Современная электроника №5/2022

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 Электросамолёты. Что нас ждёт? Рис. 1. Электросамолёт Yuneec International E430 Рис. 2. Персональный одноместный электросамолёт Heaviside В статье рассматривают новинки самолётостроения с электродвигателями в качестве силовой установки и проблемные вопросы развития отрасли электросамолётов: от частных и коммерческих, в том числе беспилотных, моделей до перспектив перевода авиапарка на полностью электрические самолёты. Также поднимаются вопросы и разъяснения о причинах и факторах, тормозящих развитие отрасли в сторону производства летательных аппаратов с электросиловыми установками. Андрей Кашкаров (ak35@yandex.ru) Что такое электросамолёт Cначала нужно договориться о смыс- лах. Под термином «электросамолёт» принято понимать электрифициро- ванный летательный аппарат. Но не каждый аппарат имеет электрический двигатель. В некоторых источниках и разработках [1] различают три уровня электрификации самолётов: частич- но электрифицированный, полно- стью электрический и гибридный. При- вычный самолёт оснащён турбо- (или винтовым) двигателем внутреннего сгорания (ДВС), преобразующим хими- ческую энергию сгорающего топлива в механическую и создающим тягу: силу, толкающую летательный аппа- рат сквозь поток воздуха. В современ- ном самолёте управление оборудовани- ем (регулировка крыла, выпуск шасси и др.) выполняют электроприводы с питанием от системы электроснабже- ния и тем самым преобразуют электри- ческую энергию в механическую. Этот вариант и принято называть частично электрифицированным. «Гибридный самолёт» предполагает гибридную, то есть совмещённую из разных типов силовую установку. Она преобразует энергию дважды: сначала в механиче- скую с помощью ДВС, затем в электри- ческую с помощью генераторов. Элек- трическая часть «гибрида» упрощённо будет состоять из электродвигателя, электрогенератора, аккумуляторной батареи (АКБ). ДВС при этом исполь- зует химическое топливо, в то время как ДВС типичного самолёта питается от авиационного бензина с перспективой его замены в будущем на водородное топливо. На фоне этого техническо- го Монблана мы видим успехи разра- ботчиков в самолётостроении, осно- ванном на полностью электрических машинах с двигателями, питающимися от электрической энергии АКБ, со все- ми их достоинствами и недостатками. Успехи в этой отрасли, рассчитанной пока на малую (частную) и коммерче- скую авиацию, таят в себе много инте- ресного. Из истории развития Как ни странно, но об электросамо- лётах думали конструкторы ещё в пер- вой половине ХХ века. Мы знаем прин- цип работы тягового электродвигателя, электровоза на железной дороге. Даже там силовая электроустановка питает- ся не от контактного провода, натяну- того над железнодорожным полот- ном, а от силовых генераторов внутри электровоза, которые, в свою очередь, приводят во вращательное движение относительно небольшой мощности электродвигатель, запитанный посред- ством контактного провода. По тому же условному принципу – через генератор и силовой электродвигатель, переда- ющий вращающий момент колесной паре, – работают мощные тепловозы, к примеру, старый М-62, дизель-элек- трические подводные лодки и другие силовые машины. Ни один контактный провод, ни одна электроподстанция не выдержат нагрузку в виде электродви- гателя в «чреве» мощного электрово- за, который сдвигает и катит состав из вагонов весом в сотню тысяч тонн. Поэтому в тепловозах и неатомных подводных лодках первой силовой установкой является ДВС – дизельный двигатель внутреннего сгорания. Он передаёт вращение на электрогенера- тор, а электрогенератор питает сило- вые электродвигатели, которые способ- ствуют вращению колес (на железной дороге) и вала-винта в морских и реч- ных судах, включая подводные. Так, ещё в начале 2000-х годов раз- работчики задумались о «полностью электрических самолётах», где основ- ным источником энергии были бы мощные литий-ионные аккумулятор- ные батареи. Таким должен был стать по задумке летательный аппарат без ДВС, где всё оборудование работает на электроэнергии, а тягу создают мощ- ные электродвигатели с питанием от аккумуляторов. И вот подобные моде- ли стали появляться. Реализованные проекты На рис. 1 представлен электросамо- лёт Yuneec International E430 произ- водства КНР с электродвигателем и питанием от литий-полимерных акку-