся к предыдущим поколениям. Нужны большие вложения в проектирование, испытания и в создание производств, рентабельность которых очень низкая. А западные страны, в отличие от нас, сохранили свои производства.

Недавно в ЦИАМ прошла конференция как раз по теме создания единой федеральной концепции развития двигателестроения для малой и региональной авиации. Была создана рабочая группа, которая представит предложения правительству.

Современные отечественные серийные газотурбинные двигатели для самолетов и вертолетов малой и региональной авиации сегодня просто отсутствуют. В разработке сейчас находятся только два отечественных двигателя: ТВ7-117СТ-01 для самолета Ил-114-300 и ВК-800С для ремоторизации самолета Л-410.

Предпринимаются попытки наладить серийное производство малоразмерных двигателей (в основном поршневых), так как они применяются и на беспилотных летательных аппаратах. Однако их надо разрабатывать в широком диапазоне: от 50–60 до 300–500 л.с.

Еще одним важным направлением исследований являются работы по односекционному экспериментальному роторно-поршневому двигателю, на базе которого возможно создание модельного ряда авиадвигателей мощностью от 100 до 400 л.с. Это размер двигателя для Як-152. Но это демонстратор технологий. Необходимо просчитать, сколько будет стоить зарубежный двигатель, а сколько — отечественный.

Для обеспечения конкурентоспособности отечественных малоразмерных двигателей необходимо создать научно-технический задел по технологиям электрического "умного" двигателя. Исследования по этим направлениям ведутся в ЦИАМ совместно с отраслевыми ОКБ. Реализация технологий должна обеспечить к 2035 году снижение удельного расхода топлива на 15–20%, снижение массы до 30% и повышение надежности и ресурса в два-три раза.

Одним из направлений, позволяющих кардинально улучшить характеристики поршневых двигателей, является применение турбокомпаундных схем, в которых энергия выхлопных газов используется для получения дополнительной мощности, используемой на привод воздушного винта или электрогенератора.  

— Получается, перспективы учебной авиации плачевны?

— Нужны тысячи двигателей, чтобы окупить новую разработку. Иногда проще купить или локализовать производство. Это сложная проблема. Поршневые двигатели, наверное, могут развиваться только на базе импортозамещения. Безусловно, двигатели для беспилотников могут выйти в серийное производство, так как сейчас ученые думают над концепцией "роя", то есть большого количества, БПЛА (беспилотный летательный аппарат). Уже есть много проектов, мы регулярно проводим экспертизу некоторых из них. Все развивается, но есть большая проблема с нормативной базой по беспилотной авиации.

— Что можете сказать о нашумевшем в этом году заявлении китайских ученых, которые сообщили о создании "рабочей" версии микроволнового двигателя EmDrive? Его работу действительно невозможно объяснить фундаментальными законами физики? Теоретически — можно ли создать что-то подобное?

— Двигатель EmDrive состоит из устройства-магнетрона, генерирующего микроволновое излучение, и резонатора. Принцип его работы представляет собой новую концепцию электрореактивных двигателей, которые напрямую конвертируют подводимую электрическую энергию в тягу. Никакого нарушения законов физики здесь нет. Двигатель вырабатывает "постоянную" тягу, не тратя при этом топливо, а используя энергию микроволн.

Однако если бы доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы энтузиастов "невозможного" двигателя. Кто-то любит замечать, что работает — и ладно, не обязательно же знать, как. Но такой подход может привести к неожиданным проблемам при практическом использовании. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. А ведь никому не нужно, чтобы аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. К классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе. Пока создатели EmDrive не могут показать ни того ни другого.

Беседовала Анна Юдина

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [~PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 2884 [TIMESTAMP_X] => 14.12.2017 14:44:31 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 570 [WIDTH] => 869 [FILE_SIZE] => 48095 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/f65 [FILE_NAME] => f657f8e531f08913a7a9b7fdae73e19a.jpg [ORIGINAL_NAME] => ТАСС.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => 21b0dc36341b3b77b53d9b39b0248c5f [~src] => [SRC] => /upload/iblock/f65/f657f8e531f08913a7a9b7fdae73e19a.jpg [ALT] => Глава ЦИАМ: Россия участвует в создании сверхзвукового самолета на водородном топливе. Интервью М.В. Гордина [TITLE] => Глава ЦИАМ: Россия участвует в создании сверхзвукового самолета на водородном топливе. Интервью М.В. Гордина [RESIZE_URL] => /upload/resize_cache/iblock/f65/450_270_2/f657f8e531f08913a7a9b7fdae73e19a.jpg ) [~PREVIEW_PICTURE] => 2884 [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [CODE] => the-head-of-ciam-russia-participates-in-the-creation-of-supersonic-aircraft-on-hydrogen-fuel [~CODE] => the-head-of-ciam-russia-participates-in-the-creation-of-supersonic-aircraft-on-hydrogen-fuel [EXTERNAL_ID] => 815 [~EXTERNAL_ID] => 815 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [~IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 14 Декабря 2017 [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( ) ) ) [ELEMENTS] => Array ( [0] => 901 [1] => 894 [2] => 871 [3] => 837 [4] => 838 [5] => 815 ) [NAV_STRING] => [NAV_CACHED_DATA] => [NAV_RESULT] => CIBlockResult Object ( [arIBlockMultProps] => Array ( ) [arIBlockConvProps] => [arIBlockAllProps] => Array ( ) [arIBlockNumProps] => Array ( ) [arIBlockLongProps] => [nInitialSize] => [table_id] => [strDetailUrl] => /press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [strSectionUrl] => [strListUrl] => /press-center/news-partners-and-cm/ [arSectionContext] => [bIBlockSection] => [nameTemplate] => [_LAST_IBLOCK_ID] => 10 [_FILTER_IBLOCK_ID] => Array ( [10] => 1 ) [result] => mysqli_result Object ( [current_field] => 0 [field_count] => 21 [lengths] => [num_rows] => 6 [type] => 0 ) [arResult] => Array ( [0] => Array ( [ID] => 901 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => Санкции придали стимул созданию новых вертолетных двигателей в России [ACTIVE_FROM] => 28.05.2018 [TIMESTAMP_X] => 31.05.2018 13:55:12 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

В рамках импортозамещения в России сегодня создаются принципиально новые вертолетные двигатели, чему способствовало осложнение международной обстановки. Какие проблемы есть в отрасли, и когда можно ждать появления прорывных технологий, рассказали ведущие российские конструкторы на конференции "Настоящее и будущее двигателестроения для вертолетов", состоявшейся на выставке HeliRussia 2018.

Если отрасль двигателестроения для самолетов развивается очень динамично, и сейчас на них ставят уже моторы пятого-шестого поколений, то при создании двигателей для винтокрылых машин конструкторская мысль более консервативна. Есть даже такое мнение, что повышать параметры вертолетных двигателей вообще не стоит, так как при этом растет стоимость перевозок. Все работает надежно, зачем трогать конструкцию? И когда работники Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П.И. Баранова говорили о необходимости преобразований, иначе не будет развития, некоторые практики считали, что это лишь естественное желание ученых идти вперед.

По словам президента ассоциации "Союз авиационного двигателестроения" Виктора Чуйко, отрасль развивается в двух основных направлениях. Первое заключается в том, что делается оригинальная конструкция, и она живет долгие годы. Второе - использование газогенераторов двигателя, созданного для пассажирского самолета. Проводится его модернизация, и получатся вертолетный двигатель. При этом в России не так много конструкторских бюро, которые занимаются вертолетными двигателями.

