Skip to content

Двигатели будущего: Двигатели будущего — гиперзвуковой британский SABRE без топлива, ракетный RS-25E NASA, разработка американских ВВС для беспилотников, принцип их действия

Содержание

Двигатели будущего — гиперзвуковой британский SABRE без топлива, ракетный RS-25E NASA, разработка американских ВВС для беспилотников, принцип их действия

Сверхбыстрые космические корабли из фантастических блокбастеров скоро могут стать реальностью. Британские инженеры, производящие аэрокосмическую технику, разработали принципиально новый двигатель. Он позволит разгонять воздушные суда практически до гиперзвуковой скорости, то есть до 1600 метров в секунду. При этом новый двигатель будет работать без топлива.

Межгалактический корабль

Идея, кстати, не нова. Еще в конце 70-х годов прошлого века американские изобретатели запатентовали установку, которая вместо горючего использует центробежную силу.

Какие еще изобретения могут совершить техническую революцию? Для чего британцы разрабатывают гиперзвуковой двигатель, и каким образом человечество планирует покорять Луну?

Уже через год британские инженеры проведут первую открытую демонстрацию двигателя нового поколения. А пока гиперзвуковой SABRE, что в переводе с английского «сабля», проходит последние испытания. На полигоне в Колорадо систему охлаждения этого двигателя испытали при температуре 1000°С.

Двигатель нового поколения

По словам российских военных экспертов, новый охладительный теплоэлемент двигателя позволяет не перегреваться двигателю гиперзвукового самолета. По словам разработчиков, двигатель будет разгонять самолеты в атмосфере земли, и на высоте двадцати пяти километров переходить в ракетный режим. Двигатель смогут использовать не только в военной и гражданской авиации, но и для полетов в космос.

Как утверждают британские специалисты, их двигатель — это аэрокосмическая революция. Самолет, на который установят такой двигатель, будет разгоняться до скорости 5000 километров в час. Полет от Лондона до Сиднея займет всего четыре часа.

Тем временем в NASA представили собственные разработки новых ракетных двигателей. Последний из четырех RS-25 установили на первую ступень сверхтяжелой ракеты.

Сверхтяжелая ракета с двигателями RS-25

Этот аппарат в 2024 году доставит на Луну пилотируемый корабль «Орион» с двумя астронавтами на борту.

Эксперты говорят, что новый двигатель RS-25Е будет работать в одну сторону: он выводит ракету на определенную орбиту, затем подлежит уничтожению. Поэтому он дешевле, проще и экономически выгоднее.

Двигатель RS-25Е

А вот двигатели для новейших американских конвертопланов V-22 Оспрей финальные испытания не прошли. При взлете и посадке в пустыне воздушные фильтры не справились с пылью. Дело в том, что винты двигателей создают вокруг себя локальную песчаную бурю. Из-за этого турбинам не хватает воздуха, они перегреваются и дают сбой.

Такие же проблемы возникали и с американскими танками «Абрамс». Когда они вошли в Ирак, воздушные фильтры не справились с песком и пылью и начали забиваться машины стали глохнуть. Проще говоря, Абрамсы просто задохнулись в иракской пустыне. Потом проблему, конечно, устранили.

Конвертоплан V-22 Оспрей

Гражданские и военные проекты реализуют в основном в частных компаниях, которые, например, собирают двигатели для иномарок класса «люкс», а в соседнем цеху конструкторы ломают головы над турбинами для истребителей.

Чтобы сэкономить на разработке, лаборатории Военно-воздушных сил США решили придумать собственный двигатель. Инженеры американских ВВС сами придумали турбинный двигатель для небольших беспилотников. Но количество его применений ограничено: мотор будут просто выбрасывать после выработки ресурса.

Турбинный двигатель для небольших беспилотников

Теперь инженеры лаборатории ищут компанию, которая согласиться запустить двигатель в производство по наиболее выгодной цене.

По словам ученых, это будет стоить гораздо дешевле существующих аналогов. Ведь, по большому счету, это уменьшенная копия простейших двигателей, которые уже давно используются на небольших самолетах.

Какими будут космические ракеты в будущем?

Различные космические корпорации и частные компании мечтают о пилотируемых полетах на Луну и даже дальше, на Марс. Конечно, не все идет гладко, хватает аварий и не хватает бюджетов, но одно остается практически неизменным: это может показаться удивительным, но современные ракеты летают не особо быстрее самых первых, появившихся на заре космонавтики в середине прошлого века.

Есть много причин, по которым чем быстрее космический корабль — тем лучше, и так называемые ракеты с ядерным двигателем будут являться в будущем лучшим способом ускорить путешествия в космосе. Они предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными ракетами, работающими на горючем, однако такие двигатели еще ни разу не летали в космос, хотя первоначально их разработку начал вести еще Королев в 1958 году.

Зачем нужна высокая скорость?

Первый этап любого космического путешествия предполагает использование ракет-носителей для вывода корабля на орбиту. В них установлены огромные двигатели, сжигающие десятки тонн топлива, и они вряд ли исчезнут в обозримом будущем из-за ограничений, накладываемых гравитацией нашей планеты.

Когда корабль попадает в космос, все становится интереснее. Чтобы избежать земного притяжения и достичь мест назначения в глубоком космосе, корабли нуждаются в дополнительном ускорении. Именно здесь и вступают в игру ядерные системы. Если астронавты хотят исследовать что-то дальше Луны и, возможно, Марса, им придется двигаться очень и очень быстро. Космос огромен, и есть две причины, по которым более быстрые ракеты лучше подходят для дальних путешествий: безопасность и время.

Астронавты во время полета на Марс будут подвергаться воздействию очень высоких (по земным меркам) уровней радиации, которые могут вызвать серьезные долгосрочные проблемы со здоровьем, такие как рак и бесплодие. Радиационная защита может помочь, но она чрезвычайно тяжелая, и чем дольше миссия, тем больше требуется экранирование. Лучший способ уменьшить радиационное облучение — это просто быстрее добраться туда, куда вы направляетесь.

Но обеспечение безопасности для людей на борту — это не единственное преимущество быстрых ракет. Поскольку космические агентства отправляют миссии все дальше в космос, очень важно как можно скорее получить от них данные, ведь чем дольше оборудование находится в недружелюбной космической среде, тем выше шанс его выхода из строя.


Современные зонды летят очень медленно.

Например, Вояджер-2 потребовалось 12 лет, чтобы добраться до Нептуна, где он сделал несколько невероятных снимков, когда пролетал мимо, а зонд «Новые горизонты» добирался до Плутона больше 9 лет. Это очень большие сроки, которые требуют закладывания повышенной отказоустойчивости для всех систем, что делает миссии намного дороже. Для сравнения, ядерные двигатели по самым оптимистичным прогнозам сократят время полета до внешних планет Солнечной системы всего до нескольких месяцев.

Так что высокая скорость — это хорошо. Но почему ядерные системы быстрее?

Современные ракетные двигатели

После того, как корабль вырвался из оков земного притяжения, есть три важных аспекта, которые следует учитывать при разработке любой двигательной установки:

  • Тяга — как быстро двигатель может разогнать корабль;
  • Массовая эффективность — какая получится тяга для определенного двигателя при определенном количестве топлива;
  • Плотность энергии — сколько энергии может произвести определенное количество топлива.
Сегодня наиболее распространенными двигательными установками являются химические реактивные двигатели, то есть обычные ракеты, работающие на топливе. На втором месте с большим отрывом идут электрические двигательные установки на солнечных батареях.

Химические двигательные установки обеспечивают большую тягу, но при этом не очень эффективны, а ракетное топливо не особо энергоемко. Ракета Сатурн V, доставившая астронавтов на Луну, производила 35 миллионов ньютонов силы на старте и несла более 4 300 000 литров топлива. И хотя большая его часть была использована для вывода ракеты на орбиту, ограничения очевидны: требуется много тяжелого топлива, чтобы добраться куда-либо в космосе.

Электрические двигательные установки генерируют тягу, используя электричество, получаемое от солнечных панелей. Самый распространенный способ сделать это — использовать электрическое поле для ускорения ионов, например, в двигателе Холла. Для этого между катодом и анодом в двигателе пускают газ (обычно ксенон), который ионизируется в электрическом поле и, вылетая из сопла, толкает ракету вперед.


Нет, это не картинка из фантастического фильма — это реальные испытания ионного двигателя на ксеноне.

Эти двигатели обычно используются для коррекции орбиты спутников и могут иметь в пять раз более высокую массовую эффективность, чем химические системы. Но они производят гораздо меньшую тягу — на данный момент это лишь единицы ньютонов: для примера, чтобы разогнать таким двигателем автомобиль с нуля до сотни километров в час, вам потребуется почти полдня. Источник электричества — Солнце — по существу бесконечен, но становится все менее полезным, чем дальше от него находится корабль.

Однако у ионных двигателей есть один неоспоримый плюс — крайне низкое потребление топлива. Например, в 2010 году космическому кораблю Deep Space 1 хватило всего 74 кг ксенона при общей массе около 370 кг, чтобы увеличить свою скорость на 4.3 км/c. Кроме того, такие двигатели крайне долгоживущие — время их работы на отказ колеблется около 50 тысяч часов, что составляет почти 6 лет.

Одна из причин, по которой ядерные ракеты являются перспективными, заключается в том, что они предлагают невероятную плотность энергии. Урановое топливо, используемое в ядерных реакторах, имеет плотность энергии, которая в 4 миллиона раз выше, чем у гидразина — типичного химического ракетного горючего. Гораздо легче доставить в космос небольшое количество урана, чем сотни тысяч литров топлива.

А что насчет тяги и массовой эффективности?

Два варианта ядерных ракетных двигателей

Инженеры разработали два основных типа ядерных ракетных двигателей для космических путешествий.

Первый из них называется ядерным тепловым двигателем. Такие системы являются очень мощными и умеренно эффективными. Они используют небольшой ядерный реактор деления, подобный тем, которые ставят на атомные подводные лодки. С его помощью нагревают газ, такой как водород, который затем устремляется через сопло, что и обеспечивает тягу. Инженеры НАСА подсчитали, что полет на Марс на ракете с ядерно-тепловым двигателем будет на 20-25% быстрее, чем на ракете с химическим двигателем.

Ядерные тепловые двигательные установки более чем в два раза эффективнее химических двигателей — это означает, что они генерируют вдвое большую тягу, используя то же количество топлива; при этом они могут обеспечить 100 000 ньютонов тяги. Для сравнения, такая тяга разгонит автомобиль с 0 до 100 км/ч всего за четверть секунды.


Схема ядерного теплового двигателя.

Второй тип — так называемые ядерные электрические двигатели. До сих пор не было построено ни одной такой системы, но идея состоит в том, чтобы использовать мощный реактор деления для выработки электроэнергии, которая затем приводила бы в действие электрическую двигательную установку, такую как, например, двигатель Холла. Такая комбинация очень продуктивна, работая примерно в три раза эффективнее, чем ядерный тепловой двигатель. Поскольку ядерный реактор может создавать много энергии, можно комбинировать различные электрические двигатели для одновременной работы, чтобы генерировать мощную тягу.

Ядерные электрические системы являются лучшим выбором для чрезвычайно далеких миссий, потому что они не требуют солнечной энергии, имеют очень высокую эффективность и могут давать относительно высокую тягу. И хотя ядерные электрические ракеты чрезвычайно перспективны, есть еще много технических проблем, которые нужно решить, прежде чем они будут введены в эксплуатацию.

Почему до сих пор нет ракет с ядерным двигателем?

Основная причина — это так называемый Договор о космосе, который запрещает использовать ядерное вооружение за пределами Земли. В итоге из-за него любые миссии с ядерным топливом на борту проходят тщательную проверку на безопасность, поэтому в космосе обычно можно встретить лишь зонды с РИТЭГами — радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, использующими тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующими её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора.

А ведь ракеты с ядерным двигателем должны иметь на борту не просто «пассивный» радиоизотопный источник, а целый «активный» ядерный реактор с куда большим количеством топлива. И до сих пор в космосе побывало лишь около десятка кораблей с полноценными реакторами, обеспечивающими смешную выработку электричества около единиц киловатт, чего крайне мало для создания полноценной ядерной двигательной установки. В США, например, лишь в 2019 году администрация Трампа выпустила новую директиву, которая позволяет запускать в космос ракеты с мощными ядерными реакторами. Это и позволяет теперь НАСА создавать такие ракеты — разумеется, в соответствии со всеми рекомендациями по безопасности.


Испытания первого ядерного ракетного двигателя в 1967 году. Сам он слева, на переднем плане часть защиты реактора.

Вместе с этим пересмотром правил НАСА получило 100 миллионов долларов в 2019 году на разработку ядерного теплового двигателя. DARPA также разрабатывает космическую ядерную тепловую двигательную установку для обеспечения национальной безопасности США за пределами околоземной орбиты.

С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса для космических транспортных систем. По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, чьё предприятие конструирует реакторную установку, к 2025 году планируется создать опытные образцы космической ядерной энергоустановки с термоэмиссионным реактором-преобразователем. К 2030 году должны быть завершены ресурсные испытания и запланированы летные испытания аппарата.

В итоге после 60 лет застоя вполне возможно, что первые ракеты с ядерными двигателями доберутся до космоса в течение десятилетия. Это захватывающее достижение откроет новую эру освоения космоса, позволив нам быстро добираться до Марса, а ученым создавать скоростные зонды для исследования отдаленных уголков Солнечной системы и более глубокого космоса.


iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru

ВЗГЛЯД / Россия готовит принципиально новые двигатели для космических кораблей :: Общество

Исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко заявил, что для скоростных перемещений человечества в космосе потребуется разработка двигателей, основанных на новых физических принципах. О чем идет речь, какими будут космические двигатели будущего и какие разработки на эту тему ведутся в России и в мире?

Начать придется издалека, с самой простой теории.

Наша планета Земля – удобное место для жизни, но и столь же неудобное для начала космической экспансии. Дело в том, что среди планет земной группы Земля имеет самое высокое ускорение свободного падения. С одной стороны, это позволяет нашей планете удерживать возле себя плотную атмосферу, но с другой – создает неудобный гравитационный «колодец», выход из которого на орбиту стоит немалых усилий.

Из-за наличия такого колодца, того самого притяжения Земли, для стартовых ракетных двигателей очень важным становится параметр отношения реактивной тяги двигателей к массе всей ракеты. Именно поэтому для стартов с поверхности Земли мы до сих пор используем ракеты на химическом топливе. Да, неэффективно, но зато тяги получается вполне достаточно, чтобы вытолкнуть космический аппарат на орбиту, за пределы атмосферы Земли. А вот масса очень интересных двигателей – ионных, плазменных, солнечных парусов, которые имеют очень хорошие характеристики для работы в открытом космосе, совсем не годятся для старта с планеты. Они просто не могут вытащить нас из земного гравитационного колодца. Тяга их слишком слаба для того, чтобы поднять корабль на орбиту.

Поэтому большинство современных или гипотетических двигательных систем для космических кораблей делятся на две большие категории: либо экономичные и слабосильные – для космоса, либо мощные и прожорливые – для старта. В мире космических ракет экономичный и эффективный двигатель означает высокое значение удельного импульса и высокую скорость истечения реактивной массы. И это – ключевое понятие для понимания всей проблематики создания новых космических двигателей, на новых физических принципах.

Магия удельного импульса

Удельный импульс двигателя – это, можно сказать, «святой Грааль» космического двигателестроения. Измеряется удельный импульс в метрах в секунду, и его физический смысл прост – это скорость истечения рабочего тела. От чего, в свою очередь, прямо зависит и скорость космического корабля. Фраза о «рабочем теле» вместо «продуктов сгорания» химического двигателя взялась неслучайно – во многих космических двигателях ничего не горит, а кинетическая энергия и импульс «закачиваются» в рабочее тело иными способами. Например, в ионном или плазменном двигателе рабочее тело разгоняется в электромагнитном поле. А в солнечном парусе импульс и вовсе передается в обратную сторону – от фотонов солнечного ветра на конструкции паруса, закрепленного на космическом корабле.

Чем выше удельный импульс двигателя – тем большее приращение скорости можно получить за счет эквивалентного количества рабочего тела. А рабочее тело, напомним, нам надо каким-то образом еще вывести на околоземную орбиту вместе с космическим кораблем. Ну или добыть на какой-нибудь негостеприимной Луне, Марсе или астероидах, тоже с немалыми затратами. Приращение космических скоростей обозначают символом Dv и считают в его балансе как ускорения, так и торможения – ведь на каждое из таких действий в космосе требуется расходы рабочего тела.

Удельный импульс лучших кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей, которые пригодны для старта с Земли, составляет около 4500 м/с. Кажущаяся громадной цифра скорости истечения (без малого 4,5 километра в секунду) оказывается предельно скромной для обеспечения выхода из гравитационного колодца Земли – ракета буквально «выползает» на орбиту, да еще и сбрасывая ступени. Напомним, огромная американская лунная ракета «Сатурн-5» при стартовой массе 3000 тонн выводила на орбиту всего лишь 140 тонн полезной нагрузки, менее 5% от своего общего веса. А к Луне получалось отправить и того меньше – всего около 65 тонн.

Еще печальнее становилась ситуация, если на химических двигателях просчитывали полет куда-то дальше, чем Луна, например, к Марсу. Когда американцы в 1960-х годах посчитали стоимость полета на Марс на химическом топливе, они ужаснулись. Получалось, что от Земли надо стартовать кораблем массой 4000 тонн, для вывода которого на околоземную орбиту потребуется минимум 40 ракет, эквивалентных «Сатурну-5».

Немного улучшить ситуацию могли ядерные ракетные двигатели (ЯРД). Разработки, проведенные в СССР и США в 1960-х годах, показали, что ЯРД могут иметь удельный импульс в пределе 8500-9500 м/с – вдвое больше, чем у лучших ЖРД. Но даже уникальный ЯРД не обеспечивал настоящего освоения Марса – на орбите Земли пришлось бы все равно собирать громадного «марсианского монстра» весом больше 1200 тонн, а результатом бы была двухлетняя экспедиция на Марс трех космонавтов, причем на Марсе они бы провели всего 30 суток.

Так что, всё, Марс недостижим? Нет, не так. Ведь ЯРД – отнюдь не рекордсмен в части величины удельного импульса, а разгонятся к Марсу или другим планетам можно медленно и не спеша. Но в итоге получить впечатляющую скорость перелета и прилететь даже быстрее корабля с ЯРД.

Первое крыло – высокий удельный импульс

Несмотря на то, что скорость истечения рабочего тела у ЯРД всего лишь вдвое превосходила лучшие ЖРД, поднять ее выше уже было практически невозможно. Все дело в том, что и в ЖРД, и в ЯРД скорость истечения задается температурой рабочего тела, а обеспечить дополнительный нагрев внутри корпуса ЯРД было нереально – разрушался сам реактор, который не мог нагреваться выше 3000 градусов К.

Разумным решением, которое напрашивалось для совершенствования ЯРД, стало разделение процессов получения энергии и последующего нагрева рабочего тела. Вместо прямого теплообмена с нагретыми конструкциями реактора рабочее тело решили греть с использованием промежуточного носителя энергии – электричества. В силу этого, уже начиная с начала 1970-х годов, усилия конструкторов пошли по двум независимым направлениям. С одной стороны, началось конструирование максимально эффективных, высокоимпульсных космических двигателей. С другой стороны, стартовала разработка столь же компактных и мощных источников электрической энергии на борту космического корабля.

Наиболее доведенными высокоимпульсными космическими двигателями пока что являются ионные. Им сегодня принадлежит рекорд ускорения космических аппаратов в открытом космосе: еще в 1998 году ионные двигатели смогли ускорить аппарат Deep Space-1 массой 374 килограмма на Dv, равную 4,3 км/c, потратив на эту операцию всего лишь 74 килограмма ксенона. Аналогичное приращение Dv, если бы его пришлось обеспечивать за счет химического топлива, потребовало бы разгонного блока весом в добрую тонну.

Однако у ионных двигателей есть и неустранимое слабое место – электроды двигателя находятся внутри потока высокотемпературной плазмы, что ограничивает его ресурс. Сегодня лучшие образцы ионных двигателей работали в космосе не более трех лет и не более пяти лет на земных стендах. Кроме того, конструкция с погруженными в плазму электродами ограничивает скорость истечения рабочего тела в пределе 20-40 км/c. Увеличить ее затруднительно по тем же причинам – электроды разрушатся еще быстрее. Самый совершенный ионный двигатель NEXT в арсенале НАСА на сегодняшний день имеет удельный импульс, равный 41,9 км/c. Но за такие рекордные параметры ионным двигателям приходится платить малой тягой – NEXT обеспечивает лишь 327 мН (32,7 грамма тяги) при потребляемой мощности в 7,7 кВт.

Справедливые надежды возлагаются на еще одну разработку – двигатель VASIMR, магнитоплазменный двигатель с изменяющимся удельным импульсом.

Внутри VASIMR плазму, которая выступает в качестве рабочего тела, помещают в магнитную ловушку, которая не позволяет плазме соприкасаться с конструкциями двигателя и разрушать их за счет высокой температуры.

Разработки VASIMR ведутся в США уже более 20 лет и за это время были достигнуты впечатляющие успехи. В августе 2019 года очередной прототип VX-200SS продемонстрировал тягу в 5,4 Н (540 граммов тяги) на мощности 200 кВт и при удельном импульсе в диапазоне от 50 до 300 км/c, на порядок больше ионных двигателей. Такой импульс в идеале позволит с помощью VASIMR добраться до Марса всего лишь за 39 дней вместо 250 суток, как в случае использования ЖРД или ЯРД.

Но для этого, конечно, тяга плазменных двигателей должна измеряться сотнями килограммов, а не сотнями граммов. Впечатляющим должен быть и источник электричества на борту такого гипотетического марсианского корабля – он должен иметь мощность около 200 МВт.

Второе крыло – энергетическая установка

Немалые электрические «аппетиты» ионных и особенно плазменных двигателей наглядно можно показать на примере VASIMR. Достаточно небольшой плазменный двигатель VX-200SS давно хотят отправить для испытаний на МКС. Если установить его на станцию, то можно радикально сократить расходы на постоянные усилия по поддержанию орбиты МКС. Ведь плазменный двигатель нуждается лишь в 1-2% рабочего тела по сравнению с ЖРД, что сегодня используют для подъема орбиты МКС.

Но установить VASIMR на МКС оказалось отнюдь не просто. Вся доступная электрическая мощность на МКС меньше 200 кВт, хотя станция сегодня обладает самой внушительной площадью солнечных батарей и является самым энергетически мощным объектом человечества в космосе. Поэтому в проект МКС-VASIMR включили еще целую дополнительную систему солнечных батарей, которая будет часами накапливать энергию на 15-минутные циклы включений плазменного двигателя.

Следующий, напрашивающийся шаг после испытаний на МКС – это использование VASIMR для целей орбитального буксира. Например, если мы хотели бы достичь Луны за короткий промежуток времени, сопоставимый с временем полета миссии «Аполлон» к Луне, то такой космический буксир требовал бы пять двигателей VХ-200, потребляющих уже около 1,5 МВт электроэнергии. Чтобы проделать такую же работу, как третья ступень «Сатурна-5», сжигавшая 60 тонн кислорода и водорода на пути к Луне, такой буксир потратил бы только 8 тонн аргона. Однако получить 1,5 МВт электроэнергии за счет солнечных батарей – это пока что очень сложная задача. Для получения 1,5 МВт электроэнергии буксиру надо иметь около 5000 м² солнечных панелей, что составляет квадрат со стороной 71 метр, гораздо больше любых существующих конструкций, включая МКС.

И вот здесь как раз и может сыграть роль опыт России в создании космических ядерных энергетических установок. Еще в 2009 году Роскосмосом была начата программа создания транспортно-энергетического модуля, ядерная энергодвигательная установка (ЯЭДУ) которого должна была обеспечивать около 1 МВт электрической мощности, чего бы хватило не только для околоземного, но и в перспективе – для лунного буксира. За прошедший период времени был выполнен значительный объем уникальных работ по конструкции космического ядерного реактора. Были созданы уникальные ионные двигатели ИД-500, чьи параметры оказались не хуже разработок НАСА.

При мощности 32-35 кВт российские двигатели ИД-500 обеспечили тягу в 375-750 мН и удельный импульс в 71 км/с.

К сожалению, в конце апреля 2020 года Роскосмос заявил, что приостанавливает создание космического буксира с ядерным двигателем из-за недостроенного стенда для его испытаний. Формально виноватым был назначен ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», который не смог обеспечить постройку испытательного стенда, где можно было бы проверить работоспособность действующего макета ЯЭДУ в условиях вакуума. Пока что дальнейшая судьба уникальных российских разработок неизвестна, хотя еще в январе 2020 года транспортно-энергетический модуль с ЯЭДУ фигурировал в презентации первого заместителя генерального директора Роскосмоса Юрия Урличича. Представленный на Королевских чтениях доклад сообщал о планах запустить в 2030 году на орбиту космический ядерный буксир для проведения его летных испытаний.

Насколько декларации Урличича и Блошенко соотносятся с реальными действиями представляемого ими Роскосмоса – вопрос открытый. Да, человечеству нужна новая космическая скорость. Да, у России есть уникальные наработки. И только от руководителей космической отрасли России зависит, насколько быстро все эти разработки воплотятся в новую реальность. В ту самую «птицу феникс», которая домчит людей и до Луны, и до Марса, и даже дальше.

Что смогут авиационные двигатели будущего?

Текст: Леонид Нерсисян, военный обозреватель

Авиационные двигатели представляют собой, пожалуй, самый сложный компонент любого летательного аппарата.

Их технология производства отличается большой сложностью, а время от начала разработки до начала серийного производства может превышать и 10 лет. Рассмотрим наиболее перспективные проекты в военном двигателестроении.

 

Перспективные двигатели для истребительной авиации

Современная истребительная авиация является сверхзвуковой, более того, для пятого поколения истребителей необходима также возможность выполнения полета на бесфорсажной сверхзвуковой крейсерской скорости. Естественно, это требует применения более мощных и эффективных двигателей. На истребителях как четвертого, так и пятого поколения на сегодняшний день применяются двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД) c низкой степенью двухконтурности с форсажем. Рассмотрим перспективные силовые установки для истребителей.

«Изделие 30» для Су-57

 Один из самых сложных и перспективных проектов в российском двигателестроении – разработка двигателя «второго этапа» для истребителя пятого поколения Су-57. Силовая установка, которая должна после 2020 года заменить АЛ-41Ф1 (двигатель, очень близкий к АЛ-41Ф1С, который устанавливается на серийные Су-35С), пока разрабатывается под временным названием «изделие 30». По доступной информации, разработку ведет ОКБ им. Люльки – московский филиал ПАО «ОДК-УМПО» («Уфимское моторостроительное производственное объединение»).

Из информации, в течение последних лет появляющейся в СМИ, известно, что двигатель, как и АЛ-41Ф1, имеет управляемый вектор тяги, а тяга на форсаже достигает 17 000 – 18 000 кгс, против 15 000 кгс у АЛ-41Ф1. В целом характеристики двигателя должны превосходить таковые у АЛ-41Ф1 на 20–25%, кроме того, можно предположить, что будет проделана работа и по снижению заметности в радиолокационном и инфракрасном спектрах [1]. Сочетание этих факторов должно позволить Су-57 достичь требуемых критериев истребителя пятого поколения.

«Трехконтурные» адаптивные двигатели в рамках программы Adaptive Engine Technology Development (AETD)

Еще в 2007 году стартовала программа министерства обороны США Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT), в которой участвовали General Electric (GE) и Rolls-Royce. В 2012 году ADVENT была завершена и перешла в программу Adaptive Engine Technology Development (AETD), в которой вместо Rolls-Royce оказалась Pratt & Whitney (P&W). С 2016 года с обеими компаниями были подписаны контракты на выполнение работ в рамках программы Adaptive Engine Transition Program (AETP). Обе компании получили по 1 млрд долларов, со сроком исполнения программы до 30 сентября 2021 года [2].

Перед обеими компаниями стоит цель разработать и испытать новый тип двигателей, которые в перспективе планируется устанавливать на истребителях F-35 и перспективных истребителях шестого поколения. Цель программы заключается в создании двигателя, который расходует на 25% меньше топлива и выдает на 10% больше тяги, чем доступные на сегодня силовые установки. Такое серьезное улучшение показателей достигается за счет добавления третьего контура к ТРДД, который включается в работу только в режиме экономичного полета, сильно повышая степень двухконтурности двигателя. К тому же более холодный воздух третьего контура используется для снижения температуры газов, покидающих двигатель, и, соответственно, снижения заметности в инфракрасном диапазоне. В боевом режиме достигается повышенная мощность двигателя за счет перехода на традиционный двухконтурный режим с низкой степенью двухконтурности.

Двигатель Adaptive Cycle Engine (ACE), или XA-100, который разрабатывается GE, согласно официальной информации, позволяет снизить потребление топлива на 25%, повысить максимальную дальность полета на 35% и увеличить тягу на 20% [3].

Что касается двигателя P&W под названием XA-101, он представляет собой глубокую модернизацию силовой установки F135, которая используется на истребителях F-35. В двигателе для программы AETP применяется внутренний контур (газогенератор) F-135 практически без изменений, идет разработка остальных компонентов, в том числе и третьего контура [4].

Отметим, что в открытых источниках информации о разработке аналогичных технологий в России пока нет.

Китайские проекты

В Китае, где активно развивается военное авиастроение, разработаны два истребителя пятого поколения – J-20 и J-31. Оба самолета поначалу полагаются на российские двигатели – АЛ-31Ф и РД-93, однако в перспективе должны получить китайские двигатели – WS-15 [5] и WS-19 [6] соответственно. Открытой информации о них немного, но ожидать какого-то технологического прорыва не стоит – это будет скорее локальным успехом и сокращением отставания от России и Запада. 

АЛ-41Ф1 Изделие 117С

 

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

Несмотря на свою кажущуюся простоту, прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) – одно из самых многообещающих направлений развития военного двигателестроения. Прежде всего это касается ПВРД со сжиганием топлива в сверхзвуковом воздушном потоке или гиперзвуковых ПВРД (ГПВРД), а также двухрежимных вариантов – со сжиганием топлива как в дозвуковом, так и сверхзвуковом потоке воздуха. В первую очередь «чистый» ГПВРД интересен для установки на крылатые ракеты – в таком случае до минимальной для начала работы двигателя скорости ракету может довести твердотопливный ракетный ускоритель.

Российские работы в этой области засекречены, имеется лишь небольшое количество упоминаний в открытых источниках. Согласно им, авиационная гиперзвуковая крылатая ракета ГЗУР (гиперзвуковая управляемая ракета) получит ПВРД «Изделие 70», разработанный ПАО «ТМКБ «Союз» [7]. Он должен обеспечить полет ракеты на дальность 1500 км на скорости 6 M. Согласно данным того же источника, серийное производство ГЗУР должно начаться в 2020 году. О характеристиках двигателя ничего не известно.

С другой стороны, научный руководитель Государственного научно-исследовательского института авиационных систем академик Евгений Федосов в интервью «Интерфаксу» в 2017 году упоминал тему ГПВРД и сказал, что пока успехи в этой области не достигнуты [8]. Похожее мнение высказал и советник главы корпорации НПО «Машиностроения» по науке Герберт Ефремов в январе 2018 года [9]. Однако функционирование стандартного ПВРД на скорости 6 M видится маловероятным. Еще меньше известно о двигателе для противокорабельной ракеты «Циркон» разработки НПО «Машиностроения» [10]. Информации о реальных сроках готовности этой ракеты также нет.

Что касается стран Запада, там работы ведутся в более открытом режиме. Пока все известные работы были исключительно исследовательскими и направлены на изучение как тематики непосредственно ГПВРД, так и поведения летательных аппаратов на гиперзвуковой скорости в целом. На сегодняшний день ведутся работы в рамках программы Hypersonic Air-breathing Weapon Concept (HAWC), финансируемой DARPA и ВВС США [11]. Этим проектом занимаются как Lockheed Martin, так и Raytheon, получив контракты на 171,2 и 174,7 млн долларов соответственно. Еще 14,3 млн долларов было выделено в военном бюджете на 2019 год [12]. Работа заключается в создании прототипа гиперзвуковой крылатой ракеты с ГПВРД, другие детали пока неизвестны.

Есть проекты и в других странах, но менее конкретные и с размытыми перспективами. К примеру, европейская компания MBDA ведет исследования в направлении создания гиперзвуковой крылатой ракеты ASN4G, но ее появление «в металле» ожидается не ранее 2030 года [13]. Ведет работы и Индийская организация космических исследований: в 2016 году прошли успешные испытания ГПВРД – два двигателя были выведены на необходимую стартовую скорость с помощью ракеты-носителя Advanced Technology Vehicle (ATV) и успешно отработали в течение 5 секунд [14].

 Комбинированные двигатели

Перспективная задача создания гиперзвуковых и атмосферно-космических самолетов требует разработки соответствующих двигателей. На гиперзвуковых скоростях использование традиционного ТРД/ТРДД невозможно, при этом применение исключительно прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПРВД) также не представляется возможным – он неэффективен на дозвуковых и низких сверхзвуковых скоростях. В связи с этим целесообразна разработка комбинированных двигателей – «турбопрямоточных» или же «турборакетных». Опыт создания и реального применения «турбопрямоточных» двигателей имеется в США – пара Pratt & Whitney J58 позволяла самолету-разведчику SR-71 разгоняться до скорости 3,2 М.

Сейчас в США на ранних стадиях ведутся работы по созданию как гражданских [15], так и военных гиперзвуковых самолетов. Как Boeing, так и Lockheed Martin стремятся создать гиперзвуковой самолет-разведчик, фактически «наследника» SR-71. В рамках программы DARPA Advanced Full Range Engine (AFRE) [16] идут работы по созданию комбинированного двигателя, включающего в себя два компонента – ТРД и двухрежимный ПРВД, со сжиганием топлива в дозвуковом воздушном потоке и со сжиганием топлива в сверхзвуковом воздушном потоке. На скорости, достаточной для запуска ПРВД, воздушный поток полностью перенаправляется во внешний контур, минуя газогенератор (турбина полностью отключается) и напрямую попадая в камеру сгорания ПРВД, расположенную за турбиной (вероятно, в форсажной камере). В англоязычной литературе такой двигатель получил название turbine-based combined cycle (TBCC). Работу ведут Boeing в сотрудничестве с Orbital ATK (ныне является частью Northrop Grumman) c 2016 года [17] и Lockheed Martin (отдел Skunk Works) с Aerojet Rocketdyne с 2009 года [18], [19].

Еще один перспективный тип комбинированного двигателя – это «турборакетный» двигатель. Такой двигатель, в отличие от «турбопрямоточного», может работать как в атмосфере, так и в безвоздушном пространстве. Наиболее интересным проектом в этой области является британский двигатель SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine), разрабатываемый частной компаний Reaction Engines Limited [20]. Фактически в нем сочетаются три компонента – ТРД, ПВРД и ракетный двигатель.

Механизм работы двигателя достаточно сложный: воздух после попадания в воздухозаборник моментально охлаждается до –140 °С (примерно с 1000 °С) в теплообменнике. Происходит это за счет опосредованной передачи тепла от жидкого водорода (является топливом SABRE) через гелий, который находится в промежуточной петле. Нагревшийся гелий в дальнейшем применяется для обеспечения работы турбины компрессора, а водород сжигается как в камерах сгорания (всего их четыре), так и в дополнительных прямоточных камерах сгорания (на охлаждение гелия требуется больше водорода, чем для сжигания в основных камерах сгорания), расположенных кольцеобразно вокруг основных. На высоте 28,5 км и скорости 5,14 M двигатель переходит в ракетный режим – воздухозаборник закрывается, а в камеру сгорания начинает поступать жидкий кислород. За счет этого должен обеспечиваться вывод на орбиту одноступенчатого космического аппарата SKYLON [21].

Первые стендовые испытания двигателя планируется провести в 2020 году [22]. На раннем этапе подобные работы проходят и в России – в филиале Военной академии РВСН имени Петра Великого (Серпухов) ведутся работы над двигателем для перспективного воздушно-космического самолета [23].

©»Новый оборонный заказ. Стратегии» 
№6 (53) 2018г.


Источники

  1. https://bmpd.livejournal.com/3002080.html
  2. https://www.defense.gov/News/Contracts/Contract-View/Article/822083
  3. https://www.geaviation.com/military/engines/ge-adaptive-cycle-engine
  4. http://newsroom.pw.utc.com/2017-09-18-Pratt-Whitney-Continues-Adaptive-Engine-Breakthroughs-with-Latest-Tests
  5. https://theaviationist.com/2016/11/01/chinas-new-j-20-mighty-dragon-stealth-fighter-officially-unveiled-and-ready-to-enter-active-service
  6. https://theaviationist.com/2017/10/25/chinese-stealth-goes-operational-carrier-program-and-export-initiatives-accelerate
  7. https://bmpd.livejournal.com/3016213.html
  8. http://www.interfax.ru/interview/577399
  9. https://iz.ru/695749/sergei-valchenko/massovogo-giperzvukovogo-oruzhiia-ne-stoit-ozhidat
  10. http://www.npomash.ru/press/ru/tribuna110310.htm
  11. https://www.darpa.mil/program/hypersonic-air-breathing-weapon-concept
  12. https://breakingdefense.com/2018/03/dod-boosts-hypersonics-136-in-2019-darpa/).
  13. https://www.defensenews.com/industry/2017/12/08/former-procurement-official-joins-mbda-as-france-eyes-new-munitions/
  14. https://www.isro.gov.in/launchers/isro%E2%80%99s-scramjet-engine-technology-demonstrator-successfully-flight-tested
  15. http://aviationweek.com/commercial-aviation/boeing-unveils-hypersonic-airliner-concept
  16. https://www.darpa.mil/news-events/2016-06-24
  17. http://aviationweek.com/defense/boeing-unveils-hypersonic-son-blackbird-contender
  18. http://aviationweek.com/defense/boeing-unveils-hypersonic-son-blackbird-contender
  19. https://www.popularmechanics.com/military/aviation/news/a28577/darpa-aerojet-rocketdyne-hypersonic-jet-engine/
  20. https://www.reactionengines.co.uk/sabre-engine/
  21. https://web.archive.org/web/20160418035934/http://www.reactionengines.co.uk/tech_docs/SKYLON_User_Manual_rev1-1.pdf 
  22. https://www.reactionengines.co.uk/westcott-test-site-tf1-1-year-construction/ 
  23. http://tass.ru/armiya-i-opk/3450192

Двигатель будущего | Курсив — бизнес новости Казахстана

В рамках усилий стартапов, автопроизводителей и инженеров по переосмыслению почти столетней технологии компания Aquarius Engines разрабатывает суперэффективный бензиновый двигатель весом меньше 10 кг.

РОШ-ХА-АИН, Израиль. Еще в 2014 году Шауль Яакоби занимался тем, что целыми днями проводил оценку поврежденных автомобилей для страховых компаний. Но по ночам он работал в мастерской в пригороде Тель-Авива, разрезая и собирая куски алюминия. Изобретатель-самоучка с неполным средним образованием, он вырос в кибуце, где выращивали цитрусы, и последние 25 лет своей жизни работал страховым оценщиком. Однако он также является обладателем нескольких патентов на различные изобретения, начиная от систем очистки воды до защищенных от кражи автомобильных ключей. Теперь он стремится создать легкий, дешевый и эффективный автомобильный двигатель, который потреблял бы меньше топлива и был бы более экологичным в сравнении с другими современными двигателями.

«Когда есть ощущение, что идея по-настоящему крутая, нужно просто это сделать. Поэтому я купил алюминиевый блок и разрезал его вручную, чтобы построить собственный двигатель», – говорит Яакоби.

После нескольких месяцев работы он передал продукт своим деловым партнерам, Галу Фридману, ветерану технологического маркетинга, и Ариэлю Горфунгу, промышленному инженеру. В 2014 году они основали компанию Aquarius Engines с целью вывести высокоэффективный бензиновый двигатель Яакоби на автомобильный рынок, где вопросам экологии уделяется все больше внимания. Компания разработала уже пятое поколение своего двигателя, который был успешно испытан в лаборатории. На автомобилях, впрочем, испытания не проводились.

Получив название в честь идеального будущего, о котором говорится в популярной песне «Эра Водолея», компания Aquarius привлекла более $25 млн. Одними из инвесторов стали руководители Mobileye, израильского стартапа, специализирующегося на технологиях для беспилотных автомобилей. В 2017 году эту компанию, где работает 42 человека в Израиле, Германии и Польше, выкупил Intel. Сегодня Aquarius ожидает, что ее продукт появится на рынке в течение ближайших двух лет и найдет применение как в автомобилях, так и в генераторах электроэнергии и дронах.

Aquarius не единственная компания, которая стремится модернизировать двигатель внутреннего сгорания. Автопроизводители находятся под мощным давлением со стороны правительств и потребителей, требующих, чтобы машины выделяли как можно меньше выхлопных газов. В то же время у электромобилей с батарейным питанием есть серьезные ограничения – это высокая стоимость производства, небольшая дальность пробега и необходимость создания инфраструктуры, в том числе для производства электроэнергии для их зарядки. По данным отчета McKinsey & Co за март, продажи электромобилей растут примерно на 60% в год, но в целом их доля менее 5% всех продаж новых автомобилей в большинстве стран мира, и для автопроизводителей они являются убыточными.

«Когда появились электромобили, все надеялись, что это и есть решение всех проблем, но все оказалось не так просто», – говорит Джон Б. Хейвуд, почетный профессор машиностроения Массачусетского технологического института, изучающий вопросы производства экологически чистой энергии и проблемы транспорта.

После многих лет, когда двигатель внутреннего сгорания считался морально устаревшим, ряд стартапов, автопроизводителей и ученых-исследователей начали работать над усовершенствованием этой вековой технологии. Согласно отчету JPMorgan Chase & Co., к 2030 году двигатели внутреннего сгорания составят 40% мирового автомобильного рынка, в то время как 23% проданных автомобилей будут иметь гибридные установки, работающие на электричестве и другом топливе, например, на бензине.

«Сегодня очевидно, что у двигателя внутреннего сгорания большое будущее, поскольку он обладает огромным потенциалом повышения эффективности и сокращения выбросов», – отмечает Леонид Тартаковский, руководитель лаборатории двигателей внутреннего сгорания Израильского технологического института «Технион».

Mazda Motor заявила, что уже осенью начнет отгрузки первых партий автомобилей с системой зажигания Skyactiv-X, которая, по данным компании, в некоторых ситуациях способна повысить эффективность двигателя на 20–30%. Кроме того, там разрабатываются и другие модели. О том, что в 2018 году начался выпуск автомобилей с двигателями с переменной степенью сжатия объявила и Nissan Motor. По сообщениям компании, расход топлива на таких машинах ниже примерно на 30%. Кроме того, все больше автопроизводителей применяют турбонагнетатели, которые повторно используют полученное в ходе работы двигателя тепло, а также двигатели, отключающиеся на холостом ходу.

Научно-исследовательское подразделение Toyota Motor разрабатывает поршневой двигатель. (Представитель компании отказался сообщить детали). Другая компания, Achates Power из Сан-Диего, совместно с производителем двигателей Cummins работает над облегченным оппозитно-поршневым двигателем для американской военной техники. По сообщению Achates, она также сотрудничает с еще одной компанией с целью интеграции оппозитно-поршневого двигателя, разработанного в рамках гранта Министерства энергетики США в размере $9 млн, в гражданский пикап. Еще одна американская компания Pinnacle Engines из Сан-Карлоса, штат Калифорния, согласно указанной на ее сайте информации, разрабатывает двигатели для скутеров, мотоциклов, автомобилей и промышленного использования и ориентирована на азиатский рынок.

Последняя версия двигателя Aquarius весит всего 22 фунта (меньше 10 кг), вес обычного двигателя – 250 фунтов (около 113 кг). Для сравнения, в новом двигателе всего одна движущаяся часть – это двигающийся в горизонтальной плоскости поршень (выдающий 43 лошадиные силы) вместо 20 аналогичных деталей под капотом среднестатистического автомобиля. Как утверждает Яакоби, который в Aquarius является техническим директором, такой двигатель потребляет на 20% меньше топлива, чем стандартный автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Дальнейшие изменения в системе впрыска топлива могут увеличить эту разницу до 30%, отмечает он. Поскольку между поршнем и частями двигателя нет трения, то он не требует смазки в виде моторного масла, что снижает затраты на техническое обслуживание.

Последняя версия двигателя Aquarius имеет только одну движущуюся часть. Фото: David Katz

Сам двигатель представляет собой линейную силовую установку со свободным поршнем, а это означает, что он вырабатывает электро­энергию при сжигании топлива, а не производит ее путем вращения привода генератора, как это происходит в обычном автомобильном двигателе. По словам представителей компании, полученное электричество можно использовать в качестве основного источника энергии для питания двигателя в традиционном автомобиле либо в качестве резервного зарядного устройства для электромобиля, что может увеличить пробег на одной зарядке.

«Будет ли это двигатель для самого автомобиля или зарядное устройство, для него везде найдется место», – говорит Фридман, директор по маркетингу Aquarius.

Свободно-поршневые двигатели появились в начале ХХ века и использовались в качестве электрогенераторов на морских судах. Однако к 1950-м годам в морском секторе их практически полностью вытеснили дизельные двигатели, рассказывает Тони Роскилли из Ньюкаслского университета, специализирующийся на свободно-поршневых двигателях. «Теперь интерес к ним возник вновь», – отметил он.

Основная проблема линейно-поршневых двигателей – невозможность обеспечить полный контроль за процессами впрыска топлива и выброса выхлопных газов, что часто приводит к повышенному уровню несгоревших углеводородов в выхлопе. А именно этот показатель стремятся снизить регуляторы, говорит Грегори В. Дэвис, директор лаборатории исследований современных двигателей в Университете Кеттеринга во Флинте, штат Мичиган.

«Если они смогут при помощи компьютерных технологий преодолеть эту проблему и научатся контролировать поток газа и воздуха, то, возможно, мы увидим, как автопроизводители переходят на двигатели такого типа. Потенциал для повышения эффективности здесь действительно высокий», – комментирует Дэвис.

По его словам, если использовать дополнительные цилиндры со свободными поршнями, то это значительно увеличит мощность такого двигателя.

Тем не менее улучшенный двигатель внутреннего сгорания не является панацеей.

«Двигатель внутреннего сгорания, даже с существенными улучшениями, не может достичь того уровня, которого хотят регуляторы, – считает Рассел Хенсли, глава Центра транспорта будущего компании McKinsey. – Именно поэтому мы видим инвестиционную привлекательность электромобилей».

По меньшей мере девять стран объявили о том, что в будущем запретят продажу дизельных и бензиновых двигателей, многие другие страны, в том числе США, пытаются стимулировать владельцев электромобилей, предлагая им бесплатные парковки и налоговые льготы. Значительное число руководителей компаний-автопроизводителей считают, что бензиновые двигатели достигли пика своей эффективности и, чтобы соответствовать более жестким экологическим правилам, больше ресурсов выделяют на электромобили.

По словам Роскилли, еще одно серьезное препятствие на пути изменения конструкции автомобильного двигателя заключается в том, что автопроизводителям придется переделывать сборочные линии и сами автомобили, чтобы новые двигатели могли быть использованы в качестве основного источника энергии. Иными словами, двумя главными причинами того, почему за долгие десятилетия автомобили изменились относительно несильно, является сложность вопроса и необходимость прежде доказать, что игра стоит свеч.

«Когда у вас есть что-то, что меняет правила игры, воплотить это в жизнь всегда непросто. Потребуются большие инвестиции, чтобы довести двигатель до стадии производства и установки в автомобилях», – говорит Роскилли.

Однако, по словам экспертов, усилившееся давление с целью сокращения выбросов и, как следствие, рост бюджетов на исследования и разработки начали менять отношение отрасли к этой теме.

В Aquarius прекрасно осознают все трудности и рассматривают другие возможные области применения своего продукта, говорит Фридман. Начиная с 2020 года, Aquarius планирует устанавливать свои двигатели в электрогенераторах в отдаленных местах, включая базовые станции сотовой связи в Канаде, Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе.

По словам Хейвуда, чтобы сократить выбросы углекислого газа в выхлопе автомобилей, необходимо много инноваций, в том числе более эффективные двигатели внутреннего сгорания, транспортные средства с батарейным питанием и более чистое топливо.

«Изменить суть легкового автомобиля – весьма амбициозная задача. Но когда кто-то пытается изменить то, что было очень успешным, нужно помнить, что у всех альтернатив есть своя ахиллесова пята», – говорит он.

Гал Фридман, председатель и директор по маркетингу; Майя Гоник, руководитель отдела развития бизнеса; Ариэль Горфунг, исполнительный директор компании – в штаб-квартире Aquarius в пригороде Тель-Авива. Фото: David Katz

Читайте «Курсив» там, где вам удобно. Самые актуальные новости из делового мира в Facebook и Telegram

Перевод с английского языка осуществлен редакцией Kursiv.kz

Ракетные двигатели будущего — «ЭРГОСФЕРА»

Звездный ЯРД России: http://everythings.narod.ru/tech/russia_star_yard.htm

БЕРЕГ БЕСКОНЕЧНОСТИhttp://go2starss.narod.ru/index1.html#M1
Категория:
межзвездный привод

К звездам на острие луча
Роберт Л. Форвард
1986 г.
[ читать статью. . . ]

Небольшая, но ставшая уже классикой работа Форварда, в которой он рассказывает о двух своих знаменитых идеях. Сверхлегкий микроволновый зонд-парус "Starwisp" и межзвездный пилотируемый лазерный парусник со стартовой массой в 80 000 т в некоторых ссылках именуемый "Superstarlight"

перевод А. Семенов


Категория: 
межзвездный привод

Малый межзвездный зонд, разгоняемый лазером
Джеффри А. Лэндис
1995 г.
[ читать статью. . . ]

Специалист NASA, Ландис заслужил репутацию эксперта в области МП и в частности привода на лазерном парусе. В этой работе он предпринял попытку оптимизировать простейшей исследовательской межзвездной зонд-парус Форварда, желая добиться вразумительной стоимости проекта. И кое-чего ему удалось. Работа - прекрасное введение в теорию подобного привода.

перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

XXI век: строим звездолет
Александр В. Багров
Михаил А. Смирнов

1991 г.
[ читать статью. . . ]

Отечественная идея 70-80-х. Хотя оптимизм авторов вряд ли можно теперь безоговорочно разделить, но это возможно наиболее вразумительная работ по теории межзвездной термоядерной и аннигиляционной ракете на русском. Фактически, заявка на приоритет. Статься была опубликована в редком научно-популярном издании. 


Категория:
философия

Назад... в космос
Фримен Дайсон
1979 г.
[ читать статью. . . ]

Экспансия разума в космос. Зачем? Старая работа Дайсона, написанная в эпоху космической эйфории и ставшая доступной советскому читателю в качестве темы избиения в сборнике "Диалоги". Гордая позиция его оппонентов рухнула вместе с СССР. А вопрос мучавший Дайсона, по-прежнему нависает над нами миллиардами световых лет. Зачем нам эта безбрежная пустота?


Категория:
межзвездный привод

Расчет эффективности магнитного сопла для ракеты на лазерно-инерционном термоядерном синтезе
Н.Сакагаки, Й.Каджимура, Х.Накашима
2005 г.
[ читать статью. . . ]


Короткий отчет о вычислительном моделировании магнитного сопла для ракеты на лазерно-инерционном термоядерном синтезе, выполненном японскими специалистами. Они пришли к выводу, что магнитное зеркало из двух витков рекуперирует импульс изотропно расширяющейся плазмы на 10% лучше, чем одновитковое магнитное зеркало (75% против 65%). При этом оптимальное положение второго витка далеко не очевидно. 

перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

Каравеллы для звездоплавателей 
Александр В. Багров
Михаил А. Смирнов

1994 г.
[ читать статью. . . ]

Обзорная статья по развитию концепции различных приводов для межзвездного полета опубликованная в сборнике "Наука и Человечество 1992-1994 год". Неплохой обзор для своего времени. Упоминается "Орион", "Дедал", идеи Р. Форварда. Явно недооценивается идея светового паруса. В заключении авторы рассказывают о своем "бублике".


Категория:
концепция полета к звездам

Быстрые корабли и скитальцы:
два пути к звездам
Эрик М. Джонс
Бен P. Финней

1985 г.
[ читать статью. . . ]

Эта статья знакомит читателя с двумя подходами к проникновению людей за пределы Солнечной системы. Первый – на быстрых кораблях. Второй, медленный, вместе с межзвездными кометами. Авторы уверены, что путешествие через межзвездную пропасть не вызовет непреодолимых трудностей у людей, освоивших свой "звездный оазис" - Солнечную систему. Тогда для путешествия подойдет любой способ. Главное чтобы работал "двигатель" внутри – наше желание двигаться за пределы освоенного мира.

перевод А. Семенов

Категория:
межзвездный привод

Корабль Дайсона - пилотируемый межзвездный колонизатор на микроволновом луче 
Эрик М. Джонс
1985 г.
[ читать статью. . . ]

В этой короткой статье автор делает эскизный расчет для быстрого (0.1С) колонизатора на 500 колонистов. Разгоняемый микроволновым лучом звездолт Э. Джонсон назвал "кораблем Дайсона" или "Дайсоншип". Фактически, статья развивает одну из идей, которая высказана в работе, опубликованной выше. Даже если более точный анализ сделает проект колонизатора нежизнеспособным, работа заслуживает внимание как пример оценки границы возможного (второй "закон" Кларка) для микроволнового паруса.

перевод А. Семенов

Категория:
инженерные проблемы

Реальности межзвездных полетов
Иван А. Корзников
19?? г.
[ читать статью. . . ]

Критическая статья, в которой делается попытка оценить сложности связанные с полетом корабля через межзвездную среду на скоростях близких к скорости света. Хотя автора можно заподозрить в претенциозности, работа несомненно заслуживает самого пристального внимания.


Категория:
межзвездный привод

Тяговые системы открытого космоса
А. Владимов
1973 г.
[ читать статью. . . ]

Первая из трех публикаций, объединенных одной темой: "Звездолет Бурдакова". Это достаточно поверхностная статья из журнала "Техника молодежи" № 11 за 1973 год. Хотя в ней напрямую Валерий Бурдаков не упоминается, статью можно рассматривать как предварительное введение к его идее.


Категория:
межзвездный привод

Две главы из книги "Ракеты будущего"
В.П. Будраков и Ю.И. Даниволов 
1980 г.
[ читать статью. . . ]

Вторая публикация. Две главы из книги "Ракеты будущего". Фотокопии страниц мне любезно прислал Lin. Глава 17 –"Космический прямоточный двигатель", глава 18 – "Фотонная ракета". Это, по-видимому, самое подробное описание концепции звездолета Бурдакова-Данилова в широкой печати. Материал интересен если не с научно-технической, то исторической стороны. Даже здесь "русские" шли своим путем.


Категория:
межзвездный привод

Межзвездное путешествие. Аспекты проблемы
Валерий Бурдаков
2006 г.
[ читать статью. . . ]


Наконец, статья Бурдакова в ноябрьском номере "ТМ" за 2006 год. Она полна воспоминаний. На развороте подробная схема "красного звездолета". Приведены конкретные массогабаритные оценки. Но до основательности "Дедала" проекту все же далеко.
Можно сомневаться в осуществимости идеи. Но может стоит заявить о приоритете? И все подобные системы надо назвать "система Бассарда-Бурдакова"?
В качестве критики к материалу добавлена короткая статьяА. Хороших "Фотонная ракета Бурдакова-Данилова"


Категория:
межзвездный привод

Межзвездный ионный зонд, снабжаемый энергией по лазерному лучу
Джеффри А. Лэндис
1994 г.
[ читать статью. . . ]


Это всего лишь текстовая часть презентации сделанной Лэндисом. Но пока не удалось найти на эту тему больше. Здесь автор пытается оценить идею заменить лазерный парус на панель солнечных батарей и разгонять корабль не давлением, а энергией света. Как и парус его зонд получает энергию из внешнего источника (лазера) но это ракета на ионном двигателе. По мнению Лэндиса, преимущества у такой системы перед парусом есть, но незначительные. 

перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

Под парусом в протонном ветре.
Исследование принципа магнитного паруса.
Чарлз Дэнфорт
1997(?) г.
[ читать статью. . . ]


Хотя Дэнфорт говорит о магнитном парусе для межпланетных полетов, но существует три расширения этой идее на межзвездный космос: 1 - разгоняемые потоком частиц корабли основаны на том же принципе, 2-"нормально-ориентированный" парус может использоваться для корректировки курса и 3, самая ценная идея, - межзвездный парашют. Торможение корабля у цели за счет сопротивления межзвездной среды. Статья Дэнфора - отличная "коза" для дальнейшего анализа и развития всех этих идей. Как говорится, "умному - достаточно". 

перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

Корабль из водородного льда 
для полета межзвездного
робота-зонда
Джонатан В. Пост
1994-96 г.
[ читать статью. . . ]


Ракета из водородного льда: автофаг или корабль-самопожиратель. Позволяет сделать долю "мертвой массы" ракеты ничтожной. Британец Пост анализирует эту идею в надежде использовать для разгона пятиступенчатой ракеты до релятивистских скоростей, используя "хилую" реакцию синтеза дейтерия.
По ходу изложения автор любезно знакомит нас с концепцией самоохлаждающегося водородного льда и результатами моделирования его свойств. 

перевод А. Семенова


Категория:
межзвездный привод

Ракетный двигатель на инерционном лазерном синтезе, основанном на концепции быстрого воспламенения
Х.Накашима, Й.Каджимура,
Ю.Козеки, Ю. Захаров 

2005 г.
[ читать статью. . . ]


Еще одна межпланетная разработка интересная для МП. Доклад группы физиков (Япония, Россия). Авторы модернизируют американский проект межпланетной ракеты на лазерно-инерционном синтезе VISTA. Они предлагают использовать "быстрое воспламенене" вместо "центрального". Утверждается, что это снизить массу корабля в 7 раз и позволит уменьшить размеры. 

перевод А. Семенова


Категория:
жизнеобеспечение 

Пилотируемый полет к звездам 
Радио свобода 
2002 г.
[ читать статью. . . ]


На удивление содержательный текст радиопередачи. Речь идет о проблемах, которые обсуждались американские столпы МП (еще жив Форвард!) на ежегодной конференции Американской Ассоциации Содействия Развитию Науки 2002-го года.


Категория:
межзвездный привод, жизнеобеспечение

Звездный путь 
Вильям Спид Вид 
2003 г.
[ читать статью. . . ]


Статья из DISCOVER N 8 за август 2003 г на тему МП. Материал, фактически, построен на идеях и взглядах еще одного энтузиаста МП Роберта Фрисби. Как и положено популярной статье, она не очень глубока, но прекрасно передает "состояние умонастроений" на момент ее написания.

перевод А. Семенова


Категория:
концепция полета к звездам

Полет к звездам
К. Феоктистов
1990 г.
[ читать статью. . . ]

Единственная (насколько мне известно) статья в журнале"Квант" посвященная проблеме МП. Оригинальна тем, что автор пытается анализировать идею "телепортации личности" по радиоканалу. 


Категория:
межзвездный привод

Межзвездный транспорт
Фримен Дайсон
1968 г.
[ читать статью. . . ]


Это - та самая, знаменитая работа Дайсона о межзвездных вериях "Ориона". Идеи полета к звездам обсуждались и до нее. Но Дайсон первым предложил действительнореалистичную концепцию такого полета. Насколько мне известно, на русский язык статья никогда не переводилась. И обнаружив ее в сети, я спешу устранить этот вопиющий пробел.

Перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

NSWR - ваш путь к звездам
Джон Г. Крамер
1992 г.
[ читать статью. . . ]


В дополнение к предыдущему материалу. Небольшая заметка Джона Крамер в журнале "Алалог" об очень интересной идее двигателя на "непрерывном ядерном взрыве" Роберта Зубрина. К сожалению, первоисточник – саму статью Зубрина о ядерной ракете на водно-солевом растворе - мне добыть не удалось. Поэтому довольствуемся пока только этим.

Перевод А. Семенов


Категория:
философия

Колонизация космоса и SETI 
Джерард К. О'Нейл
1979 г.
[ читать статью. . . ]


Интервью, взятое у О'Нейла Д. Краусом в 1979-м году для журнала "Космический поиск". Собеседники, отталкиваясь от проблемы SETI, обсуждают колонизацию галактики и космоса, зонды-саморепликаторы, перспективы контакта с ВЦ. Крайне содержательная беседа и, теперь уже, пророческая.

Перевод А. Семенов


Категория:
философия

Парадокс Ферми:
подход, основанный на теории абсорбции
Джэффри А. Лэндис
1998 г.
[ читать статью. . . ]


Еще одно решение парадокса Ферми от, частого здесь, Джэффри Лэндиса. Крайне интересное. Так как этот подход к SETI-проблеме напрямую связан со стратегией и методами колонизации галактики, я решил, что данному материалу самое место здесь. 

Перевод А. Семенов


Категория:
жизнеобеспечение

Как защитить космических путешественников
Юджин Паркер
2006 г.
[ читать статью. . . ]


В научно-фантастических рассказах путешественникам обычно угрожают страшные монстры, блуждающие астероиды или звездные корабли инопланетян. Но в действительности наибольшую угрозу людям в космосе несут быстрые элементарные частицы, называемые космическими лучами. В длительных полетах они облучают людей и могут вызывать у них рак. 

Журнал "В мире науки"


Категория:
межзвездный привод

Новый рассвет электрических ракет
Эдгар Чуэйри
2009 г.
[ читать статью. . . ]


Эффективные плазменные электрореактивные двигатели открывают новые горизонты в исследованиях пограничных областей Солнечной системы

Хотя именно по ионным двигателям существует масса литературы, я решил что хотя бы одну статью о них тут надо разместить. 

Журнал "В мире науки"


Категория:
межзвездный привод

Зездный зонд.
O космическом зонде к 
ближайшим звездам.
О. Борисов 
У.Н. Закиров 

1982, 1987 гг.
[ читать статью. . . ]


Это сборка из двух статей и это все материалы, что мне где-либо попадались по звездолету Закирова (возможно это одно и то же что звездолет Марова-Закирова). Первая - статья для детей Борисова в журнале "Юный техник". Вторая - материалы доклада на 22-х чтениях, посвященным Циолковскому.
Если у кого есть больше информации об этом проекте, буду признателен за помощь.


Категория:
межзвездный привод

Межзвездные корабли с магнитным зеркалом
А.В.Багров, М.А.Смирнов,
С.А.Смирнов

1985 г.
[ читать статью. . . ]


Еще одни доклад теперь на 20-х чтениях посвященным Циолковскому. Это третья, самая ранняя и последняя известная мне работа Багрова и Смирнова (на этот раз Смирновых), которая проливает свет на методику расчета того, что предоставлено в предыдущих более поздних статьях.
Очередная благодарность Ивану Моисееву. 


Категория:
межзвездный привод

К вопросу о характеристиках термоядерного ракетного двигателя (ТЯРД)
Виверн (сетевой ник)
2010 г.
[ читать статью. . . ]


Это первая статья, которую не я искал, а она нашла меня. К моему стыду она "вылеживалась" у меня два года. Но теперь я решил все-таки выложить ее.
Все известные мне работы по использованию термоядерного синтеза в качестве привода звездолетов опираются на идею инерциального синтеза. А что обещает магнитное удержание плазмы? Какие там возникают возможности и проблемы? Данная статья Виверна дает ответ в первом приближении. 


Категория:
межзвездный привод

Взрывная дейтериевая
энергетика.
История проблемы.
(подборка статей и книга)
Д. Хамраев, Г.А. Иванов и др.
1976-2004 гг.
[ читать подборку. . . ]


Подборка из трех популярных статей и книга снеженских атомщиков по взрывной термоядерной энергетике. Каким образом котлы вспышечного сгорания оказались связаны с темой межзвездных полетов? Читайте мой комментарий в конце подборки. А тем, кого не пугает "допотопная" идея "межзвездного паровоза", я еще выкладываю в качестве бонуса из далекого 1965 г. небольшую статью инженера Г. Келинга
Большая энергетика: вода, воздух, углекислота?


Категория:
межзвездный привод

Звездолеты
на солнечных парусах:
клипера галактики
Грегори Мэтлофф, Юджин Малов
1981 г.
[ читать статью. . . ]


Этим переводом я начинаю давно задуманный "сезон переводов" по солнечным и лазерным парусам. Надо раз и навсегда покончить с нашим невежеством в этой области! Данная работа - один из ключевых "бестселлеров". С тех пор как работа была написана Г.Мэтлофф остается преданным сторонником идеи запускать межзвездные корабли на солнечных парусах "выстрелом" от Солнца. В конце статьи вы сможете взять его книгу по проблеме МП.

Перевод А. Семенов


Категория:
межзвездный привод

Ультратонкие солнечные паруса для межзвездного путешествия
Ден Спиз, Роберт Зубрин
1999 г.
[ читать статью. . . ]


Идея межзвездного солнечного парусника состоянием на конец XX века. Авторы оценивают возможность "вытянуть" проблему межзвездного полета только за счет нантехнологий и даже приводят крайне оптимистический прогноз: если бог даст, они рассчитывают на 13% от скорости света! Но даже если бог не даст, статья изобилует крайне ценной информацией.

Перевод А. Семенов.

Завершен первый этап испытаний демонстратора двигателя для самолетов будущего

https://ria.ru/20210409/ispytaniya-1727461300.html

Ростех сообщил об успешных испытаниях демонстратора новых двигателей

Завершен первый этап испытаний демонстратора двигателя для самолетов будущего — Ростех

Ростех сообщил об успешных испытаниях демонстратора новых двигателей

Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в Ростех) завершила первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного… РИА Новости, 09.04.2021

2021-04-09T03:16

2021-04-09T03:16

2021-04-09T03:16

наука

технологии

сколково

ростех

объединенная двигателестроительная корпорация

евгений марчук

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152109/20/1521092094_0:0:3072:1728_1920x0_80_0_0_a4a11245d09cf77f23208329cd4f3c40.jpg

МОСКВА, 9 апр — РИА Новости. Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в Ростех) завершила первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя, который в будущем сможет применяться в перспективных ракетно-космических системах, гиперзвуковых летательных аппаратах и орбитальных самолетах, сообщили в пятницу в пресс-службе Ростеха.Пульсирующий детонационный двигатель – новый тип силовой установки для авиации. В нем реализуется более экономичный, в отличие от используемого в существующих газотурбинных двигателях, термодинамический цикл. В опытно-конструкторском бюро имени А.М. Люльки (входит в ОДК) сформировано отдельное направление по разработке таких двигателей.В Ростехе отметили, что оснащенные пульсирующими двигателями летательные аппараты будут иметь лучшую динамику полета и маневренность. Этот тип силовой установки сможет использоваться в развитии традиционных ракетных и воздушно-реактивных двигателей или как дополнение к ним.»Простота конструкции и относительно низкие требования к значениям величин газодинамических параметров позволяют применять при его создании технологии, отработанные на предыдущих поколениях двигателей. Это дает большое коммерческое и экономическое преимущество по сравнению с разрабатываемыми перспективными двигателями традиционных схем», — отметил генеральный конструктор-директор ОКБ имени Люльки Евгений Марчуков.В 2016 году авторский коллектив проекта «Пульсирующий детонационный двигатель» стал победителем конкурса «Лучший инновационный проект по направлениям критических технологий в РФ» в Сколково. Макет пульсирующего двигателя впервые был представлен на Международном военно-техническом форуме «Армия-2017».

https://ria.ru/20210408/dvigateli-1727294942.html

https://ria.ru/20210325/raketa-1602742130.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152109/20/1521092094_205:0:2936:2048_1920x0_80_0_0_208964bcc72406359268421113f7a581.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, сколково, ростех, объединенная двигателестроительная корпорация, евгений марчук

Как бензиновые двигатели могут выжить в будущем электромобилей

Двигатели внутреннего сгорания не исчезнут полностью в ближайшее время, если вообще когда-нибудь. Определенные транспортные задачи или условия эксплуатации просто не подходят для электрических силовых установок, работающих на батареях или водороде. Полтора века исследований и разработок значительно повысили эффективность двигателей внутреннего сгорания, и у инженеров есть множество дополнительных уловок, которые обещают извлекать еще больше работы из молекулы топлива, производя при этом еще меньше вредных выбросов.Вот лишь некоторые из них, за которыми мы внимательно следим, они перечислены в порядке сложности и стоимости реализации.

Стандарт топлива с октановым числом 98

Простая возможность спроектировать двигатель для работы со сжатием 15: 1 или выше значительно улучшает его термодинамический КПД и удельную мощность, что позволяет дополнительно уменьшить габариты двигателя. Для этого требуется топливо с более высоким октановым числом, а исследовательское октановое число (RON) 98 представляет собой золотую середину, выше которой производство / очистка топлива потребляет больше энергии, что снижает эффективность использования энергии на колесах / выбросов CO2.

Просмотреть все 5 фото

Деактивация интеллектуального цилиндра

Двигатели рассчитаны на наихудшие сценарии, такие как ускорение на четверть мили или буксировка тяжелых трейлеров до плотины Дэвис. Деактивация цилиндров повышает эффективность в менее экстремальных дорожных ситуациях, заставляя несколько цилиндров работать с плотностью Дэвиса, в то время как другие ничего не делают. Система динамического управления подачей топлива может отключить любой или все цилиндры в 5,3- и 6,2-литровых двигателях V-8 GM, чтобы повысить экономию топлива EPA почти на 12 процентов. В настоящее время Tula Technologies и Eaton предлагают аналогичные системы для дальнемагистральных дизельных двигателей, в которых выгода за меньшую топливную эффективность (1.5-4,0 процента) приносит огромные дивиденды по NOx за счет поддержания температуры выхлопных газов, необходимой для поддержания работы катализаторов.

Инновационные нагнетатели

Мощность двигателя ограничена количеством воздуха, который он может проглотить, поэтому более века назад были разработаны нагнетатели с приводом от коленчатого вала и турбонагнетатели с приводом от выхлопных газов. Электрические нагнетатели, использующие рекуперативную энергию, в частности, двигатели Volvo Drive E и Mercedes M256; добавление двигателя / генератора к турбонагнетателю устраняет отставание по мощности и позволяет собирать энергию во время движения.Два интересных варианта компрессоров с кривошипным двигателем — это центробежный нагнетатель Torotrak V-Charge, в котором используется бесступенчатый трансмиссионный привод для быстрого соответствия скорости требованиям, и нагнетатель типа Lysholm от Hansen Engine Corp, который имеет окно, которое открывается или закрывается в соответствии с потребностью в воздухе. давление при минимизации потерь для обеспечения турбоэффективности с повышенной отзывчивостью.

Просмотреть все 5 фотографий

Fancy Ignition Systems

Поскольку для сгорания топлива требуется время, обычные свечи зажигания загораются, поскольку поршень уже движется вверх, что делает начальное сгорание контрпродуктивным.Схемы одновременного воспламенения большего количества смеси обещают более быстрое сгорание, что позволяет ему в основном происходить при ходе вниз. Форд разработал лазеры ближнего инфракрасного диапазона для зажигания нескольких точек в камере сгорания, но стоимость и надежность остаются проблематичными. Встраиваемая свеча зажигания Transient Plasma впрыскивает пласты низкотемпературной плазмы, которая обещает быстро и холодно воспламенить ультра-обедненные смеси для повышения экономии топлива на 10-15 процентов и значительного снижения выбросов NOx. Даже новая форкамерная система Twin-Combustion от Maserati квалифицируется как ускоритель зажигания.

Переменная степень сжатия

Эта концепция «съесть и съесть» обещает высокую степень сжатия для экономного движения с легким дросселем и низкую компрессию, когда турбонаддув находится в режиме наддува. Соединительная штанга Nissan Rube-Goldberg изменяет ход двигателя, плавно изменяя степень сжатия от 8: 1 до 14: 1. Нас не впечатлили производительность Nissan / Infiniti VC-Turbo и экономия топлива, и мы задаемся вопросом, может ли эксцентричный шатун FEV быть проще и работать лучше.Давление масла, подаваемое через коленчатый вал, вращает эксцентриковый подшипник в конце поршня, изменяя ход в более узком диапазоне, скажем, с 8: 1 до 12: 1, обещая 5-процентное снижение расхода топлива.

Просмотреть все 5 фото

Компрессионное зажигание с однородным наддувом

Эффективность дизеля по выбросам бензина! Это дихотомическое обещание HCCI, стремящегося спонтанно воспламенять смеси обедненного бензина путем сжатия. У GM, Mercedes и Hyundai были многообещающие программы HCCI, но только Mazda запустила HCCI в производство.Вроде, как бы, что-то вроде. SkyactivX иногда использует свечи зажигания, и все еще считается слишком дорогим для продажи в Северной Америке. Компания Nautilus Engineering предложила концепцию HCCI, которая включает небольшой поршень наверху главного поршня, который входит в свой собственный небольшой цилиндр с более высокой степенью сжатия в верхней части хода, чтобы инициировать воспламенение от сжатия. Однако нам неизвестно о каких-либо OEM-контрактах, заключенных компанией.

Системы утилизации отработанной энергии

Двигатели внутреннего сгорания выделяют много тепла и вибрации; почему бы не использовать его для выработки энергии пара, термоэлектрической или пьезоэлектрической энергии? От предложенной BMW и многих других систем Turbosteamer отказались по причинам стоимости и веса.Твердотельные термоэлектрические генераторы обещают превращать тепло, как правило, от компонентов выхлопных газов, непосредственно в электричество. (Осуществимость производства предполагает повышение эффективности необходимых материалов по сравнению с сегодняшним уровнем примерно в 5 процентов.) И исследователи из Университета Дьюка предлагают использовать пьезоэлектрические кристаллы, подобные кристаллам, расширяющимся под действием напряжения, для приведения в действие прямых топливных форсунок для выработки энергии при вибрации.

Посмотреть все 5 фотографий

Принципиально новые двигатели

Любая радикально новая конструкция двигателя сталкивается с огромной промышленной инерцией.Тем не менее, несколько «лучших мышеловок», похоже, держатся за свои права. Achates Power недавно получила еще один грант в размере 5 миллионов долларов от армии для продолжения разработки своего трехцилиндрового двухтактного двигателя с шестью оппозитными поршнями и двумя коленчатыми валами (показан выше). В 4,9-литровом прототипе с супер- и турбонаддувом мощностью 275 л.с. и 811 фунт-фут, его эффективность, как сообщается, превосходит 6,7-литровый турбодизель Power Stroke в Ford F-Series на 20 процентов. Скудери и Примавис предложили двигатели с разделенным циклом, которые выполняют циклы впуска / сжатия и сгорания / выпуска в отдельных цилиндрах, каждый из которых предназначен для выполнения своих разрозненных задач.Это снижает температуру. Scuderi столкнулся с юридическими проблемами со своими инвесторами, Primavis задумывал свой крошечный двухтактный двигатель в первую очередь как расширитель диапазона, и в последнее время ни один из них не получил много новостей, хотя их научные исследования кажутся обоснованными. Концепция LiquidPiston X-1 представляет собой роторный двигатель «наизнанку Ванкеля» с ротором в форме корпуса Ванкеля, качающимся через неопределенно треугольный корпус с тремя камерами сгорания. Установка сальников на стационарный корпус облегчает их смазку.Он все еще находится в активной разработке как расширитель диапазона. Кроме того, есть еще большие скачки в дизайне, такие как концепция вращающейся турбины внутреннего сгорания Astron Aerospace, которая сочетает в себе работу с разделенным циклом, HCCI, сверхдлинный цикл расширения и другие замечательные идеи. Он также все еще находится в активной разработке, обеспечивая впечатляющую мощность, крутящий момент и эффективность.

Зеленое топливо обещает углеродно-нейтральное сжигание сейчас

Биотопливо: использование зеленой энергии для производства топлива из растений, которые вытягивают CO2 из атмосферы, теоретически не добавляет нового CO2 в нашу «теплицу».«Но использование чистого этанола, полученного из кукурузы, обычно не считается, потому что земля, на которой выращивалась эта кукуруза, обычно преобразовывала одинаковое количество CO2, независимо от того, стала ли она топливом или кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, поэтому чистое сокращение углерода не может быть заявлено. Биотопливо, изготовленное из целлюлозного сырья, такого как стебли кукурузы, трава мискантуса или новые культуры, посаженные там, где ничего не было или не могло быть выращено / собирать до того, как они засчитываются, и существует множество процессов для преобразования целлюлозных материалов или даже мусора в этанол, метанол. или бутанол.Также идентифицировано несколько процессов превращения водорослей в биодизельное топливо. К сожалению, все они слишком дороги, чтобы конкурировать с дешевым бензином.

Прямое улавливание углерода: Было предложено несколько схем для извлечения CO2 из воздуха и его гидрогенизации с образованием углеводородного топлива. Prometheus Fuels планирует производить бензин из CO2, а сотрудничество Audi / Sunfire намеревается производить дизельное топливо из «голубой нефти», полученной с использованием экологически чистой электроэнергии для соединения углерода CO2 с водородом из воды. Компания Carbon Engineering из Британской Колумбии, Канада, планирует начать промышленное производство к 2022 году.ReactWell LLC надеется объединить процесс преобразования CO2 непосредственно в этанол в Национальной лаборатории Окриджа с собственным процессом преобразования его в био-сырую нефть, которую можно перерабатывать в различные углеводородные топлива.

Какое будущее у двигателя внутреннего сгорания?

С более строгими стандартами выбросов и появлением электрических силовых агрегатов может показаться, что дни двигателей внутреннего сгорания сочтены. Но объяснение инженерной мысли Ведущий Джейсон Фенске считает, что внутреннее сгорание будет продолжаться благодаря новым технологиям.

Fenske довольно оптимистично оценивает долговечность двигателя внутреннего сгорания, как из-за присущего бензину преимущества в плотности энергии по сравнению с батареями, так и из-за технологий повышения эффективности. В этом видео он более подробно рассматривает некоторые из этих технологий.

Один из вариантов — воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI). Двигатель HCCI сжигает бензин, но использует воспламенение от сжатия, как и дизельный двигатель, а не свечу зажигания. Теоретически это обеспечивает эффективность дизеля без образования сажи и высоких уровней выбросов оксидов азота (NOx).Однако для этого требуется гораздо более точный контроль температуры на впуске, а также момента зажигания.

Феррари 488 GT Modificata

Следующая опция — воспламенение от сжатия с предварительным смешиванием заряда (PCCI). Фенске описал это как «золотую середину» между воспламенением от сжатия дизельного двигателя и HCCI, потому что он впрыскивает немного топлива раньше, чтобы позволить ему смешаться с воздухом в камере сгорания, а затем впрыскивает больше топлива позже. Это обеспечивает больший контроль времени зажигания, чем HCCI, но также может создавать очаги несгоревших побочных продуктов углеводородов, что плохо сказывается на выбросах.По словам Фенске, двигатели PCCI также имеют довольно узкий рабочий диапазон с высоким потенциалом детонации при полностью открытой дроссельной заслонке.

Наконец, у нас есть воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). При этом используются два вида топлива: топливо с низкой реактивностью (например, бензин), которое впрыскивается через порт, и топливо с высокой реактивностью (например, дизельное топливо), которое впрыскивается напрямую. «Реакционная способность» относится к тенденции топлива воспламеняться при сжатии. По словам Фенске, этот метод приводит к значительному повышению эффективности, но по-прежнему с довольно высокими выбросами.Сложность использования двух видов топлива также может сделать его коммерчески не пусковым.

Эти альтернативные конструкции двигателей внутреннего сгорания могут быть еще не готовы к использованию, но автопроизводители стремятся выжать максимум эффективности из сегодняшних бензиновых двигателей, используя более совершенные технологии, такие как прямой впрыск. Фенске также рассказал о другой возможной будущей технологии внутреннего сгорания — начальном зажигании — в другом видео, которое также стоит посмотреть.

Вывод из эксплуатации двигателей внутреннего сгорания? Это уже происходит

  • Некоторые автопроизводители уже признались, что прекратили разработку каких-либо новых двигателей внутреннего сгорания.
  • Некоторые использовали многоэтапный подход, однако постепенно свертывали разработку на одних рынках раньше других.
  • Видимый проблеск конца: Cadillac заявила, что CT4 и CT5 — последние V-образные автомобили, которые он будет производить.

    Автопроизводители делают это официально — они постепенно отказываются от внутреннего сгорания и с разной степенью счастья движутся к полностью электрическому будущему. Итак, в какой момент действительно заканчивается более чем 120-летняя история производства и совершенствования бензиновых и дизельных двигателей? Некоторые автопроизводители заявляют, что процесс уже идет полным ходом, и больше не будут утверждены многомиллионные планы разработки двигателей.

    Stellantis опоздал к электрификации, но он наверстывает упущенное в 2021 году, особенно после слияния Fiat Chrysler и PSA, в результате которого была создана компания. Jeep Wrangler 4xe — это подключаемый гибрид с четырехцилиндровым турбомотором и двумя электродвигателями, общая мощность которых составляет 350 л.с. На вопрос, дошел ли бензиновый двигатель до конца линейки, пресс-секретарь Stellantis Лиза Бэрроу ответила: «Мы сказали, что для обновленного Jeep Grand Cherokee будет установлена ​​трансмиссия 4xe. Других анонсов двигателей мы пока не делали.”

    Jeep заявляет, что каждая новая модель будет иметь определенную степень электрификации.

    Stellantis

    Будет ли 4xe Grand Cherokee обладать большей мощностью, и превратится ли концепт Magneto на базе аккумуляторной батареи на базе Wrangler в серийный автомобиль, как это кажется вероятным? Бэрроу отказался вдаваться в подробности, но Jeep заявил, что каждая новая модель будет иметь определенную степень электрификации. Компания уже продает подключаемые гибридные 4xe версии Compass и Renegade, но только в Европе.Картина неоднозначна, но нынешняя эпоха, когда преобладают огромные бензиновые двигатели в автомобилях Dodge, Chrysler, Ram и Jeep, может иметь ограниченный срок службы.

    Генеральный директор Stellantis Карлос Таварес сыграл важную роль в развертывании электрического Leaf во время работы в Nissan и является горячим сторонником электрификации. В марте WardsAuto написала: «Stellantis стремится к электрическому будущему и не будет делать в будущем никаких крупных инвестиций в двигатели внутреннего сгорания, — сказал Таварес. Он будет работать с существующими двигателями меньшего размера от PSA и более крупными двигателями от FCA.”

    Так же, как электрификация Stellantis ускоряется в Европе, Ford также лидирует на этом рынке. К 2026 году, по заявлению компании, 100 процентов ее европейских легковых автомобилей будут иметь «нулевые выбросы», как полностью электрические, так и гибридные, с полной электрификацией к 2030 году. BBC Top Gear высказал мнение: «Если вы в В США вашим пикапам и Mustang будет немного легче, потому что Ford электрифицировал только свой европейский модельный ряд ». Но это промежуточный шаг, и даже у Mustang теперь есть электромобиль Mach-E.

    И все же расписание на внутреннем рынке Форда более мутное. «Как вы знаете, мы инвестируем не менее 22 миллиардов долларов до 2025 года в поставку совершенно новых электрифицированных автомобилей», — сказал Т. Рид, директор по связям с общественностью и корпоративной политикой Ford. «Мы также видим роль эффективных и гибридных двигателей внутреннего сгорания в определенных областях применения в Северной Америке, поскольку мы работаем над выполнением нашего обязательства по снижению выбросов углерода к 2050 году. Помимо этого, мы не комментируем предположения о будущих транспортных средствах или трансмиссиях.”

    CT6-V Cadillac 2019 года: конец эпохи?

    ДЖЕССИКА ЛИНН УОКЕР

    General Motors удивила мир объявлением в январе прошлого года о том, что к 2035 году компания планирует прекратить продажу бензиновых и дизельных автомобилей. И, по крайней мере, в одном подразделении конвейер для новых V8, кажется, иссякает. «На стороне Cadillac нет никаких будущих двигателей внутреннего сгорания, которые я мог бы прокомментировать на данный момент», — сказал представитель Cadillac Стефан Кросс.«В то время как Cadillac стремится к полностью электрическому будущему, продукты электромобилей и интегральных схем будут по-прежнему предлагаться вместе по мере появления новых альтернатив электромобилей. 4,2-литровый двигатель V8 с двумя турбинами, известный как Blackwing, доступен только в Cadillac CT6 Platinum и CT6-V с 2019 по 2020 год. У нас нет никаких дополнительных планов относительно этого движка, о которых мы можем объявить в настоящее время ».

    Давайте на мгновение остановимся на Cadillac и его двигателе. Хотя совершенно новый Blackwing был собран вручную в Боулинг-Грин, штат Кентукки, и никогда не предназначался для массового производства, он определенно должен был иметь более длительный срок хранения, чем сейчас.Он предлагался в том, что тогда было CT6 V-Sport (с изменением названия в какой-то момент на CT6-V). В 2019 году было произведено всего 875 автомобилей, а в 2020 году — 600. Это был медовый двигатель с мощностью 550 л.с. и крутящим моментом 640 фунт-фут.

    550-сильный двигатель Cadillac с твин-турбонаддувом и 4,2-литровым двигателем V8 попал в очень немногие автомобили.

    Кадиллак

    Когда впервые показали на шоу-каре Escala, Cadillac сказал, что новый V8 был «прототипом новой системы, разрабатываемой для будущих моделей Cadillac.Но этого не произошло, и двигатель и затраты на его разработку списаны. Road & Track цитирует источник, который сказал, что в Blackwing было вложено 16 миллионов долларов, при этом стоимость сборки каждого двигателя составила 20 000 долларов.

    Между тем, компания Cadillac высокого класса отошла от CT6 и включила в себя два аккумуляторных автомобиля, внедорожник Lyriq (будет доступен в начале 2022 года как модель 2023 года) и седан в стиле фастбэк Celestiq (который будет представлен позже этим летом).

    Материнская компания Cadillac, как и Ford, немного подстраховывается.«GM стремится к 2035 году исключить выбросы выхлопных газов из выхлопных труб новых легковых автомобилей и к 2040 году достичь нулевого уровня выбросов углерода в мировых продуктах и ​​операциях», — сказал Крис Бонелли, официальный представитель GM в области двигателей. «При этом у нас есть план продукта для поддержки наших основных программ внутреннего сгорания до 2035 года, который включает важные обновления наших текущих двигателей и совершенно новые конструкции двигателей, о которых еще не объявлено. Мы считаем, что можем стремиться к 2035 году и, в конечном итоге, к полностью электрическому будущему, продолжая при этом вводить новшества и развивать наши предложения IC.”

    Платформа Ultium — это основа стратегии GM в области электромобилей.

    GM

    Но большие деньги на разработку в GM идут на электромобили, включая инвестиции в размере 2,3 миллиарда долларов с LG Energy Solution в завод по производству аккумуляторов Ultium в Теннесси.

    В Европе автопроизводители с меньшей охотой рассказывают о своих планах по поэтапному отказу от бензина и дизельного топлива. Генеральный директор Audi Маркус Дюсманн заявил немецкому изданию Automobilwoche : «Мы больше не будем разрабатывать новый двигатель внутреннего сгорания, а адаптируем наши существующие двигатели к новым директивам по выбросам.Он сказал, что новые и строгие правила выбросов Евро-7 очень ограничивают двигатели внутреннего сгорания. Генеральный директор VW Ральф Брандштеттер сказал примерно то же самое.

    Главный операционный директор Mercedes-Benz Cars Маркус Шефер, отвечающий за групповые исследования, также общался с немецкими СМИ. Он сказал Auto Motor und Sport , что у него нет планов по созданию двигателей IC следующего поколения. К 2022 году все автомобили Benz будут предлагаться в электрифицированных версиях.

    Только BMW сохраняет курс.Генеральный директор BMW Оливер Зипсе заявил, что компания не планирует прекращать разработку газовых и дизельных двигателей, и добавил, что спрос на автомобили внутреннего сгорания «останется устойчивым в течение многих лет». Но BMW также ускоряет планы по производству электромобилей и недавно выпустила электрический i4 2022 с запасом хода до 300 миль.

    Toyota заявила еще в 2017 году, что не планирует выпускать двигатели внутреннего сгорания после 2040 года, но неясно, что она думает сейчас. В 2019 году Honda объявила, что после 2022 года будет продавать в Европе только электромобили и гибриды.Возможно, мышление компании неуместно, по крайней мере, на внутреннем рынке, потому что Япония рассматривает вопрос о запрете традиционного внутреннего сгорания к середине 2030-х годов, оставив только аккумуляторные электромобили и подключаемые гибриды.

    Совершенно очевидно, что у традиционных автомобилей с бензиновым и дизельным топливом — сейчас большая часть рынка — в ближайшем будущем будет ограничен нулевой срок хранения. Корвет с батарейным питанием? Почему нет? У нас уже есть плагин Mustang.

    Неужели так быстро наступит конец пути для двигателей внутреннего сгорания ? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    Будущее двигателей внутреннего сгорания глазами Rolls-Royce Power Systems

    В то время как мы полагаем, что технология ДВС будет частично заменена новыми технологиями в 2030 году, отнесенными к категории «Электрифицированные и гибридные».Уровень замены сильно зависит от приложения. В 2030 году ICE по-прежнему будет иметь большую долю во всех клиентских сегментах. Естественно, важную роль играет источник топлива. Свою роль уже сыграет жидкое и газообразное топливо с нейтральным выбросом CO2. С этой целью в настоящее время проводятся исследования клиентов, в рамках которых рассматриваются варианты модернизации в новом дизайне машинных отделений и т. Д., Чтобы транспортные средства или суда не нуждались в перепроектировании или списании, когда технология силовой установки требует изменений. Варианты модернизации могут включать в себя все, что угодно, от смены типа топлива на гибридные решения до совершенно новых технологий.

    Резюме и заключение

    Принимая во внимание мировую гонку за нулевые выбросы, а также важный вклад и преимущества нашей отрасли, в этом техническом документе обсуждаются ожидаемые последствия для основных рынков Rolls-Royce Power Systems, и особенно для двигателей внутреннего сгорания, в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

    Сегодняшние применения на рынке внедорожников в морском, промышленном и энергетическом секторах в значительной степени зависят от ископаемого топлива и вносят значительный вклад в выбросы парниковых газов.Для достижения целей Парижского соглашения и ограничения роста глобальной температуры до уровня значительно ниже 2 ° C, нацеленного на 1,5 ° C, будут предприняты активные усилия по разработке новых технологий. Мы полагаем, что рынок трансформируется в невиданных ранее масштабах, что приведет к значительному сокращению выбросов парниковых газов.

    Мы оценили внешние факторы, специфику наших рынков и приложений, осуществимость технологии и жизнеспособность развертывания. Это приводит нас к выводу, что после сценария глобального потепления в соответствии с Парижским соглашением отраслевой портфель, который раньше базировался почти на 100% на ископаемом ДВС, превратится в один, в котором одна треть приложений будет электрическими / гибридными. решений, а две трети — на базе ICE к 2030 году.В последнем будет равная доля устойчивого и ископаемого топлива. Однако есть несколько критериев, прежде всего нормативная база и доступность инфраструктуры, которые могут либо несколько изменить баланс, либо повлиять на сроки развертывания.

    Подводя итог этому предположению, мы видим, что принцип ICE как таковой по-прежнему будет играть важную роль в рыночных преобразованиях в ближайшие годы и в чистом нулевом будущем, особенно если будут доступны экологически чистые виды топлива, как и предполагалось.Однако чисто электрические решения, основанные на технологиях аккумуляторных батарей и топливных элементов, будут все чаще применяться, когда / если требования приложений могут быть действительно выполнены. Чтобы добиться сокращения выбросов уже в этом десятилетии, мы стремимся продвигать развитие ДВС в качестве переходной технологии с использованием экологически безопасных видов топлива в дополнение к разработке электрифицированных решений и топливных элементов.

    Для наших отраслей и за ее пределами крайне важно, чтобы трансформация рынка была обусловлена ​​твердой приверженностью отрасли и регулирующим органам, и чтобы к ней подходили с учетом глобального, «сквозного» подхода к сокращению выбросов парниковых газов.Чтобы добиться сокращения выбросов уже в этом десятилетии, мы стремимся продвигать развитие ДВС как мостовой технологии с использованием экологически безопасных видов топлива, в дополнение к разработке электрических решений, в т.ч. приложения на основе топливных элементов.

    Автор хотел бы поблагодарить следующих коллег, которые помогали в подготовке белой книги: доктора Мартина Тейгелера, доктора Даниэля Чаттерджи, Томаса Бейли, доктора Петара Пелемиса, Норберта Весера, Тобиаса Остермайера, Лукаса Брукера, Питера Семлинга

    Есть ли будущее у двигателя внутреннего сгорания? — О трибологии

    По мере того, как правила, касающиеся традиционных автомобилей и выбросов, ужесточаются во всем мире, будущее двигателей внутреннего сгорания становится все более неопределенным, что вызывает серьезную озабоченность у тех, кто занимается смазочным бизнесом.Однако многие профессионалы отрасли считают, что продажи двигателей внутреннего сгорания во всем мире продолжатся из-за увеличения размера рынка. Поскольку число людей, владеющих автомобилями, продолжает расти, рынку электромобилей потребуется до 25 лет, чтобы снабдить всех электромобилем.

    Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива происходит при смешивании с окислителем (обычно воздухом). Система смазки распределяет масло по всем движущимся частям, чтобы уменьшить трение между различными поверхностями.Следовательно, смазка играет жизненно важную роль в ожидаемом сроке службы автомобильного двигателя. Любой отказ системы смазки приводит к перегреву и заклиниванию двигателя. Моторное масло высшего качества создано на основе базового масла высшего качества, а также пакета присадок на основе передовых технологий для защиты автомобильного двигателя. Масла для двигателей внутреннего сгорания классифицируются на основе стандарта Автомобильного общества (SAE), в котором масла сгруппированы по их вязкости.

    Источник: оценка jpmorgan, https: // www.jpmorgan.com/global/research/electric-vehicles

    Поскольку двигатель внутреннего сгорания (ДВС) не исчезнет в ближайшем будущем (см. рисунок выше), компаниям, производящим смазочные материалы, рекомендуется продолжать работу над улучшением смазочных материалов. Состояние окружающей среды требует производства более качественных и экологически чистых смазочных материалов. Также необходимо разработать смазочные материалы для автомобилей, построенных с ДВС и электрифицированными.

    Гибридные электромобили сочетают в себе традиционный двигатель внутреннего сгорания с новой электрической силовой установкой.Электрическая силовая передача позволяет гибридному автомобилю достичь более высокого уровня экономии топлива, чем двигатель ДВС.

    Смазка электромотора сильно отличается от смазки двигателя внутреннего сгорания. Двигатель с ДВС требует масла, чтобы минимизировать трение в двигателе, а также трансмиссионную жидкость. Моторные масла быстро разлагаются, поскольку они загрязнены дымовыми газами и требуют регулярной замены. В электромобилях происходят значительные колебания как потоков мощности, так и высоких скоростей двигателя, для чего требуется несколько различных жидкостей.Эти жидкости включают масло для зубчатого редуктора (трансмиссии электромобиля), масло для электродвигателя для улучшения охлаждения и жидкости для регулирования температуры аккумулятора, которые помогают поддерживать более быстрое зарядное устройство и более быстрое ускорение. Эти жидкости имеют другие требования по сравнению с жидкостями, разработанными для двигателей внутреннего сгорания. Жидкости для гибридных автомобилей подвергаются воздействию высокого напряжения и высоких температур. Они должны защищать катушки и другие ключевые компоненты от любой возможной коррозии, одновременно предотвращая короткое замыкание.

    Исследование рынка показывает, что идея создания одного автомобиля, отвечающего требованиям каждого человека в каждой стране, крайне маловероятна. Транспортные средства будут и дальше модифицироваться, чтобы соответствовать окружающей среде и потребностям разных стран. Китай в настоящее время является лидером по продажам электромобилей из-за требований правительства к энергетическим транспортным средствам и проблем с качеством воздуха внутри страны. Гибридные электромобили продолжают набирать популярность в европейских странах. Однако они не так популярны в Соединенных Штатах, где нет такого же уровня правил.Географические проблемы также влияют на количество людей, покупающих электромобили в Северной Америке.

    Независимо от будущего двигателей внутреннего сгорания, будущее компаний, производящих смазочные материалы, выглядит радужным. По мере развития новых двигателей возрастает и потребность в новых смазочных материалах.

    Материал основан на статье «Двигатель внутреннего сгорания: будущее неопределенности?» (https://www.fuelsandlubes.com/fli-article/internal-combustion-engine-future-uncretety/?lang=en).

    Будущее дизельных двигателей

    Доля дизельного топлива на рынке автомобилей среднего и высшего класса останется выше 50%

    Ожидается, что в будущем ограничения на выбросы в автомобильном секторе станут еще более строгими, а модель регулирования будет возглавлять США и ЕС.Дизель составляет около 50% ежегодных регистраций автомобилей в ЕС (хотя менее 1% в США), но, в отличие от бензина, контроль выбросов выхлопных газов (в основном NOx и PM) является более сложным и требует внедрения относительно новых технологий и более высокие затраты. Наиболее вероятным сценарием является постепенное сокращение доли дизельного топлива на рынке с сохранением соответствующей позиции (выше 50%) в сегментах легковых автомобилей среднего и высшего класса к 2030 году.

    Экологическая проблема «дизельного топлива»

    Транспортный сектор является одним из основных источников вносят свой вклад в выбросы загрязнителей воздуха вместе с энергетикой, промышленностью, коммерческим, институциональным и бытовым секторами, а также сельским хозяйством и отходами.Транспортный сектор значительно сократил свои выбросы за последнее десятилетие, но он по-прежнему является крупнейшим источником выбросов NOx, составляя 46% от общих выбросов ЕС-281. На автомобили с дизельным двигателем приходится 80% общих выбросов NOx от транспорта, что является одной из основных целей государственной политики по сокращению выбросов. Для выбросов NOx от дизельных автомобилей лимиты были снижены на 68% с Евро 4 до Евро 6; однако недавний анализ показал, что «реальные» характеристики — при движении по дороге в нормальных условиях — намного хуже, чем типичные характеристики, измеренные «официальными» лабораторными испытаниями с использованием ездового цикла NEDC.Это верно для ряда загрязняющих веществ, а не только для NOx; тем не менее, количество CO2 (которое линейно коррелирует с расходом топлива), производимое на дороге, может быть на 20–30% выше, чем показывают официальные измерения, тогда как различия еще выше для выбросов NOx и, в частности, для автомобилей с дизельным двигателем. В последнем случае реальные измерения показывают, что выбросы NOx могут быть в среднем в четыре или пять раз выше, чем показано в лабораторных измерениях.

    Выбросы NOx представляют собой большую проблему для дизельных двигателей.И это в основном проблема европейских производителей оригинального оборудования, поскольку почти 50% ежегодно регистрируемых новых автомобилей в ЕС работают на дизельном топливе. Ситуация отличается от других крупных рынков. На рынках США, Китая и Японии доминируют автомобили с бензиновым двигателем, при этом автомобили с дизельным двигателем почти не играют роли (за исключением Индии, где доля рынка дизельного топлива составляет около 50%).

    Более строгие правила ЕС

    На самом деле ЕС работает не только над ужесточением правил сокращения выбросов (от стандарта Euro 6 до Euro 6d), но и над улучшением процедур испытаний на выбросы загрязняющих веществ и расход топлива легковых автомобилей.По сравнению с испытаниями в лабораторных условиях, легковые автомобили имеют значительно более высокие выбросы, когда они фактически находятся на дороге, и в настоящее время разрабатываются две новые процедуры испытаний для оценки характеристик транспортных средств в реальных условиях: Выбросы от реального вождения (RDE) для измерения регулируемых загрязняющих веществ и Всемирной согласованной процедуры испытаний легковых автомобилей (WLTP) для измерения выбросов CO2

    Европейская комиссия хочет ввести новую обязательную процедуру испытаний RDE для утверждения типа легковых автомобилей к 2017 году.Согласно новой процедуре, выбросы будут измеряться на дороге с помощью портативной системы измерения выбросов (PEMS). Эта новая процедура повлечет за собой значительные изменения для OEM-производителей и более высокие затраты; Поскольку системы контроля выхлопных газов должны будут работать в широком диапазоне различных условий эксплуатации, необходимо будет реструктурировать логистику процессов утверждения типа и применить новую измерительную технологию.

    Затраты на эффективность дизельной трансмиссии

    Повышение эффективности дизельной трансмиссии станет важным рычагом для европейских производителей комплектного оборудования, которые хотят выполнить целевые показатели выбросов в ЕС, будь то CO2 или NOx.Однако в обоих случаях повышение эффективности дизельной трансмиссии может потребовать более высоких затрат на контроль выбросов.

    Начиная с фактического целевого показателя на 2015 год, для выполнения целевого показателя выбросов в 95 гCO2 / км на 2021 год необходимо сокращение на 35 гCO2 / км.

    Согласно данным ЕАОС, значительный вклад будет внесен за счет повышения эффективности трансмиссии ДВС (в основном за счет дизельного двигателя), веса транспортного средства, улучшения аэродинамического сопротивления и сопротивления качению, разработки альтернативных силовых установок.

    Полная стратегия сокращения выбросов CO2 должна включать «дизельное топливо», чтобы заполнить пробел, и потребуются инвестиции в НИОКР.

    Анализ выбросов NOx дизельных автомобилей и связанных с ними затрат на контроль выбросов является нелинейной пропорцией: затраты на контроль выбросов, необходимые для соответствия ограничениям EURO 6, более чем в три раза превышают требуемые ограничения EURO 3.

    Дизельные двигатели требуют более высоких затрат для контроля и сокращения выбросов загрязняющих веществ, чем бензиновые двигатели. Для бензиновых двигателей технологии контроля выбросов (контроль воздуха и топлива и каталитическая последующая обработка) достигли высокого уровня зрелости, а дополнительные затраты на соблюдение требований невысоки даже при соблюдении более строгих стандартов.С другой стороны, технологии контроля выбросов для дизелей (включая управление воздухом, впрыск топлива, доочистку) более сложны и требуют более высоких затрат.

    По мере появления новых электромобилей, что ждет газовые двигатели в будущем? : NPR

    Большинство американских автомобилей работают на бензине. Но аналитики говорят, что ситуация скоро изменится, поскольку рынок захватят электромобили, хотя они не согласны с тем, как скоро. Йоханнес Эйзеле / ​​AFP / Getty Images скрыть подпись

    переключить подпись Йоханнес Эйзеле / ​​AFP / Getty Images

    Большинство американских автомобилей работают на бензине. Но аналитики говорят, что ситуация скоро изменится, поскольку рынок захватят электромобили, хотя они не согласны с тем, как скоро.

    Йоханнес Эйзеле / ​​AFP / Getty Images

    Большинство американских автомобилей приводится в движение двигателями внутреннего сгорания: в них входит бензин или дизельное топливо, крошечные взрывы приводят в действие поршни и вращают коленчатый вал, автомобиль движется вперед, а углекислый газ выходит.

    Но растущий хор активистов-экологов, бизнес-аналитиков и руководителей автомобильной отрасли предсказывает кардинальные перемены по мере роста популярности электромобилей с батарейным питанием.

    Переход на электричество — это не просто экологическая цель, амбиция, которая поможет бороться с изменением климата. По мнению отраслевых аналитиков, это реальность бизнеса. Но если общий путь впереди широко согласован, скорость изменения — и роль, которую автомобили внутреннего сгорания будут играть в переходный период — далеко не ясны.

    «Вы больше не можете это остановить — она ​​идет»

    «Электрификация, вы больше не можете ее остановить — она ​​идет», — говорит Элмер Кадес, управляющий директор консалтинговой фирмы AlixPartners.«У нас фантастические темпы роста, от 50 до 60 процентов на глобальном уровне».

    Электромобили в настоящее время составляют небольшую долю автомобильного рынка, на котором преобладают двигатели внутреннего сгорания. Но в ближайшие несколько лет в выставочных залах появится гораздо больше моделей электромобилей, и аналитики убедились в том, что это является частью серьезного перехода в отрасли.

    Не видите рисунок выше? Кликните сюда.

    Государственная политика — особенно в Европе и Китае — стимулирует развитие электромобилей, поскольку регулирующие органы учитывают не только разрушительные последствия изменения климата, но и ценность улучшения качества воздуха в городах.

    Автомобильные компании по всему миру готовятся к огромным финансовым обязательствам. Согласно анализу Reuters, автопроизводители планируют инвестировать более 90 миллиардов долларов в переход на электромобили в течение следующего десятилетия или около того.

    Электродвигатели проще, что упрощает их обслуживание и означает, что они должны служить дольше. Держать их заряженными дешевле, чем покупать газ, и это преимущество станет еще более значительным, если цены на газ вырастут.

    Электродвигатель на заводе YASA в Оксфорде, Англия, в феврале 2018 года.Электродвигатели намного проще, чем двигатели внутреннего сгорания, с меньшим количеством движущихся частей. Крис Дж. Рэтклифф / Getty Images скрыть подпись

    переключить подпись Крис Дж. Рэтклифф / Getty Images

    Электродвигатель на заводе YASA в Оксфорде, Англия, в феврале 2018 года.Электродвигатели намного проще, чем двигатели внутреннего сгорания, с меньшим количеством движущихся частей.

    Крис Дж. Рэтклифф / Getty Images

    Plus, «ими весело водить», — говорит Том Мерфи, главный редактор Wards Auto, которая составляет рейтинг лучших двигателей в мире. «Они приятные, тихие … и большой крутящий момент», что означает мгновенное ускорение, — говорит он.

    С другой стороны, газовые автомобили дешевле покупать, чем электромобили.Кроме того, заправка на заправке происходит быстрее, чем подзарядка, и в стране полно заправочных станций, а инфраструктура зарядных станций все еще находится в зачаточном состоянии.

    Но эксперты прогнозируют, что батареи станут дешевле, зарядка станет быстрее, а зарядные устройства станут более доступными.

    В какой-то момент, по мнению отраслевых экспертов, баланс изменится.

    «Вероятно, в середине 2020-х годов станет сравнимо или дешевле фактически покупать и эксплуатировать электромобиль, чем автомобиль внутреннего сгорания», — говорит Сэм Абуэлсамид, автомобильный аналитик Navigant.

    Фелипе Муньос, глобальный аналитик JATO, прогнозирует, что к 2030 году электромобили будут продавать больше обычных автомобилей.

    Другие аналитики говорят, что это изменение может быть более медленным, но большинство согласны с тем, что оно произойдет.

    Даже любители двигателей внутреннего сгорания видят надпись на стене. Джон Вудс владеет Porsche 914 1972 года выпуска. В недавнее воскресенье он присоединился к другим автолюбителям на стоянке в Александрии, штат Вирджиния, чтобы завести двигатель и усмехнуться, услышав его звук.

    Двигатель внутреннего сгорания — это «начало автомобильной инженерии», — говорит Вудс.«Но будущее за электромобилем».

    «Двигатели внутреннего сгорания действительно никуда не денутся в течение некоторого времени»

    Однако рост электромобилей не означает автоматически конец правления газовых автомобилей.

    Ввести в оборот больше автомобилей с батарейным питанием — это только половина дела. Следующий вопрос: что происходит со всеми автомобилями внутреннего сгорания, уже находящимися на дороге?

    Одна из возможностей заключается в том, что они могут быть довольно быстро заменены электромобилями.

    Это то, чего хотят экологические активисты ради сдерживания изменения климата. Например, «Новый зеленый курс», предложенный демократами, призывает к постепенному отказу от транспортных средств с выбросами углерода в течение десятилетия , что потребует не только очень быстрого производства электромобилей, но и внезапного отказа от транспортных средств, работающих на внутреннем топливе, с дорог.

    Это амбициозная цель.Но некоторая версия этого быстрого графика может быть вызвана очень высокими ценами на газ или запретами или ограничениями на автомобили внутреннего сгорания (как это обсуждали некоторые города, по крайней мере, гипотетически).

    Это могло также быть мотивировано выбором потребителей, утверждает Дэн Нил, автомобильный обозреватель в The Wall Street Journal .

    Электромобили «настолько лучше, чем машины, которые они заменяют», — говорит он, — что потребители могут решить списать своих пожирателей бензина задолго до истечения срока их полезного использования.

    «Прямо как плазменные телевизоры», — говорит он. «Многие плазменные телевизоры так и не закончили свою жизнь до тех пор, пока их не заменили гораздо более дешевые, но также гораздо более качественные ЖК-экраны , ».

    Другие гораздо более скептически относятся к ускоренному графику и ожидают, что два типа транспортных средств будут сосуществовать на дороге в течение длительного времени.

    Сотрудники работают на главном конвейере по сборке двигателей V-6 на заводе Nissan Motor в Иваки, Япония, в 2016 году. Тору Яманака / Getty Images скрыть подпись

    переключить подпись Тору Яманака / Getty Images

    сотрудников работают на главном конвейере по сборке двигателей V-6 на заводе Nissan Motor в Иваки, Япония, в 2016 году.

    Тору Яманака / Getty Images

    «Средний возраст автомобиля на дороге сегодня составляет почти 12 лет в Соединенных Штатах», — говорит Абуэлсамид, аналитик Navigant. «Даже если бы … 100 процентов проданных автомобилей были электрическими, начиная с сегодняшнего дня, все равно потребовалось бы от 20 до 25 лет, чтобы заменить весь автопарк электромобилями».

    Билл Висник, редакторский директор Общества автомобильных инженеров, более резок.«Двигатели внутреннего сгорания действительно никуда не денутся довольно долго», — говорит он.

    Все более экологичные автомобили внутреннего сгорания

    Мэри Николс, возглавляющая Калифорнийский совет по воздушным ресурсам, согласна с тем, что двигатели внутреннего сгорания никуда не исчезнут.

    «Мы не можем превратить их всех в кашпо или скульптуры», — говорит она. «Так что я думаю, что нам придется обеспечить их существование, чтобы они продолжали существовать».

    Но Николс подчеркивает, что современные автомобили чище, чем раньше.

    «Я начала работать в этой области контроля загрязнения воздуха еще в 1971 году», — говорит она. «И за это время выбросы в атмосферу от двигателей внутреннего сгорания сократились более чем на 90 процентов — вдвое — на ».

    Это важно для качества воздуха, которое вызывает серьезную озабоченность в городах мира. Между тем, повышение топливной экономичности позволило снизить влияние каждого автомобиля на изменение климата.

    «Это подчеркивает важность обеспечения … того, чтобы у нас по-прежнему были стандарты для обычных транспортных средств, которые подталкивают нас к более эффективным и чистым двигателям внутреннего сгорания», — говорит Дэвид Райхмут, старший инженер Союза обеспокоенных ученых. «В следующие пять лет мы собираемся продать огромное количество автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем, и несоблюдение этих стандартов приведет к большому количеству выбросов».

    И есть еще один недостаток при рассмотрении будущего двигателя внутреннего сгорания: появление подключаемых гибридов, которые могут работать исключительно от батареи или использовать двигатель внутреннего сгорания.

    «Не похоже, что двигатель внутреннего сгорания просто исчезнет в ближайшем будущем», — говорит Мерфи из Wards. «Это немного более тонкое, чем это».

    Трансформация автомобильной промышленности реальна, говорят эксперты, и происходит намного быстрее, чем скептики предсказывали всего несколько лет назад.

    Но оборот автопарка потребует времени, и постепенный отказ от двигателей внутреннего сгорания, вероятно, не будет достаточно быстрым, чтобы удовлетворить защитников окружающей среды, обеспокоенных глобальным потеплением.

    «Мы движемся в правильном направлении с электромобилями», — говорит Райхмут. «Но вопрос в том, как быстро мы туда доберемся? И, знаете ли, если вы посмотрите на то, что мы уже наблюдаем с изменением климата, нам придется двигаться быстрее».

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *