Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

FSI двигатель: что это, принцип работы, отличительные особенности, плюсы и минусы

FSI двигатель: что это, принцип работы, отличительные особенности, плюсы и минусы

Немецкий концерн Volkswagen представил миру новый вариант бензинового двигателя — силовой агрегат FSI.

Этой новинке не потребовалось много времени, чтобы завоевать всемирную любовь и стать популярной на всех континентах. Что же это за мотор такой?

Действительно ли всё так хорошо с двигателем FSI и обычному бензиновому агрегату пора кануть в лету? Давайте разбираться с тем, что наизобретали германские специалисты.

Что такое FSI двигатель

Если обратиться к дословному переводу (что мы любим делать в начале таких разговоров), то получим «послойный впрыск горючего». На самом деле всё не так пафосно, как многим может показаться. Моторы FSI являются обычными «атмосферниками», которые лишены турбонадува, в отличии от движков TSI, которые, к слову сказать, пользуются сейчас большой популярностью.

Конструкция топливной системы FSI оснащается двумя контурами. На первом контуре лежит ответственность за пониженное давление, второй, соответственно, отвечает за высокое давление. Первый контур состоит из следующего набора деталей:

  • топливный бак и насос;
  • фильтрующий элемент;
  • регулятор давления топливной массы;
  • перепускной клапан.

Контур высокого давления имеет отличную конструкцию:

  • топливный насос;
  • трубопровод, соответствующий высокому давлению;
  • трубопровод распределительного типа;
  • форсунки системы впрыска;
  • предохранительный клапан;
  • датчик.

Дополнительно в конструкцию может включаться адсорбер и запорный клапан электромагнитного типа для продувки адсорбера.

Агрегаты с послойной топливной подачей очень полюбились компанией Skoda, которая устанавливала их на многие свои модели автомобилей. Первые атмосферные двигатели FSI появились в 1998 году. Прошло всего два года, и они стали массово устанавливаться на Октавии, даже в некоторых моделях Фольцваген засветились. На этот момент среди ярких представителей автомобилей с атмосферником FSI можно выделить VW Touareg 4WD.

Характеристика

Силовой агрегат FSI — мотор немецкого производства от концерна Volkswagen. Этот движок завоевал народную популярность благодаря своим высоким техническим характеристикам, а также простоты конструкции, ремонта и технического обслуживания.

Аббревиатура FSI расшифровывается, как Fuel Stratified Injection, что в переводе означает — послойный впрыск горючего. В отличие от широко распространённого TSI, FSI не имеет турбонаддува. Если говорить человеческим языком, то это обычный атмосферный двигатель, который достаточно часто использовала компания Skoda.

Аббревиатура TFSI расшифровывается, как Turbo Fuel Stratified Injection, что в переводе означает — турбированный послойный впрыск горючего. В отличие от широко распространённого FSI, TFSI имеет турбонаддува. Если говорить человеческим языком, то это обычный атмосферный двигатель с турбиной, который достаточно часто использовала компания Audi на моделях A4, А6, Q5.

Как и FSI, TFSI имеет повышенную экологическую норму и экономичность. За счёт системы Fuel Stratified Injection и благодаря особенностям впускного коллектора, впрыска топлива и «прирученной» турбулентности двигатель может работать как на сверхбедной, так и на гомогенной смеси.

Отличие двигателя FSI от обыкновенного бензинового двигателя

Что же изменилось в обычном бензиновом моторе, что он стал называться FSI? Есть несколько таких моментов, которые стали отличительными:

  1. В обычном моторе топливо поступает в поршни через коллектор впуска. В новомодном агрегате топливная масса оказывается сразу в камере сгорания.
  2. Улучшенные свойства топлива в цилиндрах обеспечивается за счёт наличия форсунок с шестью отверстиями, которые эффективнее распределяют горючую массу по камере сгорания.
  3. Высокая разгонная динамика характерна для нового изобретения.
  4. Сниженные выбросы вредных продуктов, в частности, углекислого газа.
  5. Моторы ФСИ также отличаются от своего прародителя уменьшенным расходом топлива.

Отличия существенные и весомые, что объясняет популярность и востребованность новой модели бензиновых агрегатов.

Как устроен мотор системы FSI

Силовые установки с технологией FSI сегодня устанавливаются практически во всех транспортных средствах крупных автоконцернов. Это высокоэффективная система значительно увеличивает возможности обычного двигателя. В своем классе данные моторы имеют лучшую динамику разгона. Одно из ее основных достоинств – экономия топлива до 25%. Объем таких моторов колеблется в промежутке 1.4-5.2 литра.

