Чужих в секреты не посвящают

Ракетные авиа двигатели

Первые ракетные авиа двигатели появились в начале 40 годов прошлого столетия в Германии, когда немцы всеми усилиями пытались создать быстрый самолёт, который мог бы принести им победу во Второй мировой войне. Тем не менее, стоит отметить, что наука в те годы не позволяла совершить точный расчёт некоторых параметров, поэтому проект так и не был реализован. Впоследствии ракетные авиа двигатели испытывались исключительно с возможностью их применения для разгона самолётов в стратосфере, но применимость их весьма ограничена, и потому на сегодняшний день они практически не используются.

Основным недостатком ракетного авиационного двигателя является практически полное отсутствие управляемости на высоких скоростях.

«Очевидный выигрыш»

Современные газотурбинные двигатели отличаются большой «прожорливостью» во время взлёта, набора высоты и посадки. В экономичном режиме проходит только крейсерский полёт. Специалисты ЦИАМ предлагают накапливать электроэнергию в период максимальной работы керосинового двигателя, а потом использовать её в режиме крейсерского полёта.

«Сейчас коллеги из СибНИА укрепляют носовую часть летающей лаборатории — обтекатель, мотораму, передний шпангоут. Также они убрали третий средний двигатель АИ-25. Вместо него будет установлен турбовальный двигатель ТВ2-117 с электрогенератором. Он наиболее прост и надёжен в эксплуатации», — рассказал Варюхин.

Особенность двигателя, который разрабатывает ЦИАМ, заключается в применении в качестве обмоток высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) второго поколения.

• Самолёт Як-40
• РИА Новости

Постоянный ток вырабатывает генератор на постоянных магнитах. В этом агрегате, как говорится в буклете ЦИАМ, «заложен ряд инновационных технических решений, обеспечивающих высокий КПД и высокие удельные характеристики».

Генератор был создан учёными ЦИАМ и Уфимского государственного авиационного технического университета. Это первый в России производитель электроэнергии авиационного назначения мощностью более 150 кВт. КПД агрегата достигает 96%.

В материалах ЦИАМ сообщается, что максимальная частота вращения перспективного электродвигателя составляет 2500 оборотов в минуту, номинальное напряжение — 800 В, масса двигателя — 95 кг, диаметр — 0,45 м, длина — 0,4 м. Расход жидкого азота (для охлаждения обмоток. — RT) оценивается в 6 л/ч.

Варюхин сообщил, что электродвигатель можно устанавливать на самолёты вместимостью до 20 пассажиров. Однако в будущем ЦИАМ рассчитывает спроектировать более мощную силовую установку

По словам инженера, на текущий момент важно отработать технологию электродвижения, «пусть и на стареньком Як-40»

Также по теме

«Уникальные возможности для БПЛА такого класса»: как Россия модернизировала беспилотник «Форпост»

В 2020 году российская армия начнёт получать новые тяжёлые беспилотные комплексы «Форпост-Р». Об этом сообщила пресс-служба Минобороны…

«Создать сразу мощный двигатель очень тяжело, но мы будем двигаться к этому шаг за шагом. Гибридные технологии для силовых установок могут использоваться даже на широкофюзеляжных дальнемагистральных самолётах. Выигрыш от гибридизации может оказаться большим из-за продолжительного крейсерского полёта. Правда, требования к мощности будут совершенно иные — речь идёт о десятках МВт», — пояснил Варюхин. 

ЦИАМ намерен развивать технологии электродвижения за счёт совершенствования сверхпроводников. Они позволяют существенно уменьшить массу силовой установки. По мнению специалиста, авиационная отрасль получит «очевидный выигрыш» после изобретения электродвигателя мощностью от 2 МВт. В целом использование подобных агрегатов позволит снизить стоимость перевозок на 20%, прогнозирует Варюхин.

По словам инженера, «для масштабной интеграции электродвигателей необходима тесная кооперация между разработчиками самолёта и двигателя».

