Специалисты Исследовательского центра «Гибридные и электрические силовые установки» Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») успешно испытали демонстратор авиационной энергетической установки на основе водородного топливного элемента мощностью 35 кВт. Испытания прошли на базе Санкт-Петербургского морского государственного технического университета (СПбГМТУ) в г. Приморске.
Такая энергоустановка сможет работать и как вспомогательная силовая установка для «больших» летательных аппаратов, и служить основным источником энергии для электрических силовых установок малоразмерных ЛА.
В перспективе запланированы ее испытания на сверхлегком пилотируемом самолете «Сигма-4Э», оснащенном электрическим двигателем мощностью 60 кВт. Посетители авиасалона МАКС 2021 могли видеть эту летающую лабораторию на экспозиции ЦИАМ.
Помимо непосредственно батареи топливных элементов, которые преобразуют поступающие водород и воздух в электричество, в состав энергоузла входит система обеспечения ее функционирования. Основная сложность системы в том, что на входе в батарею топливных элементов необходимо одновременно строго выдерживать давление, расход, температуру и влажность воздуха, давление, расход и температуру водорода, а также давление, расход и входную температуру охлаждающей жидкости.
«Кроме того, водород в батарею топливных элементов должен подаваться с избытком, и чтобы не выбрасывать его в атмосферу, мы разработали специальный струйный аппарат для его возврата с выхода на вход. Но перед этим из водорода необходимо удалить влагу, которой он насыщен на выходе из батареи», — комментирует директор Исследовательского центра Антон Варюхин.
Практически все системы энергоузла разработаны в ЦИАМ совместно с СПбГМТУ.
Ранее батарея топливных элементов прошла испытания на стенде ФГУП «Крыловский ГНЦ». Этот специализированный стенд самостоятельно обеспечивал подготовку и подачу газов, термостабилизацию и управление. Целью испытаний в СПбГМТУ была отработка собственной подобной системы перед установкой на летательный аппарат.
Тематикой исследования топливных элементов для нужд авиации ЦИАМ занимается с 2008 года. Специалистами Института было разработано и создано четыре БПЛА с силовой установкой на водородных топливных элементах с воздушным охлаждением.
«После летных испытаний нашей летающей лаборатории «Сигма-4Э» с новым энергоузлом можно будет масштабировать полученные результаты с использованием научно-технического задела ЦИАМ и создавать экологичные энергетические установки на основе водородных топливных элементов для различного назначения, будь то авиация или наземный транспорт», — говорит генеральный директор ЦИАМ Андрей Козлов.