Топливная система FSI в этом агрегате сконструирована аналогично дизельным двигателям: топливный насос мощно нагнетает топливо в рампу. Впрыск топлива, управляемый системой электромагнитных клапанов, осуществляется при помощи форсунок. Открытие каждой из форсунок осуществляется после подачи сигнала центральным блоком управления. Фаза функционирования при этом зависит от двух условий: от оборотов и нагрузки двигателя.

Также мотор с FSI отличается от обычного агрегата следующим:

  • Кислород поступает в агрегат через заслонку, контролирующую подачу топлива. Смесь превращается в однотипную, при этом топливо практически сразу сгорает.
  • FSI гораздо выше по показателям разгона, экономичности, экологичности.
  • В форсунках предусмотрено шесть отверстий, через которые равномерно распыляется топливная смесь.

Кроме этого, распредвал в двигателях с FSI поворачивается на 41°, обеспечивая лучшую тягу во время движения на 1 и 2 скоростях. Отработанные выхлопные газы проходят через систему, что существенно снижает выброс вредных веществ.

По мнению специалистов и пользователей, силовые установки, функционирующие с технологией FSI, более усовершенствованные и рекомендуются для эксплуатации.

Их отличает среди прочих моторов следующее:

  • Увеличение мощности.
  • Улучшение динамики.
  • Уменьшение расхода топлива.
  • Уменьшение выбросов выхлопных газов в атмосферу.

Также позитивной стороной двигателя FSI является наличие 2-хконтурного впрыска горючего. Процесс происходит следующим образом: с первого контура топливо поступает под высоким давлением, со второго – под низким.

Принцип работы

Работа двигателя FSI сразу в некоторых моментах отличается от обычных бензиновых агрегатов. После изучения принципов работы этого двигателя, многие моменты станут более понятными:

  1. Контур, отвечающий за высокое давление, поддерживает работу топливного насоса иного типа.
  2. Насос делает забор топлива из зоны с пониженным давлением, при этом, он может осуществлять регулировку уровня давления.
  3. По мере ускорения работы машины показатель давления увеличивается до 0,5 МПа. При спокойной езде давление не превышает 0,05 МПа.
  4. За управление насосом отвечает блок управления и датчик. Эта электроника обеспечивает точную дозировку топлива, которое забирается для цилиндров. Следовательно, о голодании и переливе двигателя речи быть не может.
  5. Важным моментом в работе агрегата является двойной топливный впрыск. Суть этого процесса заключается в распределении топливной смеси между впрыском и сжатием. Преимущества такой особенности остановятся особенно явными при холодном запуске, ведь до момента прогрева нейтрализатора и мотора топливо подаётся в обогащенном виде.

И всё-таки сотрудники компании Volkswagen изрядно потрудились над модернизацией обычного бензинового мотора. Их труды увенчались успехом, не зря двигатель FSI так полюбился многими производителями и автомобилистами.

Принцип работы двигателей FSI

Всю систему производитель разделил на 2 контура. В основном бензин подается под небольшим напором. Он доходит до топливного насоса высокого давления и аккумулируется в рампе. За ТНВД следует контур, в котором создается высокое давление.

В первом контуре установлен насос низкого давления (чаще всего стоит в бензобаке), датчик, фиксирующий напор в контуре, а также топливный фильтр.

Все основные элементы стоят после ТНВД. Этот механизм поддерживает постоянный напор, который обеспечивает стабильный впрыск топлива. Электронный блок управления получает данные от датчика низкого давления и активирует основной топливный насос в зависимости от потребления горючего топливной рейкой.

Под высоким давлением бензин находится в рампе, к которой подсоединена отдельная форсунка каждого цилиндра. В контуре установлен еще один датчик, передающий сигналы на ЭБУ. Электроника активирует привод топливного насоса рампы, которая выступает в роли аккумулятора.

Чтобы детали не разорвало от напора, в рейке имеется специальный клапан (если топливная система не оснащена обраткой, то он стоит в самом баке), сбрасывающий чрезмерное давление. Электроника распределяет срабатывание форсунок в зависимости от того, какой такт выполняется в цилиндрах.

Поршни таких агрегатов будут иметь особенную конструкцию, которая обеспечивает создание вихрей в полости. Этот эффект позволяет лучше смешаться воздуху с распыленным бензином.

Особенность такой модификации заключается в том, что она позволяет:

  • Повысить мощность ДВС;
  • Снизить расход бензина за счет более концентрированной подачи горючего;
  • Уменьшить загрязнение, так как ВТС сгорает более эффективно, благодаря чему катализатор лучше справляется со своей функцией.

