Московский авиационный институт – один из ключевых игроков на стремительно растущем рынке беспилотных авиационных систем. Среди решений, разрабатываемых университетом в этой стратегически значимой сфере, – двигатели и силовые установки для беспилотников разных типов: от малых до тяжёлых грузовых аппаратов, в том числе – для аэротакси.
– Во всём мире внимание двигателестроительных и самолётостроительных компаний сегодня приковано к разработке технологий для «более электрических» двигателей, а также гибридных и электрических силовых установок. В этой конкурентной борьбе крайне важно избежать технологической зависимости от других стран, а ещё лучше – самим стать поставщиками подобных высоких технологий, – подчеркивает и. о. проректора по инновационной деятельности МАИ, академик Академии наук авиации и воздухоплавания Юрий Равикович. – МАИ обладает мощной научной базой и всеми необходимыми компетенциями для достижения технологического прорыва в области создания экономичных и экологичных силовых установок различной мощности. Это даёт нам основания рассчитывать на лидерские позиции на формирующемся отечественном и глобальном рынках электрических транспортных систем будущего.
Работы ведутся на базе Передовой инженерной школы (ПИШ) МАИ, где создана лаборатория «Гибридные и электрические силовые установки». Основным индустриальным партнёром университета в их проведении выступает АО «Объединённая двигателестроительная корпорация». К реализации проектов привлекаются студенты, обучающиеся в ПИШ МАИ на программах специализированного высшего образования «Электрические силовые установки» и «Конструкция и проектирование гибридных силовых установок».
Линейка электродвигателей
Один из наиболее значимых проектов МАИ в области беспилотных авиационных систем – линейка электрических двигателей разной мощности, от 0,9 до 16 кВт. В настоящее время она включает в себя пять двигателей, подходящих для аппаратов весом от 10 до 120 кг.
Более трети всех разрабатываемых в мире БЛА гражданского назначения имеют мощность силовой установки до 10 кВт. Таким образом, в планах разработчиков линейки – закрыть своей продукцией самый массовый сегмент рынка.
Важная отличительная особенность проекта по разработке линейки двигателей для беспилотников – высокая степень локализации. Более 95% комплектующих производится из отечественных материалов. Взаимодействие с российскими предприятиями-изготовителями обеспечивает возможность оптимизировать конструкторскую документацию под реальные производственные процессы.
– Проект по разработке линейки ориентирован на серийное производство, запустить которое мы планируем в кооперации с индустриальными партнёрами. При большом масштабе выпуска продукции, на который мы рассчитываем выйти, мы достигнем не только технического, но и экономического преимущества перед импортными аналогами, – рассказывает начальник лаборатории «Гибридные и электрические силовые установки» Николай Иванов.
Уникальная особенность линейки – акцент на унификации и масштабируемости.
– Мы разрабатываем двигатели, в которых используются конструктивно подобные детали, то есть одинаковые или схожие элементы. Такой подход поможет снизить стоимость изготовления, – поясняет Николай Иванов. – Кроме того, конструкция двигателей позволяет быстро адаптировать их для применения на наземных и надводных беспилотных аппаратах – лодках и кораблях.
Испытан в действии
Зимой 2025 года на авиабазе МАИ в Алферьево прошли лётные испытания самого мощного двигателя из линейки, предназначенного для тяжёлых беспилотников массой от 30 до 120 кг.
– Во всём мире внимание двигателестроительных и самолётостроительных компаний сегодня приковано к разработке технологий для «более электрических» двигателей, а также гибридных и электрических силовых установок. В этой конкурентной борьбе крайне важно избежать технологической зависимости от других стран, а ещё лучше – самим стать поставщиками подобных высоких технологий, – подчеркивает и. о. проректора по инновационной деятельности МАИ, академик Академии наук авиации и воздухоплавания Юрий Равикович. – МАИ обладает мощной научной базой и всеми необходимыми компетенциями для достижения технологического прорыва в области создания экономичных и экологичных силовых установок различной мощности. Это даёт нам основания рассчитывать на лидерские позиции на формирующемся отечественном и глобальном рынках электрических транспортных систем будущего.
