Пролог. Как рождалась идея



Скачать 82.29 Kb.
Pdf просмотр
Дата07.01.2017
Размер82.29 Kb.
Просмотров98
Скачиваний0

13
№4 • 2013
Пролог. Как рождалась идея
(по словам Ю.Рыжкова)
днажды летним вечером года вспомнилась студенческая молодость в Куйбышевском авиационном институте, первый учёный-наставник А.П. Меркулов, ранцевый вертолёт с «прямоточкой» с прямоточными двигателями. – Прим. ред) на концах лопастей, идеей которого учёный увлёк тогдашнего студента. Да так увлёк, что учёбу студент наполовину забросил. Всё было
– и стенд для огневых испытаний был сооружён, и движок на заводе изготовили, и радость от первого запуска движка, и взрывы на стенде. Вспомнил всё это и позвонил Г.Г.
Ирейкину. Другу в студенчестве, а ныне Герою России, председателю Правления Клуба Героев города Жуковского. Геннадий Григорьевич, говорю, помнишь эпопею с ранцевым вертолётом? Вот проект, который Клуб Героев мог бы взять под своё крыло. Давай, ответил
Г.Г. Ирейкин, и передал предложение одному из сотрудников Клуба, он из Питера. Тот посмотрел. А чего, говорит,
«прямоточки»? От них только шум-дым и никакого кпд. Вот электропривод – это другое дело, это сейчас модно. Ничего себе, думаю, это какой же аккумулятор надо с собой таскать, с небольшой коттедж олигарха, наверное. Но делать нечего, стало любопытно. Забил в поисковике электрический вертолёт», в ответ получил ссылку на статью с таким же названием. Статья небольшая по объёму, но очень
ёмкая по мыслям. Написана уважаемыми людьми, ведущими специалистами Центрального института авиамоторостроения им. ПИ. Баранова во главе с ОС. Гуревичем. Прочитал её и подумал эге, дело-то стоящее Звоню нашему первому соавтору и говорю Сергей Помнишь свою оригинальную электроустановку. И пошло- поехало, закрутилось-завертелось!
Так родился проект, о котором ниже. И появилась команда едино- мышленников.
Проект.
Сегодня в мире ведётся интенсивная работа по созданию транспортных средств с электрическим силовым приводом, в том числе летательных аппаратов различного вида. В мире уже летают десятки электрических само- лётов (см. «Авиапанорама» № 2-2009. Прим. ред) производства различных фирм. Что касается электрического пилотируемого вертолёта, то тут, по мнению авиационных специалистов ОАО Климов, прогресс пока не столь впечатляет. Вертолет является более сложными дорогим изделием, чем самолёт. Круг решаемых проблем при разработке вертолёта существенно больше, чем при разработке само- лёта, и имеет свою специфику.
Первые полёты на экcперимен- тальных вертолётах с электроприводом выполнены (поданным СМИ) во Франции (инженер Паскаль Кретьен), в США (Sikorsky Aircraft, полностью электрический вертолёт Firefly на базе легкого вертолета S-300C), в Европе (компания Eurocopter провела успешные испытания гибридного вертолета AS350 с турбовальным двигателем внутреннего сгорания и электрическим мотором для исследований процессов облегчённого перехода на режим авторотации. В доступной информации отсутствуют технические данные по программе создания летающего автомобиля
Transformer (проекты DAPRA, см. «Авиа- панорама №№ 2,3, 4,5-2012. Прим. ред, нос уверенностью можно утверждать, что используются преимущества гибридных схем с силовым электроприводом. Они состоят в следующем:
ЛЕТАюЩИЙ Ё-МОБИЛЬ – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРОЕКТ ИЛИ ИдЕя-ФИКС?
