Наука

Мощнее и эффективнее

Мощнее и эффективнее

18.06.2024
 56
Автор фото:  Евгений Федосков

Ассистент кафедры ЭПУ Виталий Валерьевич КАРЗИН и магистрант кафедры ФЭТ Владислав БОЧАРНИКОВ завершили работу над новым электромотором для беспилотных летательных аппаратов. Принципиальными отличиями этой разработки, созданной в рамках программы «Приоритет 2030», стали высокая удельная мощность и КПД 94%, превышающий передовые китайские аналоги.

Разработанный мотор относится к классу синхронных электрических машин на постоянных магнитах, которые широко используются в беспилотной технике, а также в ряде других средств передвижения – как с экипажем, так и без него.

В нашем двигателе с помощью цифрового двойника и других разработанных методик оптимизированы основные компоненты электромеханической системы. Благодаря этому удалось изготовить образец с максимально возможным уровнем импортозамещения и при этом – с улучшенными характеристиками по сравнению с зарубежными аналогами, – поясняет Виталий Валерьевич.

По словам молодого учёного, созданию мотора предшествовала интересная и сложная научно-экспериментальная работа по синхронизации свойств двигателя с урезанной относительно мирового уровня материально-технической базой. «Например, в Китае выпускается более 200 сортов электротехнической стали, у нас – не наберётся десятка, при этом только 3–4 – на постоянной основе. На такой базе очень сложно построить конкурентное изделие. Тем не менее мы это смогли, – утверждает Виталий Карзин. – По сравнению с наиболее распространённым китайским аналогом КПД нашего изделия выше на 3,5%».

В России растёт число предприятий, которые пытаются массово выпускать подобные моторы. Но основной их проблемой является «отвёрточная сборка» на закупленном в Китае оборудовании из также зарубежных компонентов. При этом мотор, созданный на факультете электроники, вполне возможно выпускать в промышленном масштабе из отечественных материалов.


Виталий Валерьевич Карзин (слева) и Владислав Бочарников обсуждают новые технологические решения, способные сделать их разработку ещё эффективней.



«Есть компании, которые уже получили наше изделие, – продолжает Виталий Валерьевич. – Но для выхода на массовый рынок нужно искать более крупного промышленного партнёра, объёмы заказов у которого будут исчисляться не парой сотен штук, а сотнями тысяч. Моторы уже используются на беспилотном воздушном судне «Сагир», разработанном в рамках проекта «Приоритет 2030». В России совсем недавно были запущены программы по развитию беспилотной техники, поэтому можно быть уверенным в активном росте этого сегмента рынка в ближайшие годы».

Учась и позже работая в ЛЭТИ, Виталий Карзин параллельно преподаёт в Центре детского (юношеского) технического творчества «Охта», в кружке судомодельного спорта. Его младший коллега Владислав Бочарников пришёл в это объединение ещё школьником и занимается там до сих пор. В 2017 году вместе с Владиславом, тогда учеником 8-го класса, Виталий Валерьевич начал заниматься электромоторами: «Сначала мы смотрели, что делают другие производители, и улучшали свойства их изделий путём частичной замены компонентов, потом перешли к собственному производству».

Виталий Валерьевич – мой научный руководитель более 10 лет. Бакалаврскую ВКР я написал на базе разработок ещё школьного времени. В ней описан новый метод измерения КПД электромоторов, который удешевляет эту задачу на порядок, – рассказывает Владислав.

В ходе работы над описанным проектом молодые учёные разработали большое количество передовых технологических и научных решений, которые не только удешевляют и упрощают процесс создания таких электродвигателей, но и способствуют повышению их технических характеристик. Эти разработки команда хочет закрепить за собой путём публикации статьи в научном журнале.

  Евгений Веснин