Ту-155: первый самолет на сжиженном водороде
В 70-х годах весь мир, в т. ч. косвенно и Советский Союз, остро ощущал нехватку нефти: как следствие, разразился энергетический кризис. Тогда, пожалуй, впервые человечество начало понимать: рано или поздно «черное жидкое золото» закончится и что дальше? Правда, как считают геологи, ресурсы природного газа на Земле превышают количество нефти, угля в несколько десятков раз! Но все равно нужно искать иные виды горючего.
Здесь речь пойдет о криогенном (что значит «рожденный холодом») горючем. Его суть в том, что на газ воздействуют чрезвычайно (близкой к абсолютному нулю) низкой температурой, из-за чего он становится жидким. Для проведения эксперимента использовали водород, позже – СПГ.
В семидесятые СССР становится мировым лидером по объемам разведанных запасов «голубого топлива». В это же время стартуют работы, связанные с постройкой пассажирского (в перспективе) воздушного судна с криогенными авиамоторами. Точнее сказать, специально новую машину не делали: использовали серийный Ту-154Б, который соответствующим образом модифицировали. Разработки по созданию криогенного авиамотора вело КБ по двигателестроению (Куйбышев) под началом Кузнецова Н. Д.
Своеобразным толчком к постройке самолета стала разработанная Академией наук СССР программа НИОКР. Ее суть – исследование возможностей использования водорода, как источника энергии, в народном хозяйстве. В авиации программу называли проще – «Холод». В соответствии с ней предполагалась разработка силовых установок, работающих на криогенном горючем.
Еще один «мотив» – ускоряющееся развитие космической промышленности: тогда проектировали «Буран», а у него одна из ступеней ракеты-носителя «питалась» именно криогенным водородом. Постройка Ту-155 стартовала после 1980-го. Подразумевалось, что это будет летающая лаборатория.
Места для операторов, наблюдающих за работой криогенного двигателя. Фото: YouTube.com
Многие считают: водород не «портит» атмосферу. Вопрос спорный. Да, при его сгорании выделяется вода и немного оксида азота. Но как добывают этот газ? В ходе этого процесса возможно загрязнение атмосферы ничуть не меньшее, чем при использовании авиационного керосина.
Ее немного переделали и попутно решили ряд проблем технического характера. В задней части воздушного судна обустроили герметичное отделение, где расположили резервуар под горючее на 20 куб. м. Емкость экранировали с использованием теплоизолирующих материалов и вакуума, чтобы поддерживать температуру жидкого водорода на уровне -253°.
Бак под топливо выглядел именно так: в виде отдельных емкостей. Фото: YouTube.com
Было бы не совсем верно говорить, что лайнер летал исключительно на жидком водороде. Он использовался только в одном (индекс НК-88) из трех двигателей – правом. Горючее в него подавалось не обычным, а высоконапорным турбированным насосом (подобные применяют в движках для ракет). Два других авиамотора были штатными, от обычного Ту-154Б.
Справа – водородный двигатель, от штатного снаружи отличающийся наплывом сверху. Фото: YouTube.com
К 1988-му водородный двигатель установили на штатное место, справа. Готовый Ту-155 выкатили из цеха. Испытания прошли удачно и показали, что использование СПГ, если сравнивать с авиакеросином, экономически целесообразно. Ту-155 впервые оторвался от земли 15.04.1988. Командовал экипажем известный на то время летчик-испытатель В. Севанькаев. Первый раз в истории человечества был совершен полет на криогенном горючем. Эксперимент закончился удачно: самолет благополучно приземлился. Правда, экипажу пришлось еще раз «взлететь»: летчиков качали на руках, подбрасывая вверх.
Водород – взрывоопасный газ и после печально известной катастрофы дирижабля «Гинденбург» в 1937-м году человечество относится к нему с недоверием. Такое положение дел длительное время сдерживало развитие криогенной энергетики. Существовал даже термин: «синдром Гиндербурга».
Противопожарная система. Фото: YouTube.com
Чтобы обеспечить безопасность в топливном отсеке, из него удалили почти всю электрическую проводку для исключения возможности образования искры. Также была разработана дренажная система, выводящая пары газа подальше от авиадвигателя и источников электроэнергии. Для контроля над работой топливного отсека дополнительно установили свыше тридцати бортовых систем.
