Экспериментальный Як-40 начал летать со сверхпроводниковым электродвигателем
Летные испытания гибридной силовой установки со сверхпроводниковым электродвигателем начались. Ее установили на летающую лабораторию на базе Як-40. Как сообщил N + 1 Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова, первый полет экспериментального самолета с гибридной установкой прошел 17 июня. В июле он снова поднялся в воздух на авиасалоне МАКС-2021.
Сверхпроводимостью называется свойство некоторых материалов проводить электрический ток с нулевым сопротивлением. У этого явления существует множество применений: на его основе изготавливают сверхсильные магниты, сверхточные датчики магнитного излучения и поезда на магнитной подушке. В конструкции электромотора сверхпроводники должны помочь добиться меньшего расхода заряда аккумуляторных батарей и обеспечить высокий коэффициент полезного действия при небольших размерах и массе.
Практическое применение сверхпроводимости до сих пор упирается в одну проблему: это явление возникает только при низких температурах или экстремально высоких давлениях. Даже высокотемпературные сверхпроводники — керамические материалы на основе смешанного оксида меди — теряют это свойство при температуре заметно ниже комнатной. Например, у купрата состава HgBa2Ca2Cu3O8+x температура перехода составляет минус 109 градусов Цельсия. У твердого материала на основе сероводорода H3S и метана CH4 сверхпроводимость сохраняется до 15 градусов Цельсия, но при давлении больше 1,4 миллиона атмосфер. Поэтому для работы со сверхпроводниками приходится строить системы охлаждения с жидким азотом или гелием.
Несмотря на все сложности, несколько компаний занимаются разработкой сверхпроводниковых авиадвигателей. Среди них — российская «СуперОкс» и европейская Airbus. Последняя в марте этого года запустила программу Ascend по созданию демонстратора электрического или гибридного двигателя с использованием технологии сверхпроводимости и жидким водородом в качестве хладагента.
Тем временем «СуперОкс» уже создала электрический двигатель cо сверхпроводниковой обмоткой. Его мощность — 500 киловатт, а коэффициент полезного действия — 98 процентов. Стендовые испытания двигателя начались летом прошлого года, после чего зимой его установили в носовой части летающей лаборатории Як-40. Самолет также оснащен электрическим генератором выходной мощностью 400 киловатт и массой 100 килограмм. За работу генератора отвечает турбовальный двигатель в хвостовой части Як-40.
Летные испытания экспериментального Як-40 с гибридной силовой установкой, в состав которой вошел сверхпроводниковый электрический двигатель, начались 17 июня. Первый полет прошел на аэродроме Сибирского научно-исследовательского института авиации имени Чаплыгина. После этого летающая лаборатория снова продемонстрировала полет на авиасалоне МАКС-2021.
Гибридные силовые установки сегодня разрабатывают несколько российских компаний. Ранее мы писали про «ОДК-Климов», которая создает гибридный двигатель на базе вертолетного.
Василиса Чернявцева
С гибридной силовой установкой и продолжительностью полета более двух часов
Французская компания Zapata разрабатывает персональный летательный аппарат вертикального взлета и посадки под названием Airscooter. Аппарат массой 115 килограммов, рассчитанный на одного человека, будет оснащаться двенадцатью воздушными винтами и гибридной силовой установкой. Airscooter будет способен поднимать груз до 120 килограмм, развивать максимальную скорость 100 километров в час и летать на протяжении более двух часов, сообщает издание New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Компания Zapata, основанная изобретателем Фрэнки Запатой (Franky Zapata), занимается разработкой персональных летательных средств уже больше десяти лет. В списке изобретеней Запаты, например, значатся водяной и воздушный ховерборды Flyboard, а также одноместный летательный аппарат JetRacer, представленный в 2022 году. Его конструкция напоминает квадрокоптер, у которого роль роторов выполняют десять компактных турбореактивных двигателей, разгоняющих аппарат до 200 километров в час. Новая разработка Zapata под названием Airscooter тоже относится к классу персональных летательных аппаратов. Внешне корпус одноместного Airscooter напоминает яйцо на трех опорах, сверху которого находится рама, состоящая из восьми лучей, на ней размещаются двенадцать роторов. Два задних луча соединяются спойлером. Четыре больших ротора, установленные на концах лучей, расположенных вдоль и перпендикулярно оси аппарата, судя по опубликованным изображениям и видео, вращаются с помощью гибридного привода. Другие восемь винтов меньшего диаметра располагаются парами на оставшихся четырех лучах рамы и имеют полностью электрический привод. https://www.youtube.com/watch?v=v_hPFbpA_ts Точное предназначение всех двенадцати воздушных винтов пока не раскрывается, однако можно предположить, что восемь малых пропеллеров будут намного быстрее реагировать на управляющие сигналы, поэтому скорее всего они будут использоваться для управления и балансировки устройства в полете, в то время как большие винты будут создавать основную тягу. Согласно опубликованным на сайте компании характеристикам, Airscooter будет способен разгоняться до скорости 100 километров в час и поднимать в воздух до 120 килограмм. Благодаря гибридной силовой установке продолжительность полета воздушного скутера на одной заправке бака объемом 18,9 литра составит более двух часов, что выгодно отличает его от чисто электрических летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой. Еще одним преимуществом станет масса Airscooter, которая составляет всего лишь 115 килограмм. Из-за этого, например, в США Airscooter квалифицируется как ультралегкий самолет, для управления которым не нужна лицензия пилота. Компания утверждает, что управление воздушным судном будет такое же простое как управление дроном благодаря автоматизации и множеству датчиков безопасности. Информации о стоимости аппарата и сроках его готовности на данный момент нет. На сегодняшний день множество компаний разрабатывают гибридные и полностью электрические летательные аппараты, которые вскоре должны стать частью новой отрасли аэротакси. Однако степень безопасности используемых в них технологий в полной мере еще не изучен. Недавно, к примеру, во время испытательного полета произошло крушение прототипа аэротакси VX4 британской компании Vertical Aerospace, что может негативно отразиться на сроках сертификации.