Плюсы и минусы использования

Неужели всё так идеально в случае с мотором FSI? В это слабо верится. Мы и правда нашли несколько существенных недостатков. О них позже, а пока изучим преимущества таких агрегатов:

  1. Улучшенный впрыск и высокая эффективность подачи топлива — заслуга форсунок, которые оборудованы 6 отверстиями.
  2. Равномерное сгорание топливной смеси и долговечность поршневой системы обеспечивается за счёт отдельной подачи воздуха в цилиндры.
  3. Высокие экологические показатели и экономное расходование топлива (на 100 км экономия может достигать 2,5 литра бензина).

Теперь самое время изучить отрицательные стороны, которые делают движок FSI не таким уж идеальным.

  1. Качество топлива должно быть высоким, поскольку агрегат проявляет чувствительность к этому параметру. В противном случае, мотор будет работать с перебоями и даже может выйти из строя.
  2. Проблемы с запуском при минусовой температуре. К этому нужно быть готовым.
  3. Не всё так гладко и с холодным запуском. Из-за послойного впрыска и инжекторов, которые работают на снижение токсичности выхлопа, автомобиль может плохо запускаться, создавая тем самым проблемы для водителя.
  4. Высокий расход смазочных материалов, который требует замены масла минимум дважды в год.
Читать еще:  Шевроле лачетти какие двигатели установлены

Мы рассказали всё, что сами знали о моторах FSI. Выбирать такие агрегаты или нет — решать вам. Не самым плохим вариантом являются такие движки, если с недостатками вы готовы мириться. Как ни крути, а для каждого мотора характерны отрицательные моменты.

История двигателей TSI

История берет свое начало ещё в 2004 году, когда новый, по меркам того времени, атмосферный мотор с непосредственным впрыском (FSI) инженеры оснащают турбонагнетателем. На первых порах производства линейка этих двигателей получила индекс TFSI, однако чуть позже компания Volkswagen сократили название до TSI. А вот на автомобилях Audi данная линейка двигателей сохранила свое историческое название и по сей день.

Основным отличием двигателей серии TSI от остальных является наличие и турбины и нагнетателя одновременно. Появление на рынке первых автомобилей, оснащенных моторами TSI и TFSI, породило множество мифов и появилось множество скептиков, утверждающих о ненадежности конструкции и её нецелесообразности. Надо сказать, что есть определенная правда в словах скептиков, ведь есть известное всем изречение, которое гласит, что чем сложнее конструкция и чем больше в ней деталей, тем меньше уровень её надежности. Первые автомобили с двигателями TSI, увидевшие свет не могли похвастаться высокой надежностью и имели ряд проблем, связанных с механизмом ГРМ. Кроме того, TSI двигатели весьма капризны к качеству ГСМ и очень любят «кушать масло», что неудивительно, ведь масложор на турбированных автомобиля — обычное дело.

Как показывает неумолимая статистика — надежность силовых агрегатов линейки TSI (TFSI), а точнее их сопутствующих узлов, в действительности, занимает не самое высокое положение. Однако нет ничего идеального и капризность столь технологичных двигателей обусловлена другими положительными моментами, такими как:

Двигательная недостаточность: почему разбился экспериментальный Ил-112В

Среди версий крушения единственного летного образца нового военно-транспортного самолета Ил-112В рассматриваются отказ двигателя, массовый отказ оборудования и ошибка пилотов. Об этом «Известиям» сообщили источники в авиастроительной отрасли и в Минобороны. Экспериментальное воздушное судно потерпело крушение 17 августа у подмосковного аэродрома Кубинка при исполнении тренировочного полета. Планировалось, что машина примет участие в форуме «Армия-2021», который открывается на следующей неделе. Катастрофа унесла жизни трех известных летчиков-испытателей — шансов на спасение после отказа двигателя на такой высоте у экипажа не было, констатировали эксперты.

Крушение надежды

Катастрофа с Ил-112В произошла 17 августа в 11:18. Самолет упал в лесополосе у населенного пункта Никольское, в считанных километрах от аэродрома Кубинка, где он должен был приземлиться. На видеокадрах, снятых очевидцем трагедии, виден момент выхода из строя правого двигателя — возгорание быстро перешло в сильный пожар. Спустя считанные секунды транспортник накренился на правое крыло, вошел в пике и разбился. Весь инцидент занял около минуты.

Разбившийся самолет, ранее поднимавшийся в воздух менее 20 раз, еще не был передан военным и числился в реестре экспериментальной авиации Минпромторга России. Ведомство уже создало комиссию по расследованию произошедшего, которая немедленно приступила к работе. По данным источников «Известий» в авиастроительной отрасли и в военном ведомстве, сейчас рассматривается несколько версий трагедии. Среди них — неисправность двигателя, ошибка экипажа и множественный отказ систем, рассказали собеседники редакции.

