Pada pertunjukan udara MAKS-2021 terakhir, Russian United Engine Corporation (UEC) mempresentasikan sejumlah perkembangan yang menjanjikan ke berbagai arah. Salah satu pameran yang paling menarik dari standnya adalah model pembangkit listrik hybrid (GSU) yang sedang dikembangkan untuk implementasi dalam penerbangan. Diharapkan GSU seperti itu akan dapat menemukan aplikasi di berbagai proyek pesawat dan memberikan kinerja tinggi.
Arah yang menjanjikan
Pembangkit hibrida berdasarkan turbin gas atau mesin piston yang digabungkan dengan berbagai komponen listrik memiliki sejumlah fitur dan keunggulan penting dibandingkan sistem tradisional. Keunggulan tersebut dapat digunakan di berbagai bidang, antara lain. dalam penerbangan. Saat ini, di beberapa negara sekaligus, pengembangan GSU penerbangan dengan komposisi berbeda sedang dilakukan. Beberapa proyek telah dibawa ke bangku dan uji lapangan.
Pada Agustus 2020, UEC Rusia meluncurkan proyek serupa. JSC UEC-Klimov ditunjuk sebagai pengembang utama. Tujuan dari proyek baru ini adalah untuk membuat rangkaian HSS sekuensial yang menjanjikan dengan kapasitas atau 500 kW. Instalasi ini akan didasarkan pada mesin turboshaft VK-650V terbaru.
Saat ini, tahap awal proyek telah selesai dan tampilan umum instalasi telah ditentukan. Selain itu juga dibuat mock-up yang ditampilkan pada acara MAKS-2021 baru-baru ini. Dalam waktu dekat, akan ada model demonstrasi untuk pengujian bangku. Selama tahun-tahun berikutnya, itu akan mencapai kapasitas maksimumnya dan akan memungkinkan transisi ke tahap baru.
Menurut UEC, pada tahun 2022, model demo GSU harus menunjukkan kekuatan 150 kW dan memastikan verifikasi solusi yang ditetapkan. Kemudian akan difinalisasi, dan pengujian direncanakan pada tahun 2023 dengan pencapaian daya desain sebesar 500 kW. Berdasarkan hasil kegiatan ini, pada tahun 2024, pekerjaan desain eksperimental akan mulai membuat GSU lengkap untuk digunakan di pesawat. Direncanakan akan selesai pada tahun 2028.
UEC telah mengidentifikasi area penerapan GSO yang menjanjikan. Sistem ini dapat digunakan pada pesawat terbang untuk jalur lokal, pada helikopter multiguna ringan dan pada UAV dengan berat hingga 8 ton, juga dapat digunakan pada berbagai kendaraan lepas landas vertikal, pada "taksi udara" yang menjanjikan, dll. Sistem serupa untuk kapal dan kapal akan dikembangkan berdasarkan GSU penerbangan. Ini akan mengembangkan kapasitas 200-250 kW.
Tampilan tiruan
Pada MAKS-2021, mock-up GSU didemonstrasikan dalam konfigurasi UAV tipe helikopter dengan empat rotor. Unit instalasi ditempatkan pada dudukan yang mensimulasikan produk serupa. Pendekatan tampilan ini memungkinkan untuk menilai ukuran GSU dan fitur penempatannya di pesawat.
Sebuah generator turbin gas kompak berdasarkan mesin yang ada dengan daya yang cukup ditempatkan pada badan pesawat konvensional. Paket baterai dan unit elektronika daya dipasang di sebelahnya. Di "sayap" ditempatkan empat motor listrik dengan rotor. Semua komponen GSU dihubungkan dengan kabel.
Tata letak mencerminkan skema umum dan komposisi GSU yang menjanjikan dalam kaitannya dengan quadrocopter. Pesawat dengan skema dan kelas lain akan menerima pemasangan komposisi dan arsitektur yang berbeda. Jadi, dimungkinkan untuk menggunakan jumlah motor listrik yang berbeda, konfigurasi baterai yang berbeda, dll.
Prinsip pengoperasian GSU baru cukup sederhana. Mesin turboshaft dengan generator menghasilkan tenaga listrik untuk elektronika daya. Yang terakhir bertanggung jawab untuk mengendalikan motor listrik yang bertanggung jawab untuk penerbangan, dan juga mengisi ulang baterai. Mode operasi instalasi dari UEC belum ditentukan.
