В МАИ представили демонстратор полностью сверхпроводникового электрогенератора
Ученые кафедры 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» Московского авиационного института (МАИ) создали демонстратор полностью сверхпроводникового электрогенератора, который является прототипом более крупной машины, изготавливаемой в рамках совместного масштабного проекта с Министерством науки и высшего образования России. Изделие было представлено широкой публике на Международной выставке вертолетной индустрии HeliRussia-2022. Как пояснил начальник кафедры 310 Николай Иванов, сверхпроводниковый электрогенератор выполнен с применением высокотемпературных сверхпроводниковых обмоток на роторе и статоре. «На выставке мы представили демонстратор полностью сверхпроводниковой машины. Следующий шаг — поиск заказчика, изготовление опытного образца и передача его в опытную эксплуатацию. При этом накопленные знания, апробированные технологии и широкая кооперация МАИ с производственными предприятиями позволяют быстро изготавливать изделия — как опытные, так и серийные», — добавил Иванов. 25 мая в МАИ сообщили о разработке технологии, которая позволит повысить предел выносливости сплавов, применяемых для производства деталей авиационной техники. Речь идет о технологии лазерного ударного упрочнения, повышающей предел выносливости титановых, алюминиевых и других видов сплавов. Как ожидают эксперты, инновация позволит повысить усталостную прочность материалов и, соответственно, увеличить ресурс летательных аппаратов и надежность их двигателей.
«Это позволяет увеличить электромагнитные нагрузки, но накладывает некоторые ограничения на размеры — маленькие машины делать сверхпроводящими невыгодно. Такая конструкция позволяет при определенных параметрах отказаться от стальных деталей в активной зоне машины, то есть сделать ее «безжелезной». В результате при сохранении ее мощности может быть уменьшена масса», — рассказал эксперт.
Заменить стальной магнитопровод могут композитные материалы, а также материалы, получаемые методом аддитивного производства (3D-печать). К слову, в демонстраторе сверхпроводникового электрогенератора использованы детали, изготовленные методом аддитивных технологий в МАИ.
Одной из перспективных областей применения полностью сверхпроводниковых машин является использование их в составе гибридных силовых установок подвижных объектов. Это актуально для больших объектов, когда становится невозможным удовлетворить требования с помощью существующих технологий. Например, это касается создания перспективного электрического (или гибридного) самолета на 40–70 пассажиров. Это же касается и вертолетной техники, морских систем и железнодорожного транспорта. В целом применение сверхпроводниковых электрических машин оказывается актуальным при мощности более 1 МВт. При этом схем силовых установок может быть много.
На текущий момент в России разработкой высокотемпературных сверхпроводниковых электрических машин занимается ряд научных центров. Однако школа МАИ в этой части — одна из лидирующих. Если говорить про мировой рынок, то всего существует около десяти электрических машин с обмотками из высокотемпературных сверхпроводников, и все они имеют формат маломасштабного макета. В сравнительных характеристиках работы ученых МАИ в этом направлении не отстают от иностранных коллег и в некоторых аспектах даже их превосходят.
