Viimeisessä MAKS-2021-ilmatäyttelyssä Venäjän United Engine Corporation (UEC) esitteli useita lupaavia kehityssuuntia eri suuntiin. Yksi osaston mielenkiintoisimmista näyttelyistä oli malli hybridivoimalaitoksesta (GSU), jota kehitetään ilmailua varten. Tällaisen GSU: n odotetaan löytävän sovelluksen eri lentokonehankkeisiin ja tarjoavan korkeaa suorituskykyä.
Lupaava suunta
Hybridilaitoksilla, jotka perustuvat kaasuturbiiniin tai mäntämoottoriin yhdistettynä erilaisiin sähkökomponenteihin, on useita tärkeitä ominaisuuksia ja etuja perinteisiin järjestelmiin verrattuna. Näitä etuja voidaan käyttää eri aloilla, mm. ilmailussa. Tällä hetkellä useissa maissa kerralla kehitetään eri kokoonpanon ilmailun GSU -yksiköitä. Jotkut hankkeet on jo saatettu penkki- ja kenttäkokeisiin.
Elokuussa 2020 Venäjän UEC käynnisti samanlaisen projektin. JSC UEC-Klimov nimitettiin johtavaksi kehittäjäksi. Uuden projektin tavoitteena on luoda lupaava peräkkäinen HSS -piiri, jonka kapasiteetti on tai 500 kW. Tämä asennus perustuu uusimpaan VK-650V-turboakselimoottoriin.
Tähän mennessä hankkeen alkuvaiheet on saatu päätökseen ja asennuksen yleisilme on määritetty. Lisäksi tehtiin malli, joka esitettiin äskettäisessä MAKS-2021-näyttelyssä. Lähitulevaisuudessa on esittelymalli penkkitestausta varten. Seuraavien vuosien aikana se saavuttaa suurimman kapasiteettinsa ja mahdollistaa siirtymisen uusiin vaiheisiin.
UEC: n mukaan vuonna 2022 GSU: n demomallin pitäisi näyttää 150 kW: n teho ja varmistaa vahvistettujen ratkaisujen todentaminen. Sitten se viimeistellään, ja testejä suunnitellaan vuodelle 2023, jolloin suunnitteluteho on 500 kW. Näiden toimintojen tulosten perusteella vuonna 2024 aloitetaan kokeellinen suunnittelutyö, jolla luodaan täysimittainen GSU ilma-aluksiin. Sen on tarkoitus valmistua vuonna 2028.
UEC on jo tunnistanut lupaavan GSO: n käyttöalueet. Tätä järjestelmää voidaan käyttää paikallislinjojen lentokoneissa, kevyissä monikäyttöisissä helikoptereissa ja enintään 8 tonnin painoisissa UAV-laitteissa. Sitä voidaan käyttää myös erilaisissa pystysuorissa lentoonlähtöajoneuvoissa, lupaavissa "ilma-takseissa" jne. Vastaava järjestelmä veneille ja aluksille kehitetään ilmailun GSU: n perusteella. Sen kapasiteetti on 200–250 kW.
Malli
MAKS-2021: ssä GSU-malli esiteltiin neljän roottorin helikopterityyppisen UAV: n kokoonpanossa. Asennuksen yksiköt sijoitettiin telineelle, joka simuloi samanlaista tuotetta. Tämä lähestymistapa näyttöön mahdollistaa GSU: n koon ja sen sijoittamisen ilma -alukseen ominaisuuksien arvioinnin.
Kompakti kaasuturbiinigeneraattorisarja, joka perustuu olemassa olevaan riittävän tehon moottoriin, sijoitettiin tavanomaiseen runkoon. Sen viereen asennettiin akku ja tehoelektroniikkayksiköt. "Siipien" päälle sijoitettiin neljä sähkömoottoria roottorilla. Kaikki GSU: n komponentit oli kytketty kaapeleilla.
Asettelu kuvastaa lupaavan GSU: n yleistä kaaviota ja kokoonpanoa suhteessa nelikopteriin. Muiden järjestelmien ja luokkien lentokoneisiin asennetaan eri koostumus ja arkkitehtuuri. On siis mahdollista käyttää eri määrä sähkömoottoreita, erilaisia akkukokoonpanoja jne.
Uuden GSU: n toimintaperiaatteet ovat melko yksinkertaiset. Turboakselimoottori, jossa on generaattori, tuottaa sähkötehoa tehoelektroniikalle. Jälkimmäinen vastaa lennosta vastaavien sähkömoottoreiden ohjaamisesta ja lataa myös akut. UEC -asennuksen käyttötapoja ei ole vielä määritetty.