Как рассказал на конференции  начальник отдела ЦИАМ Юрий Фокин, ситуация изменилась, когда после распада СССР Россия оказалась без своих вертолетных двигателей. Основные двигатели типа ТВ3-117, которые стоят на большей части винтокрылых машин, ранее делали в Запорожье. На многих других стояли импортные силовые установки. В течение долгого времени новые двигатели для вертолетов в России вообще не разрабатывались, а после введения санкций прекратилась поставка и импортных. Тогда и вспомнили об отечественных разработках, которые "за ненадобностью" когда-то отправили в архив. В частности, о двигателе РД-600, который теперь меняет импортные аналоги.

- Ситуация пока сложная, но начинает потихоньку меняться, - говорит ученый. - В частности, после многолетнего обсуждения решен вопрос о возобновлении серийного производства двигателей ВК-2500. Процесс импортозамещения проходил непросто, но сейчас уже на большом числе вертолетов стоят российские двигатели.

В области перспективных разработок КБ Климова рассматривает ПДВ (перспективный двигатель вертолетный), который превосходит вариации типа ТВ7-117, стоящие на многих самолетах и вертолетах, по технологичности, мощности и ряду других параметров. И как бы не складывалась ситуация, бесспорным, по мнению ученых, является то, что создание нового поколения отечественных конкурентоспособных вертолетных двигателей невозможно без опережающего научно-технического задела, как это делается во всем мире. До 2030 года должны быть сделаны прорывные разработки по основным показателям двигателя при условии его доступности по цене.

Так, у среднего двигателя расход топлива должен снизиться на 10-15 процентов, масса - на 20-25, надежность и ресурс должны повыситься в 1,5-2 раза. При этом разработчикам нужно будет учитывать, что машины эксплуатируются в условиях повышенных нагрузок, садятся на неподготовленные площадки, где нет специально обученного персонала. А основные эксплуатанты вертолетов - не большие авиационные компании, а корпорации, использующие их для своих специальных целей, или частники.

По словам Юрия Фокина, если обобщить основные направления развития вертолетного двигателестроения, то это широкое применение композитных материалов, максимальное упрощение конструкции, повышение стойкости к неблагоприятным условиям окружающей среды, переход на электропривод, развитие электронных систем диагностики, внедрение энергосберегающих технологий. Но чтобы в полной мере осуществить задуманное, необходима поддержка отрасли государством, которая пока недостаточна.

Как стало известно из выступления Эрика Салена - директора вертолетного департамента корпорации Safran (Франция), которая плотно сотрудничает с "Вертолетами России", мировая конструкторская мысль движется примерно в том же направлении. Это безопасность, улучшение летно-технических характеристик, снижение расхода топлива, уровня выбросов и шума, надежность, доступность конструкции, легкость обслуживания. Компания уже добилась значительного улучшения характеристик. Так, по сравнению с двигателем того же класса, что был разработан в 1955 году, на 45 процентов стал ниже расход топлива при повышении мощности на 160 процентов.

- Невозможно совершенствовать параметры, не меняя конструкцию двигателя, - говорит он. - Для этого внедряется технология 3D. Чтобы сократить расход топлива и выбросы углекислого газа, используются новые материалы компрессора, горячей части двигателя, а также внедряются вспомогательные электрические системы. В ближайшие годы полностью изменится конструкция двигателей путем внедрения электрических силовых установок, что позволит максимально использовать мощность.

То есть, российские и зарубежные конструкторы двигаются примерно в одном направлении. Это хорошо видно и по стендам выставки HeliRussia, где представлено много перспективных отечественных разработок.

Текст: Андрей Андреев (Москва)

"Российская газета"







[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 3303 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => sanctions-gave-impetus-to-the-creation-of-new-helicopter-engines-in-russia [EXTERNAL_ID] => 901 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) [1] => Array ( [ID] => 894 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => В ЦИАМ прошел круглый стол, посвященный 30-летию первого полета на водороде и перспективам применения криогенного топлива [ACTIVE_FROM] => 24.05.2018 [TIMESTAMP_X] => 24.05.2018 09:52:20 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

Эра магистральных криопланов началась 30 лет назад. 15 апреля 1988 года в небо впервые поднялся самолет, использующий в качестве топлива жидкий водород. Это был советский Ту-155 с двигателем НК-88.

В наше время все больше стран делают ставку на разработку альтернативных источников энергии, в том числе основанных на водородных технологиях. Очевидно, что и Россия должна быть на передовой позиции исследований возможностей применения водорода как экологически чистого энергоносителя для всех видов транспортных средств.

16 апреля 2018 года в Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») состоялся круглый стол «Криогенное топливо для летательных аппаратов будущего. К 30-летию первого полета самолета Ту-155 с двигателем НК-88, работающем на жидком водороде».

Круглый стол прошел в рамках деловой программы Международного форума двигателестроения. В мероприятии приняли участие ведущие предприятия авиационной науки, промышленности и энергетики: НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», Ассоциация «Союз авиационного двигателестроения» (АССАД), АО «ОДК», ФГУП «ЦАГИ», ПАО «Кузнецов», ПАО «Туполев», ПАО «ОАК», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ОАО «ИНТЕРАВИАГАЗ», ПАО «Криогенмаш», МГТУ им. Н.Э. Баумана и др.

Председателем круглого стола выступил генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.

Открыл мероприятие президент АССАД Виктор Чуйко. Он отметил, что состоявшийся 30 лет назад экспериментальный полет отразил лидерство СССР в разработке опережающего технологического задела по освоению криогенной авиационной техники. Накопленный опыт востребован и в современных условиях.

С приветственным словом к участникам обратился советник заместителя председателя Коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации Валерий Архипов. Он входил в состав легендарного экипажа из 5 человек, который в 1988 году поднял в воздух и впоследствии успешно провел полный цикл испытаний «водородного» Ту-155. Эпохальному полету предшествовало 12-летнее сотрудничество многих НИИ, испытательных центров и производственных предприятий под руководством ОКБ, возглавляемых А.А. Туполевым и Н.Д. Кузнецовым. Инженер-испытатель поделился личными воспоминаниями о людях, благодаря которым проект состоялся. «Команда была уникальной, – сказал он. – Каждый четко отрабатывал свою часть, подходил ответственно и побеждал. Уже в первом полете пришло ощущение, что все у нас получится». Валерий Архипов подчеркнул важность применения наработок для расширения использования водородных технологий для наземных нужд энергетики и промышленности.

Михаил Гордин в своем выступлении отметил, что ЦИАМ готов продолжить исследования возможностей применения криогенных топлив и создания авиационных силовых установок на альтернативных топливах, а также выступить координатором по реализации комплекса мероприятий по данной тематике.

Заместитель генерального директора по проектированию, НИР и ОКР ПАО «Туполев» Валерий Солозобов рассказал о создании экспериментального Ту-155 и разработанном для его обслуживания инфраструктурном криогенном комплексе. Докладчик отметил, что «Туполев» является обладателем разнообразных сложнейших технологий в области использования в авиации СПГ и жидкого водорода.

Представитель ПАО «Кузнецов» Александр Иванов обратился к теме двигателей на криогенном топливе: НК-88 для работы на жидком водороде, его модернизированного варианта НК-89 для работы на СПГ и последующих разработок, в частности, энергетической установки для магистрального грузового газотурбовоза ГТ1h-001. В 2009 году этот газотурбовоз был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный в мире. Александр Иванов отметил уникальность криогенной инфраструктуры ПАО «Кузнецов», позволяющей вырабатывать жидкий кислород, азот и СПГ. «Накопленный научно-технический задел позволяет приступить к разработке ГТД для объектов авиационного и наземного назначения», – подытожил он.

