18 декабря 2020 года в расположенном в Новосибирске Сибирском научно-исследовательском институте авиации имени С.А. Чаплыгина (СибНИА, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») на летательный аппарат был установлен электрический двигатель на сверхпроводниках и выполнены его пробные запуски с воздушным винтом. Работы выполняются в рамках подготовки к летным испытаниям.
Электродвигатель является частью демонстратора гибридной силовой установки, которую разрабатывает Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, также входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Инновационный электродвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках мощностью 500 кВт (679 л.с.) создан компанией «СуперОкс». Ранее он, как и другие узлы и системы демонстратора гибридной силовой установки, прошел комплекс испытаний на специальных наземных стендах. Теперь на очереди следующий важный этап – летные испытания. Для них на базе самолета Як-40 создается летающая лаборатория. Летные испытания запланированы на 2021 год. Но перед этим у команды исследователей еще много работы. Необходимо провести всесторонние проверки работы электродвигателя на специально созданной для него мотораме на всех режимах работы, определить его влияние на оборудование самолета.
– Этой работой ЦИАМ реализует один из важнейших проектов в современной авиации. Мы создаем и испытываем технологию будущего – гибридную силовую установку на базе высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), – поясняет генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин. – Ее использование призвано решить ряд технологических вопросов, с которыми уже сейчас сталкивается воздушный транспорт. ЦИАМом и компанией «СуперОкс» проведен большой объем исследовательских, проектных и экспериментальных работ, теперь все разработанные научные и инженерные решения и их заявленные параметры и характеристики будут проверены летным экспериментом.
– Наши разработки опираются на многолетние исследования и испытания: у нас за плечами сотни изготовленных прототипов обмоток и около десяти изготовленных и испытанных образцов двигателей разной мощности. Российские ученые первыми в мире могут начать испытания электрического авиационного двигателя на ВТСП, за которым, мы верим, будущее всей авиационной индустрии, – говорит Андрей Вавилов, председатель совета директоров «СуперОкс».
Масштабная модель летающей лаборатории и натурный образец электродвигателя на высокотемпературных сверхпроводниках демонстрировались на стенде ЦИАМ на Международном аэрокосмическом салоне МАКС-2019. Экспонаты привлекли внимание официальной делегации во главе с Президентом России Владимиром Путиным.
– Энергоэффективный двигатель для авиации – это то, над чем сегодня работают все ведущие авиаконцерны мира. Мы были первые, кто создал такой двигатель с применением ВТСП-технологии, первые показали его высокую эффективность. И сегодня мы первые собираемся приступить к испытаниям в составе летающей лаборатории. ВТСП позволяет в разы снизить массу электрических машин. Применение электродвижения в авиации снизит шум и потребление топлива. В перспективе 15-20 лет по мере усовершенствования технологий экономия может составить до 75%, – комментирует генеральный директор «СуперОкс» Сергей Самойленков.
– Комплекс испытаний, в том числе летных, проводимых ЦИАМ и «СуперОкс», станет тем опережающим научно-техническим заделом, который позволит начать внедрение электротехнологий в авиацию и в перспективе ускорить создание летательных аппаратов с гибридными силовыми установками, – отмечает начальник отдела «Гибридные (электрические) силовые установки, системы и летательные аппараты» ЦИАМ Антон Варюхин.
Электрический двигатель на сверхпроводниках разработан компанией «СуперОкс» на средства гранта Фонда перспективных исследований. На основе этого электродвигателя ЦИАМ создает демонстратор гибридной силовой установки по контракту с Минпромторгом России. Институт также является ключевым участником комплексного научно-технического проекта «Электрический ЛА» (ЛА — летательный аппарат, прим. ред.), ведущая и координирующая роль в котором принадлежит НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», объединяющему основные научно-исследовательские центры авиационной промышленности.
Путь к гравилётам.
Не менее достойной для приложения многолетних сил исследователей была бы задача - сделать двигатель на конной тяге. Но они справедливо решили, что это был бы уровень прошлого века, даже с учётом изобретения энергетического нанооовса и выведения под него пород коней с нужным типом челюстей и пищевода.
А в общем - решались бы те же поразительные задачи: как быть с катастрофическим падением мощности при приближении к критической температуре и где выгуливать коней в процессе путешествия - равносильны задачам о хранении хладоагента в сосудах Дьюара или решение вопроса с ядерным реактором для питания холодильника.
