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
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Новости
                )

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

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

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

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => СМИ о ЦИАМ
                )

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

    [2] => Array
        (
            [TEXT] => Интервью
            [LINK] => /press-center/interview/
            [SELECTED] => 1
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

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

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Интервью
                )

            [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
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                )

            [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
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                    [1] => Фотогалерея
                )

            [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
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                    [1] => Видеогалерея
                )

            [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
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Журналистам
                )

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

    [7] => Array
        (
            [TEXT] => Символика
            [LINK] => /press-center/brand
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => P
            [ITEM_INDEX] => 5
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Символика
                )

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

)
На электротяге: ЦИАМ разрабатывает двигатели будущего

На электротяге: ЦИАМ разрабатывает двигатели будущего

8 июня 2020

Электрические технологии — новый виток инновационного развития в авиации и наиболее очевидная ее перспектива. Концепции гибридного самолета или летательного аппарата «на батарейках», которые в будущем могут потеснить традиционные пассажирские лайнеры, теперь уже не кажутся столь невероятными. Особенно в свете ежегодно ужесточающихся требований международных организаций по выбросам вредных веществ в атмосферу.

Разработкой гибридных и полностью электрических силовых установок занимаются все крупные мировые авиационные производители и научные центры. В том числе и в России. Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») является головным исполнителем нескольких госконтрактов с Минпромторгом России по созданию электрических и гибридных силовых установок летательных аппаратов.

О перспективах этого направления и разработках ЦИАМ беседуем с начальником отдела «Электрические (гибридные) силовые установки, системы и летательные аппараты» Антоном Варюхиным.

— Антон Николаевич, какие проекты, направленные на создание отечественных электродвигателей, реализует ЦИАМ?

— Институт разрабатывает демонстратор гибридной силовой установки мощностью 500 кВт, работающий на эффекте высокоэффективной сверхпроводимости. Проект финансируется Минпромторгом России, в него вовлечены многие организации и университеты. Так электрический генератор мощностью 400 кВт ЦИАМ разработал и испытал совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ). Электродвигатель на эффекте высокотемпературной сверхпроводимости по заказу Фонда перспективных исследований (ФПИ) изготавливает ЗАО «СуперОкс».

Второй проект — полностью электрическая силовая установка для легкого двухместного самолета Сигма-4. Силовая установка делается в двух вариантах. Первый — полностью на аккумуляторах, второй — на аккумуляторах и водородных топливных элементах.

Также параллельно создается демонстратор вспомогательной энергетической установки мощностью 30-40 кВт для самолетов на базе топливного элемента. По сути это энергоузел, который может обеспечивать магистральный самолет электроэнергией. Например, на земле, для «подзарядки» перед взлетом. Такая силовая установка обеспечивает сокращение вредных выбросов (ее фактический выхлоп — водяной пар), снижает их концентрацию в районе аэродрома. В связи с ужесточающимися требованиями Международной организации гражданской авиации (ИКАО) на выбросы в аэропортовой зоне это направление очень перспективно и актуально.

И третий проект, также совместно с УГАТУ, — это электрический двигатель для электрической силовой установки лёгкого пилотируемого вертолета.

— В ЦИАМ уже велись работы по созданию летательных аппаратов на водородных топливных элементах. Знания коллег пригодились на первых этапах разработки?

— Разумеется. ЦИАМ начал заниматься этой темой еще в 2008 году, опыт наработан колоссальный, хотя разработки были полностью инициативными. Первыми электрическими летательными аппаратами стали беспилотники на водородных топливных элементах, сначала зарубежных, потом отечественных. То есть начиналось все, естественно, с малого... Позднее, когда государство сфокусировало свое внимание на электроавиации, ЦИАМ, обладающий опытом и знаниями в этой области, выиграл конкурс Минпромторга России и начал работать сразу по нескольким проектам. Институт привлек широкую кооперацию отечественных разработчиков, став своего рода интегратором направления гибридных и электрических силовых установок в России.

— Вернемся к электродвигателям. Какие еще выигрыши, кроме экологичности, они дают?

— Не совсем корректно говорить только об электродвигателях, правильнее говорить о силовой установке. Просто электродвигатель не содержит источник энергии. И вот, если говорить именно о гибридных или полностью электрических силовых установках, то они, прежде всего, дают преимущества по топливной эффективности.

В настоящее время повышение топливной эффективности традиционных газотурбинных двигателей дается все труднее и труднее. И здесь гибридизация может помочь. Традиционные ГТД должны работать на всех режимах и, в первую очередь, обеспечивать взлет и набор высоты. Так получается, что для крейсерского режима мощность такого двигателя избыточна. Для снижения мощности двигатель регулируется (дросселируется), что приводит к повышению удельного расхода топлива. Гибридная силовая установка как раз призвана решить эту проблему. Она позволяет комбинировать различные типы источников энергии, оптимизированные под определенный режим работы.

Есть множество схем гибридных силовых установок. В рамках разработки демонстратора мы реализуем так называемую последовательную гибридную силовую установку. В такой установке воздушный винт, или вентовентилятор, приводится во вращение электромотором. Саму электроэнергию электродвигатель получает от генератора, вращаемого газотурбинным двигателем, и от аккумуляторов. На взлете и наборе высоты одновременно будут работать газотурбинный двигатель и аккумуляторы. Газотурбинный двигатель оптимизирован под крейсерский режим полета и будет обеспечивать энергий электродвигатель и заряд аккумуляторов. Такое решение позволит за счет мощности второго источника облегчить ГТД энергии и расходовать на 20% меньше топлива, обеспечивая достаточную тягу при наборе высоты и экономию топлива в крейсерском полете.

