Politechnika Białostocka i Wojskowe Centralne Biuro Konstrukcyjno-Technologiczne S.A. stworzą unikalne urządzenie zasilające statki powietrzne

Zanim myśliwiec wielozadaniowy F35 wzbije się w powietrze potrzebuje potężnej dawki prądu stałego. Konsorcjum Wojskowego Centralnego Biura Konstrukcyjno-Technologicznego S.A. i Politechniki Białostockiej opracuje innowacyjne urządzenie zasilające przed startem statki powietrzne. Wart ponad 9 mln zł projekt pod tytułem „Rekonfigurowany System Zasilania Statków Powietrznych 270V – 28V d.c.” Narodowe Centrum Badań i Rozwoju dofinansuje siedmioma milionami złotych.

ZOBACZ GALERIĘ (7 zdjęć)

O takie pieniądze starało się konsorcjum Wojskowego Centralnego Biura Konstrukcyjno-Technologicznego S.A. i Politechniki Białostockiej i dokładnie taką kwotę dofinansowania otrzymało. Dlatego, że urządzenie stworzone wspólnie przez zespół prof. dr hab. inż. Andrzeja Sikorskiego, Kierownika Katedry Elektrotechniki, Energoelektroniki i Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, Kierownika projektu i WCBKT S.A. będzie posiadało cechy niespotykane w urządzeniach dostępnych na rynku.

– W tej chwili na świecie właściwie tylko Amerykanie mają możliwość zasilania wysokim napięciem stałym 270 V i tylko w hangarach Lockheed Martina – podkreśla Hubert Jakubowski, kierownik Działu Badań, Członek Rady Nadzorczej WCBKT S.A. – Te urządzenia nie są powszechnie stosowane na lotniskach, to właściwie tylko prototyp. Zamierzamy stworzyć wersję produkcyjną, spełniającą wszystkie normy jakości energii i normy lotnicze. Taką, którą będzie można stosować na wszystkich lotniskach europejskich, jak i w innych rejonach świata.

Żeby F35 mógł startować w Polsce i na świecie

Do tej pory żeby na lotnisku kalibrować systemy awioniczne, sprawdzić stan urządzeń pokładowych i wreszcie dokonać rozruchu silników statku powietrznego do uzyskania potrzebnych do tych działań napięć elektrycznych prądu stałego potrzeba było dwóch różnych urządzeń. Obecnie stosowane standardy napięć zasilających statki powietrzne to 28V d.c. oraz 270V d.c, które są zastosowane między innymi w myśliwcu wielozadaniowym F35.

– Do Polskich Sił Zbrojnych niedługo wejdą myśliwce wielozadaniowe F35 wymagające naprawdę najwyższej techniki, bo tak naprawdę to jest latający komputer, a skoro komputer, to wymaga dużej ilości energii – przypomina Piotr Kisiel, prezes WCBKT S.A. – Dlatego zasilacze elektroenergetyczne służące rozruchowi tych maszyn muszą mieć specjalistyczne prostowniki.

ZOBACZ GALERIĘ (7 zdjęć) 

Tłumacząc obrazowo –  zasilacze działają jak wielkie mobilne akumulatory o pożądanych, specjalnych właściwościach.

– Ponieważ silnik lotniczy potrzebuje dużo więcej energii niż silnik samochodowy, gdyby samolot uruchomił się z własnych akumulatorów zużyłyby się one za pierwszym razem – objaśnia Piotr Kisiel. – Dlatego do uruchamiania samolotów służą zasilacze naziemne, szczególnie tych o dużym poborze mocy, jak w cywilnych najnowszych Boeingach czy w F35 – wielkich latających komputerach mających niesamowite zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Politechnika Białostocka to sprawdzony partner WCBKT S.A.

To kolejny wspólny projekt realizowany przez Politechnikę Białostocką z  Wojskowym Centralnym Biurem Konstrukcyjno-Technologicznym S.A.

