Электрические и гибридные самолеты: перспективы создания

Сергей Петрович Халютин, Альберт Оганезович Давидов, Борис Владимирович Жмуров, Sergei P. KHALYUTIN, Al’bert O. DAVIDOV, Boris V. ZHMUROV

Аннотация


На основе анализа исторических этапов и современных достижений в области электрифика­ции самолетов в России и за рубежом представлены ключевые технологии, позволяющие реализо­вать концепцию создания полностью электрического самолета (ПЭС) и рассмотреть возникаю­щие при этом специфические задачи. Анализ исторических этапов электрификации летательных аппаратов показывает, что несмотря на тенденцию повышения уровня электрификации бортово­го оборудования для всех классов летательных аппаратов он не превышает 25%. Кардинальное увеличение уровня электрификации возможно только при переводе самолетов на электрическую тягу, что приводит к возникновению ряда технических и технологических проблем. Предложен комплексный подход к проектированию энергосистем электрических и гибридных летательных ап­паратов, который позволяет оценить реализуемость предъявляемых требований и провести сравнительный анализ проектных решений. Показано, что задача повышения энергоэффективности и энергоемкости самолета должна решаться совместно с учетом обеспечения безопасности при максимальном использовании методов оценки и прогнозирования его состояния. Необходимо ис­кать пути интеграции бортового оборудования, планера и силовой установки для получения наибо­лее эффективных вариантов электрических и гибридных летательных аппаратов. Решение по­ставленных задач невозможно без широкого применения компьютерных и информационных техно­логий.

Ключевые слова


электрический самолет; гибридный самолет; этапы создания; электрическая тяга; проектирование энергосистем; компьютерные технологии; обеспечение безопасности

Полный текст:

PDF

Литература


Воронович С.А., Жмуров Б.В. Тенденции развития элек­троэнергетических систем беспилотных летательных аппаратов. — Интеграл, 2010, № 2, с. 8—11.

Грузков С.А., Румянцев М.Ю. Полная электрификация самолетов как один из важнейших путей решения экологиче­ских проблем и повышения эксплуатационной экономической и топливно-энергетической эффективности воздушного транспорта. — Известия Академии электротехнических наук РФ, 2016, вып. 18, с. 35—60.

Халютин С.П., Харьков В.П., Лёвин А.В., Жмуров Б.В., Богданов А.А. Электрификация самолётов. Современное со­стояние и тенденции. — Инновации на основе информацион­ных и коммуникационных технологий, 2014, № 1, с. 555—558.

Жмуров Б.В., Халютин С.П. Структурно-функциональное моделирование электроэнергетических систем самолета. — Проблемы безопасности полетов, 2009, № 6, с. 45—53.

Корнилов С.В., Жмуров Б.В., Халютин С.П. Развитие структурно-функционального моделирования электроэнергети­ческих систем самолета. — Проблемы безопасности полетов, 2009, № 8, с. 53—62.

Потёмкин А.В., Горшков П.С., Халютин С.П. Методика синтеза структурных схем системы электроснабжения воздуш­ных судов. — Труды международного симпозиума «Надежность и качество», 2013, т. 1, с. 318—321.

Лёвин А.В., Халютин С.П., Жмуров Б.В. Тенденции и перспективы развития авиационного электрооборудования. — Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, 2015, № 213 (3), с. 50—57.

Халютин С.П. Электрический самолёт. Системный под­ход. Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского, 2015, № 3, с. 72—76.

Халютин С.П. К оценке объёма энергии для полностью электрического самолета. — Труды международного симпозиу­ма «Надежность и качество», 2015, т. 2, с. 85—87.

Богданов А.А., Халютин С.П., Харьков В.П. Анализ путей рекуперации электрической энергии на борту летательного ап­парата. Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского, 2014, № 2, с. 208—212.

Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Цепким В.Т., Дежин Д.С. Перспективы использования сверхпроводниковых технологий в электромеханических преобразователях энергии. — Известия Академии электротехнических наук РФ, 2008, № 1, с. 45—63.

Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Колчамова И.П. Анализ со­стояния зарубежных и отечественных разработок по созданию сверхпроводниковых электрических машин.— Электричество, № 1, 2013, с. 2-13.

Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Колчамова И.П., Полта­вец В.Н. Зарубежные и российские разработки в области созда­ния сверхпроводниковых электрических машин и устройств. - Известия Российской академии наук. Энергетика, № 6, 2012, с. 3-26.

Халютина О.С. Особенности формирования момента ру­левого привода системы управления электрическим самолётом. Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жу­ковского, 2016, № 4, с. 249-251.

Давидов А.О., Жмуров Б.В. Метод диагностики авиаци­онных электрохимических аккумуляторных батарей. — Труды международного симпозиума «Надежность и качество», 2016, № 2, с. 78—80.

Калужский Д.Л., Стрижков А.М., Харитонов С.А. Мате­матическая модель индукторного двигателя реактивного типа. — Электричество, 2010, № 5, с. 43—48.

Левин А.В., Самсонович С.Л., Степанов В.С., Борисов М.В., Крылов Н.В. Перспективы и проблемы создания электро­механических силовых миниприводов для нового поколения ЛА. — Авиационная промышленность, 2013, № 3, с. 8—13.

Халютина О.С., Харьков В.П., Халютин С.П. Электроме­ханический рулевой привод системы управления электрическо­го самолёта с режимом рекуперации как объект управления. — Инновационные, информационные и коммуникационные технологии, 2016, № 1, с. 341—343.

Жмуров Б.В., Давидов А.О. Расчет энергетических ха­рактеристик полностью электрического самолета. — Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского, 2016, № 4, с. 406—412.

Румянцев М.Ю., Сигачев С.И., Сизякин А.В. Микротур­бинные источники электрической энергии для перспективных летательных аппаратов. — Научные чтения по авиации, посвя­щенные памяти Н.Е. Жуковского, 2014, № 2, с. 262—267.

Исмагилов Ф.Р., Вавилов В.Е. Высокотемпературные стартер-генераторы с возможностью установки на валу ком­прессора высокого давления авиационного двигателя и спосо­бы защиты их от короткого замыкания. — В сб.: Проблемы и Elektrichestvo (Electricity), 2017, No. 9, pp. 4—16 перспективы развития двигателестроения. Материалы докладов международной научно-технической конференции, 2016, с. 23—24.

Халютин С.П. Энергетика электрического самолёта. — Инновационные, информационные и коммуникационные тех­нологии, 2016, № 1, с. 25—28.

James D. Heidmann. NASA Investments in Hybrid-Electric Technologies for Large Commercial Aircraft, 2015, E&HA.

Malkin P. Multi-megawatt power systems for aircraft propulsion, 2016, E&HA.

Husband M. Bringing the technology gap for hybrid-electric, 2016, E&HA.

Jakovsky A. Building blocks for transport class hybrid and turboelectric vehicles, 2016, E&HA.

Benzakein M.J. Electric propulsion: challenges and opportunities, 2016, E&HA.

Stromayer A. Aircraft design for hybrid-electric flight, 2016, E&HA.

Voronovich S.A., Zhmurov B.V. Integral — in Russ. (Integral), 2010, No. 2, pp. 8—11.

Gruzkov S.A., Rumyantsev M.Yu. Izvestiya Akademii elektrotekhnicheskikh nauk RF. — in Russ. (News of the Russian Academy of Electrical Engineering Sciences), 2016, iss. 18, pp. 35—60.

Khaiyulin S.P., Khar’kov V.P., Levin A.V., Zhmurov B.V., Bogdanov A.A. Innovatsii na osnove informatsionnykh i kommunikatsionnykh tekhnologii — in Russ. (Innovations based on information and communication technologies), 2014, No. 1, pp. 555—558.

Zhmurov B.V., Khaiyulin S.P. Problemy bezopasnostipoletov — in Russ. (Safety problems of airplanes), 2009, No. 6, pp. 45—53.

Kornilov S.V., Zhmurov B.V., Khaiyulin S.P. Problemy bezopasnosti poletov — in Russ. (Safety problems of airplanes), 2009, No. 8, pp. 53—62.

