#ОАК_технологии Гибридные установки

Поиск новых типов силовых установок в авиации велся всю ее историю. Часто параллельно шли испытания двигателей на разных физических принципах. Это позволяло определить более перспективное направление работ. Сегодня активно идут эксперименты с установкой на самолетах электродвигателей. Этот тренд обусловлен их относительной простотой и экологичностью: у электродвигателей нет вредных выбросов, как у традиционных турбореактивных двигателей. Однако создание самолета, использующего в качестве силовой установки исключительно электрические двигатели, слишком сложная задача, требующая новых технологий в области хранения энергии: необходимы аккумуляторы, которые бы были достаточно легкими, быстро заряжались, обладали необходимой емкостью, не реагировали бы на различные климатические условия.

Если считать только в штуках, то чисто электрические летательные аппараты сейчас, пожалуй, самые массовые в мире. Но это всего лишь небольшие коптеры, служащие в большинстве случаев средством развлечения. Рост размеров таких летательных аппаратов упирается в существующие возможности электрических аккумуляторов. Более логичным пока видится вариант гибридной силовой установки, сочетающий газотурбинные или поршневые авиадвигатели с электрическими.

Сегодня направление малошумных и экологичных гибридных силовых установок стало одной из определяющих технологий для будущего авиации. Их исследованием, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все авиаконцерны мира и профильные научные центры. Такая авиация, по прогнозам, должна появиться в мире где-то в районе 2030 года. Преимущество гибридных силовых установок 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.

Лидером в этой области является Россия. В 2021 году в Сибирском научно-исследовательском институте авиации (СибНИА) им. С. А. Чаплыгина совместно с ЦИАМ был создан самолет-лаборатория Як-40ЛЛ. Это первая в мире летающая лаборатория для испытаний гибридной силовой установки, включающей электрический авиационный двигатель мощностью 500 кВт. Вместо центрального двигателя на этом «Яке» стоит газотурбинный двигатель ТВ2-117. На его валу установлен электрогенератор. Генератор является источником питания для уникального, не имеющего аналогов в мире по мощности электрического авиадвигателя. Его особенность заключается в применении в качестве обмоток статора высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. КПД электродвигателя составляет 98%.

Высокотемпературные сверхпроводники позволяет в разы снизить массу электрических машин. Есть все основания считать, что только подобная технология позволит в перспективе создавать электрические двигатели и генераторы мощностью 10-20 МВт для гибридных силовых установок ближне- и среднемагистральных самолетов. Применение же электродвижения в авиации позволит существенно снизить шум и потребление топлива. В перспективе 15-20 лет по мере усовершенствования технологий прогнозируется снижение затрат на эксплуатацию самолетов до 75%. ©️