据航空周刊网站2021年7月12日报道:
在解决滑行测试中发现的问题后,俄罗斯正在准备雅克-40LL飞行试验台,准备进行首次使用超导电机推进的飞行。飞行试验台正在重新安装系统,预计将在2021年夏天飞行。
雅克-40LL飞行试验台已在俄罗斯高级研究基金会资助——相当于美国的DARPA的Kontur项目下进行改装,由俄罗斯超导材料专业公司SuperOx和西伯利亚航空研究所SibNIA执行改装工作。
雅克-40的地面测试于2021年2月在SibNIA完成。飞机的机头改装采用了由SuperOx公司开发的500kW的低耗超导电机,以驱动一副六叶螺旋桨。
用于冷却电机高温超导(HTS)定子的液氮低温系统,与电机低温恒温器的泵一起被安装在机头中。驱动和控制电机的电池和逆变器则安装在机舱内。
SuperOx电推进实验室负责人在2021年6月表示,改装的后的雅克-40滑行试验,速度达到180公里/小时(100节)的最大起飞速度,试验发现了诸多问题,如振动、氮气排放引起电线和泵的冻结、以及螺旋桨气流对飞机皮托管系统的干扰等;验证了与飞机现有通信和导航系统的电磁兼容性,并且电机在地面产生了足够的动力驱动飞机,但仅限于低速运动。滑行测试的动力主要是依靠雅克-40的两台燃气涡轮发动机。试飞员控制电机和螺旋桨。
滑行测试获得经验包括:需要重新引导氮气的排放,以及正在研究使用排气冷却逆变器和其他组件的可能性。
电机采用永磁转子和超导定子,避免了复杂的低温旋转接头,实现了高效率,通过避免隔热老化提高了可靠性,并有可能将低温电力电子设备集成到电机中。
低温系统使用一个罐,通过快速连接-断开软管,可以在不到12min的时间内填充130kg(287lb)液氮;泵将电机冷却至77K(-320F)。已进行了超过100次的台架测试,包括超过4小时的连续电机操作。
在对HTS电动机进行飞行测试之后,Kontur项目的下一步将是在雅克-40LL中飞行一个完整的超导动力传动系统,计划在2022年开展。在这种新构型中,雅克-40中间的涡扇发动机将用TV2-177涡轴发动机取代,后者驱动HTS发电机,为电池和逆变器供电,该发电机通过HTS直流电源电缆连接到逆变器和HTS电动机。
SuperOx公司已经对整个动力传动系统进行了台架测试,其中HTS发电机和电动机通过超导故障限流器连接,并由具有两个独立回路的低温系统冷却。涡轮发电机将能够为超导电机提供全部电力,而较小的电池将允许研究混电动力使用场景。
展望未来,SuperOx公司正在研究使用液氢冷却的潜力,这能实现更高的电流密度和更小的线圈,因为温度越低,交流损耗越少;同时,使用液氢还可以减轻低温恒温器系统的重量。
( 翻译:李 明;审核: 廖忠权;确认:王巍巍 )