Разработка фундаментальных научных основ высокоэффективного электромеханического преобразователя энергии с повышенными удельными характеристиками и элементов гибридной силовой установки

Глобальные вызовы XXI века заставляют обратить особое внимание на использование электрических транспортных средств, в частности летательных аппаратов (ЛА). Особое внимание в последние 5 лет обращают на себя гибридные силовые установки ЛА, одним из основных элементов которых являются электромеханические преобразователи энергии (ЭМПЭ). Повышение энергоэффективности ЭМПЭ при одновременной минимизации их объема и увеличении их мощности является одним из эффективных способов достижения связанности территорий РФ за счет разработки новых более совершенных систем энергообеспечения ЛА, позволяющих производить длительные полеты и безопасно преодолевать тяжелые условия во время транспортировки и пассажироперевозки, организовать новые технологические цепочки и разработать новые образцы беспилотных летательных аппаратов. Настоящий проект направлен на решение масштабной научной и научно-технической проблемы обеспечения совместимости высокоэффективных ЭМПЭ с максимальными удельными показателями (на уровне мировых аналогов) и максимальным КПД в составе гибридных силовых установок с целью достижения наилучших параметров работы. В рамках проекта будут производиться исследования по следующим направлениям приоритета научно-технологического развития: - перспективные ЛА (электрический самолет, самолет с гибридной силовой установкой (ГСУ)); - силовые установки ЛА (электрические двигатели, газотурбинные двигатели); - системы электроснабжения ЛА; - блоки силовой электроники и электрические машины для вспомогательных систем ЛА; - интеллектуальные системы управления ЛА; - цифровое проектирование и моделирование узлов ЛА, методология разработки цифровых двойников. Направления исследований охватывают практически все необходимые технологии для реализации полностью электрических самолетов и самолетов с гибридной силовой установкой, что позволит решить глобальные проблемы авиационной отрасли и обеспечит масштабное развитие авиакосмического кластера РФ, а также обеспечит занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства Научным коллективом исполнителей данного проекта уже проведен ряд совместных работ по разработке ГСУ с ФАУ "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (разработка летающей лаборатории Як-40ЛЛ). Первые испытания успешно пройдены, однако полученные результаты при этом позволяют сделать несколько выводов: 1. удельная мощность (кВт/кг) ЭМПЭ в составе ГСУ должна быть повышена; 2. требуются дополнительные исследования совместной работы всех элементов ГСУ с выявлением их взаимовлияния на общую работу системы энергоснабжения ЛА. Новые результаты, которые будут получены в результате проведения исследований в ходе выполнения данного проекта, будут преобразованы в обобщенную теорию, позволяющую применять ее для различных конфигураций ГСУ ряда мощностей от 10 кВт до 4 МВт. Актуальность и значимость решения обозначенной проблемы обуславливается масштабными планами ведущих авиакосмических предприятий по созданию более мощных ГСУ для длительных перелетов. Для реализации таких систем необходимо создание обобщенной теории и моделей работы элементов ГСУ совместно с эффективными ЭМПЭ, позволяющей производить масштабирование и прогнозирование работы всей системы ГСУ. Особенностью поставленной задачи является необходимость учесть взаимовлияние всех элементов ГСУ (электрических машин, тепловых двигателей, систем управления, аккумуляторных батарей) во время совместной работы для достижения наилучших показателей ТТХ ЛА, что будет выполнено при создании обобщенной имитационной модели работы ГСУ. Глобальные вызовы XXI века заставляют обратить особое внимание на использование электрических транспортных средств, в частности летательных аппаратов (ЛА). Особое внимание в последние 5 лет обращают на себя гибридные силовые установки ЛА, одним из основных элементов которых являются электромеханические преобразователи энергии (ЭМПЭ). Повышение энергоэффективности ЭМПЭ при одновременной минимизации их объема и увеличении их мощности является одним из эффективных способов достижения связанности территорий РФ за счет разработки новых более совершенных систем энергообеспечения ЛА, позволяющих производить длительные полеты и безопасно преодолевать тяжелые условия во время транспортировки и пассажироперевозки, организовать новые технологические цепочки и разработать новые образцы беспилотных летательных аппаратов. Настоящий проект направлен на решение масштабной научной и научно-технической проблемы обеспечения совместимости высокоэффективных ЭМПЭ с максимальными удельными показателями (на уровне мировых аналогов) и максимальным КПД в составе гибридных силовых установок с целью достижения наилучших параметров работы. В рамках проекта будут производиться исследования по следующим направлениям приоритета научно-технологического развития: - перспективные ЛА (электрический самолет, самолет с гибридной силовой установкой (ГСУ)); - силовые установки ЛА (электрические двигатели, газотурбинные двигатели); - системы электроснабжения ЛА; - блоки силовой электроники и электрические машины для вспомогательных систем ЛА; - интеллектуальные системы управления ЛА; - цифровое проектирование и моделирование узлов ЛА, методология разработки цифровых двойников. Направления исследований охватывают практически все необходимые технологии для реализации полностью электрических самолетов и самолетов с гибридной силовой