В Самарском университете им. Королёва начались испытания компактного газотурбинного двигателя для реактивных беспилотников

Самарский университет им. Королёва (вуз-участник национального проекта "Наука и университеты") приступил к комплексным испытаниям малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД) для компактных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Применение такого типа двигателя поможет увеличить скорость и грузоподъемность БПЛА, на основе подобных газотурбинных двигателей можно будет производить перспективные грузовые беспилотные летательные аппараты на реактивной тяге.

"Начались комплексные испытания первого опытного образца малоразмерного газотурбинного двигателя МГТД-22 "Колибри", разработанного в нашем университете и предназначенного для небольших, но скоростных и грузоподъемных реактивных беспилотных летательных аппаратов. Мы изготовили и полностью собрали двигатель, укомплектовали его экспериментальным прототипом системы управления, разработанной в университете, - рассказал Иван Зубрилин, директор Инжинирингового центра Самарского университета им. Королёва, заведующий молодежной научно-исследовательской лабораторией "Энергетические установки". - В ходе начавшихся испытаний должны быть экспериментально подтверждены рассчитанные характеристики двигателя на различных режимах его работы. Испытания продлятся около трех месяцев".

По словам Ивана Зубрилина, главная из ключевых особенностей малоразмерного газотурбинного двигателя "Колибри" по сравнению, например, с поршневыми той же размерности - высокое соотношение тяги и веса. То есть, он мал, да удал - почти как муравей, который может поднять груз намного больше своего веса. Весит двигатель-малютка всего 2,1 кг, при этом его максимальная тяга должна составить 220 Н (ньютонов). Длина "Колибри" - 30,6 см, диаметр - 11,8 см. Согласно расчетам, оснащенный таким двигателем небольшой беспилотник при общем взлетном весе 45 кг в перспективе сможет развивать максимальную скорость 800 км в час при максимальной высоте полета 9 км.

Среди других особенностей разработки - встроенная, а не отдельная система управления, электрический запуск двигателя и возможность его дистанционного перезапуска во время полета. Двигатель может быть оснащен электрогенератором, с помощью которого будет подзаряжаться аккумуляторная батарея, питающая электронику БПЛА.

"Беспилотник, если его оснастить таким двигателем, будет отличаться не только большой скоростью, но и увеличенной грузоподъемностью. Поэтому "Колибри" потенциально можно будет использовать и для создания грузовых беспилотников. Такие аппараты могут быть востребованы в удаленных регионах страны, и при необходимости смогут решать логистическую задачу доставки груза в труднодоступные районы при отсутствии наземной транспортной инфраструктуры", - отметил руководитель проекта по созданию "Колибри", сотрудник Инжинирингового центра Антон Полтораднев.

Еще одно преимущество - работать "Колибри" будет  на традиционном авиационном топливе - керосине. Если сравнить керосин с обычными литий-полимерными батареями, используемыми на беспилотниках, то при одинаковых занимаемых объемах энергоемкость керосина оказывается в 40 раз больше, чем у батарей. При этом, чтобы заправить БПЛА керосином, нужно всего несколько минут. Батареи же заряжаются гораздо дольше. Если же сравнивать "Колибри" с бензиновыми двигателями для беспилотников, то керосин обладает лучшей теплотворной способностью, чем бензин, и при одинаковой массе топлива дает большую тягу.

Как рассказал Иван Зубрилин, "Колибри" - самый первый и самый маленький в линейке малоразмерных газотурбинных двигателей, разрабатываемых в молодежной лаборатории университета. Кроме уже проходящего испытания МГТД-22, в лаборатории прорабатываются проекты еще двух следующих двигателей - МГТД-40 "Чайка" и МГТД-100 "Орел". В соответствии с птичьим названием и цифровым обозначением, эти двигатели будут превосходить "Колибри" по размеру, тяге, мощности и ряду других характеристик. Так, масса "Чайки" составит 4 кг, тяга - 400 Н, длина корпуса - 38 см, диаметр - 15 см. Масса "Орла" - 13 кг, тяга - 1200 Н, длина - 62 см, диаметр - 24 см.

Более мощные двигатели позволят реализовывать новые перспективные проекты. Например, на основе четырех "Орлов" предполагается создать скоростной грузовой беспилотник с возможностью вертикального взлета и посадки в любую погоду и в любой местности. Разработка сможет доставить в заданную точку груз весом до 110 кг с максимальной скоростью полета 480 км в час. 

Для испытаний всей линейки перечисленных разработок был спроектирован стенд, позволяющий исследовать как отдельные узлы малоразмерных газотурбинных двигателей - компрессор, камера сгорания, турбина, система смазки, входное устройство и сопло, так и весь двигатель в целом. Испытательный стенд оснащен топливной системой, набором различных датчиков для измерения температуры и расхода воздуха и топлива, а также автоматизированной системой обработки результатов измерений. Оборудование позволяет исследовать рабочие процессы в МГТД тягой до 1500 Н.

"Среди разработок, созданных для данного испытательного стенда - высокоточное тягоизмерительное устройство, работающее в широком диапазоне измеряемых величин, система подачи топлива, позволяющая использовать как традиционные, так и перспективные виды топлив, а также адаптированная под испытания система концептуального проектирования АСТРА, позволяющая создавать цифровой двойник изделия и обучать его в режиме онлайн по результатам испытаний", - подчеркнул Иван Зубрилин.

Фото: Олеся Орина