Новые технологии идут по пути отказа от привычного топлива. Сейчас помимо трамваев и троллейбусов, нас окружают электрокары, электросамокаты и электропоезда. Поэтому закономерным становится вопрос – когда будут электрические самолеты? Есть разработки гибридного двигателя, который сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор. Сможет ли он стать заменой сегодняшним двигателям?
Отвечаем на эти вопросы в нашем материале.
Если сейчас отвечать на вопрос «Когда будут электрические самолеты?», то ответ будет неоднозначным. Они будут, в этом можно быть уверенным, это лишь вопрос времени и развития новых технологий.
Сегодня же аккумуляторы достаточной мощности и емкости, способные поднять самолет еще не созданы. Одно дело беспилотник с минимальной полезной нагрузкой и коротким временем полета, а другое − пассажирский самолет. Сложно даже представить, какими по размеру будут аккумуляторы, например, в российском региональном лайнере SSJ-100 для обеспечения полета на стандартное для него расстояние. Можно предположить, что если самолёт и поднимется в воздух, то места для пассажиров просто не останется.
Так как топливо для турбореактивных двигателей занимает значительно меньше места, то выбор авиа- и двигателестроителей закономерен. Надежность полета и его дальность важнее выбросов, шума и сложности обслуживания.
Подобный выбор стоял и до сих пор есть у автопроизводителей. Довольно долго высокая стоимость и низкая емкость аккумуляторов не позволяли производить электромобили, которые способны проехать расстояние, сопоставимое с машинами на двигателях внутреннего сгорания. Хотя вес автомобильных батарей − значительно менее значимый параметр для наземного транспорта, чем для самолетов.
Однако новые технологии внесли свои коррективы, и сейчас электромобили выпускаются в промышленных масштабах. Современные автопроизводители направили свои усилия на разработку батарей с нужными характеристиками. И это увенчалось успехом. В итоге появились разработки новых аккумуляторов, которые стали более компактными и емкими. Тем не менее, для авиации они все также не подходят - слишком большие и тяжелые.
Немного раньше повысить эффективность автомобилей, значительно снизив расход топлива и тем самым попутно уменьшив вредные выбросы, позволило внедрение гибридных автомобилей. На сегодняшний день «гибриды» − вполне рядовая технология в автомобилестроении.
В авиации оценили этот опыт и решили, что созданию гибридных силовых установок нужно уделить повышенное внимание. На сегодняшний день все ведущие производители авиадвигателей ведут работы в этой области. В списке есть такие гиганты, как американские Pratt & Whitney и General Electric, английский Rolls-Royce, французский Safran и, конечно, российская Объединенная двигателестроительная корпорация.
Несмотря на различные характеристики разрабатываемых силовых установок, у всех гибридных силовых установок есть общая черта − сочетание теплового и электрического двигателя. Летом этого года ОДК представила на международном форуме «Технопром-2023» демонстратор гибридной силовой установки мощностью 500 кВт, которая создана на основе перспективного двигателя ВК-650В.
Разберемся на его примере, как работает гибридная силовая установка в авиации. Турбовальный двигатель ВК-650В, работающий на оптимальном режиме, соединен с генератором, а тот через специальную электрическую систему подключен к аккумуляторам и электродвигателям летательного аппарата. В крейсерском режиме полета на питание электродвигателей подается мощность только от генератора, а избыток энергии идет на зарядку аккумуляторов. На взлете и посадке, то есть в режиме повышенной нагрузки силовых установок, подключается дополнительная мощность от батарей.
Постоянный режим работы двигателя ВК-650В обеспечивает высокую топливную эффективность и стабильную генерацию мощности, увеличивает ресурс. Аккумуляторы закрывают кратковременные повышения мощности электродвигателей на полетных режимах и, что немаловажно, позволяют продолжить работу в случае отказа турбовального мотора и мгновенно увеличат электрическую мощность. Все эти инновации обеспечат экономичность и безопасность полетов.
Работа над гибридной силовой установкой продолжается. У этой технологии большой потенциал применения – от беспилотников до пассажирских самолетов и вертолетов. Конечно, гибридные силовые установки вряд ли смогут сразу вытеснить газотурбинные двигатели из авиации. Но уже сегодня их возможности привлекают разработчиков из разных стран.
