Проект E-Fan X: гибридный BAe 146 от Airbus, Siemens и Rolls-Royce

Ожидается — а в ещё большей степени, желается, — что эволюция аккумуляторных батарей через 10-15 лет позволит совершать полёты на электрической тяге.

Авиапроизводители, желающие быть на рынке первыми, уже работают над этой технологией.

В конце ноября стало известно, что к совместному предприятию Airbus и Siemens подключился новый партнёр: пытаясь не отставать от прогресса, с ними объединился британский производитель двигателей Rolls-Royce.

Проект, над которым они работают на данный момент, — это уже второй самолёт с электродвигателями.

  Rolls-Royce секретно присоединился к Airbus E-Fan

E-Fan 1.0

Первым был E-Fan 1.0, представленный (совершивший первый публичный полёт) в апреле 2014 года после всего восьми месяцев разработки.

Чуть более года спустя он стал первым самолётом на полностью электрической тяге, который пересёк Ла-Манш.

В апреле 2014 года демонстратор E-Fan совершил свой первый общественный рейс — и чуть более года спустя он стал первым полностью электрическим самолетом, который полностью перешел через английский канал.

Затем Airbus продолжил работу над концептом — он, как сейчас принято у европейского авиастроителя, стал называться E-Fan Plus, — уже с гибридной силовой системой.

Airbus E-Fan 1.0, опытный образец 2015 года

Airbus E-Fan пересёк Ла-Манш, рекламный проспект производителя

Планы Airbus по развитию самолётов на электрическом приводе (на 2017 год).
Нажмите, чтобы увеличить

E-Fan X

В проект привлекли партнёров.

Первым в 2016 году стал Siemens, компетенцией которого стал собственно электромотор мощностью 2 МВт и электронный блок управления электропитанием, а также инвертор.

В конце 2017 года подключился Rolls-Royce — от него будут получены газовая турбина (без сжигания минерального или органического топлива пока никак) и генератор мощностью 2 МВт со всем управляющим электронным оборудованием.

Сам Airbus отвечает за общую интеграцию, разрабатывает архитектуру управления гибридной двигательной установкой, аккумуляторные батареи, распределительное оборудование и их интеграцию в интерфейс для пилотов.

Совместной зоной ответственности Airbus и Rolls-Royce назначен вентилятор: его требуется адаптировать к существующим требованиям гондолы и особенностям двигателя Siemens.

  Турбовентиляторные двигатели ещё покрутятся

Принципиальная схема самолёта с гибридным приводом проекта E-Fan X

Задачи совместной программы

На данный момент электрическая силовая установка, способная поднять в воздух коммерческий самолёт даже региональных масштабов (не говоря уже о магистральных лайнерах), не только не существует, но и невозможна.

Чтобы преодолеть это, программа демонстратора должна совершить прорывы в следующих областях:

• разработать накопитель энергии, который обладал бы достаточной ёмкостью, но при этом по объёмным и массовым характеристикам смог бы поместиться в фюзеляже;
• нейтрализовать электромагнитные помехи от системы мощностью 2 МВт (а планируемая на будущее — до 20 МВт);
• решить вопросы с комплексным термальным управлением электродвигателем, силовой электроникой и комбинацией генератора/газовой турбины;
• предотвратить коронные разряды;
• минимизировать частичные разряды.

В Airbus называют свой проект локомотивом прогресса в области электрического транспорта вообще, считая, что находки (которые, конечно, защитят патентами) смогут применяться и в средствах наземного передвижения.

Электрический BAe 146 от Airbus

Для тестов системы выбран самолёт BAe 146, на котором установлено всё оборудование, трансмиссия, а один из турбовентиляторных двигателей заменён на двухмегаваттный электрический.

Почему именно этот самолёт?

Для выбора BAe 146 можно предположить четыре основных причины:

• это узкофюзеляжный лайнер вместимостью около 100 кресел — именно такого масштаба, на который рассчитывает Airbus. Для подобных самолётов двигатели мощностью 2 МВт будут актуальны и конкурентоспособны, а для установок большей мощности, способных приводить тяжёлые магистральные самолёты, технологии ещё не развились должным образом.
• это самолёт с четырьмя двигателями: традиционно для тестов новых силовых установок используются именно четырёхмоторные. Boeing 707, Boeing 747 в США, Airbus A340, Airbus A380 в Европе и Ил-76 в России. Новинку можно не только подстраховать, но и провести сравнительный анализ её показателей с симметрично установленным «стандартным» двигателем — и всё это с минимальным риском потери всего оборудования вместе с экипажем.
• он производился в Соединённом Королевстве (не иностранный): доступна вся техническая документация.
• наконец, он относительно дёшев и доступен: BAe 146 и его преемник Avro RJ уже не производятся, зато под давлением более эффективных конкурентов — Bombardier CSeries и Sukhoi Superjet 100 — активно выводятся из флота основных пользователей. Его легко приобрести для опытов, можно найти нужно количество для массовой установки своего изобретения и даже вывести на рынок вновь в качестве ремоторизированного старого планера.

  Swiss назначила последний рейс Слонёнка

BAe 146 проекта E-Fan X, рендер: самолёт существует только в виде испытательного образца, который пока ни разу не взлетал

Четырёхмоторные региональные реактивные самолёты BAe 146 и Avro RJ100 не выпускаются с конца прошлого века и активно выводились в 2017 году и парка основных эксплуатантов.
На фото — самолёт, принадлежавший одному из знаковых владельцев, авиакомпании Swiss International Air Lines

Схема демонстратора на базе BAe 146

Итак, на выбранном четырёхмоторном самолёте один из турбовентиляторных двигателей Lycoming ALF502 мощностью 31 кН меняется на Rolls-Royce AE3007.

У этого нового двигателя заменяют ядро: устанавливают 2-мегаваттную электрическую установку Siemens и инвертор к ней. На крыле дополнительно монтируется 3 кВ система распределения мощности, тоже от Siemens.

В заднюю часть фюзеляжа Rolls-Royce переносит вынутое из двигателя ядро: по сути, это турбовальный двигатель AE2100. Его связывают с 2,5-мегаваттным генератором производства Rolls-Royce. Электроника — тоже британского происхождения.

Генератор — через преобразователь — подаёт в систему ток напряжением 3 кВ.

Дополняет систему аккумуляторная батарея Airbus. Она занимает переднее и кормовое грузовые трюмы, весит две тонны и должна поставлять ток мощностью 2 МВт через собственный преобразователь в систему, а как долго — сведений пока нет (очевидно, на этом завязаны её габаритные размеры).

Вся система управляется и контролируется поставляемыми Airbus электронными устройствами E-supervisor, вывод данных и приём команд от экипажа — с помощью мониторов в кабине пилотов.

Бдительная европейская бюрократия

Наконец, в проекте в качестве наблюдателя участвует Европейское агентство авиационной безопасности (European Aviation Safety Agency, EASA).

Оно разрабатывает критерии сертификации для электрических авиалайнеров, по которым в дальнейшем будет оценивать претендентов и выдавать допуски к выполнению коммерческих полётов в европейском воздушном пространстве.