Ученые Московского авиационного института (МАИ) создали и испытали маломасштабный демонстратор сверхпроводниковой системы. Он позволит строить более экономичные по потреблению топлива самолеты.
По мнению исследователей, серхпроводниковые системы нужны для создания экологически нейтральных летательных аппаратов с количеством пассажиров более 70 человек. «Таких систем в мире пока нет. Конкурентом можно считать проект Ascend, который реализует Airbus. По заявлениям разработчиков, первые испытания этой системы должны начаться в 2023 году. Можно сказать, что мы немного обгоняем наших западных коллег», - говорит начальник НИО-310 МАИ «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ Николай Иванов.
Демонстратор представляет собой канал генерирования постоянного тока напряжением 540 В и является системой, состоящей из пяти устройств: сверхпроводящего генератора, сверхпроводящего кабеля, выпрямительного устройства, накопителя энергии и системы криогенного охлаждения.
Со слов разработчиков, особенность системы еще и в том, что каждое из пяти упомянутых устройств само по себе уникально. Например, выпрямительное устройство имеет криогенное охлаждение: исследованием подобных устройств в мире занимаются всего несколько научных групп. Сверхпроводниковый кабель имеет уникальную конструкцию, которая призвана повысить его рабочие характеристики. Система криогенного охлаждения замкнутого типа позволяет производить непрерывное длительное охлаждение устройств, передает пресс-служба Минобрнауки РФ. Генератор имеет сверхпроводниковую обмотку якоря, которая стала предметом исследований, — например, до сих пор нет сложившейся теории и методики расчета потерь в ней.
Разработанный прототип сверхпроводниковой системы — это элемент системы электроснабжения или электродвижения будущих летательных аппаратов. Его расположение на борту самолета будет существенно зависеть от компоновки аппарата, передаваемой мощности, уровня температуры и других параметров. При этом снижение уровня вредных выбросов будет реализовано в первую очередь за счет снижения потребления топлива газотурбинным двигателем и оптимальным распределением мощности между тепловой и электрической энергией.
По словам ученого, на данный момент демонстратор прошел все запланированные испытания. Полученные экспериментальные данные в дальнейшем позволят увеличить надежность и эффективность сверхпроводниковых систем, так как при работе сверхпроводящей системы даже любая мелочь, будь то всплеск тока, колебание температуры, чрезмерные вибрации, могут привести к нештатной ситуации.
Следующий глобальный шаг — переход к опытной эксплуатации. Разработчики, в первую очередь, смотрят в сторону авиационных систем. Потенциальными заказчиками следующего этапа работ могут стать научно-исследовательские институты соответствующего направления.
«Для себя мы ставим задачу постановки подобных систем в опытную эксплуатацию. Это сложная задача. И в первую очередь она связана именно с определением законов взаимного влияния устройств в системе. Кроме того, очень важно разработать методы предиктивного анализа (мониторинга состояния) сверхпроводниковых устройств», - уточняет Николай Иванов.
Отметим, что проект был запущен в 2020 году, он стал одним из победителей конкурса Минобрнауки России на предоставление грантов в форме субсидий на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям. Проект выполнен в тесном сотрудничестве с отраслевыми институтами, такими как ЦАГИ, ЦИАМ, ГОСНИИАС. Кроме того, постоянный диалог о перспективах разработки и внедрения гибридных силовых установок ведется с ОДК.
Все материалы рубрики «Логистика и транспорт»
03.02.2023