установкой, что позволит решить глобальные проблемы авиационной отрасли и обеспечит масштабное развитие авиакосмического кластера РФ, а также обеспечит занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства Научным коллективом исполнителей данного проекта уже проведен ряд совместных работ по разработке ГСУ с ФАУ "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (разработка летающей лаборатории Як-40ЛЛ). Первые испытания успешно пройдены, однако полученные результаты при этом позволяют сделать несколько выводов: 1. удельная мощность (кВт/кг) ЭМПЭ в составе ГСУ должна быть повышена; 2. требуются дополнительные исследования совместной работы всех элементов ГСУ с выявлением их взаимовлияния на общую работу системы энергоснабжения ЛА. Новые результаты, которые будут получены в результате проведения исследований в ходе выполнения данного проекта, будут преобразованы в обобщенную теорию, позволяющую применять ее для различных конфигураций ГСУ ряда мощностей от 10 кВт до 4 МВт. Актуальность и значимость решения обозначенной проблемы обуславливается масштабными планами ведущих авиакосмических предприятий по созданию более мощных ГСУ для длительных перелетов. Для реализации таких систем необходимо создание обобщенной теории и моделей работы элементов ГСУ совместно с эффективными ЭМПЭ, позволяющей производить масштабирование и прогнозирование работы всей системы ГСУ. Особенностью поставленной задачи является необходимость учесть взаимовлияние всех элементов ГСУ (электрических машин, тепловых двигателей, систем управления, аккумуляторных батарей) во время совместной работы для достижения наилучших показателей ТТХ ЛА, что будет выполнено при создании обобщенной имитационной модели работы ГСУ. Глобальные вызовы XXI века заставляют обратить особое внимание на использование электрических транспортных средств, в частности летательных аппаратов (ЛА). Особое внимание в последние 5 лет обращают на себя гибридные силовые установки ЛА, одним из основных элементов которых являются электромеханические преобразователи энергии (ЭМПЭ). Повышение энергоэффективности ЭМПЭ при одновременной минимизации их объема и увеличении их мощности является одним из эффективных способов достижения связанности территорий РФ за счет разработки новых более совершенных систем энергообеспечения ЛА, позволяющих производить длительные полеты и безопасно преодолевать тяжелые условия во время транспортировки и пассажироперевозки, организовать новые технологические цепочки и разработать новые образцы беспилотных летательных аппаратов. Настоящий проект направлен на решение масштабной научной и научно-технической проблемы обеспечения совместимости высокоэффективных ЭМПЭ с максимальными удельными показателями (на уровне мировых аналогов) и максимальным КПД в составе гибридных силовых установок с целью достижения наилучших параметров работы. В рамках проекта будут производиться исследования по следующим направлениям приоритета научно-технологического развития: - перспективные ЛА (электрический самолет, самолет с гибридной силовой установкой (ГСУ)); - силовые установки ЛА (электрические двигатели, газотурбинные двигатели); - системы электроснабжения ЛА; - блоки силовой электроники и электрические машины для вспомогательных систем ЛА; - интеллектуальные системы управления ЛА; - цифровое проектирование и моделирование узлов ЛА, методология разработки цифровых двойников. Направления исследований охватывают практически все необходимые технологии для реализации полностью электрических самолетов и самолетов с гибридной силовой установкой, что позволит решить глобальные проблемы авиационной отрасли и обеспечит масштабное развитие авиакосмического кластера РФ, а также обеспечит занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства Научным коллективом исполнителей данного проекта уже проведен ряд совместных работ по разработке ГСУ с ФАУ "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (разработка летающей лаборатории Як-40ЛЛ). Первые испытания успешно пройдены, однако полученные результаты при этом позволяют сделать несколько выводов: 1. удельная мощность (кВт/кг) ЭМПЭ в составе ГСУ должна быть повышена; 2. требуются дополнительные исследования совместной работы всех элементов ГСУ с выявлением их взаимовлияния на общую работу системы энергоснабжения ЛА. Новые результаты, которые будут получены в результате проведения исследований в ходе выполнения данного проекта, будут преобразованы в обобщенную теорию, позволяющую применять ее для различных конфигураций ГСУ ряда мощностей от 10 кВт до 4 МВт. Актуальность и значимость решения обозначенной проблемы обуславливается масштабными планами ведущих авиакосмических предприятий по созданию более мощных ГСУ для длительных перелетов. Для реализации таких систем необходимо создание обобщенной теории и моделей работы элементов ГСУ совместно с эффективными ЭМПЭ, позволяющей производить масштабирование и прогнозирование работы всей системы ГСУ. Особенностью поставленной задачи является необходимость учесть взаимовлияние всех элементов ГСУ (электрических машин, тепловых двигателей, систем управления, аккумуляторных батарей) во время совместной работы для достижения наилучших показателей ТТХ ЛА, что будет выполнено при создании обобщенной имитационной модели работы ГСУ. Также новизной решения задач создания высокоудельных ЭМПЭ для перспективных ЛА с ГСУ выступает использование новейших технологий, которые позволят добиться удельных показателей 8 кВт/кг и продвинуться вперед в мировом рейтинге достижений в области развития эффективных промышленных ЭМПЭ и перспективных ЛА