Начальник отдела ЦИАМ Анатолий Гулиенко развил тему, рассказав о системах автоматического управления двигателей на криогенном топливе.

Начальник отделения ФГУП «ЦАГИ» Андрей Шустов представил концепции развития криогенной авиационной техники и озвучил дорожную карту по переходу на альтернативные топлива. Он подчеркнул, что переходу должны предшествовать расчетно-аналитические и опытно-конструкторские работы по созданию теплозащитных систем, конструктивно-компоновочных решений хранения топлива и накопление опыта эксплуатации криогенных систем. Инфраструктура для магистральных трубопроводов жидководородных систем и все элементы комплектующего оборудования в настоящее время унифицированы и могут быть использованы при создании аэродромного оборудования криогенной авиации. Все исходные материалы для этого есть в наличии, однако переход потребует значительных капиталовложений и больших мощностей электроэнергии.

Заместитель генерального директора по науке ЦИАМ Александр Ланшин рассказал о проблемах и перспективах создания двигателей на криогенных топливах. Говоря об опыте ЦИАМ, он отметил, что практический интерес к этой тематике Институт проявил еще в 1950-е гг. Позднее именно специалисты ЦИАМ разработали отраслевой стандарт на водород в качестве авиационного топлива. Итогом программы «Холод», разработку и испытания двигателей в которой осуществлял ЦИАМ, стало подтверждение возможности устойчивого рабочего процесса в демонстраторе высокоскоростного (до М=6,5) жидководородного ГПВРД. В 2010-2015 гг. в Институте впервые в отечественной практике были созданы четыре демонстратора бортовой энергетической установки с приводом воздушных винтов от электрических двигателей, работающих на водородных твердополимерных топливных элементах. В настоящее время ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в международном проекте «HEXAFLY-INT», целью которого является создание НТЗ для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать на скоростях до М=8. В завершение доклада Александр Ланшин озвучил ключевые направления создания НТЗ в области авиационных силовых установок на криогенных топливах.

Представитель ПАО «Криогенмаш» Анатолий Домошенко рассказал об опыте создания инфраструктуры криогенной авиации. Он также проанализировал проблемы и решения, связанные с производством, хранением и транспортировкой водорода. Докладчик предложил сделать переход на альтернативные топлива этапным.

В завершение мероприятия директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Сергей Гальперин проинформировал, что по итогам круглого стола будет составлен пакет предложений в Правительство Российской Федерации о внедрении криогенных технологий в авиационной и другой транспортной технике.


Источник: Журнал "Крылья Родины", № 5-6 за 2018 год, стр. 70-71

Статья в pdf

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 3249 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => in-ciam-held-a-round-table-dedicated-to-the-30th-anniversary-of-the-first-flight-on-hydrogen-and-the [EXTERNAL_ID] => 894 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) [2] => Array ( [ID] => 871 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => От винта до гиперзвука: ЦИАМ – участник Международного форума двигателестроения 2018 [ACTIVE_FROM] => 27.03.2018 [TIMESTAMP_X] => 27.03.2018 15:38:58 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

Авиационный двигатель – один из самых наукоемких механизмов в истории техники. Без науки, фундаментальной и прикладной, создать его невозможно. Головной организацией по комплексным научным исследованиям и разработкам в области авиационного двигателестроения в России является Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

Международный форум двигателестроения 2018 (МФД-2018), который пройдет с 4 по 6 апреля 2018 года в г. Москва, – самое значимое отечественное отраслевое мероприятие разработчиков и производителей авиадвигателей, на котором они имеют возможность продемонстрировать свои последние достижения и разработки.

ЦИАМ является активным партнером и участником МФД. Специалисты Института выступят модераторами целого ряда тематических симпозиумов Научно-технического конгресса по двигателестроению, который пройдет в рамках Форума.

В этой статье речь пойдет об экспозиции Института на МФД-2018.


Сверхбортпроводник

«Электрификация» – одно из наиболее перспективных направлений авиастроения. В гибридной силовой установке, разрабатываемой ЦИАМ, электроэнергию для вращающих винты электромоторов, использующих эффект сверхпроводимости, вырабатывает электрогенератор с приводом от традиционного газотурбинного двигателя (ГТД), механически не связанного с винтами. Это решение обещает целый ряд преимуществ. 

Прежде всего, параметры и характеристики ГТД определяются исходя из условия обеспечения энергией электромоторов, вращающих винт, на крейсерском режиме полета и подзарядки батареи аккумуляторов. На режимах взлета и набора высоты, требующих повышения мощности, питание электромоторов осуществляется и от газотурбинного двигателя, и от аккумуляторной батареи.

Экономию даст и то, что для привода нескольких винтов можно использовать один ГТД. Кроме того, его можно спрятать в фюзеляже, что «облагородит» аэродинамику крыла.

Но для реализации подобных силовых установок необходимо добиться кардинального снижения удельной массы электрических машин и решить проблему их тепловыделения, которая обостряется с увеличением мощности. Решить ее поможет использование материалов, обладающих эффектом высокотемпературной (то есть не требующей охлаждения почти до абсолютного нуля) сверхпроводимости.

В основе разработки ЦИАМ – специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре –196°С обладает эффектом практически нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и в перспективе уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя – даже с учетом необходимого запаса жидкого азота на борту.

На первом этапе планируется создание демонстратора мощностью 500 кВт (680 л.с.). До сих пор еще никто в мире не устанавливал на самолет гибридной силовой установки такой мощности – да и в применении сверхпроводимости в авиационной технике дальше разговоров дело пока не идет.

По итогам испытаний на летающей лаборатории может быть принято решение о создании 19-местного самолета, для которого потребуется от 2 до 4 винтов со сверхпроводящими электромоторами.


Чистое электричество

Институт участвует и в работе по созданию чисто электрических ЛА. На беспилотниках (БЛА), одно- и двухместных самолетах проблема недостаточной эффективности аккумуляторов может быть решена использованием топливных элементов, в которых химическая энергия горючего – чаще всего это водород – превращается в электрическую в ходе электрохимической реакции с окислителем, минуя процесс горения. 

Именно в ЦИАМ был создан первый в стране летательный аппарат с водородными топливными элементами, который впервые взлетел в 2010 году. Это был БЛА «ЦИАМ 80». А в 2014 году совершил первый полет БЛА «ЦИАМ-Рекорд» с энергетической установкой на топливных элементах полностью отечественного производства.

На МФД-2018 Институт представит концепцию пилотируемого одно-двухместного самолета с электрической силовой установкой на базе водородных топливных элементов. На первом этапе будет использоваться газообразный водород под давлением, но уже идет работа над установкой с жидким водородом, что при той же массе и занимаемом габаритном объеме обеспечит больший запас водорода, а, следовательно, обеспечит бо́льшую продолжительность полета.


Взять в оборот

Создание редуктора современного авиадвигателя – сложнейшая научно-техническая задача. К примеру, в 1950-х гг. при разработке легендарного двигателя НК-12 в ОКБ Н.Д. Кузнецова для стратегических бомбардировщиков Ту-95 ключевым моментом в достижении успеха стало создание редуктора, способного передавать на винты мощность свыше 12 000 л.с. На Западе создать редуктор ТВД мощностью свыше 12 000 л.с. так и не смогли, и новейшие модификации НК-12 до сих пор остаются в этом отношении рекордсменами. Кстати, помощь в разработке того редуктора ОКБ Кузнецова оказывал именно ЦИАМ.