Сама по себе авария на одном из двигателей не могла привести к гибели современного воздушного судна. Однако после пожара возник резкий прогрессирующий правый крен, который привел к срыву и последующему крушению. Сейчас комиссия должна понять, что привело к возникновению крена, отметили собеседники «Известий».

Военно-транспортный самолет Ил-112В с горящим правым турбовинтовым двигателем во время катастрофы в ходе тренировочного полета в районе аэродрома Кубинка

Возможно, ошибку допустили сами летчики-испытатели. Кроме того, негативно сказаться на летных свойствах мог пожар и последующее выключение двигателя, предполагают они. Также не исключено, что на борту произошел множественный отказ систем, что помешало пилотам не допустить появления прогрессирующего крена.

Проблемы с двигателем возникали на разбившемся Ил-112В и ранее, добавили источники. После возобновления испытаний специалисты Минобороны неоднократно обращали внимание на неполадки в работе двигательной установки опытной машины.

Самолет оснащен двумя специально разработанными для него турбовинтовыми двигателями ТВ7-117СТ-01, которые пока не завершили испытания и процесс сертификации. На авиасалоне МАКС-2021 главный конструктор АО «ОДК-Климов» Станислав Конашков заявлял, что проводится огромный объем стендовых испытаний нового авиамотора, но это не одно и то же, что проверка двигателя в составе самолета, когда учитывается влияние всех систем воздушного судна.

Взрыв на месте катастрофы военно-транспортного самолета Ил-112В

Ранее, в июле этого года, вице-премьер Юрий Борисов сообщил, что Министерству обороны и другим государственным структурам нужны 200 Ил-112В. Еще два образца новейшего транспортного самолета должны были присоединиться к испытаниям до конца года. Серийные поставки планировалось начать с 2023-го и довести их до темпа 12 машин в год. Катастрофа в Подмосковье может изменить эти планы.

Боролись до конца

В состав экипажа разбившегося самолета входили опытнейшие испытатели компании «Ил». Командиром был Герой Российской Федерации Николай Куимов, заслуженный летчик-испытатель РФ. Именно он 30 марта 2019 года провел первый испытательный полет опытного образца Ил-112В.

Летчик-испытатель родился 16 декабря 1957 года в городе Подольске Московской области. Окончил Тамбовское высшее военное авиационное училище летчиков имени М.М. Расковой в 1979 году и Московский авиационный институт им. Орджоникидзе в 1985 году.

После окончания Центра подготовки летчиков-испытателей (ЦПЛИ) Государственного летно-испытательного центра им. В.П. Чкалова продолжил служить в должности старшего летчика-испытателя. Участвовал в испытаниях самолетов Ан-72, Ан-124, Ил-80.

С 1994 года был шеф-пилотом в ОКБ им. С.В. Ильюшина. Поднял в небо «президентский» Ил-96-300ПУ, транспортные Ил-76МД-90 и Ил-96-400ТД, первый серийный Ил-76МФ, воздушный танкер Ил-78М-90А, пассажирский Ил-114-300. Участвовал в испытаниях Ил-86, Ил-114-100, Ил-103. В общей сложности освоил более 35 типов самолетов.

Шеф-пилот Николай Куимов во время приветствия после успешного испытательного полета на новом российском военно-транспортном самолете Ил-112В, март 2019 года

В 2005-м выполнил боевые пуски ракет по морским целям с противолодочного самолета Ил-38. 29 декабря 2006 года Николаю Куимову присвоено звание Героя Российской Федерации за мужество и героизм, проявленные при испытании авиатехники.

Второй пилот разбившегося Ил-112В, заслуженный летчик-испытатель РФ Дмитрий Комаров родился 10 сентября 1969 года. В 1990 году окончил Качинское высшее военное авиационное училище. Служил в строевых частях ВВС.

Став летчиком-испытателем ОАО «Авиационный комплекс имени С.В. Ильюшина», в качестве второго пилота поднял в небо самолеты Ил-76ТД-90ВД, Ил-114-300. Участвовал в тестировании Ил-103, Ил-114, Ил-76МД-М.

Бортинженер-испытатель 1-го класса Николай Хлудеев с самого начала испытывал Ил-112В. Вместе с экипажем проверял режимы работы двигателей, устойчивость и управляемость самолета во время первых тестовых полетов. Ранее он проходил службу в Военно-воздушных силах, но потом закончил школу летчиков-испытателей и стал бортовым инженером в ПАО «Авиационный комплекс им. С.В. Ильюшина».

Игорь Маликов, бывший заместитель начальника летного испытательного центра, заслуженный летчик-испытатель, Герой России в беседе с «Известиями» выразил искренние соболезнования родным и близким экипажа. С бортинженером Николаем Хлудеевым он был знаком лично и вспоминает о нем как о прекраснейшем человеке.

