Почему автомобили не летают, как птицы? Кто-то вместо ответа покрутит пальцем у виска, кто-то предложит сверить цитату с первоисточником... А главный конструктор научной группы Псковского государственного политехнического института Юрий Лукьянов отвечает по существу:
- Двигатели тяжелые. Машинам бы легкие движки, полетят не хуже птиц. И ведь полетят...
Плод многолетних усилий научной группы Псковского государственного политехнического института - двигатель роторно-лопастного типа с внешним подводом теплоты. Единственный в мире. Полтора года назад группа представила разработки на конкурсе Федерального агентства по науке и инновациям в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы». И, обойдя ведущие НИИ, институты и университеты России (например, НАМИ, МАИ), получила грант в 7,6 миллиона рублей на дальнейшее развитие темы.
Образец двигателя псковичи выставили недавно на крупнейшей международной выставке «Перспективные технологии XXI века». «Российская газета» написала после этого: «Ученые создали двигатель будущего». А организаторы мероприятия торжественно вручили авторам «гвоздя сезона» Золотую медаль выставки.
«Небольшой движок на 400 лошадей»
Поднять машину с пассажирами на высоту хотя бы нескольких метров Юрию Лукьянову захотелось еще в середине семидесятых.
- Для этого понадобился бы двигатель мощностью 400 лошадиных сил, а это огромный, тяжелый агрегат, - развивает логику конструктор. - Меня заняла идея компактности - нужен мощный движок небольших размеров. У нас двигатели - внутреннего сгорания. А я решил идти в направлении двигателя внешнего сгорания, с внешним подводом теплоты, без выхлопной трубы.
Внутренний и внешний
Двигатели внутреннего сгорания, имеющиеся во всех автомобилях, - поршневого типа: цилиндр - поршень, коленчатый вал, распределительный вал. В этой конструкции есть свои недостатки, над устранением которых пока что безуспешно бьются ученые: очень большие потери на трение в машине, приличные габариты, экологический минус. При этом еще двести лет назад шотландский пастор Стирлинг придумал принцип двигателя внешнего сгорания. Он заключается в чередуемом нагревании и охлаждении воздуха в герметичном рабочем цилиндре. КПД - больше 60 процентов (у двигателя внутреннего сгорания - 35 процентов)... Но двигатель этот огромный, потому что для эффективной работы требует вдвое больше поршней, чем «собрат» внутреннего сгорания, и страшно дорогой, до 3 миллионов рублей. Его, в поршневом варианте, пробовали изготавливать «Филипс», «Мерседес», «Дженерал Моторс». Шведы на все свои подводные лодки установили «двигатели Стирлинга». Но область применения таких механизмов по-прежнему крайне узка.
Масса плюсов
Как бы сделать двигатель еще и компактным, и подешевле? Лукьянов решил использовать вместо поршневой системы роторно-лопастную. Научная группа из десяти человек - пятеро кандидатов и два доктора наук - полтора года воплощала идею в практику. И появился проект фантастического агрегата с уникальными возможностями.
Несложных форм, что удешевит массовое производство: изготавливать конструкцию можно на обыкновенных токарных станках. Работает на любом топливе, от дров до солнечного тепла. Способен одновременно вырабатывать тепло и электричество. Экономичен. Тихий - конструкция замкнутая, рабочее тело (газ) не покидает ее, нет хлопков и взрывов, гудит не громче холодильника. Замкнутый цикл объясняет и отсутствие выхлопной трубы, следовательно - экологическая чистота. И главное - мощнее обычного двигателя в пять раз!
Фантастика - он работает!
- Но сам образец никому не нужен, - ошарашивают представители рабочей группы. И приводят байку про Оппенгеймера. Отец атомной бомбы вроде бы дважды терял чемоданчик с расчетами, пока убеждал всех в перспективности открытия. На чемоданчик никто не покусился - находку в целости и сохранности возвращали владельцу. Потому что никто не понимал масштабности идеи. Но как только появились расчеты для реализации задуманного, «ядерный» чемоданчик со всем содержимым немедленно засекретили.
- Так что главное - описать математически все процессы в нашем двигателе, - замечает Юрий Лукьянов. - Математическая модель - наиболее перспективный путь внедрения проекта в народное хозяйство: методика расчета позволит любому конструкторскому бюро разрабатывать на ее основе собственные варианты. Вот она, эта методика.
Чудо-двигатель размером с небольшой ящик сможет обеспечить светом и теплом многоэтажку. Стоимость электроэнергии - 1 копейка за киловатт-час!
Конструктор взвешивает на руках три пухлых тома. Те самые расчеты, вокруг которых уже прошли защиты нескольких диссертаций, дипломных и курсовых работ.
Как работают формулы, проверили на железе. Два экспериментальных образца не подкачали - выдали те же параметры, что и в расчетах. Расхождение - максимум на полтора процента.
А далеко ли до Нобелевской?
- Комиссия Роснауки рекомендовала продолжить проект в рамках опытно-конструкторской разработки, с существенно превышающим размеры гранта финансированием, с привлечением крупных российских предприятий, - говорит проректор по научной работе Псковского политехнического
института, руководитель научной группы Игорь Плохов. - Создадим опытный образец, который должен будет пройти госприемку. Половину суммы выделит государство - 200-300 миллионов рублей. Остальное - предприятия.
- А сколько лет потребуется для того, чтобы внедрить разработку в массовое производство?
- Много... Два с половиной - три года уйдет на разработку опытного образца. И до двух лет - на организацию производства. Неизбежен процесс доводки. Первые автовладельцы все время с собой запасные клапана возили - ломались часто, пока Форд подходящий материал не нашел.
- А ведь если все хорошо пойдет, вам и Нобелевскую премию дать могут.
- Не-е, - смеются разработчики, - до нее обычно не доживают. А те, кто доживает, лет через 30-40 после широкомасштабного применения разработки почести получают.
Самый важный вопрос
Где использовать двигатель внешнего сгорания Лукьянова и Ко? Диапазон применения, уверяют разработчики, - от бытовой техники до транспорта. Ну, летающие «Жигули» - это пока отдаленная перспектива. А вот небольшие, поселковые теплоэлектростанции мощностью до полутора мегаватт - это вполне в реальном обозримом будущем. Топливо - абсолютно любое. Каменный уголь, опилки, дрова, газ - все, что горит или дает тепло: солнце, геотермальные источники. Себестоимость электроэнергии - барабанная дробь - одна копейка за киловатт-час! Двигатель размером с небольшой ящик не только осветит, а еще и согреет квартиры. Работает тихо, а значит, не обязательно удалять и изолировать ТЭЦ от жилой зоны. А можно, например, установить мини-котельную в подвале многоэтажки - дешево и сердито. Впрочем, говорят конструкторы, новый двигатель и в холодильнике прекрасно себя чувствовать будет.
Граждане, в порядке очереди!
Конкурентов у наших ученых нет. Псковичи оформили два патента - на механизм преобразования движения в роторно-лопастном механизме и на уникальный двигатель. Так что если кто-то лет через несколько задумает наладить серийный выпуск двигателей - милости просим в Псков за лицензией.
Да, кстати, к байке про Оппенгеймера: основная часть расчетов двигателя нового типа уже засекречена...
