«Электролёт» в развитии: год назад состоялась выкатка первого российского самолета с ГСУ

5 февраля 2022

Год назад, 5 февраля 2021 года, начались летные испытания российской летающей лаборатории Як-40ЛЛ с гибридной силовой установкой, в состав которой входит первый в мире электрический авиадвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП).

Демонстратор технологий гибридной силовой установки разрабатывается Центральным институтом авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского») по контракту с Минпромторгом России в рамках НИР «Электролёт СУ-2020» (СУ – силовая установка, прим. ред.) в широкой кооперации отечественных предприятий, в том числе ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (также входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского»), который переоборудовал Як-40 в летающую лабораторию.

Электродвигатель мощностью 500 кВт, приводящий воздушный винт, дополняет два турбореактивных двигателя самолета. Применение в двигателе ВТСП-технологий позволяет существенно снизить массу и габариты электрических машин и повысить их КПД.

После наземных испытаний, подтвердивших устойчивую совместную работу двигателя со всеми системами воздушного судна, Як-40ЛЛ прошел комплекс летных испытаний. В июле летающая лаборатория была представлена на экспозиции ЦИАМ на МАКС 2021 и совершила демонстрационный полет. После авиасалона испытания в Новосибирске были продолжены. В настоящее время демонстратор ГСУ дорабатывается и во второй половине года вновь встанет на летающую лабораторию. Трехлетняя НИР будет завершена в конце года.

Параллельно в ЦИАМ ведутся работы по созданию полностью электрической силовой установки для сверхлегких и легких воздушных судов. На МАКС 2021 демонстрировалась летающая лаборатория «Сигма 4Э» с электродвигателем мощностью 80 кВт и литий-ионными аккумуляторами. В планах на 2022 год – отработка электрической части на «Сигме-4Э», а на следующем этапе силовая установка самолета станет гибридной за счет установки водородного топливного элемента. Его масса будет сопоставима с массой аккумуляторной батареи, при этом гибридизация силовой установки позволит увеличить продолжительность полёта в 3-4 раза. Кроме того, топливный элемент может стать основой для вспомогательной электрической установки мощностью 30-40 кВт, демонстратор такого изделия тоже разработан в ЦИАМ. Данная НИР также планируется к завершению в 2022 году.

В планах ЦИАМ на этот год – начало работ над созданием ГСУ с кратно большей мощностью – 1,5-2,0 мВт. Ее особенностью станет использование не только более мощного привода на базе двигателя ВК-2500, но и применение жидкого водорода в качестве топлива и хладагента. С понижением температуры мощность электрических машин на ВТСП практически утраивается при сохранении массо-габаритных характеристик.

Наряду с использованием альтернативных топлив, гибридизация является одним из определяющих трендов в авиации. Преимущество гибридных силовых установок, прежде всего для малых и региональных самолетов, состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой — сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей. По завершении этих НИР Россия вплотную приблизится к открытию ОКР по созданию линейки ГСУ и ЭСУ для самолетов размерностью от 1 до 100 мест, в том числе для перспективных воздушных судов новых обликов: мультироторного типа, конвертопланов, вертикального взлета и посадки (аэротакси) и др.

– Для авиастроения, как и для других отраслей, характерна жесткая конкуренция за технологическое первенство, причем в глобальном масштабе, – говорит генеральный директор ЦИАМ Андрей Козлов. – Владеешь технологией – можешь влиять на стандарты и политику в сфере гражданской авиации. Одна из задач науки, в частности, ЦИАМ как головного НИИ отрасли, это как раз исследование прорывных технологий для плавного перехода к их промышленному производству. По ГСУ и ЭСУ мы накопили ценный практический опыт, активно применяем его в наших исследованиях и готовы передавать отраслевым предприятиям. Они, кстати, проявляют большой интерес. И я уверен, что у разработанных технологий есть потенциал и наземного применения.

------------------------------------------------------------------------------------
На фотографии: Як-40ЛЛ с ГСУ на МАКС 2021. Фото А. Мартынова