Kesulitan dan keuntungan
Sebuah pabrik hibrida berdasarkan mesin turboshaft dan komponen listrik memiliki sejumlah keunggulan khas dibandingkan sistem tradisional. Pada saat yang sama, ada juga kerugian dari berbagai jenis. Jelas, pendekatan yang benar untuk desain GSU itu sendiri dan pemilihan pesawat untuk itu akan memungkinkan Anda untuk mendapatkan pengembalian maksimum dengan kerugian minimal.
Sistem turbin gas mencakup sejumlah komponen yang berbeda, itulah sebabnya ia berbeda dari sistem turbin gas tradisional dalam kompleksitas dan biaya yang lebih besar. Selain itu, instalasi hibrida memiliki total volume dan massa yang lebih besar, yang memberlakukan pembatasan pada pengembangan pesawat pengangkut. Pada saat yang sama, unit GSU tidak memerlukan koneksi mekanis yang kaku satu sama lain, dan mereka dapat ditempatkan di seluruh volume yang tersedia, yang menyederhanakan tata letak pesawat.
Tanaman hibrida dapat menunjukkan efisiensi bahan bakar yang tinggi. Untuk melakukan ini, mesin turboshaft harus beroperasi pada mode optimal yang memberikan konsumsi bahan bakar minimum, dan sistem kontrol dipercayakan dengan tugas mendistribusikan listrik dengan benar antara motor dan baterai sesuai dengan mode penerbangan saat ini. Pada saat yang sama, karakteristik lain juga ditingkatkan: sumber daya tumbuh dan emisi berbahaya berkurang.
Penerbangan perangkat dengan GSU dilakukan oleh motor listrik yang dikendalikan oleh elektronik. Ini memungkinkan Anda untuk lebih efektif mempertahankan mode operasi yang diperlukan, serta dengan cepat mengubahnya dengan mempertimbangkan perubahan kondisi. Secara khusus, ini akan memastikan pelepasan cepat ke daya maksimum.
Bergantung pada komposisi dan prinsip manajemen, GSU secara teoritis mampu beroperasi dalam beberapa mode, termasuk. tanpa menggunakan mesin turboshaft - hanya karena baterai. Mode ini akan meningkatkan keandalan dan keamanan: jika mesin utama dan generator rusak, pesawat akan dapat melanjutkan penerbangannya.
Rencana untuk masa depan
Berkat satu atau lain keuntungan, pembangkit listrik hibrida dari arsitektur yang berbeda dapat menemukan tempat dalam penerbangan dan mendorong sistem tradisional. GSO menarik dalam konteks pengembangan lebih lanjut dari pesawat dan helikopter berawak dan tak berawak. Namun, sementara orang tidak boleh berharap bahwa dalam waktu yang wajar mereka akan dapat sepenuhnya menggantikan opsi lain untuk pembangkit listrik.
Potensi GSO secara alami menarik pengembang dan pelanggan dari berbagai negara, dan sejak tahun lalu industri Rusia telah terlibat erat dalam topik ini. Pekerjaan pertama telah dilakukan, prinsip umum proyek yang menjanjikan telah dibentuk dan area penerapannya di masa depan telah diidentifikasi. Selain itu, model produk masa depan ditampilkan dan acara untuk tahun-tahun mendatang diumumkan.
Pekerjaan pengembangan pembangkit listrik 500 kW berdasarkan mesin VK-650V akan berlangsung pada 2024-28. Jadi, sudah di pertengahan dekade atau di awal paruh kedua, orang dapat mengharapkan munculnya proyek pesawat penuh pertama untuk GSU penerbangan domestik. Proyek untuk pengenalan modifikasi angkatan lautnya juga harus muncul.
Tidak diketahui seperti apa pesawat dan kapal dengan pembangkit listrik hybrid nantinya. Namun, jelas bahwa arah ini memiliki potensi besar dan memungkinkan Anda untuk mendapatkan peluang yang sangat menarik. Ini harus dikembangkan dengan memperhatikan aplikasi praktis. Inilah yang telah dilakukan UEC sejak tahun lalu - dan sudah siap untuk menunjukkan hasil pertama.
