Nhà máy điện hỗn hợp hàng không của UEC
Tổng quan về bố cục cho MAKS-2021
Tại triển lãm hàng không MAKS-2021 vừa qua, Tập đoàn Động cơ Thống nhất của Nga (UEC) đã trình bày một số phát triển đầy hứa hẹn trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những triển lãm thú vị nhất của gian hàng của cô là mô hình nhà máy điện hybrid (HPU), đang được phát triển để triển khai tại hàng không. Người ta mong đợi rằng một HCS như vậy sẽ có thể được ứng dụng trong các dự án máy bay khác nhau và mang lại hiệu suất cao.
Hướng đi đầy hứa hẹn
Các nhà máy lai dựa trên tuabin khí hoặc động cơ piston kết hợp với các bộ phận điện khác nhau có một số tính năng và ưu điểm quan trọng so với các hệ thống của kiến trúc truyền thống. Những lợi thế này có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm. Trong ngành hàng không. Hiện tại, một số quốc gia đang đồng thời thử nghiệm HCS hàng không với nhiều thành phần khác nhau. Một số dự án đã được đưa ra thử nghiệm trên băng ghế dự bị và thử nghiệm toàn bộ.
Vào tháng 2020 năm 500, UEC của Nga đã khởi động một dự án tương tự. Công ty cổ phần UEC-Klimov được chỉ định là nhà phát triển chính. Mục đích của dự án mới là tạo ra một mạch GSU series hoặc 650 kW đầy hứa hẹn. Việc lắp đặt như vậy sẽ dựa trên động cơ turboshaft VK-XNUMXV mới nhất.
Đến nay, các giai đoạn đầu của dự án đã hoàn thành và diện mạo chung của cơ sở đã được xác định. Ngoài ra, một bản mô phỏng đã được thực hiện, được trình chiếu tại triển lãm MAKS-2021 gần đây. Sắp tới sẽ có mẫu trình diễn để thử nghiệm trên băng ghế dự bị. Trong những năm tới, nó sẽ đạt công suất tối đa và cho phép chúng tôi chuyển sang các giai đoạn mới.
Động cơ turboshaft và máy phát điện
Theo UEC, vào năm 2022, một mẫu trình diễn của GSU sẽ cho thấy công suất 150 kW và đảm bảo việc xác minh các giải pháp đã cam kết. Sau đó, nó sẽ được hoàn thiện và các thử nghiệm được lên kế hoạch vào năm 2023 để đạt được công suất thiết kế là 500 kW. Dựa trên kết quả của các hoạt động này, công việc phát triển sẽ bắt đầu vào năm 2024 để tạo ra một HCS chính thức sử dụng trên máy bay. Nó được lên kế hoạch hoàn thành vào năm 2028.
UEC đã xác định phạm vi của GSU đầy hứa hẹn. Hệ thống này có thể được sử dụng trên máy bay địa phương, trực thăng đa năng hạng nhẹ và trên UAV nặng tới 8 tấn. Nó cũng có thể được sử dụng trên nhiều phương tiện cất cánh thẳng đứng, taxi hàng không tiên tiến, v.v. Dựa trên GSU hàng không, một hệ thống tương tự sẽ được phát triển cho tàu thuyền. Nó sẽ phát triển công suất 200-250 kW.
bố cục xuất hiện
Tại MAKS-2021, một mô hình của HSU đã được trình diễn trong cấu hình cho một UAV loại trực thăng với bốn cánh quạt chính. Các đơn vị lắp đặt được đặt trên một giá đỡ bắt chước một sản phẩm tương tự. Cách tiếp cận màn hình này cho phép chúng tôi ước tính kích thước của HSU và các đặc điểm của vị trí đặt nó trên máy bay.
Trên thân máy bay có điều kiện, một tổ máy phát tua bin khí nhỏ gọn được đặt trên cơ sở một động cơ hiện có đủ công suất. Một bộ pin và các khối điện tử công suất đã được lắp đặt bên cạnh nó. Bốn động cơ điện với các cánh quạt được đặt trên "cánh". Tất cả các thành phần HSU được kết nối bằng cáp.
Đơn vị điện tử công suất chịu trách nhiệm phân phối điện
Cách bố trí phản ánh sơ đồ và thành phần chung của một GSU đầy hứa hẹn liên quan đến một quadrocopter. Máy bay của các chương trình và lớp học khác sẽ nhận được các bản lắp đặt có thành phần và kiến trúc khác. Vì vậy, có thể sử dụng một số động cơ điện khác nhau, cấu hình pin khác nhau, v.v.
Nguyên tắc hoạt động của GSU mới khá đơn giản. Một động cơ trục chân vịt với một máy phát điện tạo ra điện cho các thiết bị điện tử công suất. Cái thứ hai chịu trách nhiệm điều khiển các động cơ điện chịu trách nhiệm cho chuyến bay, và cũng sạc pin. Các chế độ hoạt động của cài đặt từ UEC vẫn chưa được chỉ định.
Thách thức và lợi ích
Việc lắp đặt hỗn hợp dựa trên động cơ trục chân vịt và các bộ phận điện có một số ưu điểm đặc trưng so với các hệ thống truyền thống. Đồng thời, cũng có những nhược điểm của các loại. Rõ ràng là cách tiếp cận đúng đắn đối với thiết kế của chính HSU và lựa chọn máy bay cho nó sẽ cho phép bạn thu được lợi nhuận tối đa với những thiếu sót tối thiểu.
GSU bao gồm một số thành phần không đồng nhất, đó là lý do tại sao nó khác với các hệ thống tuabin khí truyền thống ở độ phức tạp và chi phí cao hơn. Ngoài ra, việc lắp đặt hỗn hợp có tổng khối lượng và khối lượng lớn hơn, điều này đặt ra những hạn chế đối với sự phát triển của một tàu sân bay. Đồng thời, các đơn vị HSU không cần kết nối cơ học cứng nhắc với nhau và chúng có thể được phân tách theo khối lượng có sẵn, giúp đơn giản hóa việc bố trí máy bay.
Những cục pin có thể tự nạp lại
Việc lắp đặt hybrid có thể cho thấy hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao. Để làm được điều này, động cơ trục chân vịt phải hoạt động ở chế độ tối ưu, cho mức tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu và hệ thống điều khiển có nhiệm vụ phân phối điện chính xác giữa động cơ và ắc quy phù hợp với chế độ bay hiện tại. Đồng thời, các đặc điểm khác cũng đang được cải thiện: nguồn tài nguyên đang phát triển và lượng khí thải độc hại đang được giảm bớt.
Chuyến bay của thiết bị với GSU được thực hiện bằng động cơ điện được điều khiển bằng điện tử. Điều này cho phép bạn duy trì hiệu quả hơn chế độ hoạt động mong muốn, cũng như nhanh chóng thay đổi nó cho phù hợp với các điều kiện thay đổi. Đặc biệt, sẽ đảm bảo một lối thoát nhanh chóng đến mức tối đa nguồn điện.
Tùy thuộc vào thành phần và nguyên tắc quản lý, về mặt lý thuyết, HCS có khả năng hoạt động ở một số chế độ, bao gồm. mà không cần sử dụng động cơ trục turboshaft - chỉ tốn pin. Chế độ này sẽ tăng độ tin cậy và an toàn: nếu động cơ chính và máy phát điện bị hỏng, máy bay sẽ có thể tiếp tục bay.
Kế hoạch cho tương lai
Do những lợi thế nhất định, các nhà máy điện lai với các kiến trúc khác nhau có thể tìm được chỗ đứng trong ngành hàng không và thay thế các hệ thống truyền thống. HCS được quan tâm trong bối cảnh sự phát triển hơn nữa của máy bay và trực thăng có người lái và không người lái. Tuy nhiên, vẫn chưa nên hy vọng rằng trong một thời gian hợp lý, họ sẽ có thể thay thế hoàn toàn các phương án khác cho các nhà máy điện.
Một biến thể của cách bố trí GSU của máy bay hai động cơ
Tiềm năng của GSU đương nhiên thu hút các nhà phát triển và khách hàng từ các quốc gia khác nhau, và kể từ năm ngoái, ngành công nghiệp Nga đã tham gia chặt chẽ vào chủ đề này. Các công việc đầu tiên đã được thực hiện, các nguyên tắc chung của các dự án triển vọng đã được hình thành và các lĩnh vực ứng dụng của chúng trong tương lai đã được xác định. Ngoài ra, một bản mô phỏng của sản phẩm tương lai được hiển thị và các sự kiện cho những năm tương lai được công bố.
Công việc phát triển HPU 500 kW dựa trên động cơ VK-650V sẽ diễn ra vào năm 2024-28. Vì vậy, đã vào giữa thập kỷ hoặc vào đầu nửa cuối thập kỷ, chúng ta có thể mong đợi sự xuất hiện của các dự án máy bay chính thức đầu tiên cho GSU hàng không nội địa. Các dự án thực hiện sửa đổi biển của nó cũng sẽ phải xuất hiện.
Máy bay và tàu thuyền với một nhà máy năng lượng lai vẫn chưa được biết. Tuy nhiên, rõ ràng hướng đi này rất có tiềm năng và cho phép bạn có được những cơ hội rất thú vị. Nó nên được phát triển theo hướng ứng dụng thực tế. Đây chính xác là những gì UEC đã làm từ năm ngoái - và nó đã sẵn sàng để đưa ra những kết quả đầu tiên.
tin tức