Особенности конструкции при использовании эффективной микротурбины в качестве двигателя c расширенным диапазоном

Бурное развитие электромобилей стимулирует развитие конструкций, применяемых при их эксплуатации. Это подразумевает и растущий ассортимент двигателей для электромобилей. Использование газотурбинных двигателей для транспортных средств всегда вызывало определенный интерес. Применение микротурбины в качестве двигателя с расширенным диапазоном сегодня весьма актуальная проблема. Однако такая возможность имеется при соблюдении ряда условий. Микротурбина должна быть сопряжена с высокоскоростным генератором, а вся конструкция должна быть эффективной и экономически выгодной. Чтобы создать такую конструкцию, нужно разработать микротурбину, оснащенную эффективным теплообменником, который позволяет получить высокую топливную и эксплуатационную эффективность. Микротурбина должна иметь низкие температуры на колесе, чтобы поддерживать необходимые параметры окружающей среды. При этом следует использовать композитные материалы. Представлены результаты разработки и технические характеристики одновальной микротурбины данного класса для применения с высокопроизводительным генератором. Обосновано ее использование в качестве двигателя с расширенным диапазоном. Отмечены основные проблемы, решаемые при проектировании микротурбины: тепловой режим, оптимизация лопастных машин, потоки в газовоздушных трубах. Электростанции с микротурбиной и высокоскоростным генератором могут найти широкое применение в качестве двигателя с расширенным диапазоном на основе их простых и высоких эксплуатационных характеристик.

1. Kulikov I. A., Shorin A. A., Bakhmutov S. V., Terenchenko A. S., Karpukhin K. E. (2016) A Method of Powertrain’s Components Sizing for a Range Extended Electric Vehicle. SAE Technical Papers 2016-01-8096. https://doi.org/10.4271/2016-01-8096.

2. Bakhmutov S. V., Karpukhin K. E., Terenchenko A. S., Kurmaev R. Kh., Kondrashov V. N., Sklyarinskiy S. F. (2015) Production of the Electric Vehicle Experimental Prototype with the Range Extender. Biosciences Biotechnology Research Asia, (spl. Edn. 2), 533–538. https://doi.org/ 10.13005/bbra/2230.

3. Klimov P., Razumets E. (2018) Distributed Generation on the Basis of Microturbine. Definition of the Term, Description of the Technological Process. Sov-Remennye Nauchnye Issledovaniya: Aktual'nye Voprosy, Dostizheniya i Innovatsii, Sbornik Statei IV Mezhdunarodnoi Nauchno-Prakticheskoi Konferentsii [Modern Scientific Research: Current Issues, Achievements and Innovations, Collection of Articles of the IV International Scientific and Practical Conference.]. Penza, Nauka I Prosveshcheniye Publ., 54–56 (in Russian).

4. Andreyenkov A., Dementyev A. (2014) Decrease of Thermal Factor of Vehicle Micro Turbine Regenerator. Izvestiya Sochinskogo Gosudarstvennogo Universiteta = Izvestiya Sochi State University, 32 (4–1), 24–29 (in Russian).

5. Kachalina E., Korobkov S., Kuzmichev V., Shirinskii S. (2017) Current Trends in the Development of High-Speed Permanent Magnet Turbogenerators. Izvestiya Kyrgyzskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta I. Razzakova [Bulletin of the Kyrgyz State Technical University I. Razzakova], 44 (4), 162–168 (in Russian).

6. Thales A. C. Maia, Osvane A. Faria, Jose Eduardo Mautone Barros, Matheus P. Porto, Braz J. Cardoso Filh (2017) Test and Simulation of an Electric Generator Driven by a Micro-Turbine. Electric Power Systems Research, 147, 224–232. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2017.02.033.

7. Kosach L. A., Gornovsky A. S., Kostyukov A.V., Eliseev K. Yu. (2017) Optimization of Multi-Purpose Microturbine Turbine Diffuser. Izvestiya Moskovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta “MAMI”, 3 (33), 21–27.

8. Philip J. Maziasz, Bruce A. Pint, Robert W. Swindeman, Karren L. More, Edgar Lara-Curzio (2003) Selection, Development and Testing of Stainless Steels and Alloys for High-Temperature Recuperator Applications. Proceedings of ASME Turbo Expo 2003 Power for Land, Sea. https://doi.org/10.1115/gt2003-38762.

9. Kostykov A. V. (2012) Microturbine with Efficiency of Over 43 %. Izvestiya Moskovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta “MAMI” = Izvestiya MGTU “MAMI”, 1 (2), 179–182 (in Russian).

10. Lokai V. I., Bodunov M. N. (1985) Heat Transfer in Cooled Parts of Gas Turbine Aircraft Engines. Moscow, Mashinostroenie Publ. 216 (in Russian).

11. Uong H. (1979) Basic Formulas and Heat Transfer Data for Engineers. Moscow, Atomizdat. 216 (in Russian).

12. Shlykov Yu. P., Ganin E. A., Tsarevsky S. N. (1977) Contact Thermal Resistance. Moscow, Energiya Publ. 328 (in Russian).

13. Salerno L. J., Kittel P. (1997) Thermal Contact Resistance. California, NASA Ames Research Center.

14. Tumanov A. T. (1975) The Mists Aviation Materials. Handbook in Nine Volumes. Moscow, ONTI Publ. (in Russian).