В настоящее время в ЦИАМ также ведутся работы над редукторами, о чем свидетельствует экспериментальный редуктор привода вентилятора перспективного ТРДД мощностью более 33 000 л.с. Гости МФД-2018 смогут увидеть его на стенде Института.


Со скоростью будущего

Работу на более далекую перспективу развития воздушного транспорта отражают экспонаты ЦИАМ, связанные с созданием силовых установок для освоения гиперзвуковых скоростей. В частности, модель гиперзвукового прямоточного ВРД (ГПВРД) на водородном топливе. Исследование этого ГПВРД ведется совместно с ЦАГИ, являющимся головной организацией от России, и консорциумом европейских партнеров в рамках международного проекта HEXAFLY-INT (High Speed Experimental Fly Vehicles – International), входящего в 7-ю Европейскую рамочную программу ЕС. 

Цель проекта – создание научно-технического задела для разработки пассажирского самолета на водородном топливе, способного летать со скоростями, соответствующими числам Маха до М=8, т.е. перелет между Москвой и, например, Сиднеем должен занять около 3 часов. Для проверки работоспособности этой концепции стендовый модуль ГПВРД был испытан на уникальном гиперзвуковом стенде Института. В ходе испытаний было зарегистрировано превышение тяги над аэродинамическим сопротивлением при имитации полетного числа Маха М=7,4.


Аддитивная керамика

Еще одна перспективная технология – использование в двигателях внутреннего сгорания высокотемпературных интеркерамо- и металлокерамоматричных современных композитных материалов нового поколения. 

На своем стенде ЦИАМ представит разработанные и изготовленные в Институте образцы шумопоглощающих пористых интеркерамоматричных композиционных материалов, детали поршневого и роторно-поршневого двигателя: цилиндр воздушного охлаждения, поршень, клапан и седло клапана, ротор, радиальные и торцевые уплотнения и др., в т. ч. изготовленные с использованием аддитивных технологий методом 3D-послойного отверждения.

Керамические композитные материалы имеют широкий диапазон рабочих температур (до 1850°С) и низкий коэффициент термического расширения, что позволяет изготавливать детали и узлы меньшей объемной массы с высокими прочностными характеристиками.

Использование деталей из материалов нового поколения в ДВС обеспечит снижение веса, расхода топлива, уменьшение вибрации, повышение удельной мощности и ресурса двигателя.


Углепластик в лопатках

Среди самых интересных экспонатов экспозиции ЦИАМ следует упомянуть модели широкохордной лопатки вентилятора из углепластика. Углепластиковые лопатки дают целый ряд преимуществ. 

«Масса полой титановой лопатки – 8 кг, а углепластиковой – 5,5 кг, – говорит начальник отдела динамики и прочности авиационных двигателей ЦИАМ Тельман Каримбаев. – А поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя на 3,75 кг. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло, и его тоже можно облегчить».

В перспективном двигателе большой тяги ПД-35 (головной разработчик – АО «ОДК»), разработка которого ведется сейчас в России, без углепластика в лопатках уже не обойтись. Это критическая технология. 

«Вес вентилятора – это порядка 20% веса всего двигателя, – поясняет Тельман Каримбаев. – Лопатки вентилятора ПД-35 имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе – приблизительно 3 м, и в этом случае применение металлов приводит к недопустимому росту массы».

Углепластиковая лопатка ЦИАМ интересна тем, что для ее изготовления разработана технология, не имеющая аналогов в мире. В институте создан производственный участок, позволяющий создавать качественные лопатки различных типоразмеров, разработана методика расчета и испытаний подобных изделий. В настоящее время в связи с работами по ПД-35 в отрасли идет процесс выбора оптимальной технологии для освоения серийного производства лопаток вентилятора из углепластика. Следует отметить, что в условиях усиливающихся санкций отечественная разработка в этой области получает дополнительные преимущества по сравнению с зарубежными аналогами.

Разумеется, все интересное и важное, что покажет ЦИАМ на МФД-2018, в короткой статье перечислить невозможно, здесь мы рассказали только о некоторых разработках Института.

Чтобы увидеть будущее, не обязательно ходить в кино на голливудские блокбастеры. Технологии будущего – на стенде ЦИАМ.


Источник: журнал "Крылья Родины", № 3-4 за 2018 год.

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 3085 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => from-screw-to-hypersonic-ciam-member-of-the-international-forum-of-engine-2018 [EXTERNAL_ID] => 871 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) [3] => Array ( [ID] => 837 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => На создание авиадвигателя сверхбольшой тяги ПД-35 выделяется 64,3 млрд рублей [ACTIVE_FROM] => 17.01.2018 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 14:55:04 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

На создание гражданского авиадвигателя сверхбольшой тяги решено потратить 64,3 млрд рублей, следует из данных, опубликованных на сайте госзакупок. 

На сайте опубликовано извещение от 10 января о закупке у единственного поставщика «выполнения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы шифр «ПД-35-1-Авиадвигатель». 

«Начало выполнения НИОКР – 25 декабря 2017 года. Окончание выполнения НИОКР – 05 декабря 2023 года», – сообщается на портале госзакупок. 

К 2023 году предполагается представить демонстрационный образец газогенератора авиадвигателя сверхбольшой тяги до 35 тонн ПД-35. Двигатель нужен для для российско-китайского авиалайнера СR-929 и других перспективных самолетов, пишут «Ведомости». 

Эксперты указывают, что двигатели такого класса производятся серийно лишь двумя компаниями – Rolls Royce и General Electric. 

Напомним, в ноябре сообщалось, что специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации приступили к разработке гражданского двигателя большой тяги ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. 

В декабре гендиректор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Михаил Гордин сообщал, что «в настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок». 

Гендиректор Ростеха Сергей Чемезов сообщал, что Россия разработает ПД-35 совместно с Китаем. 

Как сообщала газета ВЗГЛЯД, на базе двигателя ПД-35 возможно будет создать целое семейство двигателей большой тяги. Двигатель будет создаваться в широкой кооперации предприятий ОДК с использованием технологий, полученных в ходе реализации проекта ПД-14 для МС-21.

Антон Антонов

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 2949 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => to-create-extra-high-thrust-aircraft-engine-stands-out-of-64-3-billion-rubles [EXTERNAL_ID] => 837 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) [4] => Array ( [ID] => 838 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => Вверх на электричестве: электросамолеты будущего. О перспективах и разработках в области "электрификации" авиации в России рассказывает С.Б. Гальперин, директор проектного комплекса "Гражданские самолеты" НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" [ACTIVE_FROM] => 16.01.2018 [TIMESTAMP_X] => 17.01.2018 15:00:00 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>

«У вас на даче пила какая – бензиновая или электрическая? – спрашивает меня Сергей Борисович Гальперин, директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского». «Была бензиновая, – отвечаю, – но так замучился с капризным двухтактным ДВС, что в этом году купил электрическую». «Вот! – иронично замечает мой собеседник. – И авиацию надо переводить на электричество!»

Современный газотурбинный (турбовентиляторный) двигатель, который приводит в движение лайнеры, – это, конечно, не двухтактная тарахтелка для садовых инструментов, а высокоэффективная и очень надежная машина. Однако, по мнению авиастроителей, она близка к исчерпанию резервов для дальнейшего совершенствования. Да что там двигатели – все строящиеся ныне авиалайнеры настолько похожи друг на друга, что лишь знаток авиации сходу отличит Boeing или Airbus от Bombardier или МС-21. И хотя нет ни малейшего сомнения в том, что лайнеры современного типа с двумя ГТД под крыльями будут еще десятилетиями катать нас по небу, большие надежды на новую компоновку и новую аэродинамику самолетов связывают с электрическим движением.

