ЦИАМ на МАКС-2021: мировая премьера «электролёта» на ВТСП и векторы развития двигателестроения

Первый в мире гибридный «электролёт» на сверхпроводниках в небе, полностью электрический – пока на статической стоянке, демонстраторы перспективных двигателей для малой авиации и БПЛА, детали двигателей будущего, изготовленные из новых материалов и по новым технологиям, – все это представил Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») на Международном авиационно-космическом салоне МАКС-2021 в рамках коллективной экспозиции организаций НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского».

Гибридизация

Актуальность прорывных исследований по важной для экологии теме «гибридизации» авиации и прогресс в их реализации в нашей стране отметил Президент России Владимир Путин на открытии Авиасалона.

ЦИАМ продемонстрировал на МАКС-2021 несколько разработок в этой области. Демонстрационный полет совершила летающая лаборатория Як-40ЛЛ с гибридной силовой установкой (ГСУ), став первым поднявшимся в небо российским «электросамолетом». В состав демонстратора ГСУ, разработанного в ЦИАМ, входит первый в мире электрический авиадвигатель с использованием технологий высокотемпературной сверхпроводимости, мощностью 500 кВт. Он дополняет два турбореактивных двигателя самолета, охлаждается жидким азотом и получает энергию от электрического генератора и аккумуляторных батарей.
Проект реализуется в широкой кооперации. Сверхпроводящий электрический двигатель разработан ЗАО «СуперОкс» по заказу Фонда перспективных исследований. Электрический генератор разработан совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ). Блоки аккумуляторных батарей собраны на основе ячеек, разработанных и изготовленных в Московском физико-техническом институте. Также в работе принимали участие Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Институт электрофизики и электроэнергетики РАН и другие организации. Непосредственно в летающую лабораторию самолет Як-40 был переоборудован в ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

На статической экспозиции ЦИАМ показал сверхлегкий пилотируемый самолет «Сигма-4Э» с демонстратором полностью электрической силовой установки, обеспечивающей нулевой уровень выбросов вредных веществ. В качестве привода винта используется электродвигатель максимальной мощностью 80 кВт, питаемый от блока аккумуляторных батарей.

В развитие применения ВТСП-технологий и криогенных топлив в авиации на стенде был представлен макет перспективной полностью сверхпроводящей ГСУ повышенной мощности. Еще одним «электрическим» экспонатом стал демонстратор ГСУ на базе двухсекционного турбированного роторно-поршневого авиадвигателя с мотором-генератором – ЭУ-РПД350Т. В перспективе такая ГСУ может применяться в составе ЛА вертикального взлета и посадки.

Малоразмерные двигатели

Посетители Авиасалона получили возможность своими глазами увидеть авиационный поршневой двигатель АПД-500 мощностью 500 л.с., установленный на летательный аппарат Як-18Т. Особенность двигателя – в его автомобильном «прошлом»: АПД-500 создан на основе серийного отечественного мотора автомобиля «Аурус», созданного в рамках линейки двигателей Единой модульной платформы ФГУП «НАМИ». Для авиаверсии в ЦИАМ разработаны новые узлы и системы, которые обеспечивают его эффективную и безопасную работу согласно требованиям Авиационных правил АП-33. Двигатель-демонстратор уже прошел комплекс испытаний на наземных и высотных стендах, летные испытания запланированы на вторую половину 2021 года.

Представители компаний - производителей БПЛА проявляли интерес к демонстратору односекционного турбированного роторно-поршневого двигателя РПД-100Т мощностью 100 л.с. Полученный при выполнении данного проекта научно-технический задел стал основой для выполнения ОКР по разработке двухсекционного РПД мощностью 150 л.с.

Деловая программа

МАКС-2021 традиционно выступил ключевой площадкой для подписания стратегических соглашений и открытых дискуссий.

В режиме видеосвязи на стенде были подписаны соглашения с компанией из КНР. Согласно их условиям, ЦИАМ проведет расчетный анализ нагрузок при обрыве лопатки вентилятора и окажет техническую поддержку при проектировании противообледенительных систем гражданского двигателя для узкофюзеляжного самолета.

В рамках МАКС было также подписано четырехстороннее соглашение о долгосрочном сотрудничестве между ЦИАМ, УГАТУ, Конструкторским бюро молодежи «Национальный родстер» и Ассоциацией развития поршневого двигателестроения «АРПД». Соглашение нацелено на реализацию совместных проектов для вовлечения молодежи в инженерную деятельность по созданию авиационных газотурбинных, поршневых и комбинированных силовых установок.

На Конференции по развитию сверхзвуковой авиации заместитель генерального директора по науке ЦИАМ Александр Ланшин рассказал о фундаментальных и методологических исследованиях в обеспечение решения проблем создания перспективной силовой установки для сверхзвукового пассажирского самолета нового поколения. Напомним, что в рамках НМЦУ «Сверхзвук» ЦИАМ возглавляет лабораторию «Газовая динамика и силовая установка».

Ход реализации инициативы ЦИАМ в ИКАО о создании Международной пожарной авиационной службы по управлению лесными пожарами вызвал активную дискуссию на конференции «Значение авиации в борьбе с лесными и техногенными пожарами: международный диалог».

На конференции «Инновационные сервисы с применением беспилотных летательных аппаратов», организованной АО «НВЦ Миль и Камов», ЦИАМ представил обстоятельный доклад по находящемуся в разработке типоразмерному ряду авиационных поршневых и роторно-поршневых двигателей от 50 до 500 л.с.

На Круглом столе «Авиационные поршневые двигатели для малой авиации» обсудили перспективы расширения сотрудничества ЦИАМ с УГАТУ и ООО «Двигатели для авиации».

Сотрудники ЦИАМ также приняли участие в организованной АО «ОДК» дискуссии «Гибридные силовые установки в авиации: перспективы, ограничения и преимущества использования», посвященной насущным техническим проблемам и прогнозам на следующих 15-30 лет.

Аддитивные технологии для авиации

Часть экспозиции ЦИАМ была посвящена деталям перспективных двигателей, созданным из композитных материалов, в том числе с помощью аддитивных технологий. Представленные экспериментальные изделия – футуристичный «ветвистый» теплообменный аппарат нового поколения, модель полого диска турбины из порошкового сплава или элементы фронтовых модулей камер сгорания – значительно превосходят образцы, выполненные по традиционным технологиям из металлов и сплавов, по таким важным характеристикам, как предельная рабочая температура, износостойкость, масса и др.

Золотые крылья

Не обошелся МАКС-2021 и без заслуженных наград. Подтверждением вклада ЦИАМ в развитие перспективных направлений отечественного авиастроения стала победа предприятий, входящих в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», в номинации «Инновационные проекты и технологии» конкурса «Золотые крылья МАКС». Награда присуждена за разработки в области электрических и гибридных силовых установок. Всего на конкурс было представлено более 60 заявок.