Учёные Московского авиационного института (МАИ) разработали оригинальную технологию производства высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) катушек, с помощью которых можно создать более лёгкие и эффективные двигатели и генераторы для авиации. По словам разработчиков, в будущем это позволит создать полностью электрический самолёт.
Катушки являются ключевыми элементами обмоток электродвигателей, генераторов и магнитов. Однако сверхпроводниковые катушки дают возможность выпускать более эффективные двигатели по сравнению с традиционными. Кроме того, такие проводники могут применяться в сфере энергетики и медицины. Например, использование сверхпроводников нового поколения в томографах сделает возможным диагностику заболеваний на более ранней стадии.
«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, 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», — рассказал научный сотрудник научно-исследовательского отдела кафедры 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ (НИО-310) Сергей Занегин.
Уникальность разработки заключается в возможности изготовления таких катушек полностью из отечественных материалов. 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 десятков 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.
Преимущество данной технологии заключается в том, что она позволяет производить сверхпроводниковые катушки в больших количествах и с прогнозируемыми параметрами. Также учёные МАИ разработали методику испытаний готовых катушек на брак, позволяющую проводить тестирование быстро и безопасно.
«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», — пояснил Николай Иванов.
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.
Разработка выполнена учёными МАИ по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» (реализуется в рамках национального проекта «Наука и университеты»).
