Теперь полетаем: в США представили лёгкий авиационный электрический двигатель мощностью 1 МВт

Массачусетский технологический институт (MIT) представил прототип электрического двигателя, способного кардинально изменить облик авиации. Установка мощностью 1 МВт весит всего 58 кг, что почти вдвое превосходит требования NASA по удельной мощности для среднемагистральных лайнеров. Если разработка будет доведена до серийного образца, отрасль получит ключевой компонент для создания гибридных и полностью электрических самолётов, который до сих пор считался «узким местом» наравне с аккумуляторами.

Вывернутый наизнанку: как устроен мегаваттный двигатель

Инженеры MIT отказались от классической компоновки, где ротор вращается внутри статора. В новой конструкции ротор в виде титанового барабана с постоянными магнитами охватывает статор снаружи. Сам статор — это стальной цилиндр с особой шипованной поверхностью, на которую особым образом уложена обмотка. Такая архитектура позволила избавиться от массивных сердечников и радикально снизить вес силовой установки. Управление токами в обмотке осуществляет блок силовой электроники, собранный из 30 заказных печатных плат. Синхронизация подачи напряжения с вращением барабана позволяет выводить двигатель на рекордные обороты, что критически важно для авиационных винтов и вентиляторов.

Инженерное решение тепловой проблемы

Отвод тепла — традиционная головная боль мощных электромоторов. При полной нагрузке в 1 МВт двигатель MIT будет выделять около 50 кВт тепловой энергии. Для сравнения, это эквивалент тепла от 500 стоваттных ламп накаливания. Разработчики решили задачу с помощью интегрированного теплоотвода, напоминающего соты. Узел, напечатанный на 3D-принтере, закреплён на статоре и продувается воздухом, который создаёт сам вращающийся ротор. Утверждается, что эффективность охлаждения достаточна для работы в объёме «небольшого пивного бочонка». Пока собранного двигателя не существует — испытания прошли лишь отдельные компоненты. Однако заявленная удельная мощность в 17 кВт/кг (при нормативе NASA в 13 кВт/кг) открывает дорогу к принципиально новым схемам летательных аппаратов. Вместо пары массивных турбовентиляторов под крылом конструкторы смогут разместить россыпь небольших электродвигателей вдоль передней кромки крыла или даже на фюзеляже. Это улучшит управляемость, снизит шум и повысит аэродинамическое качество. Создание подобного двигателя приближает эру электрической авиации независимо от прогресса в области батарей. Даже при нынешнем уровне развития аккумуляторных технологий появление компактного и лёгкого источника тяги мощностью 1 МВт позволяет строить гибридные самолёты. В таких схемах питание будет подаваться от водородных топливных элементов или аммиачных генераторов, а электрический двигатель станет единственным движителем. Таким образом, именно силовая установка, а не батарея, может оказаться тем звеном, которое разорвёт замкнутый круг ограничений для «зелёной» авиации.