Продолжительность полета является одной из важнейших характеристик беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Этот показатель определяется, в первую очередь, типом и качеством установленной на БЛА силовой установки. В качестве такой сегодня все большее применение находят электрические двигатели.

Однако их главный недостаток, наряду с рядом положительных качеств, заключается в необходимости иметь достаточно емкий, а, следовательно, и габаритный источник электроэнергии на борту летательного аппарата. В настоящее время эту проблема решается различными путями.

Оригинальное решение этой проблемы нашли в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ). Об этом «Росинформбюро» на Международном салоне «Двигатели 2014» рассказал помощник генерального директора института Владимир Палкин.Владимир Палкин. Фотография: © Росинформбюро / Анатолий Соколов

- Владимир Анатольевич, расскажите более подробно о сути предлагаемого решения?

- Одним из основных требований к современным летательным аппаратам является высокая степень экологичности, которая определяется, в основном, используемой силовой установкой. Этим и определяется сегодня одно из направлений создания силовых установок с минимальным показателем выброса вредных веществ.

Такие двигатели называют сегодня силовыми установками с нулевым выбросом вредных веществ, или как абсолютно экологически чистые.

Развитие этого направления связывают с использованием определенных, в частности водородных, топливных элементов. В результате их работы образуется электричество и вода. Никаких других, тем более вредных веществ, не образуется и в окружающую среду не выбрасывается. Полученная электроэнергия используется по назначению, а вода может быть легко утилизирована как вторсырье.

- Каким образом работает предлагаемое устройство?

- Смысл нашей разработки состоит в следующем. Устройство для выработки электричества имеет два электрода (анод и катод) со специальной мембраной между ними. В устройство подается водород и в результате химической реакции образуется электричество и вода.

Модель турбореактивного двигателя с открытым толкающим винтом. Фотография: © Росинформбюро / Анатолий СоколовОсновная проблема заключалась в создании топливного элемента, который при небольших массогабаритных характеристиках давал бы необходимый по мощности ток. Стояла задача создать работоспособное устройство в ограниченных габаритах, и наши специалисты эту задачу решили.

В 2011 г. демонстрационный летательный аппарат длиной около 1,8 м и с размахом крыльев около 2 м с нашей энергетической установкой совершил первый полет. В настоящее время создан демонстрационный аппарат с размахом крыльев около 4,5 м, который готовится к проведению летного эксперимента.

Он оснащен двумя емкостями с водородом, которые обеспечат полет БЛА в течение 20-24 часов. В каждой емкости газообразный водород находится под давлением около 300 атмосфер.

- А на каком беспилотном летательном аппарате может быть установлен созданный в ЦИАМ водородный топливный элемент?

- В принципе на любом летательном аппарате может быть установлен наш источник электропитания с водородным топливным элементом. В своей работе мы использовали аппарат, который был создан сторонней организацией по контракту с нашим институтом.

- Владимир Анатольевич, несколько слов о ЦИАМЕ и основных направлениях его деятельности?

- Институт был основан в 1930 г. и в следующем году мы будем отмечать 85 лет со дня его создания. В настоящее время мы ведем научные исследования в области фундаментальных и прикладных наук, испытываем авиадвигатели и их системы, а также разрабатываем нормативно-техническую документацию и проводим сертификации двигателей.

- Какие разработки института Вы хотели бы отметить?Разработки ЦИАМ. Фотография: © Росинформбюро / Анатолий Соколов

- В настоящее время у нас достаточно много разработок, которые заслуживают внимания. Но в первую очередь я хотел бы остановиться на деталях для двигателей, при создании которых используются композиционные материалы. Они представляют собой сочетание основного и связующего материалов.

Первый называется матрицей, а второй выступает в качестве своеобразного «клея», которым «склеиваются» слои основного материала в разных направлениях. Это позволяет получить финальный материал с заданными характеристиками.

Большую часть работ институт проводит в рамках федеральных целевых программ. По сути дела мы выполняем государственный заказ.

 Справка «Росинформбюро»

Топливный элемент - электрохимическое устройство подобно гальваническому элементу, но отличается от него использованием для электрохимической реакции веществ, подаваемых извне. Топливные элементы превращают химическую энергию топлива в электрическую минуя малоэффективные процессы горения. Теоретически КПД топливных элементов могут достигать 80%.

Водородно-кислородный топливный элемент содержит протонопроводящую полимерную мембрану между электродами (угольные пластины с нанесенным катализатором) - анодом и катодом. На катализаторе анода молекулярный водород разлагается. Отрицательно заряженные электроны с анода идут во внешнюю цепь, а положительные протоны проходят через мембрану к катоду и, соединяясь с кислородом, образуют воду.

Анатолий Соколов