– Szukając partnera, który pomógłby nam takie urządzenie wyprodukować, nasz wybór był oczywisty – mówi z przekonaniem Piotr Kisiel. – Niedawno zespół z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej pod kierownictwem dr. inż. Krzysztofa Kulikowskiego i dr. inż. Piotra Falkowskiego zakończył podobny projekt. Wtedy chodziło o zasilanie samolotów typu F16, MiG-ów, czy całej gamy śmigłowców, a teraz będziemy musieli zasilić F35. Z naszym zasilaczem będziemy gotowi na kilka lat wcześniej, zanim F35 wejdzie na stałe do polskiego lotnictwa.  Szukaliśmy doświadczonego partnera i wybór był bardzo prosty. Skoro zrobiliśmy wspólnie już jeden krok, teraz podwyższyliśmy poprzeczkę.

Politechnika Białostocka przede wszystkim opracuje projekt tego zasilacza, zbuduje prototyp i będzie przeprowadzała testy.

– Będziemy produkować zaprojektowany przez białostockich naukowców zasilacz i testować na urządzeniach symulujących statki powietrzne – tłumaczy podział pracy w konsorcjum Piotr Kisiel. – Nasz wspólny projekt ma szeroką gamę innowacji, których nie ma  na świecie, jeśli chodzi o podobne rozwiązania. Kiedy skończymy projekt, będziemy mieli produkt klasy światowej, z absolutnego topu.

To nie pierwsza współpraca białostockich uczonych z wojskowością. Przez prawie trzy dekady pracownicy Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej  modernizowali część napędową, system programowania, sterowania i kontroli zespołu napędowego wirówki przeciążeniowej w Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej.  Badania medyczne personelu latającego oraz sprzętu, a także trening w wirówce umożliwia odtworzenie ciągle zmieniających się możliwości samolotów i sposobów latania nimi. Wszechstronne badania w wirówce personelu latającego i sprzętu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych to zwiększenie bezpieczeństwa pilotów i maszyn, a także forma treningu w warunkach przekraczających realnie występujące.

ZOBACZ GALERIĘ (7 zdjęć) 

Co to znaczy rekonfigurowany?

– Jesteśmy energoelektronikami, czyli fachowcami od przekształcania energii – mówi prof. dr hab. inż. Andrzej Sikorski, Kierownik Katedry Elektrotechniki, Energoelektroniki i Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, Kierownik projektu. – Musimy przekształcić istniejące w sieci napięcie zmienne na stałe i to o potężnej mocy, niezbędne do uruchomienia samolotu. Nasze urządzenie będzie zasilane trzema rodzajami napięć dostępnych na świecie, które będzie zamieniało je na dwa rodzaje napięć prądu stałego – 28 V albo 270 V.  Tylko kilka firm światowych produkuje podobne urządzenia.

Pierwszą ważną cechą projektowanego systemu ma być rekonfigurowalność. Oznacza to, iż jedno urządzenie, które na skutek rekonfiguracji wewnętrznej struktury pozwoli osiągnąć dwa poziomy napięć wyjściowych, przy czym napięcia zasilające urządzenie będą mogły wynosić: 400V/50Hz, 480V/60Hz, 200V/400Hz. Drugą – niezakłócone dla innych odbiorców korzystanie z dostępnych w danym regionie sieci elektroenergetycznych.

– To będzie urządzenie o wysokiej sprawności, które nie wpływa negatywnie na sieć zasilającą, do której jesteśmy wszyscy podłączeni – mówi prof. Andrzej Sikorski. – Poprzednie urządzenie, które konstruowaliśmy dla WCBKT S.A. miało prądy wyjściowe rzędu blisko 3000 A. To są bardzo duże moce, które pobierane z sieci mogą powodować pewne perturbacje. Sztuką jest aby wykonać urządzenie, które nie będzie deformowało napięcia sieci, z której pobieramy energię i będzie miało wysoką sprawność. Te dwie cechy decydują o jakości urządzenia. My potrafimy uzyskać wymaganą wysoką moc na wyjściu i uchronić sieć elektryczną od zakłóceń poprzez odpowiednie  sterowanie takim urządzeniem. To sterowanie decyduje o sprawności i jakości energii pobieranej z sieci przez budowany zasilacz.