О
Первый полет Паскаля Кретьена на вертолете с электроприводом
НАУКА • ТЕХНОЛОГИИ
конструктивно упрощаются и облегчаются трансмиссии,
• авиационные модули (несущий, рулевые и толкающие винты) достаточно просто устанавливаются напер- спективных электромобилях,
• совместно с электроникой появляется возможность легко организовать управление полётом как из салона летающего транспортного средства, таки в дистанционном, беспилотном режиме. В СССР в е годы подобный проект (летающие автомобиль ил г- кий танк) уже предлагался нашими авиаконструкторами, однако уровень знаний и технологий того времени не позволил его реализовать. Проект летающей боевой машины пехоты, те. бронированного и вооруженного вертолета, который мог бы высаживать отделение солдат, был реализован в е годы в виде вертолёта Ми нескольких модификаций. Следует, однако, отметить, что проект Мине предусматривал применение изделия как наземного транспортного средства. В нынешней России есть техническая и технологическая возможность поэтапной реализации проектов, аналогичных зарубежным. Необходимые комплектующие и механизмы, не уступающие по своим характеристикам импортным, производятся в стране либо их можно свободно купить на зарубежном рынке.
Есть также команда специалистов, объединённая на общественных началах желанием сохранить нашу страну в числе лидеров – создателей верто- лётов с электрическим силовым приводом. Реализация проекта силами команды и привлекаемых в кооперацию предприятий позволит сохранить суверенитет страны в сфере развития авиационной науки и техники.
Какие же проблемы существуют на пути создания полностью электрического вертолёта? По-крупному, их две (ФГУП ЦИАМ им. ПИ. Баранова, ОАО Климов снижение удельной массы силовых низкооборотных (500…700 об/мин) электрических двигателей непосредственного (безредукторно- го) привода несущих винтов снижение удельной массы и цены и увеличение ресурса аккумуляторных батарей.
Компания Protean Electric (США) строит в Китае завод по производству мотор-колёс непрерывной мощностью 54 кВт (75 л.с.), пиковой мощностью 75 кВт (100 л.с.) и массой кг. Силовой электромотор на постоянных магнитах с воздушным охлаждением, созданный в США для вертолёта Firefly (Sikorsky Aircraft), располагает мощностью 142 кВт (190 л.с.) и приемлемыми весогабаритны- ми характеристиками. Над чем-то похожим работают в Беларуси. Прогресс в электромоторах наметился. Ожидать создание аккумуляторов с приемлемыми для полностью электрических вертолётов характеристиками следует не ранее концах началах годов (ЦИАМ им. ПИ. Баранова). Альтернативой упомянутым аккумуляторам (пока не появились с нужными характеристиками) могла бы послужить разработанная и запатентованная одним из авторов настоящей статьи оригинальная электросиловая установка.
При современном уровне электротехнических и двигателестроительных технологий решение задачи создания электрического вертолета может быть получено при использовании в составе гибридной силовой установки – линейного электроагре- гата, основными составными частями которого являются линейный генератор, якоря которого совершают возвратно-поступательное движение, и свободно-поршневой двигатель, служащий для их привода.
На сегодня работы в этом направлении ведутся во всех промышленно развитых странах. В Советском Союзе в х – начале х годов в ГОКБ Горизонт была предложена, запатентована и реализована одна извоз- можных схем линейного электроагре- гата, обеспечивающая генерацию как однофазного, таки трехфазного тока, которая обеспечивала возможность достижения высоких массогабарит- ных и энергетических характеристик. Показано, что при мощностях порядка
10 МВт и использовании сверхпроводящей системы возбуждения удельная мощность может достигать 0,3 кг/
кВт при эффективном кпд. 0,4 – 0,5, а при мощностях до 1 МВт и использовании обычных (высокотемпературных) материалов можно говорить об удельной мощности на уровне 1кг/кВт при высоком эффективном к.п.д.
