ПРОЕКТ УЧЕНЫХ ИНЖИНИРИНГОВОГО ЦЕНТРА САМАРСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. КОРОЛЁВА ПОЗВОЛИТ СОЗДАВАТЬ В РОССИИ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ И ЭКОЛОГИЧНЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ, РАБОТАЮЩИЕ НА РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА, В ТОМ ЧИСЛЕ НА МЕТАНО-ВОДОРОДНЫХ СМЕСЯХ И ВОДОРОДЕ.

Подобные установки могут использоваться как автономные источники электроэнергии для крупных поселков или небольших предприятий, например, в отдаленных районах Арктики или Сибири, где отсутствуют централизованные электросети. Проект, реализуемый в интересах ПАО "ОДК-Кузнецов", победил в конкурсе Инновационного фонда Самарской области и получил финансовую поддержку в размере 12 млн рублей.

"В рамках проекта мы разработаем конструктивные решения по созданию экологичной малоэмиссионной камеры сгорания и универсального горелочного устройства, позволяющего использовать в газотурбинных двигателях различные виды топлива - наряду с обычным метаном рассматривается применение керосина, дизельного топлива, водорода и метано-водородных смесей. Нам нужно добиться максимальной унификации горелочного устройства, чтобы оно подходило к газотурбинным двигателям различной мощности, не требуя изменений в их конструкции или предусматривая лишь незначительные изменения. Это позволит с минимальными затратами модифицировать линейки газотурбинных двигателей, массово используемых в энергоустановках и на газоперекачивающих станциях и работающих на природном газе. Благодаря новой камере сгорания и унифицированной горелке модифицированные двигатели станут более универсальными в плане использования различного топлива, а также более экологичными - за счет существенного снижения выбросов вредных веществ и возможного использования в качестве топлива водорода или метано-водородных смесей", - рассказал директор Инжинирингового центра Самарского университета им. Королёва Иван Зубрилин.

По его словам, у участников проекта, в реализации которого задействованы сотрудники различных научных центров и лабораторий университета, уже есть несколько вариантов конструктивных решений, данные варианты будут тщательно проанализированы с помощью методов многокритериальной оптимизации. Будут разработаны цифровые модели камеры сгорания и проведены экспериментальные исследования, как в лабораториях университета, так и на производственных мощностях "ОДК-Кузнецов". По итогам проекта планируется создание опытного образца универсального горелочного устройства. В качестве базового двигателя для первичной модификации выбран НК-14СТ. Этот двигатель, серийно выпускаемый в Самаре с 1995 года и используемый, в основном, в составе газоперекачивающих агрегатов, отличают высокая степень надежности, простота в обслуживании, высокий КПД. Кроме того, двигатель способен работать в любых климатических условиях.

"Энергоустановки на основе такого двигателя мощностью 8-10 МВт могут обеспечивать электроэнергией порядка тысячи домохозяйств, то есть, например, какой-нибудь поселок или небольшое предприятие в отдаленном районе. Далее мы планируем проводить эксперименты с двигателем НК-36СТ, это двигатель уже другого класса, мощностью 26 МВт. Перед нами стоит задача показать в ходе исследований, что наша разработка может быть использована в двигателях самого различного класса мощности", - отметил Иван Зубрилин.

По его словам, для изготовления малоэмиссионой камеры сгорания и универсальной горелки планируется использовать аддитивные технологии, то есть, жаропрочные конструкции для двигателя будут изготавливаться на 3D-принтере. В ходе работы, как считают ученые, придется также несколько модифицировать в своих целях ряд отечественных программ инженерного анализа - их сделают более подходящими для данного проекта, изменив программный код - с разработчиками софта достигнуто соответствующее соглашение. Завершить реализацию проекта планируется к июню 2023 года.

Александр Улитичев, главный конструктор по двигателям НК-12СТ, НК-14СТ и НК-14СТ-10 ПАО "ОДК-Кузнецов": "Данный проект имеет большое значение для ПАО "ОДК-Кузнецов" - во-первых, он поможет повысить привлекательность газотурбинных установок серии НК-14СТ и других серий за счет снижения вредных выбросов. Во-вторых, проект позволит расширить валидационный базис для моделей горения, что в конечном итоге позволяет снизить стоимость и уменьшить цикл разработки малоэмиссионной камеры сгорания. В-третьих, проект сформирует большой задел по работам с водородным топливом. Ну и конечно же, совместный проект двух инженерных коллективов - ПАО "ОДК-Кузнецов" и Самарского университета им. Королёва - будет способствовать развитию созданной в этом году в университете Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) "Интегрированные технологии в создании авиационной и космической техники", и развитию лаборатории цифровых двойников. ПАО "ОДК-Кузнецов" является одним из индустриальных партнеров университета по проекту ПИАШ".

  Источник