«Тем не менее на некоторые типы воздушных судов уже сейчас можно устанавливать электродвигатели. Прежде всего это лёгкие учебные самолёты. В будущем электродвигателем может быть оснащён, например, Ил-114-300, производство которого сейчас разворачивается. Для этого как раз необходимо достичь мощности в 2 МВт», — подчеркнул Варюхин.

Газотурбинные авиа двигатели

Принцип работы газотурбинного авиационного двигателя основывается на сжатии и нагреве газа, энергия которого впоследствии преобразуется в механическую работу, заставляя вращаться газовую турбину. Первые двигатели данного класса появились в Германии ещё в начале 40-х годов прошлого века, и на сегодняшний день они по-прежнему продолжают широко применяться в военной авиации, в частности устанавливаются на самолётах Су-27, МиГ-29, F-22, F-35 и т.д.

Газотурбинные авиа двигатели весьма эффективны на сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных судов, и потому их применение в гражданской авиации также весьма обоснованно.

Конструкция

Основная статья: Конструкция самолёта

Основные элементы летательного аппарата:

• Крыло — создаёт при поступательном движении самолёта необходимую для полёта подъёмную силу за счёт возникающей в набегающем потоке воздуха разницы давлений на нижнюю и верхнюю поверхности крыла: давление на нижнюю поверхность самолётного крыла больше, чем давление на верхнюю его поверхность. На крыле располагаются аэродинамические органы управления (элероны, элевоны и др.), а также механизация крыла — то есть устройства, служащие для управления подъёмной силой и сопротивлением самолёта (закрылки, и др.).
• Фюзеляж — предназначен для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для крепления крыла, оперения, шасси, двигателей и т. п. (является как бы «телом» самолёта). Известны самолёты без фюзеляжа (например — «летающее крыло»).
• Оперение — аэродинамические поверхности, предназначенные для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта. Для управления самолётом на оперении располагают отклоняемые поверхности — аэродинамические рули (руль высоты, руль направления), или же делают поверхности оперения цельноповоротными (на многих сверхзвуковых самолётах).
• Шасси — система опор, необходимых для разбега самолёта при взлёте, пробега при посадке, а также передвижения и стоянки его на земле. Наибольшее распространение имеет колёсное шасси. Также известны конструкции шасси с лыжами, поплавками, полозьями. В СССР осуществлялись эксперименты с гусеничным шасси и шасси на воздушной подушке. Многие современные самолёты, в частности большинство самолётов военного назначения, а также пассажирских самолётов, имеют убираемое шасси.
• Силовая установка самолёта, состоящая из двигателя и движителя (например, воздушного винта), а также систем, обеспечивающих их работу — создаёт необходимую тягу, которая, уравновешивая аэродинамическое сопротивление, обеспечивает самолёту поступательное движение.
• Системы бортового оборудования — различное оборудование, которое позволяет выполнять полёты при любых условиях. Приблизительно последние 30-40 лет бортовая электроника является наиболее умным, сложным и дорогостоящим оборудованием, превосходящим по стоимости всю остальную конструкцию самолёта.

Атомные авиа двигатели

Первые атомные авиа двигатели начали появляться в середине минувшего века, когда начались мирные исследования атома. Основным принципом работы атомного авиационного двигателя является осуществление контролируемой цепной ядерной реакции, что позволяло выдавать огромную мощность, при сравнительно небольшом уровне затрат.

Атомные авиа двигатели практически одновременно появились и в США и в СССР, однако сама идея того, что самолёт, пусть и с весьма компактным атомным реактором на своём борту может упасть и это впоследствии приведёт к катастрофе, заставила отказаться от этой идеи.

В США атомный авиационный двигатель применялся на самолёте Convair NB-36H, а в СССР на самолётах Ту-95 и Ан-22.

Отечественные поршневые авиационные моторы

История производства поршневых моторов в России начинается с 1910 года. Массовый выпуск начался в годы Первой мировой войны. В Советском Союзе советские поршневые авиационные двигатели собственной конструкции стали создавать с 1922 года. С ростом промышленного производства, в том числе авиационного, страна стала массово выпускать поршневые моторы 4-х производителей. Это были двигатели В. Климова, А. Швецова, завода № 29, А. Микулина.

