محطة طاقة هجينة للطيران من UEC
منظر عام لتخطيط MAKS-2021
في المعرض الجوي الأخير MAKS-2021 ، قدمت شركة Russian United Engine Corporation (UEC) عددًا من التطورات الواعدة في مختلف المجالات. كان أحد أكثر المعروضات إثارة للاهتمام في كشكها نموذجًا لمحطة توليد الطاقة الهجينة (HPU) ، والتي يتم تطويرها للتنفيذ في طيران. من المتوقع أن يتمكن HCS من العثور على تطبيقات في مشاريع الطائرات المختلفة وتقديم أداء عالٍ.
اتجاه واعد
تتمتع المصانع الهجينة القائمة على توربين غازي أو محرك مكبس إلى جانب مكونات كهربائية مختلفة بعدد من الميزات والمزايا المهمة مقارنة بأنظمة البنى التقليدية. يمكن استخدام هذه المزايا في مجالات مختلفة ، بما في ذلك. في مجال الطيران. حاليا ، العديد من البلدان تختبر في وقت واحد HCS للطيران من مختلف التكوين. تم بالفعل تقديم بعض المشاريع إلى مقاعد البدلاء واختبارات واسعة النطاق.
في أغسطس 2020 ، أطلقت UEC الروسية مشروعًا مشابهًا. تم تعيين JSC UEC-Klimov كمطور رئيسي. الغرض من المشروع الجديد هو إنشاء دائرة سلسلة GSU واعدة بقدرة 500 كيلوواط. سيعتمد هذا التثبيت على أحدث محرك توربيني VK-650V.
حتى الآن ، تم الانتهاء من المراحل الأولى من المشروع وتم تحديد المظهر العام للمرفق. بالإضافة إلى ذلك ، تم عمل نموذج بالحجم الطبيعي ، تم عرضه في معرض MAKS-2021 الأخير. في المستقبل القريب ستكون هناك عينة توضيحية لاختبار مقاعد البدلاء. على مدى السنوات القادمة ، ستصل إلى أقصى طاقتها وستسمح لنا بالانتقال إلى مراحل جديدة.
محرك توربيني ومولد
وفقًا لـ UEC ، في عام 2022 ، يجب أن تُظهر عينة توضيحية من GSU قوة تبلغ 150 كيلوواط وتضمن التحقق من الحلول التي تم التعهد بها. ثم يتم الانتهاء منه ، ومن المقرر إجراء الاختبارات في عام 2023 لتحقيق قدرة تصميمية تبلغ 500 كيلوواط. بناءً على نتائج هذه الأنشطة ، ستبدأ أعمال التطوير في عام 2024 لإنشاء HCS متكامل للاستخدام على الطائرات. ومن المقرر أن تكتمل في عام 2028.
حددت UEC بالفعل نطاق GSU الواعدة. يمكن استخدام هذا النظام على الطائرات للخطوط المحلية ، وعلى طائرات الهليكوبتر الخفيفة متعددة الأغراض وعلى الطائرات بدون طيار التي يصل وزنها إلى 8 أطنان. ويمكن استخدامه أيضًا في العديد من مركبات الإقلاع العمودي ، وسيارات الأجرة الجوية المتقدمة ، إلخ. بناءً على GSU للطيران ، سيتم تطوير نظام مماثل للقوارب والسفن. ستعمل على تطوير قوة 200-250 كيلو واط.
مظهر التخطيط
في MAKS-2021 ، تم عرض نموذج من HSU في التكوين لطائرة بدون طيار من نوع الهليكوبتر مع أربعة دوارات رئيسية. تم وضع وحدات التركيب على حامل يقلد منتجًا مشابهًا. يتيح لنا هذا النهج في العرض تقدير حجم HSU وميزات وضعه على الطائرة.
على جسم الطائرة المشروط ، تم وضع مجموعة مولدات توربينية غازية مدمجة ، على أساس محرك موجود بطاقة كافية. تم تركيب حزمة بطارية وكتل إلكترونيات الطاقة بجانبها. تم وضع أربعة محركات كهربائية ذات دوارات على "الأجنحة". تم توصيل جميع مكونات HSU بواسطة الكابلات.
وحدات إلكترونيات القوى المسؤولة عن توزيع الطاقة
يعكس التصميم المخطط العام وتكوين GSU الواعدة فيما يتعلق بكوادروكوبتر. ستتلقى الطائرات من المخططات والفئات الأخرى تركيبات مختلفة التكوين والهندسة المعمارية. لذلك ، من الممكن استخدام عدد مختلف من المحركات الكهربائية ، وتكوينات مختلفة للبطارية ، وما إلى ذلك.
