Проект МАИ по созданию энергетической системы будущего получил грант Минобрнауки

Московский авиационный институт вошёл в число победителей конкурса Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на предоставление грантов, направленных на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития. Конкурс организован в рамках государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».

В число победителей конкурса этого года вошёл проект МАИ «Разработка фундаментальных основ расчёта и принципов построения энергетических систем, основанных на эффекте сверхпроводимости». Проект направлен решение целого ряда задач по повышению энергоэффективности и производительности, связанных с полностью сверхпроводниковыми энергетическими системами в различных областях производства.

Всего на участие в конкурсе было заявлено 367 претендентов. Из них только 41 вошли в число победителей, среди которых всего 4 высших учебных заведения: МАИ, МГУ, Университет Лобачевского и РНИМУ им. Н.И. Пирогова. В команду МАИ входят специалисты институтов № 2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки» (кафедра 203 и 204), № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика» (кафедра 310), № 6 «Аэрокосмический» (кафедра 601) и № 12 «Аэрокосмические наукоёмкие технологии и производства» (кафедра «Радиоэлектроника, телекоммуникации и нанотехнологии») МАИ, а также специалисты Института теплофизики им.Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук и пять зарубежных специалистов. Всего команда состоит из 55 человек: 17 докторов технических наук, 15 кандидатов технических наук, 4 аспиранта и 4 студента.

«Сейчас идёт борьба за топливную эффективность и экологическую безопасность как в транспорте, так и в наземной энергетике. Одним из бескомпромиссных и, пожалуй, единственным путём решения является применение сверхпроводниковых технологий. За последние 20 лет были достигнуты определённые успехи как в России, так и в мире, но лишь по созданию отдельных сверхпроводниковых устройств, таких как генераторы, двигатели, кабельные линии, системы криогенного обеспечения. Никто никогда ранее не занимался исследованием полностью сверхпроводниковых энергетических систем с учётом их электрических, температурных и механических свойств, тепло-массообмена и интенсивного криогенного охлаждения. В МАИ впервые решили рассмотреть этот вопрос комплексно, причём применительно не только к авиационной отрасли, но и к другим сферам высоких технологий», — говорит научный руководитель проекта, доктор технических наук, заведующий кафедрой 310 МАИ Константин Львович Ковалёв.

Сверхпроводимость — явление полного отсутствия электрического сопротивления при температуре ниже критической. Таким образом, энергетические системы, построенные на данном эффекте, потенциально, не имеют потерь. При этом энергетические системы, построенные на основе сверхпроводниковых устройств, представляют собой крайне сложные комплексы со сложной системой криогенного охлаждения. Учитывая многообразие этих устройств, команда МАИ исследует фундаментальные вопросы их совместного функционирования и устойчивости применительно к подвижным объектам и наземной энергетике.

«Проект направлен на решение фундаментальных проблем различных приоритетов научно-технологического развития в области авиации, энергетики, связанности территории, цифровых технологий и новых материалов, агрохозяйства, криогенной медицины. Фундаментальные основы создания гибридных силовых установок на основе высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) технологий могут быть использованы для создания перспективных подвижных объектов — летательных аппаратов, наземного и рельсового транспорта, морских судов», — говорит руководитель проекта, доктор технических наук, проректор по научной работе, заведующий кафедрой 203 МАИ, профессор Юрий Александрович Равикович.

В процессе работы над проектом будут разработаны:

• Принципы построения энергетических систем на основе ВТСП технологий, а также источников энергии с высокой энергоёмкостью;
• Решения интенсификации охлаждения сверхпроводниковых элементов криогенными жидкостями;
• Новые материалы и новые технологии для создания перспективной элементной базы химических источников тока и сверхъёмких конденсаторных структур;
• Более эффективные системы накопления, хранения и транспортировки электрической энергии;
• Криогенные системы с эффективными малоразмерными турбомашинами и теплообменниками.

Интерес к практическим результатам данного проекта будет актуальным для таких ведущих российских компаний, как АО «ОДК», АО «ОСК», ПАО «ОАК», АО «РЖД», ГК «Росатом», ПАО «Россети», и многих других. На сегодняшний день в МАИ собран сплочённый коллектив, создан большой научно-технический задел по силовым и энергетическим системам на основе ВТСП, электромеханическим преобразователям на основе ВТСП, высокоскоростным турбинам, системам криогенного обеспечения, режимам теплообмена, накопителям энергии и источникам тока, высокоэффективным турбомашинам. Следующий этап — объединение имеющегося опыта в общую экспертную базу.

Итоговым результатом выполнения проекта станет защита 10 кандидатских диссертаций. По результатам отдельных исследований планируется оформить и подать не менее 15 заявок на государственную регистрацию прав на результаты интеллектуальной деятельности. По итогам проекта будет опубликовано 20 статей в изданиях международных систем цитирования уровня Q1 и Q2.