Инженеры Самарского университета им. Королёва разработали и изготовили испытательный комплекс для тестирования малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) в экстремальных климатических и высотных условиях. Созданная установка воспроизводит сложные погодные условия со значительными перепадами температур и атмосферного давления, а также позволяет определять, как поведет себя тот или иной двигатель, как изменятся его характеристики из-за атмосферных осадков и прочих неблагоприятных явлений, например, если внутрь двигателя во время полета будут попадать снег, дождь, кусочки льда и даже целые сосульки.
Испытательный комплекс создан в университетской молодежной лаборатории "Энергетические установки". Финансирование проекта велось в рамках Передовой инженерной аэрокосмической школы и программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030". От ряда промышленных предприятий уже поступили первые заказы на проведение испытаний своей продукции на новом оборудовании университета.
"Эта установка имитирует для двигателей сложные климатические и высотные условия полета. Она позволяет создавать во время испытаний различный температурный режим окружающей среды – от минус 50 до плюс 50 градусов по Цельсию, а также разреженную атмосферу различных высот полета, вплоть до высоты 10 км. Подобные установки в нашей стране есть в ведущих научно-исследовательских учреждениях в сфере двигателестроения и на крупных двигателестроительных предприятиях, однако их установки, как правило, рассчитаны на проведение испытаний больших, полноразмерных двигателей. Уникальность нашего испытательного комплекса в том, что он разработан для тестирования именно малоразмерных газотурбинных двигателей, используемых в малой и беспилотной авиации, а также в небольших энергоустановках. Испытания МГТД имеют ряд технологических особенностей и несколько отличаются от тестирования больших двигателей" , – рассказал Евгений Филинов , старший научный сотрудник лаборатории "Энергетические установки" Самарского университета им. Королёва.
По его словам, установка рассчитана на испытания двигателей тягой до 1500 Н (ньютонов). Размеры внутренней термобарокамеры, в которую помещается объект испытаний, – 185х115х170 см. Внешне испытательный комплекс представляет собой большой стальной параллелепипед на ножках и с иллюминаторами на боку – почти что батискаф, только угловатый.
Установка позволяет испытывать как целиком весь двигатель в сборе, так и отдельные его узлы и детали, что дает разработчикам больше возможностей при доводке новых двигателей до целевых показателей. Например, при проведении испытаний не всего двигателя, а лишь отдельной камеры сгорания на этой установке можно создавать условия разреженной атмосферы даже не десятикилометровой высоты, как для двигателей, а 16-километровой.
"Здесь можно проводить различные виды испытаний с имитацией атмосферных условий на разной высоте полета. Теоретически здесь можно испытывать не только газотурбинные двигатели, но даже поршневые, поскольку камера проточная. Можно, например, отслеживать "живучесть" систем управления двигателем, как влияют на нее низкие температуры, можно изучать характеристики различных топлив: как оно будет гореть на определенной высоте, замерзнет при минус 50 градусах или нет, нужна ли будет дополнительная система подогрева топливного бака. Можно также проводить испытания на влияние на работу двигателя атмосферных осадков: специальное устройство на входе установки замораживает воду и далее порционно выдает во время "полета" снег, кусочки льда, сосульки и так далее, а мы смотрим, как двигатель на это реагирует, насколько снижается его мощность при попадании льда в проточную часть" , – отметил Евгений Филинов.
В настоящее время новая установка введена в эксплуатацию и на ней готовятся заключительные испытания созданного в университете малоразмерного газотурбинного двигателя "Колибри" с максимальной тягой 220 Н (ньютонов). Этот двигатель достаточно компактный и легкий: длина около 30 см, диаметр – примерно 12 см, а вес – 2 кг. На основе подобных компактных мини-двигателей можно создавать мобильные энергоустановки и перспективные грузовые беспилотные летательные аппараты на реактивной тяге.
Согласно расчетам, оснащенный таким двигателем небольшой беспилотник при общем взлетном весе 45 кг в перспективе сможет развивать максимальную скорость до 800 км в час при максимальной высоте полета до 9 км. В 2026 году в университете планируется выпустить первую предсерийную партию двигателей "Колибри".
