Гари не знает

Российский водородный самолёт представят на МАКСе-2019
07.08.2019
Наталия Михальченко

Созданные для авиации топливные элементы могут быть использованы на любых других видах транспорта


Фото: wikipedia.org

Первый образец разработанного в России экологически чистого и почти бесшумного пилотируемого самолёта на водородной тяге покажут на авиасалоне МАКС-2019. По словам инженеров, водород в двигателе не сжигается, а вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, давая электроэнергию для вращения винтов. А в атмосферу вместо выхлопных газов выделяется водяной пар. Энергоэффективность водородной установки в 2,8 раза выше, чем при сжигании керосина. Ведущие мировые разработчики авиационной техники уверены, что водород - топливо будущего, но массовый переход авиакомпаний на водородные самолёты ожидают не раньше середины века.

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Водородную начинку упаковали в корпус небольшого двухместного самолёта российского производства "Сигма-4" - его и покажут на авиасалоне МАКС-2019 (пройдет в Жуковском с 27 августа по 1 сентября). Силовая установка занимает место пассажира. Размах крыльев самолёта составляет 9,8 м при длине 6,2 м, взлётная масса - 600 кг, мощность - 75 кВт, дальность полёта - до 300 км. Разработка, по мнению инженеров, будет полезна в сельском хозяйстве, в санавиации, а также в качестве аэротакси. Созданные для авиации водородные топливные элементы или их модификации применимы для любых других видов транспорта: от кораблей и вездеходов до массовых автомобилей и бытовой техники, включая гаджеты.

В основе конструкции - топливный элемент, устройство, превращающее в электричество энергию реакции водорода с кислородом без горения. Он разработан в Институте проблем химической физики РАН в Черноголовке - ведущей организации проекта по созданию водородного самолёта.

- Мы вместе с группой компаний "ИнЭнерджи" создали источник энергии для электрического самолёта. Из водорода топливными элементами вырабатывается электричество при относительно невысоких температурах (не более 100 градусов Цельсия), устройство работает по аналогии с обычным аккумулятором, но на водороде, - пояснил "Известиям" руководитель ЦК НТИ "Новые мобильные источники энергии" Юрий Добровольский.

А раз горения топлива не происходит, то нет ни сажи, ни шума, создаваемого обычно тепловыми двигателями - газотурбинными или внутреннего сгорания.

БЕЗ ШУМА И ПЫЛИ

Электрический двигатель водородного самолета вращает воздушный винт, создающий тягу. Силовую установку, включающую двигатель, аккумулятор для форсирования мощности на взлётных режимах, систему управления, а также так называемую обвязку топливного элемента создали в Центральном институте авиационного моторостроения им. ПИ Баранова.

- Обвязка включает в себя баки для хранения водорода (баллоны), редукторы, расходомеры, топливные магистрали, увлажнитель, системы охлаждения топливного элемента, подготовки и подачи воздуха, включая компрессор, и, наконец контроля, - рассказал начальник отдела гибридных и электрических силовых установок ЦИАМ им. ПИ. Баранова Антон Варюхин.

Силовой электроникой занималась компания "Миландр СМ", уточнил её генеральный директор Владимир Петров.

На следующем этапе имеющийся планер заменят: для водородного самолета спроектируют и построят специальный корпус, ведь использование водорода открывает новые аэродинамические возможности.

- Можно построить силовую установку самолёта рациональнее: вместо одного воздушного винта установить вдоль передней кромки крыла множество небольших. Они, обдувая крыло, улучшат аэродинамику. Получится синергетический эффект, - отметил главный научный сотрудник ЦИАМ им. П.И. Баранова, один из инициаторов применения водородной электрохимической энергии в авиации Олег Селиванов.

НОВОЕ "ТЕЛО"

По словам Юрия Добровольского, вопрос о проектировании планера уже обсудили с Алексеем Боровковым, проректором по перспективным проектам Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, - под его началом петербургские инженеры разработали и успешно применили передовые технологии при создании президентского автомобиля Aurus.

