В 2018 году я был в Геленджике на выставке Гидроавиасалон. И там я завис на стенде компании "СуперОкс", пытаясь понять, что это вообще такое.
Заметив мой интерес, ко мне подошел молодой человек, и принялся рассказывать про то, как совсем скоро сверхпроводящие электродвигатели будут бороздить просторы нашего неба.
Я оптимист, и всегда радуюсь всяческим инновациям, но, признаюсь, я тогда не поверил. По приезду домой я подготовил несколько материалов, а про СуперОкс даже не стал писать, несмотря на очень интересный рассказ. А потом и запись с диктофона удалил, настолько фантастичной мне показалась тогда эта идея.
А теперь мне стыдно: В Новосибирске испытали первый в мире самолет оснащенный сверхпроводящим электродвигателем. То, что я посчитал тогда несбыточной или крайне отдаленной фантастикой, буквально несколько дней назад начало испытываться в реальных условиях.
На аэродроме СибНИА им. Чаплыгина в Новосибирске начались наземные испытания летающей лаборатории на базе самолета Як-40 с гибридной силовой установкой на борту. В состав ее входит и сверхпроводящий электрический двигатель, впервые созданный в летном исполнении для крылатых машин такого класса
И это действительно фантастика, в том плане, что это совершенно точно не эволюция: на наших глазах создается новый класс авиации - электрические самолеты. И пока нигде в мире такого нет.
Но это не значит, что никто не пытается. Еще как пытаются! В мире существует несколько подобных программ.
Есть проект электросамолетов и у Siemens, и они даже уже летают. Но это легкий одноместный самолет. И в нем не используется сверхпроводимость, хотя двигатели обладают рекордной удельной мощностью, сомнительно, что они способны конкурировать с двигателями на основе сверхпроводников.
Темой электросамолетов занимается и Airbus. Проект E-Fan X разрабатывается совместно с Siemens и Rolls-Royce. Это гибридный самолет, также как и проект СуперОкс. Первый полет назначен на 2021 год.
Но всё это проекты с обычными электродвигателями. Впрочем, в Европе есть программа Advanced Superconducting Motor Experimental Demonstrator (ASuMED), которая координируется немецкой компанией Oswald Elektromotoren. В рамках этой программы создается сверхпроводящий двигатель-демонстратор, правда я пока так и не понял, на какой стадии находится этот проект, и есть ли реально работающий двигатель.
Так что занимается этой темой не только Россия. Но именно Россия продвинулась в ней дальше всех. У нас уже есть реально работающий сверхпроводящий электродвигатель, и он уже даже осуществляет пробежки на реально существующем самолете. Россия стала первой страной в мире, испытавшей такой летательный аппарат в рабочих условиях. По сути в нашей стране объединили проекты E-Fan X и ASuMED, таким образом мы находимся на шаг впереди.
На самолете-лаборатории СуперОкс установлена гибридная силовая установка, то есть на борту установлен как электрический сверхпроводящий двигатель, так и генератор, работающий на традиционном топливе, который вырабатывает электричество для работы электродвигателя. В принципе, по тому же пути идет и Airbus, но там электродвигатель традиционный. Поэтому, сколько инновационным бы не был используемый в проекте E-Fan X двигатель Siemens, он все равно не сможет тягаться по удельной мощности со сверхпроводящим двигателем СуперОкс. Технология сверхпроводимости дает значительное увеличение удельной мощности (отношение мощности к массе) электродвигателя и высокий КПД порядка 99%.
В конструкции этого двигателя используется так называемые высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП). Это не значит, конечно, что эффект сверхпроводимости в них проявляется уже при комнатной температуре. Это означает что сверхпроводимость возможна при температуре гораздо выше абсолютного нуля, например, при температуре жидкого водорода или гелия, а в перспективе даже азота.
ВТСП это уже давно не фантастика, и та же компания СуперОкс давным-давно их производит - она разработчик и производитель материалов, обладающих свойствами высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) и изделий на их основе. Свою продукцию компания поставляет в 20 стран мира. Так что главный компонент есть.
Сложность создания электродвигателя состоит в том, что не так-то просто обеспечить охлаждение для статора и ротора, так чтобы обмотка имела температуру, необходимую для появления эффекта сверхпроводимости. Но решение этой проблемы было найдено:
«Сложность охлаждения ВТСП-статора состоит в том, что материалы криостата будут находиться в зоне действия высоких переменных магнитных полей, которые вызывают интенсивный нагрев металлических материалов, увеличивая тепловую нагрузку на криогенный контур и понижая эффективность всей системы», — рассказал «Стимулу» Сергей Самойленков , генеральный директор компании — национального чемпиона «СуперОкс», которая также занимается разработкой ВТСП-электродвигателя. В «СуперОкс» разработана технология криостата для статора электродвигателя, не содержащего металлических деталей в активной части электродвигателя.
По словам руководителя компании, охлаждение ротора требует разработки вращающегося ввода хладагента с вакуумным уплотнением, что значительно усложняет и утяжеляет конструкцию ротора. «СуперОкс» выбрала иной технологический подход, не требующий вращающегося криостата. Вдобавок это позволяет сделать вал ротора полым и обеспечить через него управление винтом переменного шага — важное дополнение для авиации.
Источник: Журнал Стимул. https://stimul.online
Впрочем, конечно, всякое может еще случиться, и хотя перспективность применения ВТСП на самолетах еще в 2007 году подтвердило NASA, мы идем по неизведанной дорожке, которая может и в тупик привести.
Но даже в этом случае нам уже есть чем гордится, ведь даже просто создание ВТСП это высочайшие технологии, доступные лишь нескольким странам мира. А СуперОкс не только их разрабатывает, создает, производит, но и уже использует в реальных продуктах. Но наверное об этом стоит рассказать отдельно.
Обратите внимание на статью: Правда ли что «РусАл» теперь контроллируется госдепом? Разберёмся
Не забывайте подписываться на мой канал Дзен и репостить публикацию в соцсетях.
И заходите на наш сайт "Сделано у нас" - там хороших новостей гораздо больше! Присоединяйтесь к дружной команде авторов проекта "Сделано у нас", это очень просто.
И лайкнуть не забудьте :)