Летчик-испытатель Николай Куимов, летчик-испытатель первого класса Дмитрий Комаров и бортинженер-испытатель первого класса Николай Хлудеев на летно-испытательной станции Воронежского авиастроительного объединения

— Работа пилотов, которые садятся на опытные машины, — это всегда большой человеческий риск и величайший труд, — рассказал Игорь Маликов. — После просмотра видео можно сказать, что, по всей видимости, произошел пожар двигателя — такой пожирает самолет за очень короткий промежуток времени. Пережигаются все управляющие системы, алюминиевые конструкции. Безусловно, летчики — герои, они боролись до конца. Случилось это на очень малой высоте — с парашютом не спрыгнешь, катапульты на транспортном самолете не предусмотрены.

Возгорание в воздухе всегда очень критично, отметил эксперт. В 70% таких случаев происходит потеря машины.

— Есть, конечно, противопожарные системы, но, видимо, пожар развивался так, что лился большой поток топлива, — предположил он. — Это демонстрирует длинное пламя, которое доходило практически до хвоста.

Затянувшийся проект

Проект будущего Ил-112В в КБ Ильюшина начали разрабатывать в 90-х годах прошлого века для замены парка изношенных, но многочисленных военных и гражданских турбовинтовых транспортников Ан-26 и Ан-24. Срок их эксплуатации постепенно подходит к концу, а равноценной замены устаревшим самолетам «Антонова», способной действовать в самых труднодоступных уголках нашей страны, до сих пор нет.

Читать еще:  Бензин лучше для двигателя 21114

Скорость Ил-112В в крейсерском режиме — около 500 км/ч. По данным разработчиков, груз весом в 3,5 т самолет может перебрасывать на расстояние в 2,4 тыс. км. В перегрузочном варианте он способен поднимать до 5 т. Откидная рампа в задней части самолета позволяет загружать в него даже легкие грузовые автомобили. Характеристики позволяют самолету работать с коротких взлетно-посадочных полос длиной от 1,2 тыс. м, а также с грунтовых и снежных.

Военно-транспортный самолет Ил-112В

Разработка нового самолета не раз замораживалась из-за нехватки финансирования. Осложняло ситуацию и отсутствие необходимого по мощности двигателя. Специально для этой машины велась разработка форсированной версии авиамотора ТВ7-117СТ-01.

Кардинально ситуация изменилась в 2014 году, когда Минобороны утвердило тактико-технические требования и подписало контракт на опытно-конструкторскую работу на создание легкого военно-транспортного самолета (ЛВТС) Ил-112В.

Первый экспериментальный Ил-112В впервые поднялся в воздух 30 марта 2019-го. После завершения единственного полета испытания были приостановлены на два года для доработок и облегчения машины. Возобновили их лишь в марте этого года после внесения изменений в конструкцию. В пятницу, 13 августа, единственный летный экземпляр перелетел из Воронежа в Кубинку для продолжения испытаний и участия в форуме «Армия-2021». В постройке находятся еще два опытных самолета. Сообщалось, что они будут переданы Минобороны до конца этого года.

Ядерный ракетный двигатель строят для полетов на Марс. Чем он опасен?

NASA разработает ядерный двигатель для быстрого полета на Марс. Ракеты с ядерными двигателями будут более мощными и вдвое более эффективными, чем с химическими, которые используются сегодня. Рассказываем подробнее о разработке, как быстро она будет передвигаться и чем опасна.

Читайте «Хайтек» в

Что такое ядерный ракетный двигатель?

Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги.

Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором как источником тепла, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) подается из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.

Существуют различные конструкции ЯРД: твердофазный, жидкофазный и газофазный — соответствующие агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твердое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма).

Твердофазный ядерный ракетный двигатель

В твердофазных ЯРД (ТфЯРД) делящееся вещество, как и в обычных ядерных реакторах, размещено в сборках-стержнях (ТВЭЛах) сложной формы с развитой поверхностью, что позволяет эффективно нагревать газообразное рабочее тело (обычно — водород, реже — аммиак), одновременно являющееся теплоносителем, охлаждающим элементы конструкции и сами сборки.

Температура нагрева ограничена температурой плавления элементов конструкции (не более 3000 К). Удельный импульс твердофазного ЯРД, по современным оценкам, составит 850–900 с, что более чем вдвое превышает показатели наиболее совершенных химических ракетных двигателей.

Наземные демонстраторы технологий ТфЯРД в ХХ веке были созданы и успешно испытаны на стендах (программа NERVA в США, РД-0410 в СССР).