Быстро, но недолго

Еще недавно под термином «электросамолет» понимался «более электрический самолет» – летательный аппарат с фиксированным крылом, в котором механическая и гидравлическая трансмиссия по максимуму заменялась электрической. Никаких больше трубок и тросов – всю механическую работу, как, например, приведение в движение рулей и механизацию крыла, выполняют небольшие электродвигатели-актуаторы, к которым подводится электропитание и канал для управляющего сигнала. Теперь термин наполнился новым смыслом: истинный электросамолет должен и сам двигаться на электрической тяге.

Разумеется, перспективы электроавиации зависят не только (и даже не столько) от авиаконструкторов, сколько от прогресса в области электротехники. Ведь самолеты, что называется, «на батарейках», существуют. Вспомогательные электромоторы на планеры ставили еще несколько десятилетий назад. А самолет Extra 330LE, впервые поднявшийся в воздух в 2016 году, уже сам таскает за собой планеры и ставит рекорды скорости. Вот только его блок из 14 мощных литий-ионных батарей и электродвигатель от Siemens позволяют этому крохе брать на борт лишь двух человек, включая пилота, и находиться в воздухе не дольше 20 минут.

Конечно, есть проекты, в которые заложены куда более впечатляющие показатели. В сентябре прошлого года британская авиакомпания-лоукостер EasyJet объявила, что через десять лет выведет на линии полностью электрический региональный лайнер (дальность 540 км, что для внутриевропейских рейсов весьма немало) вместимостью 180 пассажиров. Партнером по проекту стал американский стартап Wright Electric, который уже построил пока двухместный летающий демонстратор. Однако на сегодняшний день энергетическая плотность самых лучших литий-ионных батарей более чем на порядок уступает углеводородному топливу. Предполагается, что к 2030 году батареи улучшат свои показатели максимум в два раза.

Турбина, останься!

Намного выигрышней выглядит ситуация с топливными элементами, в которых химическая энергия топлива превращается в электрическую непосредственно, минуя процесс горения. Наиболее перспективным топливом для такого источника питания считается водород. Эксперименты с топливными элементами в качестве источника питания для электросамолета ведутся в разных странах мира (в России над проектами по созданию таких летательных аппаратов в первую очередь работает ЦИАМ, а топливные элементы для них создаются в ИПХФ РАН под руководством профессора Юрия Добровольского). Из летавших и пилотируемых концептов можно вспомнить европейский демонстратор ENFICA-FC Rapid 200FC – в нем использовались одновременно как электробатареи, так и топливные элементы. Но и эта технология нуждается еще в значительной доработке и дополнительных исследованиях.

Наиболее реальными на сегодня кажутся перспективы электросамолетов, построенных по гибридной схеме. Это означает, что движитель летательного аппарата (винт или винтовентилятор) будет приводиться в движение электромотором, а вот электричество он получит от генератора, вращаемого… газотурбинным двигателем (или другим ДВС). На первый взгляд такая схема кажется странной: от ГТД хотят отказаться в пользу электродвигателя, но не собираются этого делать.

Гибридных проектов в мире тоже уже немало, однако нас в первую очередь интересует Россия. Работы по электросамолету, в частности с гибридной схемой, велись в разных научных институтах авиационного профиля – таких, как ЦАГИ или ЦИАМ. Сегодня эти и некоторые другие учреждения объединены (с 2014 года) под эгидой Научно-исследовательского центра «Институт имени Н. Е. Жуковского», призванного стать единым мощным «мозговым трестом» отрасли. Задача комплексирования в рамках центра всех работ по электроавиации возложена на Сергея Гальперина, которого мы уже цитировали в начале статьи.

Взлет на батарейке

«Переход на электродвигатели в авиации открывает немало интересных перспектив, – говорит Сергей Гальперин, – но рассчитывать на создание коммерческого электросамолета с приличной для российских условий дальностью на чисто химических источниках энергии (батареях или топливных элементах) в ближайшем будущем не приходится: слишком разнится энергетический потенциал килограмма керосина и килограмма аккумуляторов. Гибридная схема могла бы стать разумным компромиссом. Надо понимать, что ГТД, непосредственно создающий тягу, и ГТД, который будет приводить в движение вал генератора, — это совсем не одно и то же.

Дело в том, что у самолета в ходе полета значительно изменяются энергетические потребности. На взлете авиационный двигатель развивает мощность, близкую к максимальной, а при движении на крейсерском участке (то есть большую часть полета) энергопотребление самолета снижается в 5−6 раз. Таким образом, традиционная силовая установка должна уметь работать в широком диапазоне режимов (не всегда оптимальных с точки зрения экономики) и быстро переходить от одного к другому. Ничего подобного не потребуется от ГТД в гибридной установке. Он будет подобен газовым турбинам электростанций, которые работают всегда в одном и том же, самом экономически выгодном режиме. Работают годами, без остановки».

С помощью генератора ГТД сможет вырабатывать энергию для непосредственного питания электродвигателей, а также для создания запаса в аккумуляторах. Помощь аккумуляторов понадобится как раз на взлете. Но поскольку работа электромоторов на взлетном режиме продлится всего несколько минут, запас энергии не должен быть очень большим и батареи на борту могут быть вполне приемлемыми по размеру и весу. У ГТД при этом никакого взлетного режима не будет – его дело спокойно вырабатывать электричество. Таким образом, в отличие от авиадвигателя ГТД в гибридном электросамолете будет менее мощным, более надежным и экологичным, проще по конструкции, а значит, дешевле и, наконец, будет обладать большим ресурсом.

Дуем на крыло

При этом переход на электродвигатели открывает перспективы принципиальных новшеств в конструкции гражданских самолетов будущего. Одна из наиболее обсуждаемых тем – создание распределенных силовых установок. Сегодня классическая схема компоновки лайнера предполагает две точки приложения тяги, то есть два, редко четыре, мощных двигателя, висящих на пилонах под крылом. В электросамолетах рассматривается схема размещения большого числа электродвигателей вдоль крыла, а также на его концах. Зачем это нужно?

Дело опять же в разнице взлетного и крейсерского режимов. На взлете при малой скорости набегающего потока летательному аппарату для создания подъемной силы необходимо крыло большой площади. На крейсерской скорости широкое крыло мешает, создавая избыточную подъемную силу. Проблема решается за счет сложной механизации – выдвижных закрылков и предкрылков. Самолеты меньшего размера, взлетающие с небольших аэродромов и имеющие для этого большие крылья, вынуждены идти на крейсерском участке с неоптимальным углом атаки, что приводит к дополнительному расходу топлива.

Но, если на взлете множество электромоторов, соединенных с винтами, будут дополнительно обдувать крыло, его не придется делать слишком широким. Самолет взлетит с коротким разбегом, а на крейсерском участке узкое крыло не создаст проблем. Машину будут тянуть вперед винты, вращаемые маршевыми электродвигателями, а пропеллеры вдоль крыла на этом этапе будут сложены или убраны до посадки.

В качестве примера можно привести проект NASA – X-57 Maxwell. Концепт-демонстратор оснащен 14 электромоторами, размещенными вдоль крыла и на законцовках консолей. Все они работают только во время взлета и посадки. На крейсерском участке задействованы только двигатели на концах крыла. Такое размещение моторов позволяет снизить негативное влияние вихрей, возникающих в этих местах. С другой стороны, силовая установка получается сложной, а значит, ее дороже обслуживать и вероятность отказов тоже выше. В общем, ученым и конструкторам есть над чем подумать.

