Лого Сделано у нас
53

В ЦАГИ исследуют авиационные двигатели с эффектом сверхпроводимости

  •  © tsagi.ru

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского изучают возможность применения технологий на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в электрических и гибридных силовых установках для перспективной авиационной техники.

Речь идет о разрабатываемых в институте новых концепциях летательных аппаратов короткого взлета и посадки, а также преобразуемых летательных аппаратах (взлетающих и совершающих посадку по принципу вертолета, а полет в крейсерском режиме — аналогично самолету).

Основное преимущество сверхпроводниковых электрических двигателей и генераторов — возможность увеличения удельной мощности с нынешних 5 до 8-12 кВт/кг. Данный эффект достигается за счет применения современных ВТСП лент в обмотках ротора и статора. При этом чем больше мощность двигателя, тем более ощутимый выигрыш дают ВТСП-технологии.

Ученые сравнили несколько схем силовых установок с подобными двигателями и выбрали наиболее эффективные из них. Партнером ЦАГИ по проекту стал Московский авиационный институт.

  •  © tsagi.ru

В рамках того же проекта специалисты ЦАГИ и МАИ рассмотрели концепцию малооборотного сверхпроводникового электродвигателя для безредукторного привода несущего винта вертолета или преобразуемого летательного аппарата и разработали облик такого аппарата с гибридной силовой установкой и сверхпроводниковыми электродвигателями.

  • 4
    Clausson Clausson
    12.10.1821:59:47

    электродвигателя для безредукторного привода несущего винта вертолета

    Круто!

  • 1
    Нет аватара elron
    13.10.1803:06:59

    высокотемпературные сверхпроводники --- это сверхпроводники при температуре существенно выше абсолютного нуля (-273). практически, где-то -100, а не +500 как можно подумать. откуда в двигателе взяться настолько низким температурам?

    • 3
      Clausson Clausson
      13.10.1803:19:54

      а не +500 как можно подумать

      Даже сложно представить, что образованный человек, читатель этого интернет-ресурса может такое подумать.

      где-то -100

      Хотелось бы быть таким оптимистом, но не хочется пока вдаваться в подобные фантастические мечтания. Теоретичеки, когда-нибудь, возможно, наука дойдет до искомых минус 100 цельсия, но точно не в ближайшее время.

      Сейчас речь скорее идет о 77К или иначе −196°C. А абсолютный рекорд мира Tкр=135K (-138°C )

      откуда в двигателе взяться настолько низким температурам?

      Жидкий азот — Не взрывоопасен и не ядовит и имеет температуру 77,4 K (−195,75 °C).

      Баллоны, вернее правильнее назвать их — бидоны, с жидким азотом есть практически в каждом косметическом салоне любого города. Продают его рублей по 80 за литр в розницу.

      Если пропустили можно еще вот сюда посмотреть: sdelanounas.ru/blogs/103299/

      Линия уже успешно работает.

      Отредактировано: Clausson~03:34 13.10.18
      • 1
        Нет аватара elron
        13.10.1810:15:17

        спасибо за уточнение. цифры привёл по памяти без справочника --- отсюда неточность в 2 раза.

    • 3
      Andrey Tupkalo Andrey Tupkalo
      13.10.1807:09:59

      Азотная станция — штука не сильно сложная и дорогая. Нести её на борту как часть двигательной установки вполне можно, правда это заметное усложнение конструкции в целом.

      • 1
        Clausson Clausson
        13.10.1818:38:08

        Вы совершенно правы. Сейчас установки с производительностью скажем 10 л. в час вполне доступны для среднего бизнеса и довольно компактны. На мобильной платформе Урала можно я думаю разместить установку с производительностью в несколько тонн азота в сутки.

        Нести её на борту как часть двигательной установки вполне можно

        А зачем? Мы и так снизили вес за счет более компактного двигателя, убрали из вертолета тяжелый редуктор и в два раза снизили расход топлива. В результате у нас образовалась куча места для баков с азотом. Заправлять вертолет азотом вместе с топливом и не надо затаскивать саму установку на борт.

