Разработка ученых МАИ поможет повысить энергоэффективность перспективных самолетов на водородном топливе

Учёные института № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика» МАИ создали технологию, которая позволит снизить массу и повысить энергоэффективность перспективных самолётов на водородном топливе. Идея заключается в использовании на борту воздушного судна силовых электронных преобразователей, охлаждаемых сжиженным водородом. Особая технология проектирования позволяет значительно увеличить КПД преобразователя по сравнению с классическими типами охлаждения.

– Создание самолёта с гибридной силовой установкой, использующей водород в качестве топливного элемента, – перспективное направление развития авиационной отрасли. Над проектами в этой области сегодня работают ведущие авиационные компании России и мира. Гибридизация двигателя поможет уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу и увеличить продолжительность полёта в несколько раз, – рассказывает аспирант кафедры 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» Михаил Остапчук. – Обязательные элементы такого самолёта – генератор электрической энергии и преобразователь переменного тока в постоянный для питания всей бортовой электроники.

Особенность созданного в МАИ преобразователя – в оптимизированном наборе внутренних компонентов и системе охлаждения, где может применяться жидкий водород. КПД устройства при охлаждении таким способом может составлять до 97,6% против 96,8% при активном охлаждении потоками воздуха.

– Установленный на борту самолёта преобразователь нуждается в постоянном охлаждении. Классические системы охлаждения, использующие воздух, воду или другие жидкости, повышают общую массу компонентов воздушного судна. Гораздо более эффективным способом для перспективного самолёта может стать подача в охлаждающий контур водородного топлива, которое и так находится на борту и хранится при криогенных температурах. Таким образом мы экономим массу и в перспективе сможем взять на борт больше полезной нагрузки. Кроме того, эксперименты показали, что сверхнизкая температура даёт эффект повышения электрической проводимости и снижения пульсаций: тем самым мы увеличиваем КПД и, как следствие, уменьшаем расход топлива, – говорит Михаил Остапчук.

Учёные МАИ уже испытали прототип криогенного преобразователя и в настоящее время прорабатывают его внедрение.

Технологию можно использовать в различных системах, где есть криогенные температуры, начиная от сверхпроводниковых МРТ и заканчивая тепловыми электростанциями на сжиженном природном газе. Криогенное охлаждение силовой электроники в таких устройствах позволит экономить существенные средства.