После войны начинается процесс модернизации авиации СССР. Проектируются и создаются авиадвигатели для новых самолетов. Активно развивается реактивное самолетостроение. В 1947 году вся военная авиация, работающая на высоких скоростях, переходит на реактивную тягу. Поршневые авиадвигатели применяются только на учебных, спортивных, пассажирских и военно-транспортных самолетах.

Airbus S.A.S

Крупнейший производитель в Евразии, выпускающий различные типы гражданских и грузовых самолетов, созданный путем объединения нескольких европейских авиаконцернов в конце 1960-х годах. Основные офисы компании находятся во Франции, Испании, Германии и Великобритании.

Airbus сразу сосредоточился на разработке недорогих, с уменьшенной массой, требующих немного топлива моделей. Это решение принесло свои дивиденды. Сейчас компания является прямым конкурентом Boeing, хотя в последние годы получает больше заказов и производит большее число самолетов (до 550 в год), нежели ее американские соперники. Современные модели этой марки пользуются неизменным доверием пассажиров и различных авиаперевозчиков.

Airbus А320

Детище авиаконцерна Airbus впервые увидело свет в середине 1980-х годов, а к полетам приступило уже в 1987 г. Конструирование данного самолета производилось при помощи последних технологий самолетостроения, доступных на тот момент, в него впервые была встроена электронная система дистанционного управления.

Модель выгодно отличается от своих прямых конкурентов более просторными размерами кабины и багажного отсека, а также сниженной стоимостью эксплуатации и профилактического ремонта, что привело к большому спросу на авиалайнер среди авиакомпаний лоу-костеров. Она может беспосадочно путешествовать на расстояния до 6,5 тысяч километров и перевозить от 140 до 180 пассажиров.

В настоящий момент самолет пользуется огромным спросом и занимает лидирующие позиции в рейтингах как самая продаваемая и выпускаемая модель в мире. В месяц  на заводах Airbus строят до 40 авиалайнеров.

Airbus А320

Airbus А380

Самый большой самолет в мире по размеру и количеству перевозимых пассажиров на сегодняшний день появился в начале 2000-х годов усилиями авиастроительной корпорации EADS по заказу Airbus, а его коммерческая эксплуатация началась уже к 2007 году.

Модель предназначена для межконтинентальной связи (до 15 000 километров) крупнейших современных мировых аэропортов, но далеко не каждый из них способен принять такой огромный авиалайнер с четырьмя двигателями, способный перевезти до 1000 пассажиров за раз.

За счет своих размеров самолет потребляет довольно много топлива, поэтому конструкторам пришлось обшивать фюзеляж самолета наиболее легкими, но прочными материалами, чтобы максимально облегчить его массу.

Производство модели продолжается по сегодняшний день, и ее популярность остается неизменной у ведущих мировых авиакомпаний.

Airbus А380

Airbus А319

Характеристики данной модели очень похожи на А320, но с уменьшенным корпусом, пассажировместимостью и потреблением топлива. Сам самолет предназначен для перелетов малой и средней дальности и не способен покрыть без дозаправки более 6,5 тысяч километров, но в его сегменте это более чем достойный показатель.

Несмотря на некоторые ограничения, самолет нашел свою нишу в индустрии и используется для перелетов между европейскими странами и активно эксплуатируется авиакомпаниями экономического класса для перевозки пассажиров на менее популярных маршрутах (от 125 до 156 человек).

Airbus А330

Самолет с широким фюзеляжем предназначен для межконтинентальных дальних перелетов и способен покрыть до 13,5 тысяч километров. Модель создавалась с целью конкуренции с Boeing Company и их самолетом 767 модификации.

С начала 1990-х было выпущено более тысячи авиалайнеров, их производство продолжается по сегодняшний день. Самолет способен перевозить от 240 до 440 пассажиров и является самым большой моделью с двумя двигателями, выпускаемой  Airbus.

