Четырёхмоторные самолёты с ДВС. История. Настоящее. Будущее.

[KAA]

Лёгкий самолёт, которому упомянутых 400 кВт достаточно.

 

[Денис]

Для таких вводных, имхо, неплохо бы зашла гибридная силовая установка с электродвижением)

Две мотогондолы, в каждой по два электродвигателя с приводом на соосные винты противоположного вращения, с возможностью флюгирования - обеспечивают минимальный мидель, и потерю только 25% тяги при отказе одного из ЭД.

Один или два турбогенератора на основе серийных ВСУ на керосине, мощностью достаточной для обеспечения горизонтального полёта + зарядки батареи в полёте. Размещение либо в тех же мотогондолах, либо в фюзеляже вне грузового отсека (по типу внешних конформных баков на ми-8). Т.к. работают в течении смены постоянно, меняя только режим - цикловый ресурс расходуется медленно.

Буферная батарея относительно небольшой емкости, для обеспечения взлётного режима - заряжается в горизонтальном полёте и на земле в процессе загрузки/выгрузки груза и пассажиров. Наверное, LTO или лифер - т.к. нужен ресурс и пожаробезопасность.

Про КПД когда нибудь слышали?
А знаете, сколько весят генераторы, силовые контроллеры к двигателям? А сколько жрёт ВСУ?
А то, что мощность той ВСУ должна соответствовать мощности потребляемой электродвигателя и плюс потери на преобразование кручения в электроэнергию и обратно...?

 

[Stak]

Про КПД когда нибудь слышали?
А знаете, сколько весят генераторы, силовые контроллеры к двигателям? А сколько жрёт ВСУ?
А то, что мощность той ВСУ должна соответствовать мощности потребляемой электродвигателя и плюс потери на преобразование кручения в электроэнергию и обратно...?

Возможно, для Вас это будет открытием - но КПД современных электромашин - весьма высокий. В лучших образцах (правда, не авиационных, а покрупнее) - уже и 99+% бывает.

 

[Lapshin]

1."Тяжёлые БПЛА"- это сколько в кг?
2. Где Китай, и где мы?

Это наверняка на уровне НИОКР., когда ещё доступным будет.... И 400 кВт, электрической мощности достаточно лишь для 4-6 местного с-та. (считайте М14П).
Также интересны массогабаритные параметры установки. Так-то, давно существуют турбогенераторы на десятки тысяч кВт.

Не преувеличивайте сложность проблемы: данный, 400-киловаттный генератор сделан для целевого использования под конкретное применение.
И даже при этом, 400 кВт вполне хватило бы для крейсерского полета со скоростью 220...250 км/ч, пятитонного самолета, если батарейки позволяют в течение трех минут крутить, вместе с генератором, винты с мощностью 1000+ кВт.
@Денис

Про КПД когда нибудь слышали?
А знаете, сколько весят генераторы, силовые контроллеры к двигателям? А сколько жрёт ВСУ?
А то, что мощность той ВСУ должна соответствовать мощности потребляемой электродвигателя и плюс потери на преобразование кручения в электроэнергию и обратно...?

- Про к.п.д. знаю не понаслышке, приходилось пользjвать - и с ув. Stak, согласен.
- Знаю, сейчас весовая эффективность системы "двигатель+ контроллер" достигает 10 кВт/кГ. Про к.п.д. см. выше.
- Это не ВСУ, это и есть основной силовой агрегат - и его располагаемая мощность может и должна суммироваться с кратковременной мощностью батареек. Каждый пункт возражений сопровождать ссылкой на к.п.д. излишне, достаточно одного раза.

 

[KAA]

Батарей потребуется килограммов 200 для этого. И передача и управление столь большими токами, тоже дадут немало веса, Электродвигатели такой мощности потянут примерно 250 кг. Т.е. обычной газотурбинной ВМУ проиграет вчистую.

 

[Lapshin]

Батарей потребуется килограммов 200 для этого. И передача и управление столь большими токами, тоже дадут немало веса,

Да сотни кГ на батарейки хватит; про остальное выше сказано - получается очень даже неплохо. Под эту силовую установку с ВК650 сам делал проработку - для целевого применения - с конкретными агрегатами, их весом и габаритами, кстати: поэтому, порядок величин известен.

 

[Stak]

Номинал "Ритма", если ничего не путаю - 147кВт
Лететь обсуждаемый 4-х моторник должени на 3-х моторах, т.е. для горизонтального полета, и минимальной скороподъемности при продолжении взлёта при отказе - достаточно 441кВт
Переход на схему "4 электродвигателя, соосные винты, в двух гондолах меньшего диаметра" - даст и уменьшение миделя, и повышение КПД ВМГ (диаметр винтов ничего не мешает увеличить, КПД соосных винтов - выше).

По массе - скорее всего, будет сопоставимо - ~200кг генератор, ~150 батарея, ~50 кг на электронику и проводку, ~ 4х50 на движки = 600кг, что вполне сопоставимо с 624кг 4х "Ритмов"

 

[Lapshin]

Номинал "Ритма", если ничего не путаю - 147кВт
Лететь обсуждаемый 4-х моторник должени на 3-х моторах, т.е. для горизонтального полета, и минимальной скороподъемности при продолжении взлёта при отказе - достаточно 441кВт
Переход на схему "4 электродвигателя, соосные винты, в двух гондолах меньшего диаметра" - даст и уменьшение миделя, и повышение КПД ВМГ (диаметр винтов ничего не мешает увеличить, КПД соосных винтов - выше).