Выручит жидкий азот

«Электрический самолет предоставляет множество возможностей для оптимизации, – говорит Сергей Гальперин. – Можно экспериментировать, например, с комбинированием тянущего и толкающего винтов. Электродвигатели гораздо выигрышней по сравнению с ГТД в конвертопланах, так как безопасный поворот электромотора в горизонтальное положение не представляет такой сложной инженерной проблемы, как в случае с традиционными двигателями. В электросамолете можно обеспечить полную интеграцию всех систем, создать новую систему управления. Даже гибридные машины будут производить меньше шума и вредных выбросов».

Как и аккумуляторы, электромоторы по мере увеличения мощности наращивают массу, объем и тепловыделение. Требуются новые технологии, которые сделали бы их более мощными и легкими. Для отечественных разработчиков гибридных силовых установок настоящим прорывом стало сотрудничество с российской компанией «СуперОкс» — одним из пяти крупнейших в мире поставщиков материалов со свойствами высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Сейчас «СуперОкс» разрабатывает электродвигатели со статором из сверхпроводящих материалов (охлаждаемых жидким азотом). Эти моторы с хорошими для авиации характеристиками станут основой гибридной силовой установки для регионального самолета, который, возможно, поднимется в небо в середине будущего десятилетия. В этом году на авиасалоне «МАКС» специалистами ЦИАМ был представлен демонстратор такой установки мощностью 10 кВт. Планируемый самолет будет оснащен гибридной силовой установкой с двумя двигателями мощностью 500 кВт каждый.

«Прежде чем говорить о гибридном электросамолете, – рассказывает Гальперин, – необходимо испытать нашу установку на земле, а затем в летающей лаборатории. Мы надеемся, что это будет Як-40. В нос машины вместо радара мы сможем поставить 500-киловаттный ВТСП-электродвигатель. В хвост вместо центрального двигателя установим турбогенератор. Двух оставшихся двигателей «Яка» будет вполне достаточно, чтобы испытать наше детище в большом диапазоне высот (до 8000 м) и скоростей (до 500 км/ч). И даже если гибридная установка откажет, самолет спокойно сможет завершить полет и приземлиться». Лаборатория-демонстратор по плану будет оборудована в 2019 году. Цикл испытаний предварительно назначен на 2020 год. 

Олег Макаров

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 2950 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => up-on-electricity-electrocapillary-future-about-the-prospects-of-electrification-of-aircraft-in-russ [EXTERNAL_ID] => 838 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) [5] => Array ( [ID] => 815 [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => Глава ЦИАМ: Россия участвует в создании сверхзвукового самолета на водородном топливе. Интервью М.В. Гордина [ACTIVE_FROM] => 14.12.2017 [TIMESTAMP_X] => 20.02.2018 15:09:48 [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/#ELEMENT_CODE#/ [LIST_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/press-center/news-partners-and-cm/ [DETAIL_TEXT] =>


Создание перспективного двигателя большой тяги ПД-35 будет профинансировано на несколько лет вперед, заявил президент России Владимир Путин. О том, какими двигателями оснастят самолеты будущего и когда отечественные лайнеры взлетят на электрической тяге, а также создает ли Россия сверхзвуковой пассажирский самолет, в интервью ТАСС рассказал Михаил Гордин, генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского").

— Михаил Валерьевич, каковы основные направления деятельности ЦИАМ? На каких ключевых проектах и исследованиях сегодня сконцентрированы специалисты института?

— ЦИАМ формирует облик отечественных авиадвигателей — уже сейчас мы работаем над созданием технологий для перспективных силовых установок 2030-х годов. Мы ведем полный цикл исследований для создания двигателей и промышленных газотурбинных установок на их основе, а также осуществляем научно-техническое сопровождение изделий в эксплуатации. Главный наш "продукт" — научно-технический задел, то есть создание новых знаний и технологий, необходимых для того, чтобы конструкторы проектировали современные двигатели для различных сложных систем.

Например, сегодня активно обсуждаются аддитивные технологии как инновационный способ производства деталей и комплектующих (создание объектов по данным 3D-модели наслаиванием материала — прим. ТАСС). Новые технологии производства еще не дают полного понимания, какие дефекты возможны при производстве, насколько такие детали будут надежными, как в них будут развиваться усталостные явления. Кроме того, нужно придумать, как спроектировать детали из новых материалов, потому что в учебниках этого не написано.

Мы занимаемся и фундаментальными исследованиями: знания в основополагающих разделах газо- или аэродинамики необходимо целенаправленно расширять в определенных направлениях для реализации конкретных практических задач.

— Двигатели для самолетов шестого поколения тоже вы разрабатываете?

— Сейчас принято считать, что "в серию" выходят двигатели пятого поколения и ведется разработка двигателей шестого поколения. Опытно-конструкторские работы (ОКР) по шестому поколению начнутся, наверное, только лет через десять. По пятому они сейчас либо завершаются, либо уже завершены. Например, ПД-14 — гражданский двигатель пятого поколения — сейчас завершает процесс испытаний и сертификации и через некоторое время начнет производиться серийно. ЦИАМ активно участвует в его создании: мы разрабатывали подходы к его проектированию и выполнили часть проектных работ. Сейчас основной наш вклад — это его инженерные и сертификационные испытания. Они проходят на нашей уникальной экспериментальной базе. Все узлы для ПД-14 тоже испытывались у нас, в Научно-испытательном центре ЦИАМ, расположенном в Подмосковье. Испытания проводятся в высотно-скоростных полетных условиях, максимально приближенных к реальным, на специальных высотных стендах. Вообще все наиболее сложные и энергоемкие виды обязательных испытаний авиадвигателей выполняются в России только в НИЦ ЦИАМ. Причем у нас испытываются не только отечественные, но и зарубежные силовые установки, например французской компании Safran.

Среди работ в этой области, проведенных ЦИАМ за последнее десятилетие, можно отметить испытания для сертификации модификаций ПС-90А и ПС-90А1, ПС-90А2 и ПС-90А3, SaM146, вспомогательных силовых установок, а также подтверждение сертификатов зарубежных силовых установок для использования на российских самолетах и вертолетах.

А если говорить о шестом поколении, то пока только как о наборе технологий, который необходим для того, чтобы создать такие двигатели — что на Западе, что в России.

— Работает ли сегодня ЦИАМ над двигателями для сверхзвукового полета? Каким должен быть самолет, способный осуществлять продолжительный (не менее часа) крейсерский полет со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука?

— Мы участвуем в международном проекте по разработке высокоскоростного гражданского самолета HEXAFLY-INT. В этом крупном кооперационном проекте сотрудничают ведущие мировые и российские научные организации: ЦАГИ, ЛИИ им. М.М. Громова, МФТИ, Европейское космическое агентство (ESA), ONERA, Германский центр авиации и космонавтики (DLR), CIRA, Университет Сиднея. Цель проекта — создание летательного аппарата на водородном топливе, способного достигать скорости порядка 7000–8000 км/ч, что позволит преодолеть, например, расстояние от Москвы до Сиднея за три часа.

Основным итогом работ на сегодняшний день является демонстрация в высотных условиях положительного аэродвигательного баланса (тяга превышает суммарное аэродинамическое сопротивление) стендового модуля при числе Маха 7,4.

