Российский самолет со сверхпроводящим электродвигателем совершил первый полет

Первый российский «электросамолет» – летающая лаборатория Як-40ЛЛ с демонстратором технологий гибридной силовой установки (ГСУ) – совершил демонстрационный полет на МАКС-2021. Полет прошел в штатном режиме, отмечена четкая слаженность совместной работы систем самолета и ГСУ, в состав которой входит первый в мире сверхпроводящий электрический авиадвигатель. Он дополняет два турбореактивных двигателя самолета. Применение технологий высокотемпературной сверхпроводимости в перспективе позволит существенно снизить массу и габариты электрических машин и повысить КПД.

ГСУ «электролёта» разработана Центральным институтом авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») в широкой кооперации отечественных предприятий. Так, инновационный электродвигатель на ВТСП создан компанией «СуперОкс» по заказу Фонда перспективных исследований. В числе участников работы – ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (СибНИА, также входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), Уфимский государственный авиационный технический университет, Московский физико-технический институт, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет). Заказчиком научно-исследовательской работы «Электролет СУ-2020» (СУ – силовая установка, прим. ред.) выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации.

– На МАКС-2019 мы представляли модель этой летающей лаборатории и отдельные элементы силовой установки. На МАКС-2021 она взлетела в небо. За эти два года ЦИАМ и наши партнеры по проекту получили ценный практический опыт по разработке гибридных силовых установок и применению сверхпроводимости в электродвигателях. Наработанный опыт мы уже применяем в других проектах, в том числе с использованием водорода в качестве топлива, – говорит генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.

Сверхпроводящий электродвигатель мощностью 500 кВт, вращающий воздушный винт, расположен в носовой части Як-40ЛЛ. Там же находится и система криогенного охлаждения на жидком азоте. Питание электродвигателя осуществляется от электрического генератора, вращаемого турбовальным газотурбинным двигателем – он установлен в хвостовой части – и блока аккумуляторных батарей.

– Мы создаем сверхпроводниковые материалы и технологии, которые нужны для создания эффективных электрических летательных аппаратов. В ходе МАКС мы вместе с нашими коллегами наглядно продемонстрировали очень важный шаг на этом пути – летающая лаборатория со сверхпроводниковым электродвигателем совершила первый демонстрационный полет. Cверхпроводники, в перспективе в сочетании с водородным топливом, открывают реальный путь для создания эффективной и экологичной авиации, – уверен председатель совета директоров «СуперОкс» Андрей Вавилов.

До начала летных испытаний ГСУ и ее элементы прошли стендовые испытания в ЦИАМ. Затем ГСУ была установлена на самолет Як-40, на базе которого в СибНИА создали летающую лабораторию. После подтверждения устойчивой совместной работы электродвигателя и всех систем самолета в ходе комплекса наземных испытаний Як-40ЛЛ перешел на этап летных испытаний.

– В летных испытаниях самой сложной задачей было определить влияние на работу маршевых двигателей обдувки винта электрического мотора в полете и особенности при его отказе, что удалось проверить при выполнении подлетов, а также определение особенности продольной устойчивости самолета при возникающих перебалансировках. Все оказалось в допустимых пределах, – говорит генеральный директор СибНИА, заслуженный летчик-испытатель РФ Владимир Барсук.

Исследованием малошумных и экологичных ГСУ, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все разработчики авиационной техники мира. Их преимущество состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой — сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей. 

«Технологии, которые мы применяем в нашем «электролете» - это прорыв для мирового авиастроения. Пока мы испытываем инновационные электрические двигатели на летающей лаборатории, но примерно к 2030 году НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» рассчитывает представить уже целый ряд летательных аппаратов с принципиально иными экономическими и экологическими показателями, в том числе по шумности и выбросам. Этот технологический рывок невозможно было бы совершить без активной заинтересованности и финансирования Минпромторгом России и Фондом перспективных исследований», - резюмирует генеральный директор НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Андрей Дутов.