Thiết bị này bao gồm một động cơ tuabin khí và động cơ máy bay điện đầu tiên trên thế giới sử dụng hiệu ứng của hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ cao.
Hiện tượng siêu dẫn là khả năng của vật dẫn điện làm cho dòng điện chạy trong đó mãi mà không suy giảm, nghĩa là năng lượng điện không bị tiêu hao trong quá trình chuyển tải. Nhờ hiện tượng siêu dẫn, thiết bị tiêu thụ năng lượng (ví dụ, động cơ điện) có khả năng cung cấp công suất cao ở điện áp không đáng kể, đặc biệt là không phải trong một thời gian ngắn mà liên tục và ổn định.
Trong thế kỷ XX, tính siêu dẫn chỉ đạt được khi chất dẫn điện được làm nguội đến nhiệt độ cực thấp (âm - 268-272 độ C). Công nghệ này rất tốn kém, do đó hiện tượng siêu dẫn không thể được sử dụng rộng rãi. Nhưng, vào cuối thế kỷ XX - đầu thế kỷ XXI, các nhà khoa học đã chứng minh rằng, một số vật liệu có được tính siêu dẫn ở nhiệt độ -196 độ C. Nhiệt độ như vậy có thể đạt được khá dễ dàng nhờ các công nghệ hiện tại. Hiện tượng này được gọi là "siêu dẫn nhiệt độ cao".
Theo các chuyên gia, việc sử dụng các chất siêu dẫn nhiệt độ cao sẽ giúp làm giảm trọng lượng và kích thước của động cơ điện, tăng hiệu suất của nó. Các thông số này rất quan trọng đối với việc sử dụng động cơ điện trong hàng không.
Động cơ điện hybrid - thành quả của sự hợp tác
Động cơ điện hybrid dành cho máy bay được phát triển bởi Viện Thiết kế Động cơ Hàng không Trung ương (TsIAM) thuộc Viện Zhukovsky cùng với một số doanh nghiệp và công ty khác của Nga. Và bản thân động cơ được tạo ra bởi công ty năng lượng sáng tạo SuperOx ở Matxcơva.
“Chúng tôi tạo ra các vật liệu siêu dẫn và các công nghệ cho máy bay chạy bằng động cơ điện. Các chất siêu dẫn kết hợp với các loại nhiên liệu mới cho động cơ tuabin khí (ví dụ, nhiên liệu hydro) mở ra con đường phát triển ngành hàng không thân thiện với môi trường”, - ông Andrey Vavilov, Chủ tịch Hội đồng quản trị SuperOx, cho biết.
“Tại Triển lãm MAKS-2019, chúng tôi đã trình bày mô hình phòng thí nghiệm bay và những bộ phận riêng lẻ của động cơ điện. Tại MAKS-2021, chiếc máy bay với động cơ điện hybrid đã thực hiện chuyến bay trình diễn. Trong hai năm qua, chúng tôi và các đối tác của dự án này đã thu lượm kinh nghiệm thực tế trong việc phát triển động cơ điện hybrid và ứng dụng tính siêu dẫn trong động cơ điện. Chúng tôi đang sử dụng những kinh nghiệm này trong các dự án khác”, - Tổng Giám đốc Viện Thiết kế Động cơ Hàng không Trung ương (TsIAM) Mikhail Gordin cho biết.
Cấu tạo hệ thống động cơ điện hybrid
Động cơ điện "siêu dẫn" với công suất 500 kW và bộ phận cung cấp năng lượng - một động cơ phản lực cánh quạt được đặt ở mũi máy bay Yak-40LL. Ngoài ra còn có hệ thống làm mát dựa trên nitơ lỏng (xin nhắc lại, đây là nhiệt độ thấp -196 độ C). Động cơ điện được cung cấp năng lượng từ động cơ tua-bin khí và bộ pin lưu trữ điện. Trong trường hợp động cơ điện hybrid bị hỏng, máy bay phòng thí nghiệm được trang bị hai động cơ tuabin khí thông thường.
Đầu tiên, động cơ điện hybrid đã vượt qua các bài kiểm tra tại Viện TsIAM. Sau đó, nó đã được cài đặt trên máy bay. Sau khi kiểm tra tính tương thích của động cơ điện và tất cả các hệ thống của máy bay đã bắt đầu các chuyến bay thử nghiệm tại Viện Nghiên cứu Hàng không Siberia (SibNIA) ở Novosibirsk, một bộ phận của Viện Zhukovsky.
“Các công nghệ mà chúng tôi đã sử dụng là một bước đột phá trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay toàn cầu. Chúng tôi đang thử nghiệm các động cơ điện sáng tạo trên "phòng thí nghiệm bay", nhưng, vào khoảng năm 2030, chúng tôi dự kiến sẽ trình làng một số loại máy bay với các chỉ số kinh tế khác nhau, thân thiện với môi trường, bao gồm cả tiếng ồn và khí thải", - Tổng Giám đốc Viện Zhukovsky Andrey Dutov cho biết.