В настоящее время авиаконцерн планирует выпуск модели нового поколения, которая сократит расход топлива А330 на 15% и значительно уменьшит стоимость эксплуатации лайнеров для авиакомпаний.

Airbus А330

Airbus А310

Одна из наиболее популярных в прошлом моделей, в настоящее время уже снятая с производства. Самолет с более коротким фюзеляжем, чем другие модели концерна того времени, приняли в эксплуатацию, начиная с 1983, его дальность полета составляла 5,5 тысяч километров.

С тех пор модель несколько раз была усовершенствована: изменилась модификация крыльев, улучшена тормозная способность шасси, добавлено отвесное оперение из углепластика. Внутреннему проектированию салона также уделено немало внимания – расстояние между кресел, глубина полок, общедоступность индивидуальных средств в случае чрезвычайной ситуации находились на самом высоком уровне и отвечали всем принятым на то время стандартам. В настоящий момент крупные авиакомпании больше не используют данную модель, но перевозчики среднего сегмента и лоу-костеры все еще активно ее эксплуатируют.

Airbus А310

Ракетные авиа двигатели

Первые ракетные авиа двигатели появились в начале 40 годов прошлого столетия в Германии, когда немцы всеми усилиями пытались создать быстрый самолёт, который мог бы принести им победу во Второй мировой войне. Тем не менее, стоит отметить, что наука в те годы не позволяла совершить точный расчёт некоторых параметров, поэтому проект так и не был реализован. Впоследствии ракетные авиа двигатели испытывались исключительно с возможностью их применения для разгона самолётов в стратосфере, но применимость их весьма ограничена, и потому на сегодняшний день они практически не используются.

Основным недостатком ракетного авиационного двигателя является практически полное отсутствие управляемости на высоких скоростях.

Сверхзвуковые ПВРД

Сверхзвуковые ПВРД рассчитаны на осуществление полетов в диапазоне скоростей 1

Торможение газового сверхзвукового потока всегда выполняется разрывно, при этом образуется ударная волна, которая называется скачком уплотнения. На дистанции ударной волны процесс сжатия газа не является изоэнтропийным. Следовательно, наблюдаются потери механической энергии, уровень увеличения давления в нем меньший, нежели в изоэнтропийном процессе. Чем мощнее будет скачок уплотнения, тем больше изменится скорость потока на фронте, соответственно, больше потери давления, иногда достигающие 50%.

Для того чтобы минимизировать потери давления, организуется сжатие не в одном, а нескольких скачках уплотнения с меньшей интенсивностью. После каждого из таких скачков наблюдается снижение скорости потока, которая остается сверхзвуковой. Это достигается, если фронт скачков расположен под углом к направлению скорости потока. Параметры потока в интервалах между скачками остаются постоянными.

В последнем скачке скорость достигает дозвукового показателя, дальнейшие процессы торможения и сжатия воздуха происходят непрерывно в канале диффузора.

Если входное устройство мотора расположено в области невозмущенного потока (например, впереди летательного аппарата на носовом окончании или на достаточном отдалении от фюзеляжа на крыльевой консоли), оно выполняется асимметричным и комплектуется центральным телом – острым длинным «конусом», выходящим из обечайки. Центральное тело предназначено для создания во встречном воздушном потоке косых скачков уплотнения, которые обеспечивают сжатие и торможение воздуха до момента его поступления в специальный канал входного устройства. Представленные входные устройства получили название устройств конического течения, воздух внутри них циркулирует, образуя коническую форму.

Центральное коническое тело может быть оснащено механическим приводом, который позволяет ему двигаться вдоль оси двигателя и оптимизировать торможение потока воздуха на разных скоростях полета. Данные входные устройства называются регулируемыми.

При фиксации двигателя под крылом или снизу фюзеляжа, то есть в области аэродинамического влияния элементов конструкции самолета, используют входные устройства плоской формы двухмерного течения. Они не оснащаются центральным телом и имеют поперечное прямоугольное сечение. Их еще называют устройствами смешанного или внутреннего сжатия, поскольку внешнее сжатие здесь имеет место только при скачках уплотнения, образующихся у передней кромки крыла или носового окончания летательного аппарата. Входные регулируемые устройства прямоугольного сечения способны менять положение клиньев внутри канала.

