Электроэнергетика автономных объектов

С 2016 года и по настоящее время фиксируется увеличение объёма выпускаемых узлов, агрегатов для бортовых систем электроснабжения собственной разработки.

От научных исследований до выхода опытного образца в серийное производство - так можно оценить уровень технологических и производственных возможностей научно-производственного объединения НаукаСофт. К примеру, разработанная и выпускаемая система генерирования электрической энергии для БЛА используются на современных беспилотных самолётах и вертолётах. Для летательных аппаратов весом до 1500 кг комплекты генераторов с преобразователями выпускаются серийно. Благодаря возможности работы в широком диапазоне частот вращения и температур, системы могут быть установлены на поршневые двигатели внутреннего сгорания, газотурбинные двигатели, на воздушные и жидкостные турбины.

Сергей Халютин, научный руководитель НПО НаукаСофт, доктор технических наук, профессор, вице-президент Академии наук авиации и воздухоплавания, действительный член Академии электротехнических наук РФ, Президент Ассоциации «Электропитание»: «Для достижения преимущественного конкурентного положения каждому предприятию необходимо обращать внимание на качество, на приоритетность задач заказчика, ценовую политику, вести непрерывную работу по осуществлению научных исследований и т.д. Более того, нужна полная и точная картина того, что происходит в сфере инноваций и научно-технических достижений в отрасли. Нам есть чем гордиться – наша продукция не просто соответствует мировым стандартам, по ряду изобретений, технологий – мы единственные в России. Например, цифровое распределительное устройство НаукаСофт стало первым в России специализированным интеллектуальным бортовым устройством распределения электроэнергии, которое предназначено для применения в системах электроснабжения летательных аппаратов. Двигатели, электромеханические приводы, насосы и ряд других запатентованных решений уже внедрены в БЛА. Уникальность наших разработок состоит в том, что они – многоцелевые, поэтому при необходимости могут быть применены не только в авиации».

Полный перечень производимого оборудования представлен в разделе Авиационное оборудование. 

Цифровые устройства распределения электроэнергии на борту ЛА

• управление в автоматическом режиме распределением электроэнергии на борту летательного аппарата;
• контроль и диагностика технического состояния основных элементов системы электроснабжения;
• информационная связь с системой верхнего уровня управления летательным аппаратом.

Системы генерирования для ЛА: генераторы, преобразователи

Мощность: 3, 3.5, 5, 6 и 15 кВт.  Авиационные генераторы предназначены для использования в качестве основного источника электрической энергии на борту летательного аппарата. Перейти на страницу с описанием оборудования

Запуск газотурбинных двигателей с мощностью до 2000л.с. Номинальная мощность: 40кВА, Масса: 23кг. Область применения: в составе системы электроснабжения воздушных судов, а также в наземных энергоустановках. Изделие имеет высокие показатели надежности и ресурса, обладает встроенными средствами измерения и защитой от аварийных режимов работы с помощью механизма электромагнитного расцепления. Изготовлено полностью из отечественного сырья и материалов на территории РФ. Эксплуатируется по техническому состоянию. Перейти на страницу с описанием оборудования

Малогабаритный авиационный стартер-генератор номинальной мощностью 0,6 кВА для запуска турбореактивных двигателей с мощностью до 800 л.с. и генерирования электроэнергии переменного тока нестабильного уровня напряжения и частоты. Стартер-генератор работает совместно с блоком запуска и управления. Перейти на страницу с описанием оборудования

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока – это электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменен полупроводниковым коммутатором, поэтому его также называют вентильный электродвигатель. Перейти на страницу с описанием оборудования

Формирование собственного штата научных сотрудников стало одним из инструментов преобразования компании в инновационную. Ежегодно публикуются результаты научных исследований, инициируются и проводятся научные чтения, симпозиумы, конференции, семинары (подробнее в разделе Новости). Некоторые из публикаций за 2022-2023гг. по теме электроэнергетика можно найти в открытом доступе по ссылкам:

• Система электроснабжения воздушных судов: учебник/ под ред. С.П. Халютина.- М.: ИД Академия Жуковского, 2022. – 572 с.
• ПРОИЗВОДСТВО СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В РОССИИ
  Бутырин П.А., Халютин С.П.
  Электричество. 2023. № 2. С. 13-26.
  
• ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ В ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ АВИАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
  Халютин С.П., Старостин И.Е., Давидов А.О., Харьков В.П., Жмуров Б.В.
  Электричество. 2022. № 10. С. 4-13.
  
• ОБОБЩЕННЫЙ МЕТОД МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ
  Халютин С.П., Старостин И.Е., Давидов А.О., Харьков В.П.
  В книге: Управление в аэрокосмических системах (УАКС-2022) им. академика Е.А. Микрина. Материалы 15-ой мультиконференции конференции по проблемам управления. Санкт-Петербург, 2022. С. 7-10. 

Электронный архив НПО НаукаСофт на www.elibrary.ru на сегодняшний день включает 290 публикаций научных сотрудников компании. Перейти в раздел Научная деятельность.

Стоит особенно подчеркнуть, что в России уже разработана и утверждена в Минпромторге комплексная целевая программа "Электродвижение", которая призвана объединить все проекты в этой сфере, создаваемые в стране, работы ведутся в рамках большой комплексной научно-технической платформы "Электрический ЛА". Президентом Ассоциации «Электропитание» является Сергей Петрович Халютин, ежегодно проводятся заседания научного семинара по проблемам авиационно-космической электроэнергетики имени академика В. С. Кулебакина.

Сергей Халютин: «Внутренние процедуры процесса формирования проектного решения научно-производственного объединения НаукаСофт полностью автоматизированы, что позволяет нам существенно сократить время на разработку новых систем электроснабжения, а также осознанно выбрать оптимальный вариант, который максимально полно удовлетворяет требованиям технического задания и обладает достаточной эффективностью. 

Внушительный научный задел в этой области позволяет нам получить существенные конкурентные преимущества при создании новых образцов авиационной техники. К примеру, применение цифровых технологий при проектировании систем электроснабжения дало возможность разработать и создать цифровую интеллектуальную систему электроснабжения, которая эксплуатируется на серийных летательных аппаратах. Ядром такой системы является цифровое интеллектуальное распределительное устройство. Цифровые измерения потребляемых токов и питающих напряжений позволяют гибко настраивать характеристики защитных функций (например, ампер-секундные характеристики), а также формировать общий алгоритм определения предотказных состояний. Для самолётов и вертолётов массой до 1500 кг такая система распределения является оптимальным выбором, не требующим дополнительного применения защитной и коммутационной аппаратуры. Развитием цифровых технологий и принципов, заложенных в данное устройство для более крупных летательных аппаратов, явилась система распределения электроэнергии, построенная на унифицированных цифровых устройствах и единой информационно-управляющей сети. Такая распределенная система обладает свойством масштабирования и поэтому применима для летательных аппаратов любой размерности, а выбор конкретных преобразователей осуществляется на основе циклограмм потребления энергии конкретного оборудования.

Система реализована в НПО НаукаСофт и прошла полный цикл испытаний для пятитонного летательного аппарата. В её состав вошли силовые интеллектуальные устройства, построенные на базе электромагнитных коммутаторов, локальные центры управления нагрузками, использующие твердотельные коммутационные аппараты, а также цифровые управляющие модули, осуществляющие управление единой информационной системой. Следует отметить, что количество и мощность каналов в ЛЦУН может быть сконфигурировано индивидуально в соответствии с требованиями к конкретной системе электроснабжения. 

Опыт разработки в НПО НаукаСофт цифровых интеллектуальных систем распределения для летательных аппаратов, а также анализ результатов их эксплуатации показал, что наличие в каждом канале цифровых измерителей параметров потребляемой электроэнергии, а также микроконтроллеров для обработки этих измерений, позволяет реализовать дополнительные функции диагностирования подключаемого оборудования на основе анализа переходных процессов в коммутационных режимах, то есть система распределения электроэнергии может стать единым диагностическим центром бортового оборудования на воздушном судне. При этом появляется возможность диагностировать не только потребители электроэнергии, но и источники (аккумуляторные батареи, электромеханические и электрохимические генераторы).

Сергей Халютин: «На современном этапе развития теории проектирования систем электроснабжения появилась необходимость создания высоконадежного электрооборудования, перехода их на эксплуатацию по техническому состоянию на основе использования более подробной информации об электрических процессах, протекающих в потребителях и источниках электроэнергии. Все эти устройства, имеющие разные физические принципы работы, обладают общим свойством – они являются преобразователями различных видов энергии, а их характеристики изменяются в процессе функционирования из-за внешних воздействий и благодаря процессам деградации. Учёт таких изменений в процессе эксплуатации возможен только при постоянном мониторинге состояния оборудования, что реализуется с помощью цифровых измерений. Реализация указанных возможностей выводит НПО НаукаСофт на новый уровень развития – на создание интеллектуальных цифровых систем распределения второго поколения, что является приоритетом не только в России, но и в мире».