مبادئ تشغيل GSU الجديدة بسيطة للغاية. يقوم المحرك التوربيني المزود بمولد بتوليد الكهرباء لإلكترونيات الطاقة. هذا الأخير مسؤول عن التحكم في المحركات الكهربائية المسؤولة عن الرحلة ، وكذلك إعادة شحن البطاريات. لم يتم بعد تحديد أوضاع التشغيل الخاصة بالتثبيت من UEC.
التحديات والفوائد
يتميز التركيب الهجين القائم على محرك عمود الدوران والمكونات الكهربائية بعدد من المزايا المميزة مقارنة بالأنظمة التقليدية. في الوقت نفسه ، هناك أيضًا عيوب من أنواع مختلفة. من الواضح أن النهج الصحيح لتصميم HSU نفسه واختيار طائرة له سيسمح لك بالحصول على أقصى عائد مع الحد الأدنى من أوجه القصور.
يتضمن GSU عددًا من المكونات غير المتجانسة ، وهذا هو سبب اختلافه عن أنظمة التوربينات الغازية التقليدية في تعقيد وتكلفة أكبر. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي التركيب الهجين على حجم إجمالي وكتلة أكبر ، مما يفرض قيودًا على تطوير طائرة حاملة. في الوقت نفسه ، لا تحتاج وحدات HSU إلى اتصال ميكانيكي صارم مع بعضها البعض ، ويمكن فصلها عن طريق وحدات التخزين المتاحة ، مما يبسط تصميم الطائرة.
بطاريات قابلة للشحن
يمكن أن تُظهر التركيبات الهجينة كفاءة عالية في استهلاك الوقود. للقيام بذلك ، يجب أن يعمل محرك عمود الدوران التوربيني في الأوضاع المثلى ، مما يوفر الحد الأدنى من استهلاك الوقود ، ويتم تكليف أنظمة التحكم بالتوزيع الصحيح للكهرباء بين المحركات والبطاريات وفقًا لوضع الطيران الحالي. في الوقت نفسه ، هناك خصائص أخرى تتحسن أيضًا: المورد ينمو والانبعاثات الضارة تنخفض.
يتم تنفيذ رحلة الجهاز مع GSU بواسطة محركات كهربائية يتم التحكم فيها عن طريق الإلكترونيات. يتيح لك ذلك الحفاظ على وضع التشغيل المطلوب بشكل أكثر فعالية ، فضلاً عن تغييره بسرعة ليناسب الظروف المتغيرة. على وجه الخصوص ، سيتم ضمان الخروج السريع إلى أقصى طاقة.
اعتمادًا على تكوين ومبادئ الإدارة ، فإن HCS قادر نظريًا على العمل في عدة أوضاع ، بما في ذلك. بدون استخدام محرك توربيني - فقط على حساب البطاريات. سيؤدي هذا الوضع إلى زيادة الموثوقية والأمان: في حالة فشل المحرك الرئيسي والمولد ، ستكون الطائرة قادرة على مواصلة الطيران.
خطط للمستقبل
نظرًا لبعض المزايا ، يمكن لمحطات الطاقة الهجينة ذات الأبنية المختلفة العثور على مكان في الطيران واستبدال الأنظمة التقليدية. HCS مهم في سياق التطوير الإضافي للطائرات المأهولة وغير المأهولة والمروحيات. ومع ذلك ، لا ينبغي أن نتوقع بعد أنه في غضون فترة زمنية معقولة سيكونون قادرين على استبدال الخيارات الأخرى لمحطات الطاقة بالكامل.
شكل مختلف من تخطيط GSU للطائرة ذات المحركين
تجذب إمكانات GSU بشكل طبيعي المطورين والعملاء من مختلف البلدان ، ومنذ العام الماضي ، شاركت الصناعة الروسية عن كثب في هذا الموضوع. وقد تم بالفعل تنفيذ الأعمال الأولى وتم تشكيل المبادئ العامة للمشاريع الواعدة وتحديد المجالات المستقبلية لتطبيقها. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض نموذج بالحجم الطبيعي للمنتج المستقبلي والإعلان عن أحداث السنوات المقبلة.
سيتم تنفيذ أعمال التطوير على 500 كيلوواط من HPU على أساس محرك VK-650V في 2024-28. وبالتالي ، بالفعل في منتصف العقد أو في بداية النصف الثاني ، يمكننا أن نتوقع ظهور أول مشاريع كاملة للطائرات لـ GSU للطيران المحلي. سيتعين أيضًا ظهور مشاريع تنفيذ التعديل البحري.
ما هي الطائرات والقوارب مع محطة توليد الطاقة الهجينة غير معروف. ومع ذلك ، من الواضح أن هذا الاتجاه له إمكانات كبيرة ويسمح لك بالحصول على فرص ممتعة للغاية. يجب تطويره مع مراعاة التطبيق العملي. هذا هو بالضبط ما تقوم به UEC منذ العام الماضي - وهي جاهزة بالفعل لإظهار النتائج الأولى.
- ريابوف كيريل
- UEC
معلومات