В сверхзвуковом скоростном диапазоне ПВРД более эффективен, нежели в дозвуковом. К примеру, на скорости полета М=3 степень увеличения давления составляет 36,7, что приближается к показателю турбореактивных двигателей, а расчетный идеальный КПД достигает 64,3 %. На практике эти показатели меньшие, но на скоростях в диапазоне М=3-5 СПВРД по эффективности превосходят все существующие типы ВРД.

При температуре невозмущенного воздушного потока 273°K и скорости самолета М=5 температура рабочего заторможенного тела равна 1638°К, при скорости М=6 — 2238°К, а в реальном полете с учетом скачков уплотнения и действия силы трения становится еще выше.

Дальнейшее нагревание рабочего тела является проблематичным из-за термической неустойчивости конструкционных материалов, входящих в состав двигателя.  Поэтому предельной для СПВРД считается скорость, равная М=5.

Неудача Можайского

В какой-то мере «культовый» самолет Александра Федоровича Можайского (1825−1890), столь любимый художниками и филателистами, тоже приводился в движение паром. Точнее, должен был приводиться.

Работать над проектом самолета капитан 1-го ранга Можайский начал уже немолодым человеком, в 1870-х, по увольнении из действующей армии. Впоследствии Можайский получил звание генерал-майора и даже контр-адмирала, но это было позже, а свой замечательный самолет Александр Федорович построил в 1882 году.

Самолет Можайского Александр Федорович Можайский, как позже и Клемент Адер, опирался в разработке аэродинамики своего самолета на летательные свойства воздушных змеев, которые конструировал и запускал в течение нескольких лет. Кроме того, Можайский предполагал, что тяжелый и медленный самолет должен иметь большую плоскость крыла. На рисунке изображена первая модификация самолета Можайского: винты расположены «внутри» крыльев. Для второй попытки запуска конструктор переместил винты назад, ближе к хвостовой части. Можайский работал методом проб и ошибок и, конечно, совершил целый ряд просчетов, которые сегодня видны невооруженным глазом: достаточно сделать самолетик из бумаги, для того чтобы понять, какая форма крыла была бы оптимальной.

В первую очередь конструкция Можайского была уникальна тем, что имела аж два паровых двигателя (по 20 и 10 л.с. соответственно). Характерно то, что почти все изобретатели XIX века в расчетах принимали очень низкую скорость полета (в случае Можайского — 40 км/ч), что вынуждало делать крылья оригинальных форм и с очень большой площадью поверхности. Огромные прямоугольные крылья, сложная система поддерживающих вант, три пропеллера — никто до Можайского не пытался сделать самолет таких размеров. Собственно, форму крыльев Можайский вывел из своих многочисленных опытов с воздушными змеями, которые проводил с 1873 года. В 1876 году он построил большой полупланер-полузмей, на котором поднялся в воздух (правда, планер за собой тянула лошадь, самостоятельно летать тот аппарат не мог).

Летом 1882 года самолет был готов. Паровые двигатели были выписаны из Англии. 20 июля Можайский продемонстрировал титаническую по тем временам конструкцию членам комиссии по военному делу — в основном для того, чтобы «выбить» дополнительные гранты на усовершенствование паролета. Но испытания прошли неудачно. Можайский — опять же из полного отсутствия мирового опыта самолетостроения — не снабдил свою машину устройствами против боковых кренов: никто и предположить не мог, что они нужны. Самолет, даже не успев приподняться в воздух, завалился на бок, и его огромное крыло «сложилось».

Тема паролетов широко распространена среди художников и 3D-моделистов, работающих в духе стимпанка, особенно «анимэшников». Например, приведенная работа носит название «Имперский паролет» и создана в 2008 году иллюстратором Nick Pl под влиянием романов Жюля Верна (на самом деле это не просто рисунок, а 3D-модель). Практически все фантастические паролеты из кино- и мультипликационных лент невероятно красивы, но совершенно невозможны технически. Впрочем, этого от них и не требуется.

