Na zadnjem letalskem sejmu MAKS-2021 je ruska združena korporacija motorjev (UEC) predstavila številne obetavne dogodke v različnih smereh. Eden izmed najbolj zanimivih eksponatov njegovega stojnice je bil model hibridne elektrarne (GSU), ki se razvija za uporabo v letalstvu. Pričakuje se, da bo takšna GSU lahko našla uporabo v različnih letalskih projektih in zagotovila visoko zmogljivost.
Obetavna smer
Hibridne naprave na osnovi plinske turbine ali batnega motorja, skupaj z različnimi električnimi komponentami, imajo številne pomembne lastnosti in prednosti pred tradicionalnimi sistemi. Te prednosti je mogoče uporabiti na različnih področjih, vklj. v letalstvu. Trenutno se v več državah hkrati razvija letalski GSU različne sestave. Nekateri projekti so bili že uvrščeni na klopne in terenske teste.
Avgusta 2020 je ruski UEC začel podoben projekt. JSC UEC-Klimov je bil imenovan za glavnega razvijalca. Cilj novega projekta je ustvariti obetavno zaporedno vezje HSS z zmogljivostjo ali 500 kW. Ta namestitev bo temeljila na najnovejšem motorju VK-650V s turbo gredjo.
Doslej so bile zaključene zgodnje faze projekta in določen splošni videz instalacije. Poleg tega je bil izdelan maketa, prikazana na nedavni razstavi MAKS-2021. V bližnji prihodnosti bo na voljo demonstracijski model za testiranje na mizi. V naslednjih letih bo dosegla največjo zmogljivost in bo omogočila prehod na nove stopnje.
Po podatkih UEC naj bi leta 2022 demo model GSU pokazal moč 150 kW in zagotovil preverjanje določenih rešitev. Nato bo dokončan, preskusi pa so načrtovani do leta 2023 z doseženo projektno močjo 500 kW. Na podlagi rezultatov teh dejavnosti se bodo leta 2024 začela eksperimentalna oblikovalska dela za ustvarjanje popolne GSU za uporabo na letalih. Dokončana naj bi bila leta 2028.
UEC je že opredelil področja uporabe obetavnega GSO. Ta sistem se lahko uporablja na letalih za lokalne linije, na lahkih večnamenskih helikopterjih in na brezpilotnih letalih, težkih do 8 ton. Uporablja se lahko tudi na različnih vozilih z navpičnim vzletom, na obetavnih "letalskih taksijih" itd. Podoben sistem za čolne in ladje bo razvit na podlagi letalske GSU. Razvil bo zmogljivost 200-250 kW.
Slikovni videz
Na MAKS-2021 je bila prikazana maketa GSU v konfiguraciji za UAV helikopterskega tipa s štirimi rotorji. Enote instalacije so postavili na stojalo, ki simulira podoben izdelek. Ta pristop k zaslonu omogoča oceno velikosti GSU in značilnosti njegove namestitve na letalo.
Kompaktni generator plinskih turbin, ki temelji na obstoječem motorju z zadostno močjo, je bil nameščen na običajnem trupu trupa. Zraven so namestili baterijo in enote močne elektronike. Na "krila" so bili postavljeni štirje elektromotorji z rotorji. Vse komponente GSU so bile povezane s kabli.
Postavitev odraža splošno shemo in sestavo obetavne GSU glede na kvadrokopter. Letala drugih shem in razredov bodo dobila namestitev drugačne sestave in arhitekture. Tako je mogoče uporabiti različno število elektromotorjev, različne konfiguracije baterij itd.
Načela delovanja nove GSU so precej preprosta. Motor s turbo gredjo z generatorjem proizvaja električno energijo za energetsko elektroniko. Slednji je odgovoren za krmiljenje elektromotorjev, odgovornih za let, in tudi polni baterije. Načini delovanja instalacije iz UEC še niso določeni.
Težave in prednosti
Hibridna naprava, ki temelji na motorju s turbo gredjo in električnimi komponentami, ima številne značilne prednosti pred tradicionalnimi sistemi. Hkrati pa obstajajo tudi različne pomanjkljivosti. Očitno vam bo pravilen pristop k zasnovi same GSU in izbiri letala zanjo omogočil največjo donosnost z minimalnimi pomanjkljivostmi.
Sistemi plinskih turbin vključujejo številne različne komponente, zato se od tradicionalnih sistemov plinskih turbin razlikujejo po večji zapletenosti in stroških. Poleg tega ima hibridna naprava večjo skupno prostornino in maso, kar nalaga omejitve pri razvoju letala -nosilca. Hkrati enote GSU ne potrebujejo toge mehanske povezave med seboj in jih je mogoče razporediti po razpoložljivih količinah, kar poenostavi postavitev letala.
Hibridne rastline lahko pokažejo visoko učinkovitost porabe goriva. Če želite to narediti, mora motor s turbo gredjo delovati v optimalnih načinih, ki dajejo minimalno porabo goriva, nadzorni sistemi pa so zadolženi za pravilno distribucijo električne energije med motorji in akumulatorji v skladu s trenutnim načinom letenja. Hkrati se izboljšujejo tudi druge značilnosti: vir raste in se zmanjšujejo škodljive emisije.
Letenje naprave z GSU izvajajo elektromotorji, ki jih upravlja elektronika. To vam omogoča učinkovitejše vzdrževanje zahtevanega načina delovanja, pa tudi njegovo hitro spreminjanje ob upoštevanju spreminjajočih se pogojev. Zlasti bo zagotovil hitro sprostitev na največjo moč.
Glede na sestavo in načela upravljanja lahko GSU teoretično deluje v več načinih, vklj. brez uporabe motorja s turbo gredjo - samo zaradi baterij. Ta način bo povečal zanesljivost in varnost: v primeru okvare glavnega motorja in generatorja bo letalo lahko nadaljevalo let.
Načrti za prihodnost
Zaradi ene ali druge prednosti lahko hibridne elektrarne različnih arhitektur najdejo mesto v letalstvu in izrinejo tradicionalne sisteme. GSO so zanimivi v okviru nadaljnjega razvoja letal in helikopterjev s posadko in brez posadke. Vendar pa ne gre pričakovati, da bodo v razumnem času lahko popolnoma izpodrinili druge možnosti za elektrarne.
Potencial GSO seveda privablja razvijalce in kupce iz različnih držav, ruska industrija pa se od lani tesno ukvarja s to temo. Prva dela so že izvedena, oblikovana so splošna načela obetavnih projektov in opredeljena prihodnja področja njihove uporabe. Poleg tega je prikazan model prihodnjega izdelka in napovedani dogodki za prihodnja leta.
Razvojna dela na 500 kW elektrarni na motorju VK-650V bodo potekala v letih 2024-28. Tako je že sredi njegovega desetletja oziroma v začetku druge polovice pričakovati pojav prvih polnopravnih letalskih projektov za domače letalsko GSU. Pojaviti se bodo morali tudi projekti za uvedbo njegove pomorske spremembe.
Ni znano, kakšna bodo letala in čolni s hibridno elektrarno. Jasno pa je, da ima ta smer velik potencial in vam omogoča, da dobite zelo zanimive priložnosti. Razviti bi ga bilo treba za praktično uporabo. UEC to počne že od lani - in že je pripravljen pokazati prve rezultate.