Самолет остался тот же, просто в документах его переименовали, что было связано с переоборудованием на более удобное при использовании горючее – сжиженный природный газ, или СПГ. Модифицированный двигатель получил индекс НК-89. Применение водорода сопряжено с рядом проблем. Например, из-за большой взрывоопасности газа на аэродроме требовалось оборудовать специальные хранилища, иметь технику для транспортировки и заправки самолета. Да и стоил водород гораздо дороже, нежели СПГ.
Выступ наверху – часть дренажной системы. Фото: YouTube.com
Тем более, что природный газ просто добывали, без вреда для атмосферы. К тому же он хранился и применялся при температуре -160°, а это на сто градусов выше по сравнению с водородом. Если же говорить об авиакеросине, то СПГ выделяет на 15 % энергии больше. На столько же уменьшается расход горючего.
Кабина пилотов выглядела стандартно. Фото: YouTube.com
Всего Ту-155 семьдесят раз поднимался в небо. При этом только в пяти экспериментальных полетах роль топлива играл водород: в других случаях – СПГ. В ходе испытаний не наблюдалось ни одного отказа криогенной системы. На альтернативном топливе Ту-155 совершал перелеты из Москвы в Ганновер, Братиславу, Ниццу. Был замечен и еще один плюс: движок внутри и сопло оставались чистыми. Вспомните «классическую» картинку: самолет с керосиновыми авиамоторами, загрязненными копотью!
Если раньше на Западе как-то мало обращали внимания на водородное топливо, то сегодня ситуация иная. Уже достаточно много выпущено автомобилей, использующих альтернативное горючее, построены специальные заправочные станции. Что касается самолетов, то в 2020-м водородный авиадвигатель, разработанный калифорнийской компанией, включен в список лучших изобретений года. Уже создано шестиместное воздушное судно, к 2024-му американцы обещают показать 19-местную модель. А к 2028-му – машину на 50 пассажиров. В ФРГ проводятся испытания пассажирского HY4, двигатели которого частично работают на водороде. Подобные исследования проводят в Японии, КНР.
HY4 с гибридным (электричество и водород) двигателем. Фото: YouTube.com
В Советском Союзе в конце 80-х работы по созданию летательных аппаратов на криогенном горючем велись очень интенсивно: советские специалисты опережали своих конкурентов, как минимум, на десятилетие. Например, был готов проект двухтопливного воздушного судна, летающего на природном газе или керосине. Подобное техническое решение можно было реализовать и в отношении вертолетов. Но развал Союза перечеркнул все планы.
Самолет сохранился чудом: его едва не сожгли при съемке одного из фильмов. Причем, специально, просто для эффектного кадра. Однако машина уцелела и сегодня находится на аэродроме в Жуковском. Правда, водородный двигатель с него сняли. Большинство поклонников советской авиации считают: из Ту-155 необходимо сделать музей, чтобы молодежь видела и гордилась достижениями своей страны.
Здесь речь пойдет о криогенном (что значит «рожденный холодом») горючем. Его суть в том, что на газ воздействуют чрезвычайно (близкой к абсолютному нулю) низкой температурой, из-за чего он становится жидким. Для проведения эксперимента использовали водород, позже – СПГ.
Начало
В семидесятые СССР становится мировым лидером по объемам разведанных запасов «голубого топлива». В это же время стартуют работы, связанные с постройкой пассажирского (в перспективе) воздушного судна с криогенными авиамоторами. Точнее сказать, специально новую машину не делали: использовали серийный Ту-154Б, который соответствующим образом модифицировали. Разработки по созданию криогенного авиамотора вело КБ по двигателестроению (Куйбышев) под началом Кузнецова Н. Д.
Американцы тоже занимались подобным вопросом. Эксперименты (проект Project Bee) проводили еще в 1957-м. Тогда бомбардировщик В-57В с мотором на водороде сумел 20 минут продержаться в воздухе в районе озера Эри.
Своеобразным толчком к постройке самолета стала разработанная Академией наук СССР программа НИОКР. Ее суть – исследование возможностей использования водорода, как источника энергии, в народном хозяйстве. В авиации программу называли проще – «Холод». В соответствии с ней предполагалась разработка силовых установок, работающих на криогенном горючем.
Всего было четыре «Холода»: от первого исследовательского до программы по применению природного сжиженного газа.