Работы ведутся на базе Передовой инженерной школы (ПИШ) МАИ, где создана лаборатория «Гибридные и электрические силовые установки». Основным индустриальным партнёром университета в их проведении выступает АО «Объединённая двигателестроительная корпорация». К реализации проектов привлекаются студенты, обучающиеся в ПИШ МАИ на программах специализированного высшего образования «Электрические силовые установки» и «Конструкция и проектирование гибридных силовых установок».
Линейка электродвигателей
Один из наиболее значимых проектов МАИ в области беспилотных авиационных систем – линейка электрических двигателей разной мощности, от 0,9 до 16 кВт. В настоящее время она включает в себя пять двигателей, подходящих для аппаратов весом от 10 до 120 кг.
Более трети всех разрабатываемых в мире БЛА гражданского назначения имеют мощность силовой установки до 10 кВт. Таким образом, в планах разработчиков линейки – закрыть своей продукцией самый массовый сегмент рынка.
Важная отличительная особенность проекта по разработке линейки двигателей для беспилотников – высокая степень локализации. Более 95% комплектующих производится из отечественных материалов. Взаимодействие с российскими предприятиями-изготовителями обеспечивает возможность оптимизировать конструкторскую документацию под реальные производственные процессы.
– Проект по разработке линейки ориентирован на серийное производство, запустить которое мы планируем в кооперации с индустриальными партнёрами. При большом масштабе выпуска продукции, на который мы рассчитываем выйти, мы достигнем не только технического, но и экономического преимущества перед импортными аналогами, – рассказывает начальник лаборатории «Гибридные и электрические силовые установки» Николай Иванов.
Уникальная особенность линейки – акцент на унификации и масштабируемости.
– Мы разрабатываем двигатели, в которых используются конструктивно подобные детали, то есть одинаковые или схожие элементы. Такой подход поможет снизить стоимость изготовления, – поясняет Николай Иванов. – Кроме того, конструкция двигателей позволяет быстро адаптировать их для применения на наземных и надводных беспилотных аппаратах – лодках и кораблях.
Испытан в действии
Зимой 2025 года на авиабазе МАИ в Алферьево прошли лётные испытания самого мощного двигателя из линейки, предназначенного для тяжёлых беспилотников массой от 30 до 120 кг.
– При частоте вращения 6800 об/мин наш двигатель может обеспечить длительную мощность до 12 кВт и кратковременную – до 16 кВт. Применять его можно на аппаратах как вертолётного, так и самолётного типа, то есть решение универсальное, – говорит Николай Иванов.
Электрическая силовая установка для аэротакси
Ведутся в университете работы и над электрической силовой установкой для летательных аппаратов будущего – аэротакси. Она будет обладать кратковременной мощностью до 200 кВт, а длительная мощность составит от 100 до 150 кВт. Помимо электродвигателя, в её состав войдут преобразователь частоты, аккумуляторная батарея и система охлаждения. Отличительной особенностью установки станет возможность бесперебойной работы в широком температурном диапазоне, что позволит эксплуатировать её как в условиях арктического климата, так и в южных регионах.
– Все компоненты маёвской электрической силовой установки отличаются высокими массоэнергетическими характеристиками, что делает их уникальными, – поясняет Николай Иванов. – Например, электродвигатель весит всего 34 кг. По удельной мощности он не уступает лучшим мировым образцам от Siemens, Rolls-Royce и MagniX. А на российском рынке он пока единственный в своём роде. При этом 90% используемых материалов и комплектующих – отечественного производства.
Разработка найдёт применение и в грузовых БЛА, а также в составе гибридных силовых установок, предназначенных для авиационного, наземного и морского транспорта.
Гибридная силовая установка
Ещё одно направление работ МАИ – создание гибридных силовых установок для грузовых беспилотников, лёгких пилотируемых самолётов и аэротакси. Такие двигатели обеспечивают большую продолжительность и дальность полёта воздушных судов, чем электрические.
Электрическая силовая установка для аэротакси
Ведутся в университете работы и над электрической силовой установкой для летательных аппаратов будущего – аэротакси. Она будет обладать кратковременной мощностью до 200 кВт, а длительная мощность составит от 100 до 150 кВт. Помимо электродвигателя, в её состав войдут преобразователь частоты, аккумуляторная батарея и система охлаждения. Отличительной особенностью установки станет возможность бесперебойной работы в широком температурном диапазоне, что позволит эксплуатировать её как в условиях арктического климата, так и в южных регионах.
