ในการแสดงทางอากาศ MAKS-2021 ครั้งล่าสุด Russian United Engine Corporation (UEC) ได้นำเสนอการพัฒนาที่มีแนวโน้มในทิศทางต่างๆ การจัดแสดงนิทรรศการที่น่าสนใจที่สุดชิ้นหนึ่งของอัฒจันทร์คือแบบจำลองของโรงไฟฟ้าไฮบริด (GSU) ที่ได้รับการพัฒนาเพื่อนำไปใช้ในการบิน คาดว่า GSU ดังกล่าวจะสามารถนำไปใช้ในโครงการเครื่องบินต่างๆ และให้ประสิทธิภาพสูง
ทิศทางที่สดใส
โรงงานไฮบริดที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์ไบน์แก๊สหรือเครื่องยนต์ลูกสูบร่วมกับส่วนประกอบทางไฟฟ้าต่างๆ มีคุณสมบัติและข้อดีที่สำคัญหลายประการเหนือระบบแบบเดิม ข้อดีเหล่านี้สามารถใช้ได้ในด้านต่างๆ รวมถึง ในการบิน ปัจจุบันในหลายประเทศกำลังดำเนินการพัฒนา GSU สำหรับการบินที่มีองค์ประกอบต่างกัน บางโครงการได้ถูกนำไปทดสอบที่ม้านั่งและการทดสอบภาคสนามแล้ว
ในเดือนสิงหาคม 2020 UEC ของรัสเซียได้เปิดตัวโครงการที่คล้ายกัน JSC UEC-Klimov ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้านักพัฒนา เป้าหมายของโครงการใหม่คือการสร้างวงจร HSS แบบซีเควนเชียลที่มีแนวโน้มว่าจะมีความจุหรือ 500 กิโลวัตต์ การติดตั้งนี้จะขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์ VK-650V turboshaft รุ่นล่าสุด
ถึงตอนนี้ ระยะเริ่มต้นของโครงการได้เสร็จสิ้นลง และได้กำหนดลักษณะทั่วไปของการติดตั้งแล้ว นอกจากนี้ยังมีการสร้างแบบจำลองขึ้นซึ่งแสดงที่งาน MAKS-2021 เมื่อเร็ว ๆ นี้ ในอนาคตอันใกล้นี้จะมีรูปแบบการสาธิตสำหรับการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะมีขีดความสามารถสูงสุดและจะอนุญาตให้เปลี่ยนไปใช้ขั้นตอนใหม่ได้
จากข้อมูลของ UEC ในปี 2022 โมเดลสาธิตของ GSU ควรแสดงกำลัง 150 กิโลวัตต์ และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการตรวจสอบโซลูชันที่วางไว้ จากนั้นจะมีการสรุปผลและวางแผนการทดสอบในปี 2566 ด้วยพลังการออกแบบ 500 กิโลวัตต์ จากผลของกิจกรรมเหล่านี้ ในปี พ.ศ. 2567 งานออกแบบทดลองจะเริ่มสร้าง GSU เต็มรูปแบบเพื่อใช้กับเครื่องบิน มีแผนจะแล้วเสร็จในปี 2571
UEC ได้ระบุขอบเขตของการประยุกต์ใช้ GSO ที่มีแนวโน้มแล้ว ระบบนี้สามารถใช้กับเครื่องบินสำหรับสายการบินในท้องถิ่น บนเฮลิคอปเตอร์เอนกประสงค์ขนาดเบา และ UAV ที่มีน้ำหนักมากถึง 8 ตัน นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับยานพาหนะที่บินขึ้นในแนวตั้งต่างๆ บน "แท็กซี่ทางอากาศ" ที่มีแนวโน้มว่าจะเป็นต้น ระบบที่คล้ายกันสำหรับเรือและเรือจะได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของ GSU การบิน จะพัฒนากำลังการผลิต 200-250 กิโลวัตต์
หุ่นจำลอง
ที่ MAKS-2021 ได้มีการสาธิตแบบจำลอง GSU ในการกำหนดค่าสำหรับ UAV ประเภทเฮลิคอปเตอร์ที่มีโรเตอร์สี่ตัว หน่วยของการติดตั้งถูกวางบนขาตั้งเพื่อจำลองผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกัน วิธีการแสดงนี้ทำให้สามารถประเมินขนาดของ GSU และคุณลักษณะของตำแหน่งบนเครื่องบินได้
ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซขนาดกะทัดรัดซึ่งใช้เครื่องยนต์ที่มีอยู่ซึ่งมีกำลังเพียงพอถูกวางไว้บนลำตัวเครื่องบินแบบธรรมดา มีการติดตั้งชุดแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังอยู่ข้างๆ บน "ปีก" วางมอเตอร์ไฟฟ้าสี่ตัวพร้อมโรเตอร์ ส่วนประกอบทั้งหมดของ GSU เชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล
เลย์เอาต์นี้สะท้อนโครงร่างทั่วไปและองค์ประกอบของ GSU ที่มีแนวโน้มว่าจะเกี่ยวข้องกับควอดคอปเตอร์ เครื่องบินของโครงการและคลาสอื่น ๆ จะได้รับการติดตั้งองค์ประกอบและสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าจำนวนที่แตกต่างกัน การกำหนดค่าแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน ฯลฯ
หลักการทำงานของ GSU ใหม่นั้นค่อนข้างง่าย เครื่องยนต์ turboshaft พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสร้างพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ฝ่ายหลังมีหน้าที่ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าที่รับผิดชอบเที่ยวบินและชาร์จแบตเตอรี่ด้วย ยังไม่ได้ระบุโหมดการทำงานของการติดตั้งจาก UEC
ความยากและข้อดี
โรงงานไฮบริดที่ใช้เครื่องยนต์ turboshaft และส่วนประกอบทางไฟฟ้ามีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นกว่าระบบแบบดั้งเดิมหลายประการ ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสียหลายชนิดด้วยกัน เห็นได้ชัดว่าแนวทางที่ถูกต้องในการออกแบบ GSU และการเลือกเครื่องบินจะช่วยให้คุณได้รับผลตอบแทนสูงสุดโดยมีข้อเสียน้อยที่สุด
ระบบกังหันก๊าซมีส่วนประกอบที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ระบบกังหันก๊าซแตกต่างจากระบบกังหันก๊าซแบบเดิมในด้านความซับซ้อนและต้นทุนที่สูงกว่า นอกจากนี้ การติดตั้งแบบไฮบริดยังมีปริมาตรและมวลรวมที่มากขึ้น ซึ่งกำหนดข้อจำกัดในการพัฒนาเครื่องบินบรรทุก ในเวลาเดียวกัน หน่วย GSU ไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อทางกลที่เข้มงวดระหว่างกัน และสามารถเว้นระยะห่างได้ตามปริมาตรที่มีอยู่ ซึ่งจะทำให้การจัดวางเครื่องบินง่ายขึ้น
พืชไฮบริดสามารถแสดงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูง ในการทำเช่นนี้เครื่องยนต์ turboshaft จะต้องทำงานในโหมดที่เหมาะสมซึ่งให้การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยที่สุดและระบบควบคุมได้รับความไว้วางใจให้ทำหน้าที่แจกจ่ายไฟฟ้าอย่างถูกต้องระหว่างมอเตอร์และแบตเตอรี่ตามโหมดการบินปัจจุบัน ในขณะเดียวกัน คุณลักษณะอื่นๆ ก็ได้รับการปรับปรุงเช่นกัน: ทรัพยากรเพิ่มขึ้นและการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายจะลดลง
การบินของอุปกรณ์กับ GSU นั้นดำเนินการโดยมอเตอร์ไฟฟ้าที่ควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วิธีนี้ช่วยให้คุณรักษาโหมดการทำงานที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมทั้งเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็วโดยคำนึงถึงเงื่อนไขที่เปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะช่วยให้ปล่อยพลังงานสูงสุดได้อย่างรวดเร็ว
ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและหลักการจัดการ GSU สามารถทำงานได้ในหลายโหมดตามทฤษฎี โดยไม่ต้องใช้เครื่องยนต์ turboshaft - เนื่องจากแบตเตอรี่เท่านั้น โหมดนี้จะเพิ่มความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย: ในกรณีที่เครื่องยนต์หลักและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขัดข้อง เครื่องบินจะสามารถบินต่อไปได้
แผนสำหรับอนาคต
ต้องขอบคุณข้อดีอย่างหนึ่งหรืออีกอย่างหนึ่ง โรงไฟฟ้าไฮบริดที่มีสถาปัตยกรรมต่างกันสามารถหาสถานที่ในการบินและผลักดันระบบแบบดั้งเดิมออกไป GSO มีความสนใจในบริบทของการพัฒนาเพิ่มเติมของเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ทั้งแบบมีคนขับและไร้คนขับ อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เราไม่ควรคาดหวังว่าพวกเขาจะสามารถแทนที่ตัวเลือกอื่นๆ สำหรับโรงไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์ในเวลาที่เหมาะสม
ศักยภาพของ GSO ดึงดูดนักพัฒนาและลูกค้าจากประเทศต่างๆ โดยธรรมชาติ และตั้งแต่ปีที่แล้ว อุตสาหกรรมรัสเซียก็มีส่วนร่วมอย่างใกล้ชิดในหัวข้อนี้ งานแรกได้ดำเนินการไปแล้ว มีการจัดตั้งหลักการทั่วไปของโครงการที่มีแนวโน้มดี และได้มีการระบุขอบเขตการใช้งานในอนาคตแล้ว นอกจากนี้ยังมีการแสดงแบบจำลองของผลิตภัณฑ์ในอนาคตและกิจกรรมสำหรับปีต่อ ๆ ไปอีกด้วย
งานพัฒนาโรงไฟฟ้าขนาด 500 กิโลวัตต์โดยใช้เครื่องยนต์ VK-650V จะเกิดขึ้นในปี 2567-2571 ดังนั้นในช่วงกลางทศวรรษหรือต้นครึ่งหลังของปีนี้ เราสามารถคาดหวังการปรากฏตัวของโครงการเครื่องบินเต็มรูปแบบชุดแรกสำหรับ GSU การบินในประเทศ โครงการสำหรับการแนะนำการดัดแปลงทางเรือจะต้องปรากฏขึ้นด้วย
ไม่ทราบว่าเครื่องบินและเรือที่มีโรงไฟฟ้าไฮบริดจะเป็นอย่างไร อย่างไรก็ตาม ชัดเจนว่าทิศทางนี้มีศักยภาพที่ดีและช่วยให้คุณได้รับโอกาสที่น่าสนใจมาก ควรได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงการใช้งานจริง นี่คือสิ่งที่ UEC ทำมาตั้งแต่ปีที่แล้ว และพร้อมที่จะแสดงผลแรกแล้ว
