Orchard
Местный
СЭС нового поколения: МС-21 получил умную систему электроснабжения
Среди самолетных систем есть одна, от которой зависят практически все остальные. Это – система электроснабжения (СЭС), без которой не то что взлететь, но и провести наземные испытания самолета невозможно.
СЭС, пусть и в примитивном виде, появилась на самолетах на заре авиации – раньше гидравлики, систем кондиционирования и, тем более, автопилота. Пройдя период быстрого прогресса, СЭС на довольно длительное время затормозилась в своем развитии: комплекс из генераторов, преобразователей, контакторов, автоматов защиты, силовых проводов, по большому счету, изменялся не сильно. Но вот число потребителей электроэнергии быстро росло, в том числе, в результате превращения бортового оборудования в сеть из сотен простых и сложных компьютеров. Количественные изменения перешли в качественные, и к началу XXI века тема кардинального обновления системы для гражданских самолетов стала актуальной.
Первым узкофюзеляжным самолетом, получившим СЭС нового поколения, стал МС-21-300.
По техническому заданию корпорации «Иркут» (сегодня – компания «Яковлев») систему создавали две известные зарубежные компании. Частично они использовали имеющиеся наработки для самолетов других классов, частично – новые решения специально для российского лайнера. После введения санкций иностранные поставщики вышли из проекта.
В кооперации по созданию самолета МС-21-300 изначально участвовала и отечественная компания – ОКБ «Аэрокосмические системы» (АКС) корпорации «Промтех», которая разрабатывала бортовую кабельную сеть воздушного судна. Также на ее территории был развернут стенд, на котором проводились отладочные и сертификационные испытания импортной СЭС. Именно это КБ в 2022 году взяло на себя основную часть работ по разработке импортозамещенной системы электроснабжения.
Функциональная безопасность
Виталий Нарышкин, главный конструктор самолета МС‑21
Действуя совместно, «Яковлев» и АКС сумели решить очень непростую задачу. 29 апреля 2025 года, сразу после первого полета МС-21-310 с заводским номером 0012, главный конструктор самолета Виталий Нарышкин заявил: «Важно, что мы заменили сложнейшую систему электроснабжения, от которой зависит работа всех остальных систем лайнера. Система новая, у нас в стране таких еще никто и никогда не делал».
Если говорить, предельно упрощая, то СЭС стала умной. Электронные блоки новой системы в реальном масштабе времени контролируют работу всех основных компонентов СЭС.
«СЭС МС-21 отличается от всех других отечественных самолетов и многих западных, кроме самых последних, тем, что может выполнять самодиагностику и реконфигурироваться при отказах», – отмечает Виталий Нарышкин.
Источников электроэнергии, входящих в систему генерации, на самолете несколько. Важнейшие среди них, используемые в полете – два генератора, работающие от маршевых двигателей, аккумуляторы, генератор вспомогательной силовой установки и генератор турбонасосной установки. При неисправности одного из источников или отказе компонентов самой системы, умная СЭС оперативно переконфигурируется и запитывает потребителей от альтернативного источника, выделяя при этом самые приоритетные системы.
Директор инженерного центра «ОКБ «Аэрокосмические системы» Виталий Зотов называет новую СЭС функционально безопасной и поясняет: «Если ее отдельный элемент откажет, не должен произойти отказ системы в целом, который может привести к аварии самолета».
Анти AOG
Виталий Зотов, возглавлявший работы по СЭС, обращает внимание еще на одну ее новую способность.Известно, что сообщение AOG («Aircraft-on-Ground» – «Самолет на земле») – это тревога для эксплуатантов и производителей авиатехники. Оно означает, что лайнер, поставленный в расписание, не может выполнить рейс. Такая ситуация влечет неудобство для пассажиров и финансовые потери для авиакомпаний.
Ответ на сообщение AOG – быстрое выявление отказов и их устранение. Применительно к традиционным СЭС это – непростая задача, даже при поиске относительно простых отказов типа «обрыв линии» и «короткое замыкание». Если же речь идет о «плавающем» отказе, который возник в результате кратковременных переходных процессов, то диагностика неисправности может затянуться и потребовать специальных исследований.
Тестирование системы электроснабжения
Новая система распределения электроэнергии самолета МС-21 позволяет оценивать поведение потребителей и состояние защитных цепей. Она не только отключит проблемного потребителя от источников электроэнергии в аварийной ситуации, но и зафиксирует текущее состояние по всем шинам, от которых этот потребитель получал энергию.
Сведения о состоянии элементов СЭС выдается на многофункциональный экран кабины пилота. Эти данные, а также накопленная параметрическая информация, позволяют наземным службам минимизировать время восстановления исправности самолета. При необходимости специалисты по техническому обслуживанию могут быстро получить массив цифровых данных о работе СЭС, что позволяет провести углубленный анализ ее функционирования в полете и на земле.
Таким образом, новая СЭС вносит существенный вклад в улучшение эксплуатационных характеристик самолета МС-21. Это, как отмечает заместитель главного конструктора самолета по оборудованию Павел Трифонов, было одной из целей внедрения принципиально новой системы электроснабжения.
Переменная частота
Павел Трифонов обращает внимание на еще одну особенность новой СЭС. Впервые в практике отечественного гражданского самолетостроения создана система, использующая переменный ток с изменяющейся во времени частотой (иногда используется термин «нестабильная частота»).Такое решение существенно упрощает агрегаты, обеспечивающие выработку электроэнергии с приводом от маршевых двигателей. В традиционной СЭС в генератор встроен привод постоянных оборотов. Это – достаточно сложное и тяжелое устройство, имеющее ограничения по ресурсу. Его аналог на автомобиле – коробка передач. В генераторах МС-21 такого устройства нет, что упрощает систему и повышает ее ресурс.
Естественно, что отказ от стабилизации частоты влечет за собой дополнительные требования к потребителям электроэнергии. Однако, как указывают специалисты, современные полупроводниковые преобразователи позволяют решить эти проблемы без существенного усложнения блоков питания.
Другой вопрос, который вместе решали специалисты «Яковлева» и АКС – это электромагнитная совместимость и устойчивость к воздействию радиочастотного облучения высокой энергии, а также молний. Отметим, что соответствующие нормативные документы (квалификационные требования КТ-160) в России появились сравнительно недавно. Тем не менее, как показали наземные испытания и перелет МС-21, основные трудности преодолены.
Работа на будущее
Сегодня ясно, что российские специалисты сумели за рекордно короткое время создать сложную систему, соответствующую по функционалу лучшим иностранным образцам. Причем сделать это удалось в условиях санкций.Виталий Зотов подчеркивает, что корпорация «Промтех» столкнулась с отказом иностранных компаний поставлять ряд комплектующих для системы распределения электроэнергии. Это, например, контакторы, автоматы защиты, датчики тока. Все это пришлось своими силами разрабатывать и ставить на производство в крайне сжатые сроки.
Работа над СЭС продолжается. В окончательном облике, со всеми импортозамещенными компонентами системы генерации электроэнергии, она появится на самолете МС-21-310 с заводским номером 0013.
Значение успешной разработки новой СЭС, отмеченной в прошлом году на конкурсе «Авиастроитель года», выходит за рамки программы МС-21. Научно-производственный задел, созданный ОКБ «Аэрокосмические системы» и другими участниками кооперации, позволяет разрабатывать системы электроснабжения мирового уровня в интересах новых авиационных программ России.
Текст: Сергей Сокут (ПАО "Яковлев")
Оригинал: telegra.ph
Источник: Telegram
