Винтокрылый летательный аппарат с гибридной силовой установкой и вариативной электромеханической трансмиссией

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Пальченко Н. В.*, Ефремов А. А.**

Национальный центр вертолетостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова, ул. Гаршина, 26/1, Томилино, Московская область, 140070, Россия

*e-mail: n.palchenko@nhcmk.ru
**e-mail: aa.efremov@ nhcmk.ru

Аннотация

Рассматриваются перспективные направления развития винтокрылых летательных аппаратов (ВКЛА), связанные с повышением скорости, дальности полета и энергетической эффективности. Выделен ряд аспектов применения технологий электродвижения. Авторы анализируют зарубежный опыт создания скоростных вертолетов, включая проекты Sikorsky Defiant-X, S-97 Raider и Airbus Racer, а также обосновывают актуальность подобных решений для отечественной вертолетной техники. Показано, что полностью электрические схемы на современном этапе имеют ограничения из-за недостаточных удельных характеристик электрических компонентов. Особое внимание уделяется концепции «вертолет с гибридной силовой установкой и электромеханической бесступенчатой трансмиссией» (вертолет с ГСУ и ВЭТ), способной обеспечить повышение летно-технических характеристик (ЛТХ) перспективных ВКЛА, в том числе эффективный скоростной полет, благодаря управления потоками энергии и изменению частоты вращения несущего винта, а также сохранить надежность при отказах отдельных элементов системы. 

Ключевые слова:

винтокрылый летательный аппарат нового поколения, электроэнергетическая силовая установка ВКЛА, гибридная силовая установка перспективного ВКЛА, вариативная электромеханическая трансмиссия вертолета, летно-технические характеристики перспективного ВКЛА, окружная скорость лопастей несущего винта вертолета, технологии «электродвижения» ВКЛА, вертолет с гибридной силовой установкой и вариативной трансмиссией

Список источников

  1.  Вагин А.Ю., Ефремов А.А., Пальченко Н.В. и др. Винтокрылый летательный аппарат с электромеханической бесступенчатой вариативной трансмиссией и способ балансировки мощности электросистемы летательного аппарата. Патент RU 2822499 C1. Бюл. № 19, 08.07.2024.
  2.  Ефремов А.А. Методика концептуального проектирования винтокрылых летательных аппаратов нового поколения с вариативными исполнительными устройствами // 24-я Международная конференция «Авиация и космонавтика» (17-21 ноября 2025; Москва). М.: Перо, 2025. С. 12-13.
  3.  Бельский А.Б., Ефремов А.А., Сизов А.В. Концептуальные направления перехода к новой парадигме создания винтокрылых летательных аппаратов нового поколения // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». 2023. № 7. С. 28-39.
  4.  Вертолеты России: Мировой рынок гражданской вертолетной техники. 2019. URL: https://helirussia.ru/wp-content/uploads/2019/05/mirovoj-rynok-grazhdanskoj-vertoletnoj-tekhniki.pdf
  5. Каррыев А. Рынок вертолетов – анализ и тенденции. 2019. URL:
  6. Бутов А.М. Рынок вертолетов гражданского назначения. 2019. URL: https://dcenter.hse.ru/godovye_obzory_po_otraslyam_i_rynkam
  7. Анализ рынка гражданских вертолетов по итогам 1 полугодия 2022 года. Мировой рынок вертолетов гражданского и коммерческого назначения, https://afkrukon.ru/analitika/post-1573/?ysclid=mp4iwmrzft998326095 
  8. Бондаренко Д.А., Равикович Ю.А. Обоснование применимости гибридных силовых установок на летательных аппаратах различного типа и назначения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 148-157. DOI: 10.34759/vst-2023-2-148-157
  9. Бондаренко Д.А., Равикович Ю.А. Влияние применения гибридных силовых установок на летно-технические и эксплуатационные характеристики легких вертолетов // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 174-182.
  10. Фонд перспективных исследований. Разработан технический облик перспективного вертолета. URL: https://fpi.gov.ru/press/news/razrabotan-tekhnicheskiy-oblik-perspektivnogo-vertoleta/
  11. Wheeler P, Sirimanna TS, Bozhko S, et al. Electric/Hybrid-Electric Aircraft Propulsion Systems. Proceedings of the IEEE. 2021;109(6):1115-1127. DOI: 10.1109/JPROC.2021.3073291
  12. Fouda M, Adler EJ, 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 (ICAS’2022; September 04-09, 2022; Stockholm, Sweden). p. 1249-1269.
  13. Luszcz MT. Power management between a propulsor and a coaxial rotor of a helicopter. Patent US20190352014A1, 21.11.2019. 
  14. Geiger DH, Wulff O, Litwin JA, et al. Independent propeller/main rotor speed control for x2 technology. Patent US20190002095A1, 03.01.2019.
  15. Airbus unveils next generation rotorcraft concepts for NATO studies. URL: https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2026-02-airbus-unveils-next-generation-rotorcraft-concepts-for-nato-studies
  16. Airbus Racer speeds past 400 km/h. URL: https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2024-07-airbus-racer-speeds-past-400-kmh
  17. Sikorsky Aircraft intends to promote X2 technology in NATO research projects. URL: https://breakingdefense.com/2024/04/sikorsky-prepares-x2-offer-for-natos-next-generation-rotorcraft-competition/
  18. American conceptual design of Bell Helicopters. Aviation International News. URL: http://www.ainonline.com
  19. Bell presents a futuristic concept. URL: http://WikipediA/Bell/FCX-001
  20. Моисеев В.С. Силовые установки перспективных беспилотных вертолетов. Казань: Школа, 2020. 284 с.
  21.  Буров М.Н. Электрические и гибридные авиационные двигатели. Шаг в будущее или фантастика? // Автоматизация проектирования. 2017. № 3–4. С. 72–74. 
  22.  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
  23.  Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Пенкин В.Т. др. Перспективы использования сверхпроводниковых технологий в электромеханических преобразователях энергии // Известия Академии электротехнических наук РФ. 2008. № 1. С. 45-63. 
  24.  Халютин С.П., Давидов А.О., Жмуров Б.В. Электрические и гибридные самолеты: перспективы создания // Электричество. 2017. № 9. С. 4-16. DOI: 10.24160/0013-5380-2017-9-4-16
  25.  Мусин С.М. (ред.). Электрический самолет: Концепция и технологии. Уфа: Изд-во УГАТУ, 2014. 387 с. 
  26.  Мясников М.И., Ильин И.Р. Математическая модель для расчета летно-технических характеристик электрических винтокрылых летательных аппаратов для целей городской аэромобильности // Научный Вестник МГТУ ГА. 2023. Т. 26. № 4. С. 93-111. DOI: 10.26467/2079-0619-2023-26-4-93-111
  27.  Тищенко М.Н., Некрасов А.В., Радин А.С. Вертолеты: Выбор параметров при проектировании. М.: Машиностроение, 1976. 
  28.  Тищенко М.Н. Выбор параметров вертолета на начальной стадии проектирования. М.: МАИ-Принт, 2011. 
  29.  Платунов В.С. Методология системных военно-научных исследований авиационных комплексов. М.: Формат, 2005. 343 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026