ЦИАМ работает над обликом двигателя и силовой установки для перспективного делового пассажирского самолета со сверхзвуковой скоростью полета при числах Маха 1,6–1,8, с низкими уровнями звукового удара, шума при взлете и посадке, эмиссии вредных веществ. Совместно с ЦАГИ ведем работы по выбору облика, расчетам и испытаниям моделей элементов силовой установки на экспериментальных стендах, в том числе на нашем акустическом стенде и в аэродинамических трубах. Мы предлагаем высокоэффективный воздухозаборник верхнего расположения, малошумные выходные устройства с экранированием шума струи двигателя элементами летательного аппарата.

Выполняется большой комплекс работ по определению перспективных схем и параметров двигателя, включая схемы двигателя переменного цикла.

Участвовали ли специалисты ЦИАМ в создании концепции двигателя для перспективного скоростного вертолета (ПСВ)?

— ЦИАМ совместно с ЦАГИ участвует в проводимых "Вертолетами России" исследованиях по разработке концепции перспективных скоростных вертолетов (скорость крейсерского полета — до 450 км/ч и более — прим. ТАСС). Выполнен первый этап оценки облика возможных вариантов силовой установки (двигатели и трансмиссия) таких вертолетов.

— Ведутся ли работы над созданием двигателя большой тяги (ПД-35) для перспективного тяжелого транспортного самолета? Когда может быть создан такой двигатель?

— Новый двухконтурный турбореактивный двигатель большой тяги ПД-35 предназначен для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты, в том числе российско-китайский CR929. Он будет значительно мощнее существующих двигателей Д-18Т для самых больших советских самолетов Ан-124/Ан-225. В настоящее время ПД-35 находится в стадии научно-исследовательских разработок (НИР). В ближайшие шесть лет будет создан необходимый научно-технический задел для начала опытно-конструкторских работ.

— Каким будет этот двигатель?

— В нем будут активно использоваться композиционные материалы. Эффективность двигателя повышается с увеличением степени двухконтурности, и в этом случае вентилятор приобретает все большие размеры. А вес вентилятора — это до 15% веса всего двигателя. Лопатки вентилятора ПД-35, например, имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе — порядка 3 м. Применение металлов в этом случае приводит к недопустимому росту массы. Предлагается изготовить лопатки из полимерных композиционных материалов с металлическими накладками. А каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению массы всего двигателя.

При этом ПД-35 нельзя будет назвать двигателем шестого поколения. У отечественных гражданских двигателей, условно говоря, только-только начинается пятое поколение. Он, скорее всего, будет "5+".

По программе ПД-35 сначала выполняются НИР, разрабатываются 18 технологий, на их основе будет создан двигатель-демонстратор, после этого с небольшим "нахлестом" по времени начнутся ОКР.

В демонстраторе ПД-35 будут заложены все ключевые характеристики с максимальными возможностями: топливная экономичность, простота в изготовлении, обслуживании и т.п. Естественно, такой "супердвигатель" не пойдет в серийное производство, так как получится слишком дорогим и нерентабельным. Когда начнется этап ОКР, будут поставлены задачи развития его определенных характеристик в зависимости от конкретных параметров, которых нужно будет достичь, чтобы этот двигатель был востребован.

Сейчас мы разрабатываем технологии и облик демонстратора для ПД-35. На сегодняшний день согласованы все технические задания на 18 технологий, они сформированы и промышленностью, и нами как головной научной организацией в области авиадвигателестроения. В рамках НИР запланирована их детальная разработка, расчеты, моделирование, потом — изготовление образца.

За пять-шесть лет, отведенных на эти научно-исследовательские работы, не отстанем ли от зарубежных конкурентов еще больше?

— Пять лет на НИР — это не очень много. Если бы не было определенного задела, точно было бы недостаточно. Но есть опыт ПД-14 и наших западных коллег. Cколько времени займут испытания двигателя и когда он выйдет в серию, — вопрос не к нам, а к промышленности.

Задача ЦИАМ — еще и разработать методики и критерии испытаний деталей авиадвигателей, изготовленных с помощью новых материалов и технических решений, поскольку они будут отличаться от традиционных. Для них нужно создать всю методологическую базу. Например, одно из направлений работ в рамках этой НИР — делать полимеркомпозитные лопатки с дефектами и смотреть, к чему наличие этих дефектов приведет при испытаниях. При этом мы продумываем несколько разных методов изготовления лопаток. По итогам испытаний будет сделан выбор в пользу того или иного варианта.

Зачем это нужно?

— Мы много лет работаем с металлом и знаем, какие бывают дефекты при литье, обработке, штамповке. И знаем, к чему они приводят при различных ситуациях в воздухе. С полимеркомпозитными материалами опыта мало, статистика развития дефектов не набрана.

Сколько времени нужно, чтобы разработать двигатель шестого поколения?

— В принципе, разделение на поколения условно. Некоторые технологии уже готовы, некоторые — в процессе разработки. Безусловно, мы хотели бы, чтобы в науку вкладывалось как можно больше средств, так скорее удастся создать что-то новое. Но процесс познания регулируется не только деньгами — требуются и время, и усилия. Есть такое понятие, как S-кривая, которая моделирует развитие различных проектов: сначала идет бурное развитие технологий — резкий рывок вверх, потом наступает плато — область насыщения. Область турбиностроения в этой кривой сейчас ближе к насыщению. Чтобы повысить КПД двигателей на несколько процентов, нужно вложить много времени и денег. Безусловно, в этой области еще есть резервы для совершенствования, но каждый дополнительный процент эффективности, каждое новое качество дается тяжело и дорого.

В самом начале этой кривой находится электродвижение. Мы считаем, что в ближайшие несколько лет будет бурный рост технологий, связанных с электрификацией транспорта, — как в воздухе, так и на земле.

Что это такое — электрический двигатель?

— Пока это электромотор и пропеллер. Во всяком случае мы говорим о винтовых двигателях. На пути к созданию полностью электрического двигателя все развитые страны сейчас проходят этап разработки гибридного двигателя, у которого есть и турбина, и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Второй вариант — отказ от турбины и сохранение электричества в аккумуляторах или топливных элементах. Это более дальний горизонт, потому что пока керосин является очень эффективным источником энергии с точки зрения веса. При сжигании малого количества керосина он дает такое количество энергии, которое ни одна батарея пока не может обеспечить. Но мир активно развивает все более емкие и легкие аккумуляторы и топливные элементы, работающие, например, на водороде. Работы ведутся и по весовой эффективности всего двигателя.

Отдельная проблема для электрического самолета — количество энергии, потребное для самолетных нужд, и управление ее потоками. Есть вопрос управления выделяющимся теплом, с которым нужно что-то делать.

Вообще гибридная и электрическая тяга — это очень перспективное направление, одна из определяющих технологий для будущего авиации. Сейчас в мире много небольших самолетов на одного-двух человек, но все они могут летать очень недолго. На этапе демонстратора технологий и исследований час полета — отлично, дальше уже начинаются вопросы. Пока в мире нет ни одного электрического самолета, который мог бы перевозить пассажиров или грузы. На них летают пилоты-энтузиасты, потому что вопросы надежности такой техники еще до конца не решены. Впереди еще очень длинный путь.

— В России подобные самолеты-демонстраторы есть?

— Мы над ними работаем. Пока ничего, кроме моделей, не летает. Несколько лет назад на топливном элементе летал беспилотник. В настоящее время у нас есть проект по созданию демонстратора гибридной силовой установки с электродвигателем на основе высокотемпературной сверхпроводимости. Подобных проектов в мире нет. В основе нашего — специальный проводник, охлаждаемый жидким азотом, который при температуре минус 196 °С обладает эффектом нулевого сопротивления. В результате достигается высокий КПД и существенно уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя. Двумя такими двигателями мощностью 500 кВт каждый можно будет оборудовать региональный самолет на 19 мест. На уровень демонстратора с пилотом можем выйти в 2019 году. А пилотируемый самолет на два места можем сделать хоть сейчас. Было бы больше средств, наверное, взлетели бы уже в следующем году.

