Обоснование применимости гибридных силовых установок на летательных аппаратах различного типа и назначения

DOI: 10.34759/vst-2023-2-148-157

Авторы

Бондаренко Д. А.^*, Равикович Ю. А.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: dmbondarenko@mail.ru
**e-mail: yurav@mai.ru, yr@mai.ru

Аннотация

Современные летательные аппараты (ЛА) используют в основном традиционные двигатели (поршневые и газотурбинные), эффективность эксплуатации которых на борту летательных аппаратов достаточно хорошо изучена [1]. Дальнейшее развитие авиации с точки зрения повышения экономической эффективности авиационных перевозок на традиционных маршрутах, использования авиации для новых видов авиационных работ и перевозок (например, городская аэромобильность), а также снижения экологической нагрузки авиации на окружающую среду может быть связано с применением на борту летательного аппарата гибридной силовой установки (ГСУ) [2].

Использование системы электродвижения на борту летательного аппарата, включающей в себя электродвигатели (ЭД), аккумуляторные батареи (АКБ), топливные ячейки, генераторы, системы управления ГСУ, тепловые двигатели и другие компоненты ГСУ, требует проведения комплексного исследования влияния ГСУ на интегральные параметры ЛА для определения типов ЛА, использование ГСУ на которых будет обосновано как с технической, так и с экономической точки зрения [3, 4].

Ключевые слова:

гибридная силовая установка, гибридный двигатель, распределенная силовая установка, городская аэромобильность, проектирование летательного аппарата с гибридной силовой установкой

Библиографический список

1. Югов О.К., Селиванов О.Д. Согласование характеристик самолета и двигателя. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1980. — 200 с.
2. Халютин С.П. Электрический самолет: прошлое, настоящее, будущее // Авиапанорама. 2016. № 6(120). С. 42–51.
3. Буров М.Н. Электрические и гибридные авиационные двигатели. Шаг в будущее или фантастика? // Автоматизация проектирования. 2017. № 3–4. С. 72–74.
4. Курочкин Д.С. Анализ интеграционного взаимодействия крыла и движителей, размещенных на законцовках // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 3. С. 77–93. DOI: 10.34759/vst-2022-3-77-93
5. Маценов Д.В. Обзор рынка гражданских авиаперевозок 2015–2034. ОАК. URL: https://www.uacrussia.ru/ru/press-center/mediagallery/events-gallery/obzor-rynka-grazhdanskikh-aviaperevozok-2015-2034-spiker-matsenov-dmitriy-vladimirovich-vitse-prezid/
6. Обзор рынка 2019-2038. ОАК, 2019. С. 12–13, 28–29. URL: https://uacrussia.ru/upload/market_outlook/Market_Outlook_Rus.pdf
7. Turboprop Market forecast 2018-2037. ATR, 2018. URL: https://www.atr-aircraft.com/wp-content/uploads/2020/09/2018-MarketForecast_Digital.pdf
8. The Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Market by Point of Sale, Systems, Platform (Civil & Commercial, and Defense & Government), Function, End Use, Application, Type, Mode of Operation, Mtow, Range & Region — Global Forecast to 2027. URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/unmanned-aerial-vehicles-uav-market-662.html
9. Меры по борьбе с изменением климата. ООН. URL: https://www.un.org/ru/climatechange/paris-agreement/
10. Duffy K.P. Electric Motor Considerations for Non-Cryogenic Hybrid Electric and Turboelectric Propulsion // 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (27-29 July 2015; Orlando, FL). DOI: 10.2514/6.2015-3891
11. Jansen R.H., Bowman C., Jankovsky A. et al. Overview of NASA Electrified Aircraft Propulsion (EAP) Research for Large Subsonic Transports // 53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (10-12 July 2017; Atlanta, GA). DOI: 10.2514/6.2017-4701
12. Fouda M., Adler E.J., Bussemaker J. et al. Automated hybrid propulsion model construction for conceptual aircraft design and optimization // 33rd Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (4-9 September 2022; Stockholm, Sweden).
13. Hermetz J., Ridel M., Doll C. Distributed electric propulsion for small business aircraft a concept-plane for key-technologies investigations. ICAS 2016. Daejeon, South Korea.
14. Wheeler P., Sirimanna T.S.,. Bozhko S., Haran K.S. Electric/Hybrid-Electric Aircraft Propulsion Systems // Proceedings of the IEEE. 2021. Vol. 109. No. 6, pp. 1115-1127. DOI: 10.1109/JPROC.2021.3073291
15. Сычев А.В., Балясный К.В. Вопросы применения электрического двигателя на сверхлегком самолете // Двигатель. 2020. № 4–6 (130–132). С. 48–49.
16. Сычев А.В., Балясный К.В., Борисов Д.А. Гибридная силовая установка с использованием электрического двигателя и двигателя внутреннего сгорания с общим приводом на воздушный винт // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 4. С. 172–185. DOI: 10.34759/vst-2022-4-172-185
17. Бадягин А.А., Мухамедов Ф.А. Проектирование легких самолетов. — М.: Машиностроение, 1978. — 207 с.
18. Арепьев А.Н. Проектирование легких пассажирских самолетов: Учебное пособие. — М.: Изд-во МАИ, 2006. — 640 с.
19. Single-aisle Turboelectric Aircraft with Aft Boundary-Layer Propulsion. URL: https://sacd.larc.nasa.gov/asab/asab-projects-2/starc-abl/
20. Finger D.F., de Vries R., Vos C. et al. A Comparison of Hybrid-Electric Aircraft Sizing Methods // AIAA Scitech 2020 Forum (6-10 January 2020; Orlando, FL). AIAA 2020-1006. DOI: 10.2514/6.2020-1006
21. Sahoo S., Zhao X., Kyprianidis K.G. A Review of Concepts, Benefits, and Challenges for Future Electrical Propulsion-Based Aircraft // Aerospace. 2020. Vol. 7. No. 4: 44/ DOI: 10.3390/aerospace7040044