Также подобная схема более экономична. Она позволяет вместо двух газотурбинных двигателей, дорогих в производстве и в обслуживании, использовать один. При этом возможные отказы в полете компенсировать мощностью аккумуляторной батареи.

Демонстратор гибридной силовой установки уже прошел стендовые наземные испытания. В дальнейшем планируется установить демонстратор на летающую лабораторию, созданную в СибНИА на базе самолета Як-40. Работы по переоборудованию летающей лаборатории ведутся с прошлого года.

— В чем особенность применения аккумуляторных батарей? Действительно ли существуют самолеты на «батарейках»?

— Полет на батарейках уже давно завладел мыслями многих изобретателей и инвесторов. Поэтому сейчас количество летательных аппаратов с электрической силовой установкой растет: каждый год заявляют чуть ли не по 100 проектов, бум просто невероятный. Стоит также отметить, что и в аккумуляторах произошел качественный скачок: за последние 15 лет их емкость увеличилась вдвое. О полноценном полете «на батарейках» говорить пока рано: в небе на них можно летать не больше часа. Однако для учебно-тренировочного самолета этого более чем достаточно.

Самолеты «на батарейках» не просто существуют, но даже сертифицированы. Это, например, словацкий Pipistrel Alpha Electro в Китае. Он, кстати, предназначен как раз для первоначального обучения пилотированию.

Основное же преимущество подобных летательных аппаратов — в простоте конструкции и в том, что силовой установке практически не требуется сервисного обслуживания. При этом стоимость электричества по сравнению с топливом также существенно ниже.

— Вы уже говорили о полностью электрической силовой установке, которую создает ЦИАМ. Она отвечает концепции самолета «на батарейках»?

— Да. Мы делаем силовую установку для самолета Сигма-4 в двух вариантах. Первый — это как раз «самолет на батарейках». Второй — на основе водородных топливных элементов.

— Насколько, по вашим прогнозам, ЦИАМ находится в тренде развития направления гибридных и электрических силовых установок в мире?

— Безусловно, неотъемлемой частью работ по созданию двигателей новых схем является анализ аналогичных проектов зарубежных коллег. Например, компания Siemens разрабатывает электродвигатели мощностью 260 кВт для легкого винтового полностью электрического летательного аппарата, Airbus и Boeing осваивают нишу аэротакси, создавая небольшие электрические самолеты и конвертопланы. Объем рынка аэротакси в будущем будет сопоставим с объемом рынка магистральных самолетов, поэтому коммерчески это очень перспективное направление. Неудивительно, что мировые разработчики его активно осваивают.

Конечно, мы по-настоящему активные работы начали несколько позже наших зарубежных коллег, и по временным затратам немного отстаем. Тот же Pipistrel Alfa Electro начал создаваться в 2012 году. Сейчас он выпускается сотнями штук в год. Но сейчас замечательное время — этап зарождения новой технологии, в рамках которой возможны множество направлений. На данном этапе очень трудно спрогнозировать, какое из них «выстрелит».

Мы сейчас тоже очень активно ведем разработки сразу по нескольким направлениям. Например, в области применения сверхпроводимости и криогеники на борту мы явно в лидерах.

— Новые технологии требуют и притока в отрасль нового поколения инженеров, снабженных знаниями и пониманием процессов создания и принципов работы. Вы преподавали в МФТИ и наверняка сможете сказать, насколько молодежи интересно направление электрических технологий?Насколько вузы готовы выпускать кадры, работающие в этом направлении?

— Наверно, в связи с вашим вопросом стоит вспомнить другое техническое ноу-хау, которое занимало умы всех вокруг и порождало множество недоумений на тему того, как изменится подготовка специалистов, да и вообще наша жизнь. Это беспилотная авиация и ее повсеместное развитие. Сейчас беспилотники используют все — от военных до продвинутых ресторанных сетей. То есть получается, что человечество очень быстро привыкло к новому технологическому укладу и стало его соавтором, модифицируя технологию для разных сфер применения.

Такая же ситуация и с электрическими технологиями в пилотируемой авиации. Конечно, это направление очень интересует молодых специалистов. Уверен, что и преподавание быстро изменится под новые реалии, ведь технический прогресс не стоит на месте.

Я уже называл УГАТУ. Активно исследованиями в области электрических технологий для транспорта занимаются и в других ведущих вузах, таких как МАИ и МЭИ. Новыми типами аккумуляторов и других электрохимических источников тока активно занимаются в МФТИ.

Вообще у нас в отделе половина сотрудников — это студенты и аспиранты МФТИ и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Недавно у меня защитился аспирант — выпускник МФТИ.

— Вы тоже выпускник МФТИ. Как начинался ваш профессиональный путь?

— В 2005 году я окончил Факультет аэромеханики и летательной техники МФТИ и поступил в аспирантуру. С четвертого курса начал работать в ЦАГИ и в инжиниринговой компании «Тесис», которая занималась разработкой расчетных программных комплексов, таких как CFD-комплекс FlowVision. Непосредственно в «Тесис» я занимался созданием программного комплекса для моделирования распространения акустических волн.

Потом мой профессиональный путь «повернул» в сторону моделирования работы различных электрохимических источников электрической энергии, в том числе твердополимерных топливных элементов. Поэтому, когда я пришел в ЦИАМ, электрические технологии были для меня тематикой не такой уж новой, хотя работа по созданию демонстраторов гибридных и электрических силовых установок стала личностным вызовом и одновременно очень интересным, перспективным и актуальным направлением.