Газофазный ядерный ракетный двигатель

Газофазный ядерный реактивный двигатель (ГЯРД) — концептуальный тип реактивного двигателя, в котором реактивная сила создаётся за счёт выброса теплоносителя (рабочего тела) из ядерного реактора, топливо в котором находится в газообразной форме или в виде плазмы. Считается, что в подобных двигателях удельный импульс составит 30–50 тыс. м/с.

Перенос тепла от топлива к теплоносителю достигается в основном за счет излучения, большей частью в ультрафиолетовой области спектра (при температурах топлива около 25 000 °C).

Ядерный импульсный двигатель

Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлета должны взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием и потом, отразившись от него, создать реактивную тягу.

Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции должен передаваться кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно будет уменьшить. При взлете корабль должен лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.

В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «Дженерал Атомикс» по заказу ВВС США.

По проекту «Орион» проводились не только расчеты, но и натурные испытания. Летные испытания моделей летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка).

Были получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем. Также для исследования прочности тяговой плиты проведены испытания на атолле Эниветок.

Во время ядерных испытаний на этом атолле покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 м от эпицентра взрыва. Сферы после взрыва найдены неповрежденными, тонкий слой графита испарился (аблировал) с их поверхностей.

В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950–1970-х годах. Устройство содержало дополнительные химические реактивные двигатели, выводящие его на 30–40 км от поверхности Земли. Затем предполагалось включать основной ядерно-импульсный двигатель.

Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершен. Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.

Ядерная электродвигательная установка

Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) используется для выработки электроэнергии, которая, в свою очередь, используется для работы электрического ракетного двигателя.

Подобная программа в США (проект NERVA) была свернута в 1971 году, но в 2020 году американцы вновь вернулись к данной теме, заказав разработку ядерного теплового двигателя (Nuclear Thermal Propulsion, NTP) компании Gryphon Technologies для военных космических рейдеров на атомных двигателях для патрулирования окололунного и околоземного пространства, также с 2015 года идут работы по проекту Kilopower.

С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса для космических транспортных систем (космический буксир «Нуклон»). На 2021 год ведется отработка макета; к 2025 году планируется создать опытные образцы данной ядерной энергоустановки; заявлена плановая дата летных испытаний космического тягача с ЯЭДУ — 2030 год.

Мощность

По оценкам А. В. Багрова, М. А. Смирнова и С. А. Смирнова, ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца и вернуться обратно за 4 месяца с затратой 75 тонн топлива, до Альфы Центавра за 12 лет, а до Эпсилона Эридана за 24,8 года.

Ядерный двигатель опасен?

Основным недостатком является высокая радиационная опасность двигательной установки:

  • потоки проникающей радиации (гамма-излучение, нейтроны) при ядерных реакциях;
  • вынос высокорадиоактивных соединений урана и его сплавов;
  • истечение радиоактивных газов с рабочим телом.

Использование открытия российских ученых в гражданском секторе тесно связано с безопасностью ядерной силовой установки. Нужно было обеспечить безопасность его выхлопа.

Защита малогабаритного ядерного двигателя меньше, чем у большего по размерам, поэтому нейтроны будут проникать в «камеру сгорания», тем самым с некоторой вероятностью делая радиоактивным все вокруг.

Азот и кислород имеют радиоактивные изотопы с малым временем полураспада и не опасны. Радиоактивный углерод вещь долгоживущая. Но есть и хорошие новости.

Радиоактивный углерод образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Но главное, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет всего 0,02÷0,04%.

Учитывая же, что процент углерода, становящийся радиоактивным, величина еще на несколько порядков меньшая, предварительно можно считать, что выхлоп ядерных двигателей не более опасен, чем выхлоп ТЭЦ, работающей на угле.

Собираются ли использовать ядерный двигатель для новейших полетов в космос?

Да, в начале февраля стало известно, что NASA проведет тестирование новейшего ядерного двигателя для полетов на Марс. Ожидается, что с его помощью можно будет добраться до Красной планеты всего лишь за три месяца.

В последние годы ученые и инженеры NASA и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса.

  • В чем его преимущества?

Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты NASA считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы — почву, горные породы и газы из атмосферы — для постройки зданий базы прямо на месте.

Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, за исключением одного, самой главного компонента базы — источника питания, чья мощность была бы достаточной для обеспечения работы самого 3D-принтера, а также питания и обогрева всей базы.

В рамках подготовки NASA к высадке на Марс в 2035 г. американская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNT) из Сиэтла предложила свое решение — ядерный тепловой двигатель (NTP)

  • Каким будет ядерный двигатель?
Читать еще:  Бмв 520 е39 двигатель троит

USNT предлагает классическое решение — ядерный двигатель с использованием сжиженного водорода в качестве рабочего тела: ядерный реактор вырабатывает тепло из уранового топлива, эта энергия нагревает жидкий водород, проходящий по теплоносителям, который расширяется в газ и выбрасывается через сопло двигателя, создавая тягу.