Еще один «мотив» – ускоряющееся развитие космической промышленности: тогда проектировали «Буран», а у него одна из ступеней ракеты-носителя «питалась» именно криогенным водородом. Постройка Ту-155 стартовала после 1980-го. Подразумевалось, что это будет летающая лаборатория.
Места для операторов, наблюдающих за работой криогенного двигателя. Фото: YouTube.comМногие считают: водород не «портит» атмосферу. Вопрос спорный. Да, при его сгорании выделяется вода и немного оксида азота. Но как добывают этот газ? В ходе этого процесса возможно загрязнение атмосферы ничуть не меньшее, чем при использовании авиационного керосина.
Компоновка Ту-155
Ее немного переделали и попутно решили ряд проблем технического характера. В задней части воздушного судна обустроили герметичное отделение, где расположили резервуар под горючее на 20 куб. м. Емкость экранировали с использованием теплоизолирующих материалов и вакуума, чтобы поддерживать температуру жидкого водорода на уровне -253°.
Бак под топливо выглядел именно так: в виде отдельных емкостей. Фото: YouTube.comБыло бы не совсем верно говорить, что лайнер летал исключительно на жидком водороде. Он использовался только в одном (индекс НК-88) из трех двигателей – правом. Горючее в него подавалось не обычным, а высоконапорным турбированным насосом (подобные применяют в движках для ракет). Два других авиамотора были штатными, от обычного Ту-154Б.
Справа – водородный двигатель, от штатного снаружи отличающийся наплывом сверху. Фото: YouTube.comК 1988-му водородный двигатель установили на штатное место, справа. Готовый Ту-155 выкатили из цеха. Испытания прошли удачно и показали, что использование СПГ, если сравнивать с авиакеросином, экономически целесообразно. Ту-155 впервые оторвался от земли 15.04.1988. Командовал экипажем известный на то время летчик-испытатель В. Севанькаев. Первый раз в истории человечества был совершен полет на криогенном горючем. Эксперимент закончился удачно: самолет благополучно приземлился. Правда, экипажу пришлось еще раз «взлететь»: летчиков качали на руках, подбрасывая вверх.
О безопасности
Водород – взрывоопасный газ и после печально известной катастрофы дирижабля «Гинденбург» в 1937-м году человечество относится к нему с недоверием. Такое положение дел длительное время сдерживало развитие криогенной энергетики. Существовал даже термин: «синдром Гиндербурга».
Противопожарная система. Фото: YouTube.comЧтобы обеспечить безопасность в топливном отсеке, из него удалили почти всю электрическую проводку для исключения возможности образования искры. Также была разработана дренажная система, выводящая пары газа подальше от авиадвигателя и источников электроэнергии. Для контроля над работой топливного отсека дополнительно установили свыше тридцати бортовых систем.
Проект Ту-156
Самолет остался тот же, просто в документах его переименовали, что было связано с переоборудованием на более удобное при использовании горючее – сжиженный природный газ, или СПГ. Модифицированный двигатель получил индекс НК-89. Применение водорода сопряжено с рядом проблем. Например, из-за большой взрывоопасности газа на аэродроме требовалось оборудовать специальные хранилища, иметь технику для транспортировки и заправки самолета. Да и стоил водород гораздо дороже, нежели СПГ.
Выступ наверху – часть дренажной системы. Фото: YouTube.comТем более, что природный газ просто добывали, без вреда для атмосферы. К тому же он хранился и применялся при температуре -160°, а это на сто градусов выше по сравнению с водородом. Если же говорить об авиакеросине, то СПГ выделяет на 15 % энергии больше. На столько же уменьшается расход горючего.
Кабина пилотов выглядела стандартно. Фото: YouTube.comВсего Ту-155 семьдесят раз поднимался в небо. При этом только в пяти экспериментальных полетах роль топлива играл водород: в других случаях – СПГ. В ходе испытаний не наблюдалось ни одного отказа криогенной системы. На альтернативном топливе Ту-155 совершал перелеты из Москвы в Ганновер, Братиславу, Ниццу. Был замечен и еще один плюс: движок внутри и сопло оставались чистыми. Вспомните «классическую» картинку: самолет с керосиновыми авиамоторами, загрязненными копотью!