НПО НаукаСофт осуществляет полный цикл работ по созданию электромеханических систем для автономного обеспечения объектов электроэнергией, включая:

• Проведение предварительных исследований: анализ потребностей объекта в электроэнергии, разработка алгоритмов для решения поставленных задач.
• Технико-экономическое обоснование (ТЭО): определение процессов, где применение конкретных технологий дает экономически значимый эффект, обоснование экономической целесообразности создания системы автономного энергоснабжения.
• Внедрение пилотного образца системы: создание и испытание прототипа системы для проверки ее работоспособности и эффективности.
• Разработка научно-технического отчета: документирование результатов исследований и разработок.
• Формирование проектной и рабочей документации: разработка полного комплекта документации на систему автономного энергоснабжения согласно ГОСТ.

Основные этапы выполнения опытно-конструкторских работ (ОКР) НПО НаукаСофт:

1. Разработка эскизного (технического) проекта электромеханической системы.

2. Разработка рабочей конструкторской документации для изготовления опытного образца изделия.
3. Изготовление опытного образца изделия.
4. Проведение предварительных испытаний опытного образца.
5. Проведение государственных (межведомственных) испытаний.
6. Утверждение рабочей конструкторской документации для организации промышленного (серийного) производства изделий.
7. Серийное производство электромеханической системы.

Все работы в рамках ОКР выполняются при сопровождении и под контролем представительства заказчика, обеспечивая максимальную прозрачность и эффективность процесса.

Выпускаемые опытные и серийные образцы соответствуют международным стандартам качества и безопасности, ГОСТ, получен сертификат разработчика авиационной техники, СМК, на постоянной основе осуществляется контроль качества и приёмки продукции.

НПО НаукаСофт имеет в своей структуре собственное опытно-серийное производство. С 2023 года строится завод по выпуску серийных образцов узлов и агрегатов систем электроснабжения (СЭС) в Московской области.

НПО НаукаСофт предоставляет индивидуальные решения по разработке и внедрению передовых систем для летательных аппаратов, в том числе, для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), генераторы для БПЛА, системы электроснабжения БПЛА, системы навигации БПЛА, а также для иных различных сфер, охватывающих весь цикл разработки и производства. Предлагаем комплексные решения для сложных задач, направляйте ваш запрос или техническое задание на почту: contacts@naukasoft.ru или через форму обратной связи на сайте.

НПО НаукаСофт выполняет все этапы работ от разработки до производства специализированных бортовых цифровых управляющих модулей (ЦУМ-НС) . 

ЦУМ-НС организует информационное взаимодействие с вычислителями других систем, включая радиолокационные станции и выдает информацию экипажу. Специализированный бортовой вычислитель, предназначенный для управления всеми агрегатами и устройствами автономных систем электроснабжения, а также для организации информационного взаимодействия с вычислителями других систем и выдачи информации экипажу.

Назначение модуля ЦУМ-НС 

• Оптимизация работы системы электроснабжения летательного аппарата, управляющего всеми устройствами и агрегатами системы.
• Формирование команд управления исполнительными устройствами системы распределения электроэнергии по алгоритмам различных режимов.
• Организация высокоскоростной специализированной локальной сети вычислителей по управлению различными системами электроснабжения.
• Реализация технологии smart grid («умная сеть») в бортовых системах распределения электроэнергии.
• Интеллектуальное управление распределенными системами генерации.
• Адаптивное управление режимами реконфигурации сети.
• Увеличение срока службы бортовой электрической сети.
• Согласование режимов работы бортового оборудования и системы электроснабжения.
• Контроль технического состояния всех элементов системы с оценкой предотказного состояния и регламентом обслуживания.

Сферы применения ЦУМ-НС

Применение бортового цифрового модуля выходит за рамки авиации, находя применение в различных сферах, требующих автоматизированного контроля и управления распределенными энергосистемами. Он обеспечивает оптимизацию работы и повышение надежности электроснабжения в таких областях, как:

• Морской транспорт: управление генераторами, распределительными устройствами и другим оборудованием на судах.
• Железнодорожный транспорт: контроль и оптимизация энергопотребления локомотивов и вагонов.
• Промышленность: оптимизация энергопотребления на крупных предприятиях за счет контроля распределенных источников энергии.
• Альтернативная энергетика: повышение эффективности работы солнечных и ветровых электростанций.