Одна из основных проблем при создании такого типа двигателей — найти урановое топливо, которое может выдерживать резкие колебания температуры внутри двигателя. В USNT утверждают, что решили эту проблему, разработав топливо, которое может работать при температурах до 2 400 градусов Цельсия.

Топливная сборка содержит карбид кремния: этот материал, используемый в слое триструктурально-изотропного покрытия, образует газонепроницаемую преграду, препятствующую утечке радиоактивных продуктов из ядерного реактора, защищая космонавтов.

Кроме того, для защиты экипажа и на случай непредвиденных ситуаций ядерный двигатель не будет использоваться во время старта с Земли — он начнет работу уже на орбите, чтобы минимизировать возможные повреждения в случае аварии или нештатной работы.

Показанный на МАКС-2021 двигатель даст новую жизнь самолету-амфибии Бе-200

Разработка авиационного двигателя ПД-8 способна подарить новую жизнь уникальному российскому самолету-амфибии Бе-200, ставшему настоящей звездой телерепортажей о борьбе с лесными пожарами на Кипре и в Турции.

К такому выводу пришел обозреватель ФАН, разобравшийся в непростой судьбе уникальной крылатой машины.

Смесь катера, цистерны и штурмовика

Крупные лесные пожары в разгар лета стали во всем мире уже ежегодной рутиной. Периодически, в силу определенных факторов: продолжительная засуха, сильные ветры, пренебрежение элементарной техникой безопасности при обращении с огнем в лесу или, напротив, злой умысел, — единичные возгорания превращаются в пожары масштабнейшие, угрожающие уже не только лесным массивам, но и человеческому жилью. Именно так, например, случилось летом 2021 года на Кипре и в Турции.

Традиционной проблемой, усугубляющей борьбу с огнем в подобных случаях, выступает удаленность очагов пожаров от городской инфраструктуры. С одной стороны, это хорошо: нет опасности, что волны огня быстро докатятся до домов. С другой стороны, подобная удаленность мешает оперативной переброске к очагам возгорания пожарных служб и их наземной техники.

Зачастую при таком форс-мажоре локализовать пожар в начальной стадии может только пожарная авиация. Здесь, конечно, крайне востребованными становятся специальные пожарные модификации самолетов Ил-76, способные «прихватывать» с собой к очагу пожара три-четыре десятка тонн воды или огнегасящей жидкости. Однако использование таких крылатых гигантов не всегда экономически целесообразно. Да и цикл их заправки жидкостью на аэродроме занимает довольно много времени.

Более оптимальным вариантом крылатого пожарного является машина меньших размеров, чем Ил-76, более экономичная, способная осуществлять быстрый забор воды с поверхности моря или большой реки во время глиссирования и благодаря этому успевающая за расчетный час работы сбросить на огонь больше воды, чем указанный гигант. Именно такой машиной и является российский многоцелевой самолет Бе-200 «Альтаир», произведший настоящий фурор в турецкой Анталье.

Действительно, вид летающей лодки, на скорости 200 км/ч стремительно набирающей воду с поверхности моря, затем крутой горкой уходящей в небо и, наконец, ювелирно точно накрывающей водной лавиной языки огня, не мог не запомниться. Удивительная смесь скоростного катера, пожарной цистерны и штурмовика!

Между тем, судьба у уникального самолета-амфибии оказалась очень непростой.

Младший брат «Альбатроса»

Все началось с создания в середине 1980-х на Таганрогском авиазаводе самого большого в мире реактивного самолета-амфибии А-40 «Альбатрос». Основным предназначением машины являлась охота за подводными лодками противника. Имевший максимальную взлетную массу 90 000 кг А-40 мог заниматься, кроме того, поисково-спасательными работами, пассажирскими и грузовыми перевозками, а также тушением промышленных и лесных пожаров.

Увы, распад СССР прервал полет «Альбатроса», имевшего в своем активе 148 мировых рекордов. К счастью, в 1992 году было принято решение о постройке с использованием задела «Альбатроса» менее амбициозной машины — имевшего максимальную взлетную массу в пределах 37 900–43 000 кг Бе-200 «Альтаир».

В отличие от своего «старшего брата», Бе-200 не предназначался на роль охотника за подлодками. Зато, использовав множество инновационных конструктивных решений, опробованных на «Альбатросе», многоцелевой «Альтаир» был оптимизирован для тушения пожаров. При незначительном переоборудовании Бе-200 мог использоваться для проведения поисково-спасательных работ, доставки спецкоманд, перевозки грузов, несения санитарной службы, патрулирования 200-мильной экономической зоны, а также контроля экологической обстановки.