Через полгода Можайский представил воздухоплавательному отделу Русского технического общества новую, усовершенствованную конструкцию самолета. Два года прошли в бюрократических отсылках Александра Федоровича из одного ведомства в другое, и лишь летом 1885 года были проведены повторные испытания при представителях армии и Русского технического общества. Испытания прошли точно так же, как и первые: самолет завалился на бок.

Вторая неудача серьезно «подкосила» изобретателя. Он продолжал заниматься доводкой конструкции, купил более мощные паровые двигатели, писал в министерства, но 21 марта 1890 года умер. После смерти Можайского самолет некоторое время стоял под открытым небом, после был разобран и хранился в сарае, а спустя несколько лет полностью сгорел при пожаре. Чертежей Можайского не сохранилось: все модели его самолета сделаны по рисункам и текстовым описаниям.

Пульсирующие воздушно-реактивные авиа двигатели

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели не нашли применения в современной авиации из-за неудовлетворительной своей эффективности. Главной особенностью их функционирования является то, что работают они на принципе воздушно-реактивного двигателя. С той лишь разницей, что топливо в камеру сгорания подаётся периодически, создавая своеобразные импульсы, позволяющие двигать объект в заданном направлении.

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели эффективны лишь при однократном своём использовании, в последующих же случаях, их использование снижает и саму надёжность и увеличивает затраты.

Дозвуковые ПВРД

Эта группа двигателей предназначена для обеспечения полетов на скоростях, равных от 0,5 до 1,0 числа Маха. Сжатие воздуха и торможение в таких двигателях происходит в диффузоре – расширяющемся канале устройства на входе потока.

Данные двигатели имеют крайне низкую эффективность. При полетах на скорости М= 0,5 уровень увеличения давления в них равен 1,186, из-за чего идеальный термический КПД для них – всего 4,76%, а если еще и учитывать потери в реальном двигателе, эта величина будет приближаться к нулю. Это значит, что при полетах на скоростях M

Но даже на предельной скорости для дозвукового диапазона при М=1 уровень увеличения давления равен 1,89, а идеальный термический коэффициент – всего 16, 7%. Эти показатели в 1,5 раза меньше, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания, и в 2 раза меньше, нежели у газотурбинных двигателей. Газотурбинные и поршневые двигатели к тому же эффективны для использования при работе в стационарном положении. Поэтому прямоточные дозвуковые двигатели в сравнении с другими авиационными двигателями оказались неконкурентоспособными и в настоящее время серийно не выпускаются.

Атомные авиа двигатели

Первые атомные авиа двигатели начали появляться в середине минувшего века, когда начались мирные исследования атома. Основным принципом работы атомного авиационного двигателя является осуществление контролируемой цепной ядерной реакции, что позволяло выдавать огромную мощность, при сравнительно небольшом уровне затрат.

Атомные авиа двигатели практически одновременно появились и в США и в СССР, однако сама идея того, что самолёт, пусть и с весьма компактным атомным реактором на своём борту может упасть и это впоследствии приведёт к катастрофе, заставила отказаться от этой идеи.

В США атомный авиационный двигатель применялся на самолёте Convair NB-36H, а в СССР на самолётах Ту-95 и Ан-22.

Турбина, останься!

Намного выигрышней выглядит ситуация с топливными элементами, в которых химическая энергия топлива превращается в электрическую непосредственно, минуя процесс горения. Наиболее перспективным топливом для такого источника питания считается водород. Эксперименты с топливными элементами в качестве источника питания для электросамолета ведутся в разных странах мира (в России над проектами по созданию таких летательных аппаратов в первую очередь работает ЦИАМ, а топливные элементы для них создаются в ИПХФ РАН под руководством профессора Юрия Добровольского). Из летавших и пилотируемых концептов можно вспомнить европейский демонстратор ENFICA-FC Rapid 200FC — в нем использовались одновременно как электробатареи, так и топливные элементы. Но и эта технология нуждается еще в значительной доработке и дополнительных исследованиях.