Главное - чтобы академиков уважали и финансировали, а век определяет, какими задачами они будут заниматься.
Комментарии
Что, опять страна бензоколонка отличилась? :)
Мосфильм пашет в три смены не разгибаясь...
Ну если только на ядерных батарейках...
Что является источником питания/энергоносителем для такого двигателя?
мм турбина на керосине?
Да ну! Не комильфо. Сам не знаю, потому интересуюсь.
Написано гибридный,значит топливо тоже присутствует.
Вот в этом и кроется интрига. Какое топливо, для какой турбины/генератора/чёрт-знает-чего, что будет передавать вращающий момент непосредственно на этот новый чудо-двигатель?
Ну и если выяснится, что это обычное топливо и обычный ДВС, то в чём вообще прикол с "энергоэффективностью" двигателя на сверхпроводниках?
Сообщение сформулировано так, что вопросов больше, чем ответов.
Топливные элементы/ водород и т. п.
Наземный лазер. Зря что ли амеры твердотельный лазарь большой мощности изобретали..
Дык тоже наши же. Недавно статья была.
Вот всегда так: рано или поздно приходит какой-нить технарь со своими скучными формулами и напрочь убивает всю "романтику" очередного "прорыва".
И "зелёная энергетика" оказывается пошлым разволиловом, а "гениальный Маск" — просто ушлым мошенником.
Ога... И, что самое замечательное — спросить с этого Сергея Самойленкова через 20 лет будет уже решительно невозможно.
По факту, даже самые "высокотемпературные" сверхпроводники требуют под себя не хилую криогенную систему, которая, между прочим — не святым духом питается. Кроме того, общий КПД преобразования энергии топлива в кинетическую энергию движения самолёта равен... ПРОИЗВЕДЕНИЮ КПД всех промежуточных преобразований. Это закон Природы, увы. Любопытно было бы узнать: КАК добавление лишней ступени преобразования улучшает общий КПД? Ладно в автомобилях и во время "езды по городу" — там слишком часто неэкономичные режимы у обычного двигателя имеют место. Но самолёт 95% времени летит в своём самом экономичном режиме, "по выделенной улице" , без каких-то лишних манёвров.
«Меня терзают смутные сомнения...»©
Получение жидкого азота не проблема уже несколько десятилетий.
Гибридные силовые установки не в приусе появились. А применяются давно и много где.
Ага... Держал капельку жидкого азота у себя на ладони. Предлагаете таскать бак с жидким азотом с собой?
Вы невнимательны. Я упоминал неэкономичность ДВС в режиме езды по городу, где гибридная схема действительно оправдана.
Но самолёты львиную долю времени используют свою силовую установку как раз в самом оптимальном режиме. Поэтому, то, что вы приводите в статье - обычное научное исследование на перспективу, но не более того. Отсюда и лаг по времени "15 - 20 лет".
Ваша фраза:
вообще непонятна. Что вы понимаете под "максимальной работой" ? Если максимальный КПД — то он как раз имеет место во время "крейсерского полёта" и было бы разумно использовать накопленную энергию как раз во время взлёта-посадки. Но таскать с собой ради этого всё время накопители плюс Дьюар с азотом и ещё претендовать на какой-то коммерческий успех? Маловероятно. И "через 15-20 лет", если не изобретут сверхпроводники, работающие при комнатной температуре — тоже маловероятно, увы.
Ну не тянет то, что вы здесь "озвучили" на "прорыв". Больше — на показуху похоже. Что объективно дискредитирует хорошую в принципе идею.
Да. Если 200кг азота+200 кг системы охлаждения сэкономить тонну керосина.
Да. Никто и не говорил что прямо завтра такие самолёты будут летать.
Ну вот видите, в процессе написания комментария вы стали всё понимать. Писали бы дальше, прониклись бы и этой цитатой.
Варианты что накапливать электричество при работе турбины, а крейсерско летать на электричестве рассмотрите?
Не-а... Пассаж про «период максимальной работы керосинового двигателя» на мой взгляд по-прежнему похож на откровенный бред.
А, сама "тема" — на то, что кому-то из тех, кто "со связями", захотелось громко защитить диссертацию.
Как, когда-то, тому — кто отключил все защиты и вывел чернобыльский реактор в запретный режим работы.
Убытки от нынешней... "сенсации" с убытками и потерями от Чернобыля, канешна, не сравнить, но, пожалуй, только это и радует, увы. Потому, как сама "тема" — откровенное фуфло и показуха, извините.
То, что комбинированные силовые установки имеют право на жизнь прекрасно показывает автомобильный транспорт и городить этому лишнее доказательство в виде дорогущего самолёта — абсолютно пустая трата государевых денег. До "нормальных" сверхпроводников, которые могут сделать это направление рентабельным, извините — "как до Пекина раком". Причем, может статься, что те оптимистичные "15-20 лет", которые приводятся в статье, могут растянуться вообще неизвестно насколько, как с нынешним "управляемым термоядом".
"Накапливать", простите... КОГДА? В "крейсерском" режиме турбина и так находится на максимальном КПД. Возможно, это будет для вас открытием, но турбины на сегодня — это промышленные тепловые машины с максимально достижимым (!) КПД. Слово "промышленные" выделено специально, чтобы вы не вспоминали про "стирлинги" и прочую экзотику. Соответственно, любая промежуточная ступень преобразования энергии этот максимальный КПД во время "крейсерского" полёта может только снизить. Неприличный вопрос: ЗАЧЕМ ?
вспомни про первый советский гибрид под названием БелАЗ. Четыре электродвигателя на колёсах, с независимым управлением, силовая установка генерировала электричество. Упрощение ходовой части, уменьшением потерь.
Сдаётся мне, что тут применён тот же подход. КПД электрического двигателя выше, чем у аналогичного по мощности ДВС.
Так в тексте есть ответ: на горизонтальный полет нужна малая мощность, можно зарядить аккумулятор - а на взлете не насиловать керосиновые движки в неоптимальном режиме, а включить электрику.
Там же написано, в чем прикол. Он в том, что штатные двигатели на большинстве режимов, кроме ровного полета, работают не очень эффективно.
А генератор работает всегда в одном. самом эффективном режиме.
Да это жопа второго плана. Жопа первого - электромотры в своем большинстве работают за счет взаимодействия магнитных полей. И вот тут вопрос в канализации этих магнитных полей - они должны проходить именно там, где надо. Вопрос решается магнитопроводами, создающими десяток килограмм веса электромотора из каждой дюжины. Замена обмоток на сверхпроводящие с криосистемой снизят не вес электромотора, а лишь вес использованной меди, что полностью компенсирует криосистема. Когда медь будет стоить как сегодня платина - наверное подобный опыт получит экономические перспективы.
какпе магнитопроводв ... вы о о чем
вот их двигатель на 500 квт... там литевая батарея кстати еще планируется
https://nti2035.ru/media/publication/polet-na-sverkhprovodakh
и еще
Хрень какая то. Двиг на 500 кВт застроплен шнурком 12мм через две проушины....
Попахивает бутафорией.
в этом и суть что вес такого двига сильно меньше получается. Это и есть главная причина зачем связываться с СП
А чего там позади эдектромотора в раме на планере? Ну допустим это редуктор понижабщий, но его так много не может быть на 500кВт. остальное это обеспечение СП, видимо. Вот тебе и экономия выходит....
Все нормально с экономией там выхлодит...турбины (лучшие) 8 квт/кг...сейчас это все уже достигнуто ...есть двигатели 15 квт/кг...цель 20
https://sci-hub.do/https://ieeexplore.ieee.org/document/8949952
The specific power of the conventional aviation electric motors ranges from 0.5 to 2.5 kW/kg, approximately; though some prototypes with a magnitude of 5 kW/kg [18] are known. Notwithstanding, turbofan engines have the value of 3- 8 kW/kg, which eliminates the possibility of considering the use of traditional electric machines with copper windings as part of the propulsion system. To date, competitive performance can be achieved with the use of superconductor electrical motors, which can have a specific power of 10- 15 kW/kg and a specific moment of 35 Nm/kg, which makes them comparable with low-speed turbines [5]. Apart from this, superconducting electrical machines have the following advantages: higher efficiency; smaller values of inductive parameters, smaller noise level, etc [6].
В качестве топлива напрашивается СПГ, он же охладитель.
Все просто. На трехдвигательном самолете (ЯК-40) , вместо третьего (среднего) установили турбовинтовой двигатель ТВ7-117 , который крутит электрогенератор.
На носу установили электромотор с тянущим винтом, который питается от этого генератора. На взлете работают все три двигателя, и электромотор, после набора высоты в крейсерском полете два боковых двигателя выключаются и полет идет на одном гибриде .
Это же не готовый самолет, это демонстратор технологии, который должен показать, что такая силовая установка возможна. До реального самолета еще уйма работы.
