Na posljednjem aeromitingu MAKS-2021, Ruska ujedinjena motorna korporacija (UEC) predstavila je niz obećavajućih događaja u različitim smjerovima. Jedan od najzanimljivijih eksponata njegovog štanda bio je model hibridne elektrane (GSU) koji se razvijao za implementaciju u zrakoplovstvu. Očekuje se da će takav GSU moći pronaći primjenu u raznim projektima aviona i pružiti visoke performanse.
Obećavajući pravac
Hibridna postrojenja zasnovana na plinskoj turbini ili klipnom motoru zajedno s različitim električnim komponentama imaju niz važnih karakteristika i prednosti u odnosu na tradicionalne sisteme. Ove prednosti se mogu koristiti u različitim oblastima, uključujući u vazduhoplovstvu. Trenutno se u nekoliko zemalja odjednom provodi razvoj zrakoplovnih GSU -a različitog sastava. Neki projekti su već izvedeni na testu i na terenu.
U kolovozu 2020. ruski UEC pokrenuo je sličan projekt. JSC UEC-Klimov imenovan je vodećim developerom. Cilj novog projekta je stvaranje obećavajućeg sekvencijalnog kruga HSS -a snage ili 500 kW. Ova instalacija će se temeljiti na najnovijem motoru s turbo vratilom VK-650V.
Do sada su završene prve faze projekta i utvrđen opći izgled instalacije. Osim toga, napravljena je maketa prikazana na nedavnoj izložbi MAKS-2021. U bliskoj budućnosti pojavit će se demonstracijski model za testiranje na klupi. Tijekom sljedećih godina dostići će svoj maksimalni kapacitet i omogućiti prijelaz na nove faze.
Prema UEC -u, 2022. godine demo model GSU -a trebao bi pokazati snagu od 150 kW i osigurati provjeru postavljenih rješenja. Zatim će biti finaliziran, a ispitivanja su planirana za 2023. s postizanjem projektne snage 500 kW. Na temelju rezultata ovih aktivnosti, 2024. godine počet će eksperimentalni projektni projekti za stvaranje punopravnog GSU-a za upotrebu u zrakoplovima. Planirano je da se završi 2028.
UEC je već identificirao područja primjene obećavajućeg GSO -a. Ovaj sistem se može koristiti na avionima za lokalne linije, na lakim višenamjenskim helikopterima i na bespilotnim letjelicama težine do 8 tona. Također se može koristiti na raznim vozilima s okomitim polijetanjem, na obećavajućim "zračnim taksijima" itd. Sličan sistem za čamce i brodove bit će razvijen na bazi zrakoplovne GSU. Razvijat će kapacitet od 200-250 kW.
Ugledni izgled
Na MAKS-2021 demonstrirana je maketa GSU-a u konfiguraciji za bespilotnu letjelicu tipa helikopter s četiri rotora. Jedinice instalacije postavljene su na postolje koje simulira sličan proizvod. Ovakav pristup ekranu omogućuje procjenu veličine GSU -a i mogućnosti njegovog postavljanja u avion.
Kompaktni agregat na plinske turbine zasnovan na postojećem motoru dovoljne snage postavljen je na konvencionalni trup trupa. Pored njega su instalirane baterije i jedinice energetske elektronike. Na "krilima" su postavljena četiri elektromotora sa rotorima. Sve komponente GSU -a povezane su kablovima.
Raspored odražava opću shemu i sastav obećavajuće GSU u odnosu na četverokopter. Avioni drugih shema i klasa dobit će instalacije drugačije kompozicije i arhitekture. Dakle, moguće je koristiti različit broj elektromotora, različite konfiguracije baterija itd.
Principi rada nove GSU prilično su jednostavni. Motor s turbo vratilom s generatorom proizvodi električnu energiju za energetsku elektroniku. Potonji je odgovoran za kontrolu elektromotora odgovornih za let, a također puni baterije. Načini rada instalacije iz UEC -a još nisu specificirani.
Teškoće i prednosti
Hibridno postrojenje zasnovano na motoru s turbo vratilom i električnim komponentama ima niz izrazitih prednosti u odnosu na tradicionalne sisteme. U isto vrijeme postoje i nedostaci različitih vrsta. Očigledno je da će vam ispravan pristup dizajnu samog GSU -a i odabiru aviona za njega omogućiti maksimalni povrat uz minimalne nedostatke.
Sustavi plinskih turbina uključuju brojne različite komponente, zbog čega se razlikuju od tradicionalnih sustava plinskih turbina većom složenošću i cijenom. Osim toga, hibridna instalacija ima veću ukupnu zapreminu i masu, što nameće ograničenja razvoju aviona -nosača. Istovremeno, GSU jedinicama nije potrebna čvrsta mehanička veza jedna s drugom, te se mogu rasporediti po raspoloživim količinama, što pojednostavljuje raspored aviona.
Hibridna postrojenja mogu pokazati visoku efikasnost potrošnje goriva. Da bi se to postiglo, motor s turbo vratilom mora raditi na optimalnim načinima rada koji daju minimalnu potrošnju goriva, a upravljačkim sustavima je povjeren zadatak pravilne raspodjele električne energije između motora i baterija u skladu s trenutnim načinom leta. U isto vrijeme poboljšavaju se i druge karakteristike: resurs raste i smanjuju se štetne emisije.
Let uređaja sa GSU -om vrši se elektromotorima kojima upravlja elektronika. To vam omogućuje učinkovitije održavanje potrebnog načina rada, kao i brzu promjenu uzimajući u obzir promjenjive uslove. Konkretno, osigurat će brzo oslobađanje do maksimalne snage.
Ovisno o sastavu i principima upravljanja, GSU je teoretski sposoban raditi u nekoliko načina, uključujući bez upotrebe motora s turbo vratilom - samo zbog baterija. Ovaj način će povećati pouzdanost i sigurnost: u slučaju kvara glavnog motora i generatora, zrakoplov će moći nastaviti let.
Planovi za budućnost
Zahvaljujući jednoj ili drugoj prednosti, hibridne elektrane različite arhitekture mogu pronaći mjesto u zrakoplovstvu i potisnuti tradicionalne sisteme. GSO su od interesa u kontekstu daljnjeg razvoja aviona i helikoptera s ljudskom posadom i bez posade. Međutim, iako ne treba očekivati da će u razumnom roku uspjeti u potpunosti zamijeniti druge mogućnosti za elektrane.
Potencijal GSO -a prirodno privlači programere i kupce iz različitih zemalja, a od prošle godine ruska industrija je blisko angažirana na ovoj temi. Prvi radovi su već izvedeni, formirani su opći principi projekata koji obećavaju i identificirana su buduća područja njihove primjene. Osim toga, prikazan je model budućeg proizvoda i najavljeni događaji za naredne godine.
Razvojni radovi na elektrani snage 500 kW zasnovanoj na motoru VK-650V odvijat će se 2024-28. Tako se već sredinom desetljeća ili početkom njegove druge polovine može očekivati pojava prvih punopravnih avionskih projekata za domaće zrakoplovstvo GSU. Morat će se pojaviti i projekti za uvođenje pomorskih modifikacija.
Nije poznato šta će biti avioni i čamci sa hibridnom elektranom. Međutim, jasno je da ovaj smjer ima veliki potencijal i omogućava vam da dobijete vrlo zanimljive mogućnosti. Treba ga razviti s ciljem praktične primjene. To je ono što UEC radi od prošle godine - i već je spreman pokazati prve rezultate.