Vaikeudet ja edut
Turboakselimoottoriin ja sähkökomponentteihin perustuvalla hybridilaitoksella on lukuisia etuja perinteisiin järjestelmiin verrattuna. Samalla on myös erilaisia haittoja. On selvää, että oikea lähestymistapa itse GSU: n suunnitteluun ja lentokoneen valintaan antaa sinulle mahdollisuuden saada maksimaalinen tuotto minimaalisilla haitoilla.
Kaasuturbiinijärjestelmät sisältävät useita erilaisia komponentteja, minkä vuoksi se eroaa perinteisistä kaasuturbiinijärjestelmistä monimutkaisemmalla ja kustannuksellisemmalla. Lisäksi hybridilaitteistolla on suurempi kokonaistilavuus ja -massat, mikä rajoittaa kantolentokoneen kehitystä. Samaan aikaan GSU -yksiköt eivät tarvitse jäykkää mekaanista yhteyttä toisiinsa, ja ne voidaan sijoittaa käytettävissä olevien tilavuuksien väliin, mikä yksinkertaistaa lentokoneen asettelua.
Hybridilaitokset voivat osoittaa korkean polttoainetehokkuuden. Tätä varten turboakselimoottorin on toimittava optimaalisilla käyttötavoilla, jotka kuluttavat mahdollisimman vähän polttoainetta, ja ohjausjärjestelmien tehtävänä on jakaa sähkö oikein moottorien ja akkujen välillä nykyisen lentotilan mukaisesti. Samalla parannetaan myös muita ominaisuuksia: resurssi kasvaa ja haitalliset päästöt vähenevät.
Laitteen lento GSU: n kanssa suoritetaan elektroniikan ohjaamilla sähkömoottoreilla. Näin voit ylläpitää tehokkaammin vaadittua toimintatilaa ja muuttaa sitä nopeasti ottaen huomioon muuttuvat olosuhteet. Erityisesti se varmistaa nopean vapautumisen maksimiteholle.
Kokoonpanosta ja hallintaperiaatteista riippuen GSU pystyy teoreettisesti toimimaan useissa tiloissa, mm. ilman turboakselimoottoria - vain akkujen takia. Tämä tila lisää luotettavuutta ja turvallisuutta: jos päämoottori ja generaattori vioittuvat, lentokone voi jatkaa lentoaan.
Tulevaisuudensuunnitelmat
Yhden tai toisen edun ansiosta eri arkkitehtuurien hybridivoimalaitokset voivat löytää paikkansa ilmailussa ja työntää pois perinteisiä järjestelmiä. GSO: t ovat kiinnostavia miehitettyjen ja miehittämättömien lentokoneiden ja helikoptereiden edelleen kehittämisessä. Kuitenkin, vaikka ei pitäisi odottaa, että kohtuullisessa ajassa he voivat syrjäyttää kokonaan muut voimalaitosten vaihtoehdot.
GSO: n potentiaali houkuttelee luonnollisesti kehittäjiä ja asiakkaita eri maista, ja viime vuodesta lähtien Venäjän teollisuus on ollut tiiviisti mukana tässä aiheessa. Ensimmäiset työt on jo suoritettu, lupaavien hankkeiden yleiset periaatteet on muodostettu ja niiden tulevia soveltamisalueita on tunnistettu. Lisäksi näytetään tulevan tuotteen malli ja ilmoitetaan tulevien vuosien tapahtumista.
VK-650V-moottoriin perustuvan 500 kW: n voimalaitoksen kehitystyötä tehdään vuosina 2024-28. Näin ollen jo vuosikymmenen puolivälissä tai sen jälkipuoliskon alussa voidaan odottaa ensimmäisten täysimittaisten ilma-alusprojektien ilmestymistä kotimaan ilmailun GSU: lle. Myös sen merivoimien muutoksen käyttöönottoa koskevat hankkeet on esitettävä.
Ei tiedetä, mitkä ovat lentokoneet ja veneet, joissa on hybridivoimala. On kuitenkin selvää, että tällä suunnalla on suuri potentiaali ja sen avulla voit saada erittäin mielenkiintoisia mahdollisuuksia. Sitä tulisi kehittää käytännön soveltamista silmällä pitäen. Tätä UEC on tehnyt viime vuodesta lähtien - ja se on jo valmis näyttämään ensimmäiset tulokset.
