På det siste flyshowet MAKS-2021 presenterte Russian United Engine Corporation (UEC) en rekke lovende utviklinger i forskjellige retninger. En av de mest interessante utstillingene på standen var en modell av et hybridkraftverk (GSU) som ble utviklet for implementering i luftfart. Det forventes at en slik GSU vil kunne finne anvendelse i forskjellige flyprosjekter og gi høy ytelse.
Lovende retning
Hybridanlegg basert på en gasturbin- eller stempelmotor kombinert med forskjellige elektriske komponenter har en rekke viktige funksjoner og fordeler i forhold til tradisjonelle systemer. Disse fordelene kan brukes på forskjellige felt, inkl. innen luftfart. For tiden, i flere land på en gang, utvikles luftfarts -GSUer med ulik sammensetning. Noen prosjekter har allerede blitt brakt til benk- og feltprøver.
I august 2020 lanserte den russiske UEC et lignende prosjekt. JSC UEC-Klimov ble utnevnt til hovedutvikler. Målet med det nye prosjektet er å skape en lovende sekvensiell HSS -krets med en kapasitet eller 500 kW. Denne installasjonen vil være basert på den nyeste VK-650V turboshaftmotoren.
Nå er prosjektets tidlige stadier fullført, og installasjonens generelle utseende er bestemt. I tillegg ble det gjort en mock-up, vist på det siste MAKS-2021-showet. I nær fremtid kommer det en demonstrasjonsmodell for benketesting. I løpet av de neste årene vil den nå maksimal kapasitet og tillate overgang til nye etapper.
I følge UEC, i 2022, bør en demomodell av GSU vise en effekt på 150 kW og sikre verifisering av de fastsatte løsningene. Deretter vil det bli ferdigstilt, og tester er planlagt for 2023 med oppnåelse av designkraften på 500 kW. Basert på resultatene av disse aktivitetene, i 2024, vil eksperimentelt designarbeid begynne å lage en fullverdig GSU for bruk på fly. Det er planlagt å stå ferdig i 2028.
UEC har allerede identifisert bruksområdene til den lovende GSO. Dette systemet kan brukes på fly for lokale linjer, på lette flerbrukshelikoptre og på UAV-er som veier opp til 8 tonn. Det kan også brukes på forskjellige vertikale startbiler, på lovende "flydrosjer" osv. Et lignende system for båter og skip vil bli utviklet på grunnlag av luftfarts -GSU. Den vil utvikle en kapasitet på 200-250 kW.
Mock-up look
På MAKS-2021 ble det demonstrert en modell av en GSU i en konfigurasjon for en UAV av helikoptertype med fire rotorer. Enhetene for installasjonen ble plassert på et stativ som simulerte et lignende produkt. Denne tilnærmingen til displayet gjør det mulig å vurdere størrelsen på GSU og funksjonene i plasseringen på flyet.
Et kompakt gassturbingeneratorsett basert på en eksisterende motor med tilstrekkelig kraft ble plassert på en konvensjonell flykropp. En batteripakke og kraftelektronikk -enheter ble installert ved siden av den. På "vingene" ble plassert fire elektriske motorer med rotorer. Alle komponentene i GSU var tilkoblet med kabler.
Oppsettet gjenspeiler den generelle ordningen og sammensetningen av den lovende GSU i forhold til quadrocopter. Fly av andre ordninger og klasser vil motta installasjon av en annen komposisjon og arkitektur. Så det er mulig å bruke et annet antall elektriske motorer, forskjellige batterikonfigurasjoner, etc.
Prinsippene for drift av den nye GSU er ganske enkle. En turboskaftmotor med generator genererer elektrisk kraft til kraftelektronikken. Sistnevnte er ansvarlig for å kontrollere de elektriske motorene som er ansvarlige for flyvningen, og lader også batteriene. Driftsmodusene for installasjonen fra UEC er ennå ikke spesifisert.
Vanskeligheter og fordeler
Et hybridanlegg basert på en turboskaftmotor og elektriske komponenter har en rekke særegne fordeler i forhold til tradisjonelle systemer. Samtidig er det også ulemper av forskjellige slag. Tydeligvis vil den riktige tilnærmingen til utformingen av GSU -en selv og valg av fly til den tillate deg å få maksimal avkastning med minimale ulemper.
Gasturbinsystemer inkluderer en rekke forskjellige komponenter, og det er derfor det skiller seg fra tradisjonelle gassturbinsystemer i større kompleksitet og kostnad. I tillegg har hybridinstallasjonen et større totalt volum og masse, noe som pålegger restriksjoner på utviklingen av transportflyet. På samme tid trenger ikke GSU -enheter en stiv mekanisk forbindelse med hverandre, og de kan være fordelt over de tilgjengelige volumene, noe som forenkler utformingen av flyet.
Hybridanlegg kan vise høy drivstoffeffektivitet. For å gjøre dette må turboskaftmotoren fungere i optimale moduser som gir et minimalt drivstofforbruk, og kontrollsystemene har til oppgave å fordele elektrisitet riktig mellom motorene og batteriene i henhold til gjeldende flymodus. Samtidig forbedres også andre egenskaper: ressursen vokser og skadelige utslipp reduseres.
Enhetens flyging med GSU utføres av elektriske motorer kontrollert av elektronikk. Dette lar deg mer effektivt opprettholde den nødvendige driftsmåten, samt raskt endre den med tanke på endrede forhold. Spesielt vil det sikre en rask frigjøring til maksimal effekt.
Avhengig av sammensetning og styringsprinsipper er GSU teoretisk sett i stand til å operere i flere moduser, inkl. uten bruk av turboakselmotor - bare på grunn av batterier. Denne modusen vil øke påliteligheten og sikkerheten: i tilfelle feil på hovedmotoren og generatoren, vil flyet kunne fortsette flyet.
Planer for fremtiden
Takket være en eller annen fordel kan hybridkraftverk med forskjellige arkitekturer finne et sted i luftfarten og skyve ut tradisjonelle systemer. GSOer er av interesse i forbindelse med den videre utviklingen av bemannede og ubemannede fly og helikoptre. Imidlertid, mens man ikke bør forvente at de i rimelig tid vil være i stand til å fullstendig fortrengte andre alternativer for kraftverk.
Potensialet til GSO tiltrekker naturligvis utviklere og kunder fra forskjellige land, og siden i fjor har den russiske industrien vært nært engasjert i dette emnet. De første arbeidene er allerede utført, generelle prinsipper for lovende prosjekter er dannet og fremtidige anvendelsesområder er identifisert. I tillegg vises en modell av det fremtidige produktet og hendelser for kommende år kunngjøres.
Utviklingsarbeid på et 500 kW kraftverk basert på VK-650V-motoren vil finne sted i 2024-28. Således, allerede i midten av tiåret eller i begynnelsen av andre halvdel av det, kan man forvente utseendet til de første fullverdige flyprosjektene for den innenlandske luftfarts-GSU. Prosjekter for innføringen av marinemodifikasjonen må også vises.
Det er ikke kjent hva fly og båter med hybridkraftverk vil være. Imidlertid er det klart at denne retningen har et stort potensial og lar deg få veldig interessante muligheter. Den bør utvikles med tanke på praktisk anvendelse. Dette er hva UEC har gjort siden i fjor - og det er allerede klart for å vise de første resultatene.