По массе - скорее всего, будет сопоставимо - ~200кг генератор, ~150 батарея, ~50 кг на электронику и проводку, ~ 4х50 на движки = 600кг, что вполне сопоставимо с 624кг 4х "Ритмов"

Обвязку Ритмов забыли - и не только.
Знакомый, занимающийся беспилотниками, говорил, что аппарат чисто на ДВС имеет продолжительность полета, сравнительно с гибридной силовой установкой при равной полезной нагрузке и прочих равных условиях, в 6 (шесть раз, Карл!) меньше.

 

[Alex_520]

Обвязку Ритмов забыли - и не только.
Знакомый, занимающийся беспилотниками, говорил, что аппарат чисто на ДВС имеет продолжительность полета, сравнительно с гибридной силовой установкой при равной полезной нагрузке и прочих равных условиях, в 6 (шесть раз, Карл!) меньше.

Вопрос - на каких расстояниях и на какой продолжительности полётов? Одно дело летать вокруг оператора БПЛА в радиусе до 50 км, совсем другое - доставка груза на расстояние до 500 км и возврат обратно на базу без подзарядки батарей.

 

[daredevil]

Знакомый, занимающийся беспилотниками, говорил, что аппарат чисто на ДВС имеет продолжительность полета, сравнительно с гибридной силовой установкой при равной полезной нагрузке и прочих равных условиях, в 6 (шесть раз, Карл!) меньше.

Верю Вашему знакомому, при условии, что аппарат с ДВС это вертолёт, а гибрид - мотопланер))

 

[KAA]

Знакомый, занимающийся беспилотниками, говорил, что аппарат чисто на ДВС имеет продолжительность полета, сравнительно с гибридной силовой установкой при равной полезной нагрузке и прочих равных условиях, в 6 (шесть раз, Карл!) меньше.

Осталось уточнить, какая масса тех беспилотников? Если 10-20 кг, то вполне возможно. Тут масштабный эффект имеет место быть, и вес, и проблемы электросистемы растут отнюдь не линейно с размерами. Тут Ю. Яковлев описывал электрификацию своего А-40 кажись, и вдруг оказалось, что и аккумуляторам в полёте нужно принудительное охлаждение. Электромоторам, начиная с некоторой мощности, уже не хватает воздушного охлаждения, и контроллерам тоже... 😎

 

[Денис]

Возможно, для Вас это будет открытием - но КПД современных электромашин - весьма высокий. В лучших образцах (правда, не авиационных, а покрупнее) - уже и 99+% бывает.

Во первых - тут ключевым является "не авиационных".
А во вторых - если КПД преобразования электричества во вращение действительно более-менее, то вот КПД генерации из вращения гораздо ниже.

 

[Денис]

Знакомый, занимающийся беспилотниками, говорил, что аппарат чисто на ДВС имеет продолжительность полета, сравнительно с гибридной силовой установкой при равной полезной нагрузке и прочих равных условиях, в 6 (шесть раз, Карл!) меньше.

Вот не верю я вашему знакомому.

 

[Stak]

Во первых - тут ключевым является "не авиационных".
А во вторых - если КПД преобразования электричества во вращение действительно более-менее, то вот КПД генерации из вращения гораздо ниже.

С авиационными - тут похуже, конечно. Но порядка 98.5% на номинале - уже встречаются...
Что же касается КПД турбогенератора (связки ГТД и собственно генератора) - в условиях данной задачи он вообще не интересен, т.к. используется серийное изделие. Берем паспортный расход на г/кВт*ч - и считаем необходимый запас топлива.
Возможно, что расход топлива будет выше, чем с ДВС. А может быть, и нет - т.к. мощность у ТГ меньше, и работает он всегда близко к номиналу...

 

[Lapshin]

Верю Вашему знакомому, при условии, что аппарат с ДВС это вертолёт, а гибрид - мотопланер))

Нет, схема у обоих самолетная: и да - типа мотопланер.

 

[Lapshin]

Осталось уточнить, какая масса тех беспилотников? Если 10-20 кг, то вполне возможно. Тут масштабный эффект имеет место быть, и вес, и проблемы электросистемы растут отнюдь не линейно с размерами. Тут Ю. Яковлев описывал электрификацию своего А-40 кажись, и вдруг оказалось, что и аккумуляторам в полёте нужно принудительное охлаждение. Электромоторам, начиная с некоторой мощности, уже не хватает воздушного охлаждения, и контроллерам тоже... 😎

Безусловно - разницы в 6 раз не получится - и охлаждение придется делать непростое. Однако, и соотношение полезного/дополнительного веса получается на бОльших мощностях за счет возможности, как раз, и установить систему охлаждения. Кстати, Вы пропустили мимо информацию, что проработанная версия для ВК-650 уже включала в себя все необходимые устройства, находящиеся в доступности.

 

[Lapshin]

Вот не верю я вашему знакомому.

Ваши проблемы можно было и не озвучивать - как и этот мой комментарий.