في المعرض الجوي الأخير MAKS-2021 ، قدمت شركة Russian United Engine Corporation (UEC) عددًا من التطورات الواعدة في اتجاهات مختلفة. كان أحد أكثر المعروضات إثارة للاهتمام في جناحها نموذجًا لمحطة توليد الطاقة الهجينة (GSU) التي يتم تطويرها للتنفيذ في مجال الطيران. من المتوقع أن يكون هذا GSU قادرًا على العثور على تطبيقات في مشاريع الطائرات المختلفة وتقديم أداء عالٍ.
اتجاه واعد
تتمتع المحطات الهجينة القائمة على توربين غازي أو محرك مكبس إلى جانب مكونات كهربائية مختلفة بعدد من الميزات والمزايا المهمة مقارنة بالأنظمة التقليدية. يمكن استخدام هذه المزايا في مختلف المجالات ، بما في ذلك. في مجال الطيران. حاليًا ، في العديد من البلدان في وقت واحد ، يجري تطوير وحدات GSU للطيران ذات التكوين المختلف. تم بالفعل إحضار بعض المشاريع إلى مقاعد البدلاء والاختبارات الميدانية.
في أغسطس 2020 ، أطلقت UEC الروسية مشروعًا مشابهًا. تم تعيين JSC UEC-Klimov المطور الرئيسي. الهدف من المشروع الجديد هو إنشاء دائرة HSS متسلسلة واعدة بسعة أو 500 كيلو واط. سيعتمد هذا التثبيت على أحدث محرك توربيني VK-650V.
حتى الآن ، تم الانتهاء من المراحل الأولى من المشروع وتم تحديد المظهر العام للتركيب. بالإضافة إلى ذلك ، تم عمل نموذج بالحجم الطبيعي ، تم عرضه في معرض MAKS-2021 الأخير. في المستقبل القريب ، سيكون هناك نموذج توضيحي لاختبار مقاعد البدلاء. على مدى السنوات القادمة ، ستصل إلى أقصى طاقتها وستسمح بالانتقال إلى مراحل جديدة.
وفقًا لـ UEC ، في عام 2022 ، يجب أن يُظهر النموذج التجريبي لـ GSU قوة تبلغ 150 كيلوواط ويضمن التحقق من الحلول الموضوعة. ثم يتم الانتهاء منه ، ويتم التخطيط للاختبارات في عام 2023 مع تحقيق قوة التصميم البالغة 500 كيلوواط. استنادًا إلى نتائج هذه الأنشطة ، في عام 2024 ، ستبدأ أعمال التصميم التجريبية في إنشاء GSU كاملة للاستخدام على الطائرات. ومن المخطط أن يكتمل في عام 2028.
لقد حددت UEC بالفعل مجالات تطبيق GSO الواعدة. يمكن استخدام هذا النظام في 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 ، وفي "التاكسي الجوي" الواعد ، إلخ. سيتم تطوير نظام مماثل للقوارب والسفن على أساس الطيران GSU. ستعمل على تطوير قدرة 200-250 كيلوواط.
نظرة مجسمة
في MAKS-2021 ، تم عرض نموذج بالحجم الطبيعي لـ GSU في تكوين لطائرة بدون طيار من نوع الهليكوبتر بأربعة دوارات. تم وضع وحدات التثبيت على حامل يحاكي منتجًا مشابهًا. يتيح هذا النهج للعرض إمكانية تقييم حجم GSU وميزات وضعه على الطائرة.
تم وضع مجموعة مولدات توربينية غازية مدمجة تعتمد على محرك موجود بطاقة كافية على جسم الطائرة التقليدي. تم تركيب حزمة بطارية ووحدات إلكترونيات للطاقة بجانبها. تم وضع أربعة محركات كهربائية ذات دوارات على "الأجنحة". تم توصيل جميع مكونات GSU بواسطة الكابلات.
يعكس التصميم المخطط العام وتكوين GSU الواعدة فيما يتعلق بكوادروكوبتر. ستتلقى الطائرات من المخططات والفئات الأخرى تركيبًا مختلفًا في التكوين والهندسة المعمارية.لذلك ، من الممكن استخدام عدد مختلف من المحركات الكهربائية ، تكوينات مختلفة للبطارية ، إلخ.
مبادئ تشغيل GSU الجديدة بسيطة للغاية. يولد المحرك التوربيني المزود بمولد طاقة كهربائية 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.
الصعوبات والمزايا
مصنع هجين يعتمد على محرك توربيني ومكونات كهربائية له عدد من المزايا المميزة مقارنة بالأنظمة التقليدية. في الوقت نفسه ، هناك أيضًا عيوب من أنواع مختلفة. من الواضح أن النهج الصحيح لتصميم GSU نفسه واختيار الطائرة من أجله سيسمح لك بالحصول على أقصى عائد مع الحد الأدنى من العيوب.
تشتمل أنظمة توربينات الغاز على عدد من المكونات غير المتشابهة ، وهذا هو سبب اختلافها عن أنظمة التوربينات الغازية التقليدية في درجة تعقيدها وتكلفتها. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي التركيب الهجين على حجم إجمالي وكتلة أكبر ، مما يفرض قيودًا على تطوير الطائرات الحاملة. في الوقت نفسه ، لا تحتاج وحدات GSU إلى اتصال ميكانيكي صارم مع بعضها البعض ، ويمكن تباعدها عبر الأحجام المتاحة ، مما يبسط تصميم الطائرة.
يمكن للمحطات الهجينة أن تظهر كفاءة عالية في استهلاك الوقود. للقيام بذلك ، يجب أن يعمل المحرك التوربيني في الأوضاع المثلى التي توفر الحد الأدنى من استهلاك الوقود ، ويتم تكليف أنظمة التحكم بمهمة توزيع الكهرباء بشكل صحيح بين المحركات والبطاريات وفقًا لوضع الطيران الحالي. في الوقت نفسه ، تم أيضًا تحسين الخصائص الأخرى: ينمو المورد ويتم تقليل الانبعاثات الضارة.
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 مع مراعاة الظروف المتغيرة. على وجه الخصوص ، سيضمن إطلاقًا سريعًا لأقصى طاقة.
اعتمادًا على مبادئ التكوين والإدارة ، فإن GSU قادرة نظريًا على العمل في عدة أوضاع ، بما في ذلك. بدون استخدام محرك توربيني - فقط بسبب البطاريات. سيزيد هذا الوضع الموثوقية والأمان: في حالة تعطل المحرك الرئيسي والمولد ، ستكون الطائرة قادرة على مواصلة رحلتها.
خطط للمستقبل
بفضل ميزة أو أخرى ، يمكن لمحطات الطاقة الهجينة ذات البنى المختلفة أن تجد مكانًا في مجال الطيران وتدفع الأنظمة التقليدية بعيدًا. تعتبر GSOs ذات أهمية في سياق التطوير الإضافي للطائرات المأهولة وغير المأهولة والمروحيات. ومع ذلك ، في حين لا ينبغي للمرء أن يتوقع أنه في وقت معقول سيكونون قادرين على إزاحة الخيارات الأخرى تمامًا لمحطات الطاقة.
تجذب إمكانات GSO بشكل طبيعي المطورين والعملاء من مختلف البلدان ، ومنذ العام الماضي ، انخرطت 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 للمنتج المستقبلي والإعلان عن أحداث السنوات المقبلة.
ستتم أعمال التطوير في محطة طاقة بقدرة 500 كيلووات تعتمد على محرك VK-650V في 2024-28. وهكذا ، بالفعل في منتصف العقد أو في بداية النصف الثاني منه ، يمكن للمرء أن يتوقع ظهور أول مشاريع طائرات كاملة للطائرات المحلية GSU. سيتعين أيضًا أن تظهر مشاريع إدخال التعديل البحري.
من غير المعروف ما هي الطائرات والقوارب التي تحتوي على محطة طاقة هجينة. ومع ذلك ، من الواضح أن هذا الاتجاه له إمكانات كبيرة ويسمح لك بالحصول على فرص ممتعة للغاية. يجب تطويره مع مراعاة التطبيق العملي. هذا ما تقوم به UEC منذ العام الماضي - وهي جاهزة بالفعل لإظهار النتائج الأولى.