Комплекс работ по разработке и испытаниям ряда макетов линейного электроагрегата послужил основанием для принятия решения о серийном производстве систем резервного электроснабжения мощностью 5 и 10 кВт, учитывая то, что время запуска и приема нагрузки данной электро- генерирующей установкой не превышает с. Было выделено финансирование, сформирована кооперация и начато производство. Однако в силу социальных и экономических преобразований началах годов финансирование было прекращено, работы приостановлены, кооперация распалась.
Установку в модернизированном виде, учитывая накопленные знания и появление современных материалов и технологий, планируется применить в проекте в качестве гибридной электроустановки. В перспективе, после выполнения поисковой работы, планируется изготовление электросиловой установки на базе линейного генератора со свобод- нопоршневым двигателем мощностью порядка 200 кВт и электромотора, подобного тому, что установлен на вер- толёте Firefly. Такая силовая установка позволит поднять в воздух гибридный электромобиль с суммарной взлётной массой
1500 кг (электромобиль с ЭСУ
+ электромотор + несущая система. На электромобиле должны быть предусмотрены узлы быстрого съёма-установки несущей системы и каналы прокладки силового кабеля и кабеля управления.
Воссоздание ранее разработанной электросиловой установки с линейным электрогенератором и сво- боднопоршневым двигателем легло в основу четырёхэтапной программы поисковых работ по реализации проекта электрического вертолёта. Мы хорошо усвоили мудрость авиационных инженеров – с хорошим мотором и ворота полетят.
На встречах в рабочем порядке к проекту проявлен интерес в ЦАГИ ив
МЧС РФ.
В программе работ по реализации проекта на первом этапе запланировано приобретение материалов, приобретение и изготовление отдельных узлов, деталей и комплектующих, в том числе подбор и приобретение электромотора и несущей системы от серийного вертолета.
• Разработка и изготовление экспериментального образца силовой электроустановки (линейный электрогенератор плюс свободнопоршневой двигатель) мощностью до 200 кВт. Изготовление и сборка платформы, полная сборка полноразмер- ного летающего экспериментального стенда, наземные ил тные испытания изготовленного стенда.

15
№4 НАУКА • ТЕХНОЛОГИИ
• Формирование кооперации по разработке документации и изготовлению составных частей проекта на последующих этапах проекта.
• Разработка концепции построения контура управления электровер- толёта с учётом испытаний экспериментального стенда. Разработка требований к электронному комплексу (бортовому и наземному) для контура управления электровертолётом в пилотируемом и беспилотном режимах, удовлетворяющему требованиям надёжности при полётах с человеком на борту.
На последующих этапах запланировано (будет уточняться по результатам первого этапа):
• изготовление и испытание экспериментальной электроустановки мощностью 550 кВт, разработка эскизного проекта на линейку (модельный ряд) силовых электроустановок мощностью от 50 до 6 000 кВт. Приобретение и доработка серийно выпускаемого электромобиля под установку экспериментальной энергоустановки и модуля. Приобретение несущего винта и изготовление экспериментального полноразмерного модуля.
• Разработка и изготовление узлов установки модуля на электро- мобиле.
• Наземные ил тные испытания электромобиля с установленным мо- дулем.
• Доработка серийно выпускаемого вертолёта (установка электроси- лового агрегата, электроники, аккумуляторов увеличенной ёмкости) Наземные ил тные испытания доработанного вертолёта.
• Заказ серийно выпускаемого вертолёта (без двигателей) с взлётной массой до 3500 кг.
Эпилог
К сожалению, Господь не наградил нас коммерческими талантами, дал лишь кое-какие способности как инженерам, техникам, рабочим, а в прошлой жизни мы не заработали нужных денег. Только поэтому мы ищем средства и просим о посильной помощи в реализации проекта Электрический вертолёт». Ноне сидим на месте. Помним оста- ринном афоризме Кто хочет сделать
– ищет способ, кто не хочет – ищет причину (висел в единственном числе на большом плакате-лозунге в зале заседаний Коллегии Минобщемаша СССР – ракетно-космического министерства).