Перспективы криогенной авиации
Если раньше на Западе как-то мало обращали внимания на водородное топливо, то сегодня ситуация иная. Уже достаточно много выпущено автомобилей, использующих альтернативное горючее, построены специальные заправочные станции. Что касается самолетов, то в 2020-м водородный авиадвигатель, разработанный калифорнийской компанией, включен в список лучших изобретений года. Уже создано шестиместное воздушное судно, к 2024-му американцы обещают показать 19-местную модель. А к 2028-му – машину на 50 пассажиров. В ФРГ проводятся испытания пассажирского HY4, двигатели которого частично работают на водороде. Подобные исследования проводят в Японии, КНР.
HY4 с гибридным (электричество и водород) двигателем. Фото: YouTube.comВ Советском Союзе в конце 80-х работы по созданию летательных аппаратов на криогенном горючем велись очень интенсивно: советские специалисты опережали своих конкурентов, как минимум, на десятилетие. Например, был готов проект двухтопливного воздушного судна, летающего на природном газе или керосине. Подобное техническое решение можно было реализовать и в отношении вертолетов. Но развал Союза перечеркнул все планы.
Дальнейшая судьба Ту-155
Самолет сохранился чудом: его едва не сожгли при съемке одного из фильмов. Причем, специально, просто для эффектного кадра. Однако машина уцелела и сегодня находится на аэродроме в Жуковском. Правда, водородный двигатель с него сняли. Большинство поклонников советской авиации считают: из Ту-155 необходимо сделать музей, чтобы молодежь видела и гордилась достижениями своей страны.
- Сергей М.
- https://youtube.com
Рекомендуем для вас
У машины бывает больше мощности. Почему небольшому самолёту хватает 115 сил?
Автомобиль с мотором 115 лошадиных сил никого не удивляет. Для самолёта та же цифра кажется почти скромной: машине ведь нужно поднять в воздух себя, людей и...
Четыре цилиндра и турбонаддув: что известно об авиадвигателе М105
В сообщении о М105 важно точно назвать полученный документ. Сертификат разработчика относится к соответствию организации установленным требованиям;...
Т-16 вёз груз перед собой. Зачем шасси сделали настолько необычным
У обычного трактора впереди находится капот, а груз чаще едет в прицепе сзади. Семейство Т-16 узнаётся по другой картине. Перед водителем расположена грузовая...
«Урал» без оппозита: чем Neo 500 отличается от привычного Gear Up
Первые 26 мотоциклов прибыли в штат Вашингтон. В новой модели сохранили коляску и задний ход, но сменили двигатель, трансмиссию и платформу....
Зачем локомотиву песок, если он должен ехать по чистым рельсам
В запасах локомотива есть материал, который легко не заметить за разговорами о мощности: песок. Его подают к месту, где стальное колесо касается рельса. Он...
Машина без запаски: что покупатель получает вместо неё
Под полом багажника может оказаться аккуратный лоток с компрессором и бутылкой жидкости. Место похоже на отсек для инструмента, а большого колеса нет....
ЯМЗ работает и на дороге, и на рельсах. Что скрывает индекс двигателя
Грузовик едет по дороге, комбайн подолгу работает в поле, мотовоз передвигает железнодорожную технику. В их описаниях можно встретить двигатели одного...
«Кировец» поворачивает всем корпусом. Что даёт подвижная рама
У большого «Кировца» на повороте меняется сам силуэт. Передняя половина машины смотрит в одну сторону, задняя ещё идёт под углом к ней. Колёса при этом не...
Провода над карьером: как самосвал получает больше тяги на подъёме
На подъёме самосвал поднимает токоприёмник к контактной линии над дорогой. На первый взгляд он становится огромным троллейбусом с камнями вместо пассажиров. Но...
Что крутит винт вертолёта, если двигатель остановился
У вертолёта сразу видно, за что отвечает двигатель: он вращает винт над кабиной. Поэтому остановку мотора легко представить как остановку самого винта. Однако...
Зачем гоночному мотору бак для масла, если под ним уже есть поддон
Мотор может остаться без нормальной подачи масла посреди длинного поворота, хотя на стоянке уровень был в порядке. В обычном двигателе запас масла находится в...
Он свешивается к асфальту. Зачем гоночной коляске такой пассажир?
Пассажир смещается над платформой коляски и переносит вес к её колесу. С обочины кажется, что он вот-вот выпадет: корпус уже сбоку от машины, шлем низко над...
Грузовик спускает шины на ходу. Куда уходит воздух и что это даёт
На асфальте водитель следит, чтобы колесо не стало мягким. На рыхлой дороге тяжёлому вездеходу иногда специально снижают давление. Если машина оборудована...