        А азот производить на самом аэродроме, благо с сырьем для производства на нашей планете никогда не будет проблемы    

    • 0
      Denis Grabov
      13.10.1822:01:49

      Жидкий кислород для топливных элементов имеет температуру около -250. Я правда не уверен, есть топливнве элементы малой массы и объема, но достачной для летательный аппаратов мощности.

      • 0
        Clausson Clausson
        14.10.1800:47:34

        Жидкий кислород для топливных элементов имеет температуру около -250.

        Три проблемы.

        1) Жидкий кислород имеет температуру 90,19 К (-182,96 °C), что в данном случае хуже азота.

        2) Кислород маслоопасен. Эксплуатировать технику с постоянной угрозой взрыва на борту не самое лучшее решение.

        3) Кислород дороже. В атмосфере 78% азота и 21% кислорода. То есть вы всегда за один процесс (потратив одинаковое количество энергии) получаете азота в 4 раза больше чем кислорода.

        • 0
          Denis Grabov
          14.10.1811:13:17

          Я описался, хотел написать жидкий водород.

          Он также пригоден и для турбин и для поршневых моторов. Технология эта зрелая, французские ,Миражи" в 60х летали на водороде. Хотя, конечно, так просто как азот водород не получишь.

          Да и сжижение более эгергоемкое.

          Clausson, а если у вас гибридная силовая установка, запасающая избыток мощности двигателей сгорания, то запасать в виде электртчества необчзательно.

          Можно запасать энергию сжиженинием того же воздуха. А потом подавать его в турбину/поршневой мотор. Есть детандерные аппараты. При сжижении воздух как известно сжимается, охлаждается и расширяется. Очень холодный, но еще газ, он охлаждает другую порцию сжатого и охлажденного до комнатной температуры воздуха. Так вот, при расширении первой порции совершается механическая работа и детандерные машины и используют ее наряду с электроэнергией для сжатия газов в аапарате. В пятидесятые годы КПД таких установок достигал 60 процентов. Я полагаю, что считали отношение теретической механической работы, которую совершил бы сжиженный газ в идеальной тепловой машине при нагреве до комнатной температуры к потраченной на сжижение электроэнергии.

          Я полагаю, что использование сжиженного воздуха имеет несколько интересных преимуществ.

          Во-первых, когда один двигатель сгорания работает не в оптимальном режиме, то можно использовать жар его двигателя для испарения жидкого воздуха. А этот жидкий воздух подавать в другой двигатель. Т. е. кпд двигателя сгорания вырастет оттого что жидкий воздух сделает несравнимо больше механической работы чем если бы он нпгреался только до 20 град цельсия.

          Во-вторых,Наличие жидкого воздуха на борту вертолета может поднять максимальную высоту полета по-вертолетному, это важно в горах. Как известно, на болтших высотах из-за разрежения в целом и меньшей доли кислорода в частноти мощность турбин падает. И если в этот разреженный воздух подавать обогащенную кислородом смесь, скажем с 50 процентами кимлорода, то мощность снова станет как на уровне моря.

          Кстати ,немцы во время войны для эксперимента подавали в поршневой мотор бомбардирощика закись азота. Так он летал как на ТВД, высота 10-12 км, скорость около 800 вместо 400-500 км/ч.

          В-третьих, иногда пилоту нужно на коротеое время значительно увеличить мощность. В истребителе есть форсажная камера, но ТВД это не применяют.

          В-четвертых, в баллонах с азотом да и кислородом давление 200атмосфер. Такое же давление и в камере сгорания ракет системы ,Град"! Если жидкий воздух нагреть до комнатной температуры, то и все 600 атмосфер будут.

          А если использовать жар от турбины, то еще больше, или 600, но дольше. Значит, можно применять для очень резкого удирания, например, если надо избежать столкновения с чем-то или удрать от ПЗРК. Для этого надо будет сделать реактивную камеру. Спрятать ее можно будет в фюзелюже, а струя будет выходить из хвоста, т. е. лобовое сопротивление не вырастет. Такой большой и резкий прирост тяги одними воздушными винтами вряд ли получишь.

          Отредактировано: Denis Grabov~14:37 14.10.18
  • 0
    Геннадий Тесёлкин Геннадий Тесёлкин
    13.10.1821:32:04

    Униполярный электродвигатель им поможет, без ВТСП

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,