Potemkin A.V., Gorshkov P.S., Khaiyulin S.P. Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma «Nadezhnost’ i kachestvo» — in Russ. (Proc. of International Symposium «Reliability and Quality»), 2013, vol. 1, pp. 318—321.

Levin A.V., Khaiyulin S.P., Zhmurov B.V. Nauchnyi vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoi aviatsii — in Russ. (Scientifical Bulletin of Moscow State Technical University of Civil Aviation), 2015, No. 213 (3), pp. 50—57.

Khaiyulin S.P. Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo — in Russ. (Scientific readings on aviation, dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky), 2015, No. 3, pp. 72—76.

Khaiyulin S.P. Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma «Nadezhnost’ i kachestvo» — in Russ. (Proc. of International Simposium «Reliability and Quality», 2015, vol. 2, pp. 85—87.

Bogdanov A.A., Khaiyulin S.P., Khar’kov V.P. Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo — in Russ. (Scientific readings on aviation, dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky), 2014, No 2, pp. 208—212.

Kovaiev L.K., Kovaiev K.L., Penkin V.T., Dezhin D.S. Izvestiya Akademii elektrotekhnicheskikh nauk RF — in Russ. (News of the Russian Academy of Electrical Engineering Sciences), 2008, No. 1, pp. 45—63.

Kovaiev L.K., Kovaiev K.L., Koichanova I.P. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2013, No. 1, pp. 2—13.

Kovaiev L.K., Kovaiev K.L., Koichanova I.P., Poilavels V.N. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika — in Russ. (News Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2012, No. 6, pp. 3—26.

Khalyutina O.S. Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo — in Russ. (Scientific readings on aviation, dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky), 2016, No. 4, pp. 249—251.

Davidov A.O., Zhmurov B.V. Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma «Nadezhnost’ i kachestvo — in Russ. (Proc. of International Simposium «Reliability and Quality»), 2016, No. 2, pp. 78—80.

Kaiuzhskii D.L., Slrizhkov A.M., Kharitonov S.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2010, No. 5, pp. 43—48.

Levin A.V., Samsonovich S.L., Stepanov V.S., Borisov M.V., Kryiov N.V. Aviatsionnaya promyshlennost’ — in Russ. (Aviation Industry), 2013, No. 3, pp. 8—13.

Khaiyutina O.S., Khar’kov V.P., Khaiyulin S.P. Innovatsionnye, informatsionnye i kommunikatsionnye tekhnologii — in Russ. (Innovation, information and communication technologies), 2016, No. 1, pp. 341—343.

Zhmurov B.V., Davidov A.O. Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo — in Russ. (Scientific readings on aviation, dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky), 2016, No. 4, pp. 406—412.

Rumyanlsev M.Yu., Sigachev S.I., Sizyakin A.V. Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo — in Russ. (Scientific readings on aviation, dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky), 2014, No. 2, pp. 262—267.

Ismagiiov F.R., Vaviiov V.E. Materialy dokladov Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konf. «Problemy i perspektivy razvitiya dvigatelestroyeniya» — in Russ. (Proc. of International Scientific-Technical conf. «Problems and prospects of engine development», 2016, pp. 23—24.

Khaiyulin S.P. Innovatsionnye, informatsionnye tekhnologii — in Russ. (Innovation, information and communication technologies), 2016, No. 1, pp. 25—28.

James D. Heidmann. NASA Investments in Hybrid-Electric Technologies for Large Commercial Aircraft, 2015, E&HA.

Maikin P. Multi-megawatt power systems for aircraft propulsion, 2016, E&HA.

Husband M. Bringing the technology gap for hybrid-electric, 2016, E&HA.

Jakovsky A. Building blocks for transport class hybrid and turboelectric vehicles, 2016, E&HA.

Benzakein M.J. Electric propulsion: challenges and opportunities, 2016, E&HA.

Slromayer A. Aircraft design for hybrid-electric flight, 2016, E&HA.




DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2017-9-4-16

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share