Двс, который развивает мощность большую и 'упаковывает' часть энергии в аккумуляторы. Однако общая эффективность - считая НИОКР, сверхпроводники и жидкий азот, потери при преобразовании энергии через генератор, передачи энергии, выглядит сомнительно. Лучше продолжить наращивать эффективность и экономичность двигателя, напрямую преобразовывающего энергию, запасенную в углеводородах в механическую энергию. Думаю, сделают и прикинут, как оно работает и эффективно ли (думаю, нет).
Конкретно это демонстратор технологии - и здесь Кпд не так Важна.
а так у любых гибридов - что у турбин что у ДВС - узкий Диапазон высокого КПД, а здесь за счет стабильной нагрузки генератора с буферной емкостью можно получить заметную экономию топлива.
Добавил там комментарий как все это будет работать сейчас и зачем вообще так делают.
Спасибо. Ну, то есть это гибрид, но не на авто, а на самолёте. Так понятно.
1500 л.с.
Как что? Конечно же ветрогенератор! Самолёт летит с высокой скоростью, поток воздуха крутит ветрогенератор и от него работает электродвигатель!
Это пять.
Генератор. Самолёт летит - пропеллер крутится, генератор тоже. ))
Ядерная силовая установка. Что логично.
Похоже нечто подобное и тут только мощность в 15 раз больше.
это гибрид - Турбина в качестве генератора и ЭД на СП в качестве основного движителя.
Стоп. Не понял. А из какой розетки электричество брать? Пригляделся - едрить один движок в нос 40-му вставили. Кстати, охренительно маленький движок, реально. Но все равно откуда ток брать?
топливный элемент например. Наверно на дронах будет толк.
Еще система охлаждения непонятна. Она типо этого варианта-набираем высоту 12км а там температура -50С и сверхпроводники работают.
Як-40 получит опять 3 двигатель...
Такое оптимально при времени полёта 20ч и более - в зависимости от условий при выработке с топливных ячеек.
Конкурент адиабатическая турбина.
Сами сверхпроводники довольно интересны т.к. позволяют формировать системы встроенные в дроны для поисков геологических образований, геолокации, поиску ПЛ с ферро- и диамагнитными корпусами, большой массой внутри в активном режиме на любой глубине.
Также можно вспомнить работы Подклетного и Моданезе - можно получить конвертер в каждом 5 этажном доме, газ и нефть больше не топливо, а строительный материал буквально для всего. Газ это то же что сталь и частично еда, нефть как удобрения в 20 веке.
Подобные есть и другие авторы работы по этому и другим направлениям новых необычных физических теорий с практическими результатами не просто так шельмуют - ряд их способны работать как оружие гораздо более эффективное чем ядерное, доставка поражающего фактора практически мгновенна.
"Комариные плеши" В Т.Ч. С МГНОВЕННЫМ НАГРЕВОМ В ТЫСЯЧИ ГРАДУСОВ. Энергию несёт не само воздействие. Она мизерная.
Как минимум товарища Моданезе пытались взять в оборот через несколько лет после открытия.
А можно ссылочку где подробнее почитать (Кроме Стругацких)?
такими темпами развития малых ядерных реакторов и таких двигателей а авиации приведут - в стратегических ракетоносцах на мини АЭС, способных нести боевое дежурство без дозаправки по пол года (год не уверен, что экипаж выдержит).
В общем, интересное движение, фантазии бурлят ) И как всегда Новосибирск впереди планеты всей, молодцы!
Электродвигатель ему не нужен. МГД преобразователь это также высокие скорости потока и высокая степень ионизации.
Как и скоростная эрозия стенок МГД преобразователя.
И это тоже, малоприменимая штука большая энергия за короткое время, как для МГД установка глубинного зондирования "Сахалин"
Ага, а струя истекающих газов неплохой ракетный двигатель. И зачем тогда преобразовывать в э.энергию?
Для создания кратковременной (десяток секунд - минута) чудовищной электрической мощности.
Для геологоразведки такое применяют, или например для разрушения тяжëлых бетонных конструкций, когда подключаются к арматуре и за десяток секунд еë раскаляют в бетонных конструкциях, и расширяясь арматура от тепла растрескивает бетон. Таким способом разрушали целые здания.
А так же для питания исследовательских установок, когда требуются гигантские мощности длительностью в десятки секунд.
Ну космонавты и подводники выдерживают же.
Страницы