Разработанный все там же, в Таганроге, Бе-200 мог взлетать как с суши, так и с водной поверхности. Получивший в «наследство» от грозного «Альбатроса» летно-технические характеристики военного самолета и соответствующую маневренность «Альтаир» всего за 12-14 секунд глиссирования был способен принять на борт до 12 тонн воды. Если очаг возгорания находился на расстоянии до 10 км от водоема, Бе-200 на одной заправке мог сбросить на него до 300 тонн воды.

При этом сброс воды мог осуществляться как залпом, так и отдельно из каждого бака, что значительно повышало эффективность пожаротушения. Более того, на «Альтаир» установили оборудование, способное вывести летающую лодку к точке предыдущего сброса воды автоматически, что крайне важно для работы в условиях задымления.

Вообще, автоматизация нового самолета оказалась крайне высока. Если «Альбатрос» обслуживался экипажем в 4-8 человек, то для управления абсолютно всеми системами «Альтаира» хватало всего пары человек.

Последствия распада СССР не могли не сказаться на сроках создания «Альтаира». В свой первый полет прототип машины отправился только 24 сентября 1998 года. После этого, по логике, Бе-200 должен был пойти в большую серию, однако этого не случилось.

Во-первых, у потенциальных заказчиков из России не имелось средств на приобретение большого количества «Альтаиров». А иностранные заказчики не торопились закупать Бе-200, пока тот не подтвердит свои летно-технические характеристики, а также надежность во время продолжительной эксплуатации в РФ.

Во-вторых, из-за долгого отсутствия крупных заказов Таганрогский авиазавод изрядно деградировал. Своими силами поднять серийное производство «Альтаиров» ему было очень непросто.

Несмотря на эти проблемы, два десятка Бе-200 все же были выпущены. Зарекомендовали они себя прекрасно, но… Тут грянул 2014 год, а с ним и новые проблемы.

Приговор и шанс на новую жизнь

«Альтаир» закономерно создавался в логике советской авиастроительной индустрии, то есть с использованием двигателестроительного сектора, находившегося на Украине. Соответственно, двигатели на Бе-200 устанавливались украинские. Это были двухконтурные турбореактивные двигатели Д-436ТП, выпускавшиеся предприятием «Мотор Сич».

После воссоединения Крыма с РФ и начала гражданской войны в Донбассе Украина разорвала военно-техническое сотрудничество с Россией. Какое-то время правдами и неправдами Д-436ТП с «незалежной» получать еще удавалось, но в 2018-м эта возможность исчезла. Таким образом, «движков» для новых «Альтаиров» и ремоторизации старых у России не оказалось.

В рамках импортозамещения был рассмотрен вариант с заменой Д-436ТП разработанным для Sukhoi Superjet 100 российско-французским двигателем SaM146. Но это, на первый взгляд, достаточно простое решение имело немало «подводных камней». «Горячая часть» SaM146 — турбина — поставлялась из Франции. Предполагалось, что французы локализуют производство этого элемента авиадвигателя в РФ, но Париж от реализации этого плана отказался.

Такой «сюрприз» автоматически закрыл для Бе-200, оснащенных SaM146, перспективу попасть в госзакупки, поскольку условием поставок самолета для Минобороны, МЧС и иных госструктур являлся уровень локализации не менее 80%, включая все критические узлы машины.

Перспективы коммерческого рынка также оказались невелики в силу высокой стоимости SaM146 (с привязкой к курсу евро) и его низкой надежности. А затем, в силу изменившейся геополитической ситуации, французы вообще потеряли интерес к проекту SSJ и дальнейшей доработке SaM146. Это стало приговором «Альтаиру». Казалось, что прекрасный самолет обречен кануть в небытие.

Все изменилось после появления новости о находящемся практически в финальной стадии разработки отечественном авиадвигателе ПД-8 с готовой «горячей частью», которую в кратчайшие сроки разработали инженеры холдинга ОДК. Газогенератор двигателя — «сердце» ПД-8 — был продемонстрирован в ходе недавнего МАКС-2021.

Значение этого события сложно переоценить. ПД-8 — это не только новые перспективы для SSJ, но и шанс на новую жизнь для Бе-200. «Альтаир», обретя отечественный двигатель, наконец-то сможет пойти в крупную серию, тем более что полыхающий пожарами июль 2021 года невольно стал лучшим рекламным мероприятием для нашего крылатого пожарного.

По информации разработчиков, ПД-8 будет готов уже через год-полтора, что существенно приближает время появления модифицированного Бе-200 на международном рынке. Уверены, обновленный «младший брат» «Альбатроса» будет очень востребован как в России, так и за ее пределами. Работы для Бе-200 хватит везде.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector