Гибридная силовая установка для БПЛА от МАИ

Ряд отечественных организаций сейчас занимается разработкой перспективных силовых установок специально для беспилотных летательных аппаратов. Один из проектов такого рода создается в Московском авиационном институте. В его основе лежит гибридная схема, которая позволит получить высокие технические и экономические характеристики. Пока проект находится на ранних стадиях, но уже этой осенью планируется первый полет самолета-демонстратора с новой гибридной установкой.

В процессе развития

МАИ имеет большой опыт в разработке авиационных двигательных установок разных классов, и теперь он используется в новом проекте. Гибридная силовая установка (ГСУ) для БПЛА разрабатывается на кафедре 203 «Конструкция и проектирование двигателей». Инициатором и одним из основных участников проекта является инженер-конструктор Кирилл Балясный. Также в работах участвуют другие специалисты и студенты МАИ.

Как сообщается, проектные работы по новой теме стартовали в мае прошлого года и получили поддержку руководства МАИ. В ноябре развивающийся проект представили на межотраслевом конкурсе «Молодежь и будущее авиации и космонавтики», и он занял первое место в направлении силовых установок.

Вскоре после этого, в декабре, с проектом ознакомилось руководство института, в т.ч. ректор Михаил Погосян. Авторам рекомендовали продолжать развитие проекта с целью создания целой линейки авиационных ГСУ. Такие изделия, обладающие разными характеристиками, в перспективе смогут использоваться на разнообразных летательных аппаратах.


В феврале авторы проекта сообщали об успешном продолжении работ. На тот момент была разработана техническая документация, и был изготовлен стенд для наземных испытаний. Осуществлялись проверки отдельных компонентов и продолжалось изготовление новых агрегатов. В целом сборка демонстратора ГСУ находилась на финальной стадии.

В ближайшее время планировалось начать стендовые испытания. На этом этапе необходимо проверить работу отдельных компонентов, в т.ч. новой разработки, и установки в целом. В частности, особое внимание уделят отработке системы управления, которая обеспечивает синхронную работу двух двигателей.

В течение года МАИ построит самолет-демонстратор технологии с новой ГСУ. Его летные испытания начнутся осенью; более точная дата не называется. По результатам полномасштабных испытаний перспективный проект сможет дойти до производства и внедрения. Впрочем, сроки этого остаются неопределенными.

По гибридной схеме

Новая гибридная силовая установка от МАИ разрабатывается для применения на авиационной технике разных классов и с учетом ее требований. Ею в будущем предлагается оснащать БПЛА массой 400-600 кг или самолеты самых легких классов.



В целом ГСУ рассматривается в качестве отечественного аналога иностранного иностранных изделий. Так, по удельной мощности и массе он будет похож на Rotax 912UL. При этом будут получены преимущества технического и экономического характера, а также некоторые новые возможности. В дальнейшем возможна разработка новых модификаций или изделий с иными характеристиками.

ГСУ построена на основе двигателя внутреннего сгорания. Это бензиновый двухтактный авиационный мотор РМЗ-500 мощностью 50 л.с. Также используется электромотор неназванной модели, способный работать в режиме генератора. Мощность двигателя – 14-18 кВт (18-24 л.с.) в зависимости от режима. Двигатели через редуктор новой разработки соединяются друг с другом и с воздушным винтом. Электродвигатель соединяется с силовой электроникой и аппаратурой управления. Также проект предусматривает использование литий-полимерного буферного аккумулятора мощностью 0,9 кВт.

Новую ГСУ отличает высокая степень локализации – порядка 70% агрегатов имеет отечественное происхождение. При этом в оставшиеся 30% импорта входят жизненно важные компоненты, такие как контроллер электродвигателя, аккумулятор и различные датчики. В дальнейшем долю иностранных изделий планируют сократить до 10-15 проц.

Собственная масса такой ГСУ составляет 63,5 кг. Расчетная мощность на разных режимах меняется от 34 до 57,2 кВт (45-76 л.с.) Удельная мощность – 0,9 кВт/кг, удельный расход горючего – от 333 до 550 г/кВт. Благодаря использованию доступных компонентов, таких как двигатель РМЗ-500, стоимость изделия находится в пределах 500 тыс. руб.



Согласно проекту, ДВС будет работать постоянно и на всех режимах полета, обеспечивая требуемые технические и экономические характеристики. В горизонтальном полете с устоявшимися параметрами электродвигатель должен выполнять функции генератора и заряжать батарею. На взлетном режиме или при наборе высоты электродвигатель будет создавать дополнительную тягу. Кроме того, электродвигатель может использоваться при отказе основного двигателя.

Ожидаемые преимущества

Перспективная ГСУ от МАИ еще не прошла весь цикл испытаний на стенде и в воздухе, но основные ее особенности и преимущества уже понятны. В этом отношении она не отличается от других разработок своего класса. Как и другие ГСУ, новая будет иметь несколько режимов работы, которые смогут обеспечить оптимальное соотношение технических и экономических характеристик на всех этапах полета.

ГСУ предлагается для использования на пилотируемых и беспилотных самолетах. При этом наибольший интерес представляет предложение о БПЛА. Именно беспилотные комплексы некоторых классов способны наиболее полно реализовывать потенциал гибридных установок. Кроме того, сейчас в нашей стране наблюдаются определенные трудности с двигателями для БПЛА средних и тяжелых классов – и проект МАИ в перспективе способен разрешить эту ситуацию.

По расчетам, ГСУ мощностью до 55-60 л.с. пригодна для использования на беспилотниках массой до 500-600 кг. В этой весовой категории могут строиться разведывательные и разведывательно-ударные летательные аппараты с ограниченной скоростью и большой продолжительностью полета. На такой технике обычно используются поршневые двигатели с требуемым уровнем характеристик.



ГСУ от МАИ в предлагаемом виде вполне пригодна для применения на БПЛА такой категории. При этом удастся получить определенный прирост летных данных в сравнении с аналогичными конструкциями, но с «обычными» силовыми установками. Также следует учитывать возможности ГСУ по генерации электроэнергии, необходимой бортовой аппаратуре беспилотника.

Важно, что нынешняя ГСУ мощностью до 60 л.с. является только первым экспериментальным образцом. Если эта разработка хорошо себя покажет, на ее базе могут создать новые установки с разным уровнем характеристик. Разные образцы этого семейства можно будет использовать в тех или иных проектах авиационной техники, в первую очередь, на существующих или перспективных БПЛА тяжелого класса.

Также гибридную установку планируют предложить любительской авиации. Эта категория техники тоже сталкивается с недостатком подходящих двигателей, и перспективное семейство проектов от МАИ может решить эту проблему. Любопытно, что в случае с любительскими сверхлегкими самолетами главным преимуществом ГСУ станет меньшая стоимость в сравнении с иностранными аналогами.

Задел на будущее

В целом новый проект авиационной гибридной силовой установки от МАИ представляет интерес и может иметь большое будущее. Изделия такого рода вполне способны найти свое место в отечественной и, возможно, зарубежной авиации. При этом с их помощью удастся закрыть фактически пустующие ниши – и дать новые возможности военным и гражданским авиаторам.

Однако пока перспективный проект находится на ранних стадиях. Первые стендовые испытания новой ГСУ планируется начинать только сейчас. Первый полноценный полет запланирован на осень, а сроки и вероятность запуска серии пока остаются под вопросом. Впрочем, специалисты МАИ имеют большой опыт в области авиационных двигателей, и он поможет им в решении поставленных задач.