- Когда разработчики водородного самолёта определятся с целевыми показателями, которых они хотят достичь, и существующими ограничениями, инженеры Центра НТИ СПбПУ постараются в кратчайшие сроки (ориентировочно - несколько месяцев) спроектировать корпус уникального водородного самолёта, - подтвердил Алексей Боровков.

Сколько в нём будет мест, пока неизвестно.

Накануне открытия автосалона МАКС создатели водородного самолёта предполагают провести предварительные лётные испытания опытного образца двигателя на самолёте "Сигма-4", после чего он будет представлен на статической стоянке авиасалона. Далее предстоят длительный процесс доводки системы и сертификационные испытания самолёта. Тем временем в ЦИАМ им. Баранова готовятся испытать созданную здесь силовую установку самолёта в полёте - но в урезанном виде, на аккумуляторах. Это ограничивает время полёта 15 минутами, на водородном топливном элементе самолёт сможет пробыть в воздухе уже час-два.

Эксперты по-разному смотрят на будущее водородной авиации, так как развитие данного вида транспорта возможно лишь при наличии соответствующей инфраструктуры.

На этом акцентировал внимание Валерий Солозобов, заместитель генерального директора КБ "Туполев" по проектированию, НИР и ОКР, один из ведущих разработчиков первого в мире экспериментального самолёта пассажирской размерности, который использовал в качестве топлива жидкий водород. Он заметил, что заправок для водородной авиации нет ни в России, ни в других странах и именно это, на его взгляд, может серьёзно затормозить широкое распространение водородных самолётов.

Тем не менее многие эксперты уверены, что нужная инфраструктура появится, когда будут учтены все плюсы новых установок.

- Все ведущие разработчики авиационной техники говорят, что водород - это топливо будущего, - отметил Антон Варюхин.

Олег Селиванов с этим утверждением согласен, но ожидает массового перехода авиакомпаний на водородные самолёты не раньше, чем к середине текущего века.

При этом заместитель генерального директора КБ "Туполев" сообщил, что в знаменитом конструкторском бюро, опираясь на значительный практический опыт и научно-технический задел, недавно начали проектные и поисковые работы по самолётам с гибридной силовой установкой нового поколения.

Справка "Известий"

Истоки водородной энергетики в авиации уходят в 1960-е годы, когда американская компания Boeing провела 40-секундный полет с использованием водородного топлива, вытесняемого из бака, что ближе к ракетным, а не к авиационным технологиям, напомнил Валерий Солозобов.
Разработка и испытания самолета на водородном топливе осуществлялись в СССР в 1980-е годы в рамках программы «Холод-2», утвержденной Военно-промышленной комиссией, вспоминает Валерий Солозобов. На базе самолета Ту-154 был создан самолет Ту-155, один из трех двигателей которого работал на жидком водороде.

Разработки начались в 1982-1983 годах, а 15 апреля 1988 года в Жуковском состоялся первый полет Ту-155 на жидком водороде. В 1990 годы российские и немецкие ученые пытались сложить усилия по разработке водородного самолета, но в дальнейшем их пути разошлись.

Теперь же ближайший зарубежный аналог - немецкий водородный самолет HY4 - четырехместный, и уже заявлено о разработке новой 19-местной версии.

Эксперты отмечают, что оба самолета работают на одном физическом принципе - водород не сжигается, а вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, давая электроэнергию для вращения винтов, в качестве отходов выделяется только водяной пар. Хотя способ достижения этого результата у каждого из разработчиков свой, да и внешний вид самолетов сильно отличается - немецкий вариант имеет два фюзеляжа с винтом посередине.

По сведениям Олега Селиванова, работы по созданию водородного самолета также идут в США, Италии, Японии и Китае.

Источник: Известия

Читайте другие наши материалы