В МАИ создали технологию производства катушек из сверхпроводников для перспективных энергетических установок

Учёные Московского авиационного института разработали оригинальную технологию производства высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) катушек, которые позволят создавать более лёгкие и эффективные двигатели и генераторы, что особенно актуально для авиации.

Работа ведётся на базе научно-исследовательского отдела кафедры 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ (НИО-310).

— Сверхпроводимость — это свойство материала пропускать электрической ток без сопротивления и потерь электроэнергии. Применение сверхпроводимости в авиации позволяет создать ранее невозможный вариант летательного аппарата — полностью электрический самолёт, — рассказал научный сотрудник НИО-310 Сергей Занегин. — Но не в виде моделей, небольших беспилотных летательных аппаратов или одноместных пилотируемых аппаратов, которые активно входят в повседневную жизнь, а в виде большого пассажирского дальнемагистрального авиалайнера.

Катушки являются ключевыми элементами обмоток электродвигателей, генераторов и магнитов. Однако сверхпроводниковые катушки дают возможность выпускать более эффективные двигатели по сравнению с традиционными.

Маёвская разработка уникальна тем, что может быть выполнена полностью из отечественных компонентов. Например, специально подобранные инженерами МАИ российские клеи-компаунды имеют подходящие теплофизические свойства для работы в криогенных температурах. Кроме того, каркасы для обмоток из сверхпроводящей ленты могут изготавливаться, в том числе с помощью технологии 3D-печати, которая, в свою очередь, использует российские материалы.

— В мире около полутора десятка фирм, которые производят сверхпроводящие ленты. При этом в России такая компания лишь одна. МАИ работает с их лентой и производит из неё катушки. Наша технология позволяет не зависеть от импортных комплектующих, — отметил руководитель НИО-310 Николай Иванов.

Помимо этого преимущество маёвской технологии в том, что она позволяет производить сверхпроводниковые катушки в больших количествах и с прогнозируемыми параметрами.

— Отличительной чертой нашей технологии является высокая повторяемость результатов. За счёт этого мы можем уже сейчас выступать поставщиком конечных изделий, то есть сверхпроводниковых катушек для различных устройств, которые будут конкурентоспособны не только в России, но и на мировом рынке, — уточнил Николай Иванов.

В МАИ также отработана методика испытаний готовых катушек на брак. Сложность процедуры заключается в том, чтобы «нащупать» тонкую грань между нормальным и сверхпроводящим состоянием, то есть между полным отсутствием сопротивления и его появлением. Зачастую даже незначительное превышение тока во время испытаний приводит к перегоранию сверхпроводящей ленты. Методика специалистов МАИ позволяет проводить тестирование катушек быстро и безопасно.

Интерес к технологии МАИ проявляют представители реального сектора экономики. В конце 2022 года Минпромторг объявил конкурс на выполнение опытно-конструкторской работы по созданию демонстратора системы с электродвигателем, в котором применяются ВТСП-катушки. На данный момент МАИ ведёт переговоры о том, чтобы выступить поставщиком катушек.

Стоит отметить, что помимо авиации сверхпроводники могут найти применение в сфере энергетики и медицины. Например, использование сверхпроводников нового поколения в томографах сделает возможным диагностику заболеваний на более ранней стадии.