Viimasel lennunäitusel MAKS-2021 tutvustas Venemaa United Engine Corporation (UEC) mitmeid paljulubavaid arenguid eri suundades. Selle stendi üks huvitavamaid eksponaate oli hübriidjaama (GSU) mudel, mida arendatakse lennunduses kasutamiseks. Eeldatakse, et selline GSU suudab leida rakendusi erinevates lennukiprojektides ja pakkuda suurt jõudlust.
Paljutõotav suund
Hübriidseadmetel, mis põhinevad gaasiturbiinil või kolbmootoril koos erinevate elektriliste komponentidega, on traditsiooniliste süsteemide ees mitmeid olulisi omadusi ja eeliseid. Neid eeliseid saab kasutada erinevates valdkondades, sh. lennunduses. Praegu arendatakse mitmes riigis korraga erineva koosseisuga lennunduse GSU -sid. Mõned projektid on juba viidud pingile ja välikatsetele.
Aasta augustis alustas Venemaa UEC sarnast projekti. Juhtivaks arendajaks määrati JSC UEC-Klimov. Uue projekti eesmärk on luua paljulubav järjestikune HSS -ahel võimsusega või 500 kW. See paigaldus põhineb uusimal turbovõlli mootoril VK-650V.
Praeguseks on projekti varased etapid lõpule viidud ja paigaldise üldine välimus kindlaks määratud. Lisaks tehti makett, mida näidati hiljutisel näitusel MAKS-2021. Lähitulevikus on demonstreerimismudel pingi katsetamiseks. Järgmiste aastate jooksul saavutab see oma maksimaalse võimsuse ja võimaldab üleminekut uutele etappidele.
UEC andmetel peaks 2022. aastal GSU demomudel näitama võimsust 150 kW ja tagama kehtestatud lahenduste kontrollimise. Seejärel see viimistletakse ja testid on kavandatud 2023. aastaks, saavutades projekteerimisvõimsuse 500 kW. Nende tegevuste tulemuste põhjal alustatakse 2024. aastal eksperimentaalse projekteerimistööga, et luua täisväärtuslik GSU lennukites kasutamiseks. See on plaanis lõpetada 2028. aastal.
UEC on juba kindlaks määranud paljutõotava GSO rakendusvaldkonnad. Seda süsteemi saab kasutada kohalike liinide lennukitel, kergetel mitmeotstarbelistel helikopteritel ja kuni 8 tonni kaaluvatel UAV-del. Seda saab kasutada ka erinevatel vertikaalsetel stardisõidukitel, paljulubavatel "õhutaksodel" jne. Sarnane süsteem paatide ja laevade jaoks töötatakse välja lennunduse GSU baasil. See arendab võimsust 200-250 kW.
Mock-up välimus
MAKS-2021-l demonstreeriti GSU maketti nelja rootoriga helikopteritüüpi UAV konfiguratsioonis. Installatsiooni üksused paigutati alusele, mis simuleeris sarnast toodet. Selline lähenemine kuvarile võimaldab hinnata GSU suurust ja selle paigutamise omadusi lennukile.
Tavalisele kerele paigutati kompaktne gaasiturbiinigeneraatorite komplekt, mis põhineb olemasoleval piisava võimsusega mootoril. Selle kõrvale paigaldati aku ja toiteelektroonika. "Tiibadele" paigutati neli rootoriga elektrimootorit. Kõik GSU komponendid ühendati kaablitega.
Paigutus peegeldab paljulubava GSU üldist skeemi ja koosseisu kvadrokopteri suhtes. Teiste skeemide ja klasside õhusõidukid paigaldatakse erineva koostise ja arhitektuuriga. Seega on võimalik kasutada erinevat arvu elektrimootoreid, erinevaid aku konfiguratsioone jne.
Uue GSU tööpõhimõtted on üsna lihtsad. Generaatoriga turbovõlli mootor toodab jõuelektroonikale elektrienergiat. Viimane vastutab lennu eest vastutavate elektrimootorite juhtimise eest ning laeb ka akusid. UEC -st pärit käitise töörežiime pole veel täpsustatud.
Raskused ja eelised
Turbovõllmootoril ja elektrikomponentidel põhineval hübriidseadmel on traditsiooniliste süsteemide ees mitmeid eristavaid eeliseid. Samal ajal on ka mitmesuguseid puudusi. Ilmselgelt võimaldab õige lähenemine GSU enda ülesehitusele ja selle jaoks õhusõiduki valikule saada minimaalse miinusega maksimaalset tulu.
Gaasiturbiinisüsteemid sisaldavad mitmeid erinevaid komponente, mistõttu erineb see traditsioonilistest gaasiturbiinisüsteemidest suurema keerukuse ja kulude poolest. Lisaks on hübriidinstallatsioonil suurem kogumaht ja mass, mis seab piiranguid kandelennuki arendamisele. Samal ajal ei vaja GSU üksused üksteisega jäika mehaanilist ühendust ja neid saab paigutada olemasolevate mahtude vahel, mis lihtsustab lennuki paigutust.
Hübriidtaimed võivad näidata kõrget kütusesäästlikkust. Selleks peab turbovõlli mootor töötama optimaalsetes režiimides, mis annavad minimaalse kütusekulu, ja juhtimissüsteemide ülesandeks on elektri õige jaotamine mootorite ja akude vahel vastavalt kehtivale lennurežiimile. Samal ajal paranevad ka muud omadused: ressurss kasvab ja kahjulikud heitkogused vähenevad.
Seadme lendu GSU -ga teostavad elektroonika juhitavad elektrimootorid. See võimaldab teil tõhusamalt säilitada vajalikku töörežiimi, samuti seda kiiresti muuta, võttes arvesse muutuvaid tingimusi. Eelkõige tagab see kiire vabastamise maksimaalse võimsusega.
Sõltuvalt koosseisust ja juhtimispõhimõtetest on GSU teoreetiliselt võimeline töötama mitmes režiimis, sh. ilma turbovõlli mootori kasutamiseta - ainult akude tõttu. See režiim suurendab töökindlust ja ohutust: peamasina ja generaatori rikke korral saab lennuk oma lendu jätkata.
Plaanid tulevikuks
Tänu ühele või teisele eelisele võivad eri arhitektuuriga hübriidjaamad leida koha lennunduses ja tõrjuda välja traditsioonilisi süsteeme. GSO -d pakuvad huvi mehitatud ja mehitamata õhusõidukite ja helikopterite edasiarendamise kontekstis. Siiski ei tohiks oodata, et mõistliku aja jooksul suudavad nad elektrijaamade muud võimalused täielikult välja tõrjuda.
GSO potentsiaal meelitab loomulikult arendajaid ja kliente erinevatest riikidest ning alates eelmisest aastast on Venemaa tööstus selle teemaga tihedalt tegelenud. Esimesed tööd on juba tehtud, paljulubavate projektide üldpõhimõtted kujundatud ja nende rakendamise tulevased valdkonnad välja selgitatud. Lisaks näidatakse tulevase toote mudelit ja kuulutatakse välja tulevaste aastate sündmused.
VK-650V mootoril põhineva 500 kW elektrijaama arendustööd toimuvad aastatel 2024-28. Seega võib juba kümnendi keskel või selle teise poole alguses oodata kodumaise lennunduse GSU esimeste täieõiguslike lennukiprojektide ilmumist. Samuti peavad ilmuma projektid selle mereväe muutmise juurutamiseks.
Milliseks kujunevad hübriidjaamaga lennukid ja paadid, pole teada. Siiski on selge, et sellel suunal on suur potentsiaal ja see võimaldab teil saada väga huvitavaid võimalusi. Seda tuleks välja töötada praktilist rakendust silmas pidades. Seda on UEC teinud juba eelmisest aastast - ja on juba valmis esimesi tulemusi näitama.