Tego typu konstrukcja, sterowana za pomocą najnowszych predykcyjnych algorytmów, ma wysoce prawdopodobną szansę spełnić z zapasem wymagania normatywne stawiane takim urządzeniom – zarówno w lotnictwie cywilnym, jak i wojskowym.

Nowo opracowane urządzenie, zamknięte w jednej obudowie, będzie obsługiwać dużą liczbę statków powietrznych, nawet w trudnych warunkach. Możliwości konstruowanego teraz przez Konsorcjum urządzenia, poza bardzo dobrymi parametrami elektrycznymi, będą potwierdzone badaniami mechanicznymi, klimatycznymi oraz badaniami kompatybilności elektromagnetycznej.

Rekonfigurowany System Zasilania Statków Powietrznych to prawdziwa komercjalizacja nauki

Projekt jest realizowany przez Politechnikę Białostocką posiadającą doświadczenie w dziedzinie energoelektroniki i przedsiębiorstwo specjalizujące się w dostawie rozwiązań do zasilania statków powietrznych.

– To prawdziwa komercjalizacja wyników badań naukowych – sumuje dr hab. inż. Mirosław Świercz, prof. PB, Prorektor ds. Rozwoju. – Dokonania zespołu prof. Sikorskiego nie ograniczają się do publikacji artykułu w najlepszych czasopismach i ogłoszenia, że mamy potencjał do tworzenia nowych rozwiązań technicznych, ale że te rozwiązania mają zastosowanie w praktyce. Udział finansowy uczelni w tym grancie na poziomie prawie 4,2 mln zł w znaczący sposób zasili naszą infrastrukturę laboratoryjną i potencjał badawczy.

Zespół projektowy Politechniki Białostockiej rozpocznie prace w składzie 14-osobowym, w tym 9 pracowników Politechniki Białostockiej, 4 doktorantów oraz 1 student Wydziału Elektrycznego specjalności automatyka przemysłowa i technika mikroprocesorowa (APiTM). W przyszłości planowane jest także poszerzenie składu o kolejnych studentów z tej specjalności. W tym celu prowadzone będą staże kandydackie w celu wyboru najlepszych studentów na członków zespołu realizującego projekt.

ZOBACZ GALERIĘ (7 zdjęć) 

Prof. dr hab. inż. Andrzej Sikorski w projekcie będzie pełnił funkcję Kierownika B+R. Uzyskał stopień magistra inżyniera, doktora, doktora habilitowanego w dziedzinie elektrotechniki i specjalności energoelektronika odpowiednio na Politechnice Białostockiej (1980), Politechnice Warszawskiej (1989)i Politechnice Poznańskiej (2000). W 2011 roku Prezydent RP nadał mu tytuł profesora nauk technicznych. W latach 1989-2003 pełnił funkcję kierownika Zakładu Energoelektroniki, a w okresie 2008-2016 kierował Katedrą Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych na Wydziale Elektrycznym politechniki Białostockiej. W latach 2016-2020 prof. Sikorski pełnił funkcję prorektora ds. nauki Politechniki Białostockiej. Od 2003 roku jest członkiem Sekcji Energoelektroniki i Napędu Elektrycznego PAN, a od 2013 roku jest wybierany do Komitetu Elektrotechniki PAN. Od 2019 roku jest członkiem Zespołu nauk inżynieryjno-technicznych Rady Doskonałości Naukowej. Profesor Sikorski jest ekspertem w dziedzinie energoelektroniki, specjalizującym się przekształtnikach energoelektronicznych stosowanych w napędach elektrycznych i sieci elektroenergetycznej. Opublikował ponad 150 prac naukowych między innymi w IEEE Transaction on Industrial Electronics, Compel, Automatika, Bulletin of the Polish Academy of Science i innych. Jest także autorem/współautorem 3 monografii wydanych m.in. w wydawnictwie Springer. Doświadczenie i osiągnięcia naukowe prof. Sikorskiego doceniano zapraszając go do szerokiej współpracy międzyakademickiej, organizacyjnej oraz branżowej.