– Все компоненты маёвской электрической силовой установки отличаются высокими массоэнергетическими характеристиками, что делает их уникальными, – поясняет Николай Иванов. – Например, электродвигатель весит всего 34 кг. По удельной мощности он не уступает лучшим мировым образцам от Siemens, Rolls-Royce и MagniX. А на российском рынке он пока единственный в своём роде. При этом 90% используемых материалов и комплектующих – отечественного производства.
Разработка найдёт применение и в грузовых БЛА, а также в составе гибридных силовых установок, предназначенных для авиационного, наземного и морского транспорта.
Гибридная силовая установка
Ещё одно направление работ МАИ – создание гибридных силовых установок для грузовых беспилотников, лёгких пилотируемых самолётов и аэротакси. Такие двигатели обеспечивают большую продолжительность и дальность полёта воздушных судов, чем электрические.
В университете разрабатывают гибридные силовые установки (ГСУ) мощностью до 750 кВт, в том числе с возможностью применения водорода. Одна из таких установок объединит два силовых агрегата — поршневой двигатель для горизонтального полёта и электрический для прибавки тяги при взлёте и наборе высоты. Изделием можно будет оснащать беспилотники самолётного типа взлётной массой до 400-600 кг.
– Оснащение летательных аппаратов гибридными силовыми установками является одним из ключевых направлений развития авиации. По сравнению с традиционными авиационными двигателями, гибридные системы, сочетающие в себе несколько источников энергии, позволяют экономить топливо и снижать выбросы, а также увеличивать грузоподъёмность летательных аппаратов. Значительное снижение вредных выбросов в атмосферу достигается за счёт уменьшения потребления топлива газотурбинным двигателем и оптимального распределения мощности между тепловой и электрической энергией, – говорит заместитель начальника лаборатории «Гибридные и электрические силовые установки» Дмитрий Холобцев.
Испытательные стенды
Для проверки надёжности разрабатываемых двигателей и силовых установок в МАИ ведётся работа по созданию испытательных стендов. Так, в 2022 году университет представил стенд для испытания воздушных винтов БЛА с электроприводом. Его главное преимущество — измерение тяги, потребляемой электрической мощности и крутящего момента. Это позволяет оценивать электрический КПД двигателя и аэродинамический КПД винта независимо друг от друга.
– Оснащение летательных аппаратов гибридными силовыми установками является одним из ключевых направлений развития авиации. По сравнению с традиционными авиационными двигателями, гибридные системы, сочетающие в себе несколько источников энергии, позволяют экономить топливо и снижать выбросы, а также увеличивать грузоподъёмность летательных аппаратов. Значительное снижение вредных выбросов в атмосферу достигается за счёт уменьшения потребления топлива газотурбинным двигателем и оптимального распределения мощности между тепловой и электрической энергией, – говорит заместитель начальника лаборатории «Гибридные и электрические силовые установки» Дмитрий Холобцев.
Испытательные стенды
Для проверки надёжности разрабатываемых двигателей и силовых установок в МАИ ведётся работа по созданию испытательных стендов. Так, в 2022 году университет представил стенд для испытания воздушных винтов БЛА с электроприводом. Его главное преимущество — измерение тяги, потребляемой электрической мощности и крутящего момента. Это позволяет оценивать электрический КПД двигателя и аэродинамический КПД винта независимо друг от друга.
Весной 2025 года завершилась разработка не имеющего в России аналогов испытательного стенда для гибридных силовых установок малой мощности. Благодаря ему станет возможным определение оптимальных областей применения ГСУ на воздушных судах и исследование влияния таких установок на лётно-технические характеристики. Стенд позволит провести отладку режимов работы гибридной силовой установки, определить оптимальные параметры её компонентов, рациональные способы управления.
Разработчики подчеркивают, что стенд будет играть важную роль и в подготовке высококвалифицированных специалистов в области проектирования перспективных силовых установок.
Стенд подходит для подключения ГСУ мощностью до 400 кВт любой конфигурации и с различными типами тепловых двигателей.
Источник: Национальный авиационный журнал "Крылья Родины"
Разработчики подчеркивают, что стенд будет играть важную роль и в подготовке высококвалифицированных специалистов в области проектирования перспективных силовых установок.
Стенд подходит для подключения ГСУ мощностью до 400 кВт любой конфигурации и с различными типами тепловых двигателей.
Источник: Национальный авиационный журнал "Крылья Родины"