Вот мы и ищем способ. Для начала обратились в один коммерческий банк при поддержке хорошо знакомого человека, приближённого к правлению банка, с просьбой выделить относительно небольшие деньги на приобретение материалов и комплектующих. Неофициальный ответ руководства – а вдруг ничего не получится, а деньги будут потрачены Нет. Стало понятно, что потенциальных инвесторов-спонсоров в лучшем случае может заинтересовать только действующее «железо».
Пошли дальше. Отправили e-mail главному конструктору «Ё-мобиля» с приглашением обсудить вопрос она- делении электромобиля ещё одним свойством – летать. Дальнейшее – молчанье. По всей вероятности, главный конструктор, замороченный текучкой, решили так дел невпроворот, сроки срываются, а тут какие-то полусумасшедшие лезут с бредовой идеей.
Далее – на имя заместителя Председателя Правительства РФ ДО. Рогозина отправили письмо с приложением программы реализации проекта и просьбой поддержать проект. Из Аппарата Правительства РФ дано поручение подготовить заключение трём организациям ОАО «Вертолёты России, ОАО Климов и ФГУП Центральный институт авиамоторостроения им. ПИ. Баранова».
Заключения были получены, сними мы, в основном, согласны, особенно стем, что заложенные в проекте идеи сегодня достаточно актуальны и требуют своего решения и больших средств. Несогласны мылишь стем, что работы, заложенные в проект, под силу только специализированным предприятиями организациям. Почему П. Кретьен на своём вертолётике весьма простой конструкции может проводить очень серьёзные поисковые работы в обеспечение безопасности полётов, а, образно говоря,
Ивановы-Петровы-Сидоровы – нет Почему мы не можем организовать изготовление оригинальной экспериментальной электроустановки Дорожка-то к ней протоптана 25-30 лет назад!
И ещё вот что. В литературе ив жизни мы видели в авиационных КБ огромные залы, заставленные чертёжными досками с конструкторами за ними. Ныне же технология разработки дополнилась мощной компьютерной поддержкой. Конструктор, сидя за компьютером с программным обеспечением типа autoCAD’a) где-нибудь во Владивостоке, в реальном масштабе времени может визави решать возникшие проблемы сведущим конструктором, сидящим, например, в Подмосковье или в Петербурге. Почему жене воспользоваться появившимися возможностями?
Далее. Несущему винту безразлично, что его крутит – турбина, поршневой двигатель или электромотор. Появление электромотора в силовой установке предполагает появление новых свойств контура управления. Выявить их и приспособить к делу можно, что на серийном экспериментальном вертолёте, переоборудованном под электротягу, что на простом экспериментальном летающем стенде. Результаты одни и те же, а затраты разные.
После анализа полученных заключений обращение вновь отправлено в Правительство, сейчас оно на заключении в
Минпромторге РФ. Ждем ответа в середине августа с.г. Суть ответа предсказуема.
Обращаясь к разработчикам специализированных авиационных предприятий, хотим сказать мы вовсе не стремимся перебежать вам дорогу в поиске вами средств на ваши аналогичные или, может быть, лучшие проекты. Мы не конкуренты, просто мы работаем враз- ных нишах одного дела. Наступит день, когда от поисков нужно будет перейти к разработке и промышленному производству электрических вертолётов с использованием всяких ОСТов-ГОСТов, нормативов, лицензий, испытаний и пр. Вот тогда и придёт ваш звёздный час Уважаемые коллеги, товарищи, друзья, инвесторы-спонсоры! Приглашаем к нашему интересному и перспективному делу Вместе мы победим.
P.S. А ранцевый вертолёт с «пря-
моточками» не забыт. Тем более, что в
Омске сверкнул огонёк надежды – изобре-
татель Котельников сего Юлой. Надо
только просчитать баланс энергий и га-
зовую динамику. Вот будет время…
Сергей ДУХОВЛИНОВ,
кандидат технических наук,
Юрий РЫЖКОВ, инженер


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал