Минус сопротивление, плюс эффективность
Исследователи из Университета Стратклайда в Глазго (Шотландия) сообщили о важном шаге в сторону «зелёной» авиации: им удалось создать и испытать работающий прототип полностью сверхпроводящего авиационного электродвигателя мощностью 100 кВт. Проект реализуется при поддержке Airbus в рамках программы ZEST (Zero Emissions for Sustainable Transport) и рассматривается как один из потенциальных путей к электрическим пассажирским самолётам будущего.
Ключевая проблема авиационной электрификации — масса и тепловые потери. В традиционных электродвигателях медные обмотки быстро упираются в пределы: чем выше мощность, тем больше нагрев и вес конструкции. Для авиации это критично, так как каждый лишний килограмм напрямую влияет на дальность и эффективность полёта. Сверхпроводящие двигатели предлагают обход этого ограничения: при охлаждении до сверхнизких температур материал обмоток теряет электрическое сопротивление, токи текут без потерь, а нагрев практически исчезает. Это позволяет резко повысить удельную мощность двигателя без увеличения массы.
Проблема долгое время заключалась в охлаждении. Классическая сверхпроводимость требует температур, близких к жидкому гелию (около 4 Кельвинов), что несовместимо с авиационными системами. Команда профессора Мин Чжана использовала «высокотемпературные» сверхпроводники, работающие в диапазоне примерно от 20 до 77 К (-253…-196 °C). Это уже позволяет говорить о технически реализуемой авиационной системе, пусть и со сложной криогеникой.
В прототипе применены сверхпроводящие обмотки с минимальными потерями, бесщёточная система и встроенное криогенное охлаждение, которое работает прямо во время вращения ротора. По сути, двигатель представляет собой компактный криогенный электромеханический модуль, объединяющий силовую и охлаждающую системы.
Отдельный интерес вызывает связка с водородной авиацией, которую продвигает Airbus. Компания рассматривает жидкий водород как ключевое топливо для углеродно-нейтральных самолётов. В такой схеме появляется логичный синергетический эффект: водород можно использовать не только как источник энергии, но и как хладагент для поддержания работы сверхпроводников. Это потенциально упрощает архитектуру будущих самолётов и повышает общую эффективность системы.
Пока речь идёт о демонстрации принципа — 100-киловаттный двигатель недостаточен для подъёма пассажирского лайнера. Однако сам факт его стабильной работы подтверждает жизнеспособность концепции. Следующий этап — масштабирование технологии до мегаваттного уровня, необходимого для коммерческой авиации.
Параллельно над сверхпроводящими электродвигателями работают и другие игроки, включая Hinetics, британскую HyFlux, а также крупные технологические компании вроде Toshiba и Raytheon.
