Что такое силовая установка: Силовая установка | это... Что такое Силовая установка?

Содержание

Авиадвигатели будущего. Гибридная силовая установка — новый путь для авиации

Основные производители авиационных двигателей в настоящее время уделяют повышенное внимание созданию гибридных силовых установок (ГСУ), в составе которых комбинируется тепловой двигатель (поршневой или газотурбинный) и электрический мотор. Данная комбинация позволяет существенно повысить топливную эффективность летательного аппарата, снизить вредные выбросы и повысить экономичность эксплуатации.

Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех»), являясь одним из крупнейших мировых игроков на рынке авиадвигателей, также уделяет существенное внимание развитию ГСУ. Макет гибридной силовой установки для авиации впервые представлен на Международном авиационно-космическом салоне — МАКС-2021.

Гибридный подход

Развитие ГСУ и их интеграция в состав летательных аппаратов различного назначения является одной из наиболее актуальных тенденций развития рынка авиадвигателей: комбинация ГТД и электрического мотора позволяет частично решить основные проблемы современной авиации. Мировой опыт показывает, что практически все крупные производители силовых установок для авиации в той или иной степени ведут работы по созданию ГСУ. В частности, американская компания Pratt & Whitney в середине июля 2021 года заручилась поддержкой правительства Канады для совершения первого полета турбовинтового гибридного авиадвигателя: ожидается, что он позволит существенно снизить вредные выбросы в атмосферу. Одновременно предполагается существенная экономия топлива, которая в случае интеграции ГСУ на региональные турбовинтовые пассажирские и транспортные самолеты может составить до 30%.

Справка

Гибридная силовая установка (ГСУ) представляет собой симбиоз теплового и электрического двигателя. В качестве теплового используется поршневой или газотурбинный. В авиационной ГСУ электрическая часть подключается на взлете и посадке летательного аппарата, в то время как основная часть полета происходит за счет только тепловой машины. ГСУ считается одним из наиболее перспективных направлений развития современного двигателестроения. «Электрификация силовых установок действительно открывает новые возможности для авиации. И не только в части экологических требований, о которых сейчас так много говорят. В перспективе использование ГСУ может повысить надежность и функциональность платформ с однодвигательными компоновками, надежность и скорость вертолетов, для пассажирской авиации решить проблему шума в населенных пунктах, где небольшие взлетно-посадочные полосы расположены в черте города, и улучшить взлетно-посадочные характеристики», — сообщил ранее в интервью ТАСС заместитель генерального директора ОДК по стратегии Михаил Ремизов.

Американская корпорация United Technologies Corporation (UTC) также ведет разработки в сфере гибридных авиадвигателей и их установки на различные летательные аппараты. В частности, корпорация представила «проект 804» — демонстратор легкого турбовинтового самолета Dash 8 канадской компании Bombardier, у которого вместо одного из двигателей установлена ГСУ мощностью 2 МВт. В настоящее время образец проходит ряд испытаний. Примечательно, что наиболее важной заявленной целью «проекта 804» является снижение расходов топлива и повышение экономической эффективности перевозок. По данным компании, самолет, оснащенный ГСУ, позволит перевозить от 30 до 50 пассажиров на дистанции от 200 до 250 морских миль (370–463 км) и совершать полет в течение одного часа.

ОДК на рынке гибридных силовых установок

Проект по созданию демонстратора отечественной ГСУ, предназначенной для летательных аппаратов, был инициирован ОДК в августе 2020 года, головным исполнителем и разработчиком было определено АО «ОДК-Климов» (входит в ОДК госкорпорации «Ростех»). Демонстратор гибридной установки последовательной схемы мощностью 500 кВт (680 л.с.) будет создан на базе двигателя ВК-650В. В ходе МАКС-2021 корпорация представила макет отечественной ГСУ на базе легкого беспилотного летательного аппарата (БЛА).

Турбовальный двигатель ГСУ

Как сообщили ТАСС в ОДК, ожидается, что начало испытаний демонстратора пройдет уже в ближайшее время. «Начало испытаний запланировано на середину 2022 года, а второй этап по созданию демонстратора ГСУ планируется завершить в 2024 году», — проинформировали в корпорации.

Опытно-конструкторская работа по созданию силовой установки запланирована на 2024–2028 годы, а в настоящий момент определяется летательный аппарат, на который будет устанавливаться ГСУ.

«Рассматривается несколько типов беспилотных летательных аппаратов, в том числе двойного применения. Подготовка к серийному производству ГСУ будет инициирована в 2025 году, а запуск серийного производства — в 2029 году», — сообщил ТАСС заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов» Михаил Шемет.

Применение ГСУ позволит повысить топливную эффективность и безопасность полетов, снизить вредные выбросы, увеличить тяговооруженность летательного аппарата, обеспечить возможность быстрого форсирования мощности за счет электрической части, а также увеличить ресурс и надежности силовой установки. Как ожидается, отечественная разработка не будет уступать иностранным аналогам.

Основные параметры разрабатываемых иностранных ГСУ не предаются широкой огласке, так как работы находятся в активной фазе разработки, поэтому конкретные сравнения затруднительны. Тем не менее следует отметить высокие заложенные значения удельных параметров электрических элементов ГСУ относительно мирового уровня — электрических машин, блоков силовой электроники, химических источников тока

Михаил Шемет

заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов»

В настоящий момент в качестве газотурбинного привода гибридного авиамотора выбран перспективный двигатель ВК-650В.

ГСУ как драйвер развития новых технологий

Разработка ГСУ позволит дать существенный скачок развитию технологий в области электрических машин, химических источников энергии и силовой электроники с высокой удельной мощностью и низкими массогабаритными показателями. Одновременно проводятся работы в смежных отраслях — в частности, в настоящее время изучается возможность применения биотоплива для ГТД — это радикально сократит уровень вредных выбросов. «Данные разработки ведутся, но в настоящий момент научно-исследовательская работа ОДК не сконцентрирована на этой задаче», — сообщили ТАСС в корпорации.

Проводятся исследования и по созданию полностью электрических двигателей для авиации. «Создание полностью электрических силовых установок является перспективным направлением — в РФ и мире ведутся работы по их разработке», — отметили в ОДК.

Как проинформировали в корпорации, коммерциализация ГСУ в ближайшей перспективе будет ограничена мощностью 1–1,5 МВт. Вместе с тем развитие технологий позволит в средней перспективе создавать установки мощностью до 3 МВт для региональных и транспортных летательных аппаратов.

Блок силовой электроники ГСУ

Полученный научно-технический задел в области гибридных технологий может быть использован не только для отрасли авиадвигателестроения, но и автопрома, морского и железнодорожного транспорта, а также электромашиностроения, электроники и источников тока.

Гибридная установка может применяться в качестве двигателя и для военной техники. «ГСУ позволяет повысить тяговооруженность и маневренность летательного аппарата за счет дополнительной мощности от электрической части. Появляется возможность создавать летательный аппарат с новыми архитектурами», — подчеркнул Шемет.

Гибридные двигатели для морской техники

ОДК уделяет внимание применению технологий ГСУ и в других сферах. В частности, ведется создание такой установки для различной морской техники. «Одной из целей текущей научно-исследовательской работы является создание демонстратора ГСУ морского применения мощностью 200–250 кВт (270–340 л.с.). Потенциальными объектами применения второго создаваемого демонстратора могут быть скоростные маломерные суда различного назначения, в том числе разъездные суда, спасательные и патрульные катера и другие объекты. Кроме того, полученный научно-технический задел будет использован для создания ГСУ судов большей размерности», — проинформировали в ОДК.

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, малоразмерный газотурбинный двигатель. Характеризуется наличием отбора сжатого воздуха, организованного за компрессором, а также генераторов постоянного и переменного тока. Сжатый воздух подаётся в самолётные системы для запуска осн. двигателей, снабжения систем кондиционирования, привода эл.-генераторов, а эл. ток – на радио‑ и др. вспомогат. оборудования летательных аппаратов. В полёте м.б. использована в качестве аварийного источника запуска и энергии. В Башкортостане научно-техн. разработки по освоению и произ-ву В.с.у. ведутся с сер. 60‑х гг. 20 века. В ОАО “

Гидравлика” выпускают В.

с.у., разработанные на НПП “Аэросила” (г.Ступино): с 1966 – ТА‑6, ТА‑6А, ТА‑6А1, ТА‑6Б, ТА‑6В; с 1979 – ТА-8, ТА-8В, ТА-8К; с 1986 – ТА‑12, ТА‑12А, ТА‑12‑60. Эти В.с.у. применяются на более чем 30 типах летательных аппаратов, созданных в СССР. В нач. 90‑х гг. в ОКБ “Гидромеханика” (Уфа) разработана и подготовлена до стадии лётно-конструкторских испытаний В.с.у. типа ВД‑100 для самолёта Ил‑114; на основе В.с.у. ТА-6А создана аэрозольная установка для химобработки с.‑х. угодий, лесов, дезинфекции животноводч. помещений, а также установка для очистки железнодорожных путей от снега.

Лит.: Авиационные газотурбинные вспомогательные силовые установки /Поляков A.M. [и др.]. М., 1978; Научный вклад в создание авиационных двигателей. ЦИАМ 1980‑2000: к 70‑летию института: в 2 кн. М., 2000.

Х.С.Гумеров

АВИАСТРОЕНИЕ

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Вспомогательные силовые установки, выпускаемые в Башкортостане

Технические характеристики (номинальные значения параметров)	Типы установок
	ТА-8	ТА-6А	ТА-12-60
Электрическая мощность, кВт	10	45	60
Количество отбираемого воздуха, кг/с	0,8	1,35	1,6
Давление отбираемого воздуха, Па ∙10 ^{— 5}	3,3	4,5	4,9
Температура отбираемого воздуха, К	469	509	513
Расход топлива, кг/ч	150	218	243
Масса агрегата, кг	186	292	335
Применение (самолёт)	Ил-62	Ту-154	Ан-70

Дата публикации: 10. 10.2019

Дата последнего обновления публикации: 18.10.2019

Электростанция Объяснение | Принципы работы

В этой статье мы рассмотрим, что такое электростанция, различные типы и почему автоматизация важна в бизнесе электростанций. Также ответим на вопрос, как работает силовая установка?