— Поговорим о двигателях для малой авиации. Для ТВС-2-ДТ, созданного СибНИА на замену Ан-2, планируется устанавливать TPE331 компании Honeywell. Почему у нас нет новых разработок в этом сегменте?

— Проблема не в отсутствии новых разработок, они могут быть. Эти самолеты и их двигатели относятся к предыдущим поколениям. Нужны большие вложения в проектирование, испытания и в создание производств, рентабельность которых очень низкая. А западные страны, в отличие от нас, сохранили свои производства.

Недавно в ЦИАМ прошла конференция как раз по теме создания единой федеральной концепции развития двигателестроения для малой и региональной авиации. Была создана рабочая группа, которая представит предложения правительству.

Современные отечественные серийные газотурбинные двигатели для самолетов и вертолетов малой и региональной авиации сегодня просто отсутствуют. В разработке сейчас находятся только два отечественных двигателя: ТВ7-117СТ-01 для самолета Ил-114-300 и ВК-800С для ремоторизации самолета Л-410.

Предпринимаются попытки наладить серийное производство малоразмерных двигателей (в основном поршневых), так как они применяются и на беспилотных летательных аппаратах. Однако их надо разрабатывать в широком диапазоне: от 50–60 до 300–500 л.с.

Еще одним важным направлением исследований являются работы по односекционному экспериментальному роторно-поршневому двигателю, на базе которого возможно создание модельного ряда авиадвигателей мощностью от 100 до 400 л.с. Это размер двигателя для Як-152. Но это демонстратор технологий. Необходимо просчитать, сколько будет стоить зарубежный двигатель, а сколько — отечественный.

Для обеспечения конкурентоспособности отечественных малоразмерных двигателей необходимо создать научно-технический задел по технологиям электрического "умного" двигателя. Исследования по этим направлениям ведутся в ЦИАМ совместно с отраслевыми ОКБ. Реализация технологий должна обеспечить к 2035 году снижение удельного расхода топлива на 15–20%, снижение массы до 30% и повышение надежности и ресурса в два-три раза.

Одним из направлений, позволяющих кардинально улучшить характеристики поршневых двигателей, является применение турбокомпаундных схем, в которых энергия выхлопных газов используется для получения дополнительной мощности, используемой на привод воздушного винта или электрогенератора.  

— Получается, перспективы учебной авиации плачевны?

— Нужны тысячи двигателей, чтобы окупить новую разработку. Иногда проще купить или локализовать производство. Это сложная проблема. Поршневые двигатели, наверное, могут развиваться только на базе импортозамещения. Безусловно, двигатели для беспилотников могут выйти в серийное производство, так как сейчас ученые думают над концепцией "роя", то есть большого количества, БПЛА (беспилотный летательный аппарат). Уже есть много проектов, мы регулярно проводим экспертизу некоторых из них. Все развивается, но есть большая проблема с нормативной базой по беспилотной авиации.

— Что можете сказать о нашумевшем в этом году заявлении китайских ученых, которые сообщили о создании "рабочей" версии микроволнового двигателя EmDrive? Его работу действительно невозможно объяснить фундаментальными законами физики? Теоретически — можно ли создать что-то подобное?

— Двигатель EmDrive состоит из устройства-магнетрона, генерирующего микроволновое излучение, и резонатора. Принцип его работы представляет собой новую концепцию электрореактивных двигателей, которые напрямую конвертируют подводимую электрическую энергию в тягу. Никакого нарушения законов физики здесь нет. Двигатель вырабатывает "постоянную" тягу, не тратя при этом топливо, а используя энергию микроволн.

Однако если бы доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы энтузиастов "невозможного" двигателя. Кто-то любит замечать, что работает — и ладно, не обязательно же знать, как. Но такой подход может привести к неожиданным проблемам при практическом использовании. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. А ведь никому не нужно, чтобы аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. К классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе. Пока создатели EmDrive не могут показать ни того ни другого.

Беседовала Анна Юдина

Источник

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] => [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_PICTURE] => 2884 [LANG_DIR] => / [SORT] => 500 [CODE] => the-head-of-ciam-russia-participates-in-the-creation-of-supersonic-aircraft-on-hydrogen-fuel [EXTERNAL_ID] => 815 [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_CODE] => partners-news [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => s1 ) ) [arReplacedAliases] => [arResultAdd] => [bNavStart] => 1 [bShowAll] => [NavNum] => 1 [NavPageCount] => 5 [NavPageNomer] => 3 [NavPageSize] => 6 [NavShowAll] => [NavRecordCount] => 26 [bFirstPrintNav] => 1 [PAGEN] => 3 [SIZEN] => 6 [SESS_SIZEN] => [SESS_ALL] => [SESS_PAGEN] => [add_anchor] => [bPostNavigation] => [bFromArray] => [bFromLimited] => 1 [sSessInitAdd] => [nPageWindow] => 5 [nSelectedCount] => 26 [arGetNextCache] => Array ( [ID] => [IBLOCK_ID] => [IBLOCK_SECTION_ID] => [NAME] => [ACTIVE_FROM] => [TIMESTAMP_X] => [DETAIL_PAGE_URL] => [LIST_PAGE_URL] => [DETAIL_TEXT] => 1 [DETAIL_TEXT_TYPE] => [PREVIEW_TEXT] => 1 [PREVIEW_TEXT_TYPE] => [PREVIEW_PICTURE] => [LANG_DIR] => [SORT] => [CODE] => [EXTERNAL_ID] => [IBLOCK_TYPE_ID] => [IBLOCK_CODE] => [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [LID] => ) [bDescPageNumbering] => [arUserFields] => [usedUserFields] => [SqlTraceIndex] => [DB] => CDatabase Object ( [db_Conn] => mysqli Object ( [affected_rows] => 9 [client_info] => 5.1.73 [client_version] => 50173 [connect_errno] => 0 [connect_error] => [errno] => 0 [error] => [error_list] => Array ( ) [field_count] => 14 [host_info] => Localhost via UNIX socket [info] => [insert_id] => 0 [server_info] => 5.1.73 [server_version] => 50173 [stat] => Uptime: 86805173 Threads: 1 Questions: 35311953 Slow queries: 0 Opens: 388281 Flush tables: 1 Open tables: 64 Queries per second avg: 0.406 [sqlstate] => 00000 [protocol_version] => 10 [thread_id] => 3707689 [warning_count] => 0 ) [version] => [escL] => ` [escR] => ` [alias_length] => 256 [DBName] => ciam [DBHost] => localhost [DBLogin] => ciam [DBPassword] => WlymfM9wqBUvIeLM8qgo [bConnected] => 1 [debug] => [DebugToFile] => [ShowSqlStat] => [db_Error] => [db_ErrorSQL] => [result] => [type] => MYSQL [column_cache] => Array ( ) [bModuleConnection] => [bNodeConnection] => [node_id] => [obSlave] => [cntQuery] => 0 [timeQuery] => 0 [arQueryDebug] => Array ( ) [sqlTracker] => ) [NavRecordCountChangeDisable] => [is_filtered] => [nStartPage] => 1 [nEndPage] => 5 [resultObject] => ) )

Подписаться на новости


*