На само́м Ту-155 использовался двигатель НК-88 (только один — третий), работающий на водороде, и два ТРДД НК-8-2 (первый и второй). топливный бак с экранированной теплоизоляцией, вмещающий 20 м³ сжиженного газа был размещён в постоянно продуваемом воздухом в хвостовой части фюзеляжа (из-за конструктивных сложностей размещения в крыле).

  

В середине 70-х годов в связи с дефицитом мировой добычи нефти и углублением энергетического кризиса интенсифицировались работы по применению альтернативных видов топлива в промышленности и на транспорте.

 

 

В СССР Академией наук совместно с рядом научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро была разработана программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по широкому внедрению водородной энергетики в народное хозяйство. В авиационной промышленности она получила название: тема "Холод". ММЗ "Опыт" было поручено создание летающей лаборатории, использующей в качестве топлива жидкий водород (на базе самолета Ту-154Б). Эта программа позволяла одновременно кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, а также заложить основы создания гиперзвуковой и космической авиации. В ходе создания летающей лаборатории выявилась необходимость значительного расширения объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. В этот же период обострился дефицит традиционных видов топлив для транспортных средств (керосин, бензин) и потребовалась замена его природным газом, который для авиации наиболее приемлем в сжиженном состоянии - СПГ (сжиженный природный газ). Исходя из этих положений в АНТК им. А.Н. Туполева в 80-е годы был создан первый в мире самолет -летающая лаборатория Ту-155 (первоначальное обозначение ЛЛ Ту -154).

 

 

Жидкий водород с его высокой удельной теплотворной способностью, втрое превосходящей углеводородные топлива, с исключительной экологической чистотой оказался чрезвычайно перспективен как горючее для различных двигателей.

Сниженный природный газ обладает рядом ценных преимуществ по сравнению с традиционными авиационными топливами. При нарастающем дефиците нефтяных топлив запасы природного газа составляют значительную величину, а при неуклонном росте цен на нефтяные топлива цена на СПГ будет снижаться. Теплотворная способность СПГ на 15% превышает теплотворную способность авиационного керосина. Применение СПГ на самолетах позволяет существенно снизить вредное экологическое влияние на окружающую среду.

 

 

С целью летной оценки возможности использования криогенных топлив на Ту-155 по сравнению с базовым самолетом Ту-154Б были выполнены следующие конструктивные изменения:

• в специально выделенном отсеке салона самолета установили топливный бак с высокоэффективной теплоизоляцией для размещения жидкого водорода с температурой -253 С или сниженного природного газа с температурой -162 С;
• доработали топливную систему самолета;
• экспериментальный топливный комплекс включал в себя систему подачи топлива в двигатель, систему поддержания давления в баке с аварийным предохранительным устройством, систему циркуляции, наддува бака, систему аварийного слива криогенного топлива. Система подачи топлива состояла из центробежных и струйных насосов, теплоизолированных трубопроводов, криогенных агрегатов и клапанов;

Для управления и контроля работы криогенного комплекса на самолете установили три дополнительные системы:  

а) гелиевую, управляющую агрегатами силовой установки;

б) азотную,  замещающую обычную атмосферу в отсеках самолета и предупреждающую экипаж в случае утечки криогенного топлива задолго до взрывоопасной концентрации;

в) систему контроля вакуума в теплоизоляционных полостях;

г) вместо штатного центрального двигателя НК-8-2У установили экспериментальный двигатель НК-88, созданный в конструкторском бюро под руководством академика Н.Д.Кузнецова (при этом большое внимание уделили обеспечению взрывопожаробезопасности двигателя).

 

 

Для обслуживания экспериментального самолета и выполнения испытательных работ был создан авиационный криогенный комплекс. Он состоял из следующих систем:

• системы заправки криогенным топливом;
• системы пневмопитания;
• системы энергоснабжения;
• системы телевизионного контроля;
• системы газового анализа;
• системы орошения водой в случае пожара;
• системы контроля качества криогенного топлива.

Комплекс позволял проводить различные виды испытаний с использованием больших количеств криогенной жидкости. Летающая лаборатория делалась на базе серийного самолета Ту-154 № 85035, доработанного под стандарт Ту-154Б. 15 апреля 1988 года самолет Ту-155 совершил первый полет (экипаж под руководством летчика-испытателя В.Севанакаева. Самолет Ту-155 прошел обширный комплекс испытаний, в ходе которых установлено 14 мировых рекордов, совершен международный перелет по маршруту Москва - Братислава (Чехословакия) - Ницца (Франция), Москва - Ганновер (ФРГ).

Создание и летные испытания экспериментального самолета Ту-155 обогатили советскую науку. Был приобретен опыт проектирования систем, работающих на криогенных топливах, накоплен опыт в разработке технологических процессов изготовления таких систем, удалось освоить новое оборудование и новые технологические процессы.

Кроме того, была создана специальная экспериментальная база для испытаний самолетов с силовыми установками, работающими на криогенных топливах, освоены новая испытательная техника и новые методы испытаний. К настоящему времени приобретен опыт обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом, отработаны приемы и методы обеспечения взрыво-пожаробезопасности.