Различные типы электростанций в зависимости от источников энергии

В своей простейшей форме электростанция, известная также как электростанция, представляет собой промышленное предприятие, используемое для выработки электроэнергии.

Для выработки электроэнергии электростанция должна иметь источник энергии. Одним из источников энергии является сжигание ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ.

Кроме того, у нас есть ядерная энергия и, наконец, возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнце, волны и гидроэнергетика.

Первоначально единственным источником энергии для промышленных электростанций был постоянный ток или системы постоянного тока, но только когда были введены системы переменного тока или переменного тока, мощность можно было передавать на расстояния, необходимые для ее распределения по массы.

1. Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции вырабатывают энергию, преобразуя силу воды для вращения больших генераторов.

Гидроэлектростанции делятся на три категории; 1.1. Водохранилище Электростанции

Водохранилище обычно использует запас речной воды из плотины в водохранилище.

Когда вода выходит из резервуара, она проходит через турбину, которая создает движение.

Это вращательное движение активирует генератор для производства электроэнергии.

1.2. Диверсионные электростанции

Диверсия очень похожа на водохранилище, но может не нуждаться в использовании плотины, а работает путем направления части реки через канал или водовод.

1.3. Гидроаккумулирующие электростанции

Последний тип гидроэлектростанций — это гидроаккумулирующие.

Насосное хранилище хранит свою энергию, перекачивая воду вверх по склону в резервуар на более высокой высоте.

Когда есть потребность в энергии, вода сбрасывается из высокого резервуара в нижний резервуар.

Генерирует электричество, когда проходит через турбину, производящую движение и электричество.

2. Тепловые электростанции

Тепловые электростанции вырабатывают электроэнергию путем преобразования тепла в электроэнергию, в основном путем сжигания топлива.

Тепловые электростанции делятся на две разные категории;

– Атомные Электростанции

– Уголь Электростанции

2.1. Атомные электростанции

Атомные электростанции используют тепло реакторов для превращения воды в пар.

Затем пар проходит через турбину, которая, как мы уже узнали, приводит в движение генератор, который, в свою очередь, вырабатывает электричество.

2.2. Угольные электростанции

Угольная электростанция работает почти так же, но вместо ядерного реактора, нагревающего воду для производства пара, тепло от горящего угля питает паровую турбину.

3. Солнечные электростанции

Следующий тип электростанции, который мы рассмотрим, — это солнечная электростанция. Этот тип растений использует энергию солнца для преобразования в электричество.

Это достигается за счет использования фотогальванических или фотоэлектрических панелей, состоящих из ряда полупроводниковых элементов, которые высвобождают электроны, когда нагреваются тепловой энергией солнца.

Солнечная энергия — один из самых чистых способов получения электроэнергии. Солнечные панели подключаются к сети и могут использоваться для пополнения ресурсов тепловой электростанции.

Их можно использовать и в бытовых условиях, а с помощью батарей они могут значительно снизить потребление энергии в домашних условиях без сжигания ископаемого топлива.

4. Ветряные электростанции

И последнее, но не менее важное: у нас есть ветряные электростанции.

Ветряные электростанции, или ветряные турбины, получают энергию от ветра, подключая генератор к лопастям.

Вращательное движение лопастей, вызванное ветром, питает генератор.

Как и солнечная энергия, они являются чистым источником энергии, но для их эффективной работы требуется гораздо больше аппаратного обеспечения, а с большим количеством деталей они с большей вероятностью выходят из строя.

Управление и мониторинг электростанций с помощью систем автоматизации

Как и многое другое в наши дни, электростанции управляются с помощью ПЛК, программируемого логического контроллера или РСУ, распределенной системы управления.

Возможность мониторинга состояния всех элементов установки позволяет нам определить, что работает эффективно, а что может выйти из строя.

Это позволяет нам заблаговременно обслуживать заводское оборудование до того, как оно выйдет из строя, вместо того, чтобы оперативно чинить сломанное оборудование.

Из диспетчерской полная SCADA или система диспетчерского управления и сбора данных может отслеживать и контролировать температуру, скорость насосов и двигателей, а также открывать и закрывать клапаны.

Это может быть особенно полезно в случае установок по сжиганию ископаемого топлива, где точное управление системными устройствами может повысить эксплуатационную готовность установки.

Доступность — это количество времени, в течение которого станция способна производить электроэнергию в течение определенного периода времени, разделенное на количество времени в периоде, которое часто является ключевым показателем эффективности или KPI.

Это также обеспечивает наиболее эффективное использование установки, что увеличивает выработку электроэнергии.

Отслеживая потребление и определяя тенденции, в какое время дня потребление является самым высоким, заводы могут автоматически регулировать скорость насосов в зависимости от времени суток, что было бы невозможно без использования автоматического управления.

Что такое силовая установка: Силовая установка | это… Что такое Силовая установка?