Dr inż. Krzysztof Kulikowski w projekcie będzie pełnił funkcję Kierownika Zespołu Projektowego. Brał udział w 8 projektach B+R, autorem ekspertyz oraz kierownikiem i wykonawcą prac zleconych m.in. przez firmy ABB, WCBKT, Nibe Biawar oraz MOOSE. Rzeczoznawca z zakresie Wielopoziomowe Przekształtniki Energoelektroniczne.  Od 2008 roku pracownik PB, w 2015 roku uzyskał tytuł doktora nauk technicznych. Jest współautorem ponad 28 prac naukowych. Współautor jednego udzielonego patentu oraz 2 zgłoszeń patentowych.

Dr inż. Piotr Falkowski, w projekcie będzie pełnił funkcję Kierownika obszaru związanego z budową prostownika aktywnego. Od 2012 roku pracownik PB, w 2017 roku uzyskał tytuł doktora nauk technicznych. W swojej działalności naukowej i zawodowej zajmuje się rozwijaniem algorytmów sterowania (w szczególności predykcyjnych), projektowaniem mikroprocesorowych układów sterowania oraz części silnoprądowych przekształtników energoelektronicznych. Brał udział w 7 pracach B+R i wdrożeniowych dla przemysłu (ABB, WCBKT, MOOSE), kierował jednym grantem naukowo-badawczym finansowanym ze środków NCN. Jest współautorem patentu dotyczącego sterowania energoelektronicznego filtra aktywnego. Ponadto jest współautorem 25 publikacji naukowych.

Dr inż. Adam Kuźma, w projekcie będzie pełnił funkcję głównego wykonawcy obszaru związanego z budową prostownika. Od 1996 roku pracownik PB, w 2006 roku uzyskał tytuł doktora nauk technicznych. W swojej działalności naukowej i zawodowej zajmuje się rozwijaniem algorytmów sterowania energoelektronicznych filtrów aktywnych oraz projektowaniem układów sterowania oraz części silnoprądowych przekształtników energoelektronicznych. Jest współautorem 10 publikacji naukowych.

ZOBACZ GALERIĘ (7 zdjęć) 

——————————————————

18 stycznia 2021 r. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju jako Instytucja Pośrednicząca dla Priorytetu POIR.01.01.01-00-1440/20 przedstawiło listę ocenionych projektów złożonych w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014- 2020 działanie 1.1/poddziałanie 1.1.1.

Na tej liście znalazło się Wojskowe Centralne Biuro Konstrukcyjno-Technologiczne S.A. i Politechnika Białostocka.

Tytuł projektu: Rekonfigurowany System Zasilania Statków Powietrznych 270V – 28V d.c.

Numer wniosku: POIR.01.01.01-00-1440/20

Koszt całkowity/kwalifikowalny projektu 9 544 224,51 zł
Wnioskowana kwota dofinansowania 7 026 709,47 zł
Rekomendowana kwota dofinansowania 7 026 709,47 zł

Kwota dofinansowania Politechniki Białostockiej: 4 179 485.49 zł netto

 

Czytaj także:

Protect Med. Szpital zakaźny i szpital jednoimienny – automatyczna rejestracja przez system MedTAB

Białostoccy naukowcy doradzą przy wyborze OZE w Podlaskiem

Studiuj na Politechnice Białostockiej. Zostań inżynierem