Водородный двигатель для «Китенка»
Сверхлегкий летательный аппарата МАИ-223. Фото: www.oskbes.ru
Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ) разрабатывает вспомогательную силовую установку (ВСУ) для авиации. Изделие использует электрохимический способ получения энергии, основанный на водородно-воздушных топливных элементах. Разработка ведется в рамках концепции "Более электрического самолета" (БЭС). Первые испытания ВСУ на беспилотниках прошли успешно. Следующие состоятся на двухместном самолете МАИ-223 "Китенок".
"Испытания назначены на осень и зиму этого года. В случаи успеха элементы станут прототипом по созданию ВСУ для крупных гражданских и военных самолетов", - рассказал Военное.РФ разработчик Юрий Добровольский. Он уточнил, что электрический двигатель для "Китенка" закупили у чешской фирмы, какой именно, уточнять отказался. Российские аналоги такой силовой установки не подходят по своим характеристикам.
Гидравлическая, пневматическая и энергетическая установки в самолетах забирают энергию с маршевого двигателя. В рамках концепции "БЭС" ведущие авиапредприятия создают альтернативные источники питания авиационных систем. Использование стандартных литий-ионных аккумуляторов (Li-ion) нецелесообразно из-за большой массы и малого запаса мощности. Перспективной заменой им станут топливные элементы.
Топливным элементом называют источник питания, который вырабатывает электроэнергию из топлива, минуя процесс горения. Наиболее эффективным видом такого топлива считается водород. В топливном элементе водород ионизируется, переносится через мембрану и при контакте с воздухом, окисляясь, преобразуется в воду и электричество. Менее эффективные топливные элементы имеют КПД 40-50%, эффективные — более 70%. К примеру, средний КПД стандартного авиационного двигателя равен 20-30%. Лучшим на сегодняшний день электрическим источником питания является литий-полимерные аккумуляторы (Li-Pol) емкостью 250 Вт*ч/кг.
Использование топливных элементов позволит увеличить емкость от 4 до 8 раз и достигнуть показателей от 750 Вт*ч/кг. до 1,5 кВт*ч/кг. В подтверждение эффективности применения подобных методов с марта 2015 по апрель 2016 года провели испытания. Октакоптер фирмы НЕЛК с водородно-воздушными топливными элементами продержался в воздухе больше трех часов. Энергетическая система разработана ИПХФ совместно с Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ) и Объединенной авиастроительной корпорацией (ОАК).
Беспилотник создали и протестировали в интересах силовых ведомств. Сейчас его адаптируют для гражданских целей на предприятии "Гиперкоптер" (резидент ИЦ "Сколково").
Подобные разработки в настоящее время ведут крупнейшие авиастроительные корпорации Boeing и Airbus. Ни одной из компаний пока не удалось заменить энергию, поступающую с маршевого двигателя самолета, на ВСУ с альтернативными источниками питания. Создание вспомогательной силовой установки на топливных элементах позволит снизить нагрузку на двигатель, удешевит обслуживание самолета и увеличит его экологичность.