Наиболее реальными на сегодня кажутся перспективы электросамолетов, построенных по гибридной схеме. Это означает, что движитель летательного аппарата (винт или винтовентилятор) будет приводиться в движение электромотором, а вот электричество он получит от генератора, вращаемого… газотурбинным двигателем (или другим ДВС). На первый взгляд такая схема кажется странной: от ГТД хотят отказаться в пользу электродвигателя, но не собираются этого делать.

Гибридных проектов в мире тоже уже немало, однако нас в первую очередь интересует Россия. Работы по электросамолету, в частности с гибридной схемой, велись в разных научных институтах авиационного профиля — таких, как ЦАГИ или ЦИАМ. Сегодня эти и некоторые другие учреждения объединены (с 2014 года) под эгидой Научно-исследовательского центра «Институт имени Н. Е. Жуковского», призванного стать единым мощным «мозговым трестом» отрасли. Задача комплексирования в рамках центра всех работ по электроавиации возложена на Сергея Гальперина, которого мы уже цитировали в начале статьи.

Эскиз одного из вариантов российского регионального самолета с гибридной силовой установкой (ГТД — электрогенератор — электромотор)

1. Вспомогательная силовая установка на топливных элементах	Водородные топливные элементы Турбокомпрессор для обеспечения высотности
2. Турбовальный газотрубный двигатель	Для вращения генератора Вспомогательное или основное энергопитание
3. Электрогенератор
4. Система передачи энергии
5. Аккумуляторные батареи	Буфер энергии Вспомогательное или основное энергообеспечение
6. Электродвигатель

Полностью российский

ПД-14 — первый со времён СССР турбовентиляторный самолётный двигатель, созданный в России. Его разработка началась в 2006 году. Спустя шесть лет стартовали наземные тесты, в 2015 году — лётные испытания. В 2018-м силовой агрегат получил от Росавиации сертификат, подтверждающий готовность изделия к серийному производству и эксплуатации.

Как пояснили эксперты, создание любого нового турбовентиляторного авиационного двигателя — чрезвычайно трудоёмкая задача, требующая привлечения значительного количества кадровых, производственных и финансовых ресурсов. Такой силовой агрегат зачастую разрабатывается дольше своего носителя.

Также по теме

«Единый контур управления»: какая новейшая военная техника усилила боевые возможности ВКС России

Ровно пять лет назад к выполнению задач приступили Воздушно-космические силы, объединившие авиацию, части ПВО и войска…

Например, по информации «Ростеха», развитыми компетенциями в области авиационного двигателестроения и послепродажного обслуживания обладают всего лишь четыре государства. Помимо России, это Соединённые Штаты, Великобритания и Франция. Причём каждая из этих стран внимательно относится к охране своих технологических достижений.

«ПД-14 — это первый после распада СССР гражданский двигатель для магистральных самолётов. Весь научно-технический задел — полностью российский. При создании этого двигателя не использовались какие-либо прототипы, созданные в советское время. Этот проект очень сложный, но Объединённая двигателестроительная корпорация (ОДК), видимо, смогла наладить кооперацию», — подчеркнул Олег Пантелеев.

В создании ПД-14 участвует широкий круг отечественных заводов и научных организаций. Например, АО «ОДК — Пермские моторы» является головным производителем агрегата, а на мощностях ПАО «ОДК-УМПО» (Уфа) выпускается более 30% комплектующих ПД-14.

Ещё одна пермская компания, «ОДК-СТАР», выступает разработчиком и изготовителем системы автоматического управления двигателем. Данное изделие состоит из электронного регулятора, запорного клапана первого коллектора, гидромеханической части (дозатора топлива), блоков насосов и защиты силового агрегата.

• Мотогондола ПД-14

Немаловажную роль в создании ПД-14 сыграло московское ФГУП «ВИАМ». Столичный институт разработал 20 материалов нового поколения для производства двигателя, в том числе его мотогондолы. Продукция предприятия обеспечивает ряд ключевых преимуществ нового отечественного авиационного двигателя.

«Применение в конструкции двигателя ПД-14 инновационной продукции материаловедов ВИАМ обеспечивает не только надёжность, но и высокие эксплуатационные характеристики ПД-14, делая его конкурентоспособным на мировом рынке», — говорится на сайте предприятия.

Свой вклад в создание новых материалов для новейшего российского двигателя внесло научно-производственное предприятие «Технология» (Обнинск). В рамках программы «Импортозамещение» компания из Калужской области производит из композитов звукопоглощающие конструкции и прирабатываемые панели, которые обеспечивают безопасную работу лопаток вентилятора силового агрегата.

Также по теме

«Отвечает требованиям XXI века»: как развивается программа по созданию самолётов Ил-96-400М

В Объединённой авиастроительной корпорации заявили о начале испытаний модернизированного навигационного комплекса для широкофюзеляжных…

В общей сложности российские учёные разработали и внедрили в ПД-14 16 ключевых технологий. В частности, как отмечает «Ростех», были изготовлены лопатки турбины «из легчайшего интерметаллида титана или продвинутая система охлаждения, позволяющая турбине работать при температуре до 2000 К (1726,85 °C. — RT)».

К преимуществам ПД-14 относят экономичный расход топлива, экологичность и экономичность. Предполагается, что эксплуатационные расходы двигателя будут ниже на 14—17%, чем у существующих аналогов, а стоимость жизненного цикла окажется меньше на 15—20%, указывают в «Ростехе».

Как полагают эксперты, по совокупности качеств ПД-14 не уступает лучшим западным образцам, а в случае успешного завершения всех испытаний и налаживания масштабного серийного производства у российского двигателя будет весьма конкурентная для мирового рынка цена.

В настоящее время Россия уже ведёт подготовку к развёртыванию серийного производства ПД-14. Так, в июле на «Пермских моторах» после опытно-промышленной эксплуатации был открыт Центр обработки данных. Как сообщило руководство предприятия, данное событие имеет большое значение для последующего налаживания выпуска новейших двигателей.

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели

ПуВРД – это один из первых типов реактивных моторов, использование которых началось еще во время Второй мировой войны. Гитлеровцы устанавливали их на крылатые ракеты Фау-1, применявшиеся для обстрелов Британии.

У пульсирующего реактивного двигателя тяга образуется не постоянно, а в виде серии импульсов, следующих с определенной частотой. Он состоит из диффузора, камеры сгорания и цилиндрического сопла. Между камерой сгорания и диффузором установлен специальный клапан. Цикл работы ПуВРД выглядит следующим образом:

1. Клапан открыт, и воздух свободно поступает в камеру сгорания. Одновременно происходит впрыск топлива;
2. Топливно-воздушная смесь поджигается – давление резко повышается и закрывает клапан. Рабочее тело истекает из сопла, образуя реактивную тягу;
3. Давление в камере сгорания падает, клапан в диффузоре под напором входящего воздуха открывается. Цикл начинается сначала.

Пульсирующий характер работы ПуВРД делает его менее эффективным по сравнению с двигателями с постоянным процессом горения. Такие моторы шумны и неэкономичны, зато очень просты и дешево стоят. В настоящее время ПуВРД используются мало: их устанавливают на БПЛА, летающие мишени, также они нашли свое применение в авиамоделировании.

Самый известный случай использования ПуВРД — немецкая крылатая ракета Фау-1

Не будет преувеличением сказать, что создание реактивного двигателя подарило человечеству небо. Благодаря этому устройству самолет превратился из орудия войны в массовый вид транспорта, которым ежегодно пользуются сотни миллионов человек. Однако история реактивного двигателя отнюдь не закончена. Техника и технологии не стоят на месте. Возможно, уже в ближайшие годы появятся новые типы реактивных двигателей, которые позволят нам летать с гиперзвуковой скоростью и наконец-то достигнуть других планет.

Автор статьи:

Никифоров Владислав