 

 

Приобретенный опыт в создании и испытаниях самолета Ту-155 стал хорошей базой для будущего освоения технологий создания пассажирских и грузовых самолетов на криогенных видах топлива, а также основой для участия нашей страны в международном сотрудничестве в этой области. Кроме того, к 90-м годам удалось создать реальную внутриотраслевую и межотраслевую кооперацию различных предприятий по разработке авиационных криогенных систем.

Основные характеристики Ту-155 аналогичны базовому Ту-154Б. Объем бака для криогенного топлива - 20 м3, максимальная продолжительность полета на криогенном топливе - 120 мин.

 

 

Двигатели на жидком водороде имели огромный потенциал развития. Топливо в резервуарах имело постоянную температуру -253 °C. С 1989 г. стали применять двигатели, работающие на СПГ (температура -162 °C).

Плюсом потребления СПГ в авиации является не только экологическая чистота, но и экономичность. При росте цен на нефть стоимость сниженного природного газа не увеличится. Теплотворная способность данного вида топлива на 15% выше, нежели углеродных аналогов (бензин и керосин).

 

День выдался теплым и солнечным. Заново выкрашенный Ту-155 с ярко-синей полосой через весь фюзеляж сиял своими блестящими боками, как бы подтверждая, что хоть сейчас готов взмыть в голубое небо. И происходило это уже не на летно-испытательной станции, где все специально приспособлено для заправки его сжиженным газом, а на совершенно обыкновенном аэродроме НИИГА в Шереметьеве. И невольно возникал вопрос, как же сегодня самолет будет здесь заправляться? Ну, керосином - понятно, а вот новым альтернативным топливом? Но главный конструктор Владимир Александрович Андреев решил не удовлетворять наше любопытство на словах, сказав, что мы сами сейчас все увидим. Вскоре к Ту-155 подкатили два грузовых автомобиля, приспособленных для перевозки сжиженного газа. Совершенно обыкновенные, какие нередко встречаются на московских улицах. Сначала к самолету приблизилась одна из машин - с азотом. Им продули всю заправочную систему, чтобы создать в ней нейтральную атмосферу. Затем подошел заправщик с сжиженным газом.

 

 

Происходило все совершенно буднично, как будто речь шла не о новом криогенном топливе, а об обыкновенном керосине. Когда заправщики отошли, мы, вполне естественно, стали уговаривать Андреева разрешить полететь на этом пока еще единственном криогенном самолете. Хотелось стать первыми его пассажирами, - Что вы, этого вам никто и ни за что не позволит, - ответил Владимир Александрович. - Это хоть и первый показательный, но все же испытательный полет, и на борту может находиться только экипаж. Таковы правила.

И мне пока приходится довольствоваться лишь наблюдением за полетом криогенного самолета со стороны. Сейчас вместе полетим параллельным курсом на Ту-154 сопровождения. Вскоре поднялся в воздух Ту-155, правый двигатель которого - НК-88 работал на сжиженном природном газе. На борту, кроме Андреева и других представителей КБ и летно-испытательной станции, с нами были английские кинодокументалисты. Их тоже очень интересовал первый криогенный самолет, и они хотели все запечатлеть на пленку.

 

Валерий Владимирович Архипов рассказывает, что перед полетом Генеральный конструктор опытно конструкторского бюро по созданию двигателя НК688, дважды Герой социалистического труда, генерал6лейтенант Николай Дмитриевич Кузнецов подошел к нему, посмотрел в глаза и четко сказал: "Те6е замены нет и у тебя нет права на ошибку. Посвяти этот полет тем, кого больше всего любишь". Легко сказать  “нет права на ошибку”. А попробуй сохранить четкость мышления, когда у тебя за спиной емкость объёмом 17,5 куб. метров, частично заполненная жидким водородом. Весьма опасные последствия его возможных утечек должны нейтрализовываться азотом, ёмкость с которым разделяли кабину пилотов и

эксплуатационно6топливный комплекс (ЭТК). ЭТК включал также и сложную систему управления, основной контроль за которой как раз и осуществлял В.В. Архипов в качестве ведущего инженера, а стало быть и бортового руководителя полета.

 

 

При отрыве самолета от взлетной полосы Валерий Владимирович через самолетное переговорное устройство сделал заявление в открытом эфире о посвящении полета памяти майора Архипова (это заявление было зафиксировано службой внешней разведки США). По успешному завершению полета генерал обнял и поблагодарил бортового руководителя полета. У генерала были веские причины для такого отношения с Валерием Владимировичем, у которого в феврале того же года геройски погиб за рубежом его младший брат военный разведчик майор Архипов.

Первый полёт завершился чуть раньше намеченного, для чего у бортового руководителя были веские доводы: в азотном отсеке датчики зафиксировали наличие азота, который должен был автоматически появиться при утечках водорода. Но, слава Богу, причина была иная: азот поступал через баллонный вентиль, разгерметизировавшийся при осуществлении самолетом крена в обе стороны от оси. Это стало понятно только на земле.

Полет продолжался всего 21 минуту по малым кругам на разных высотах не выше 600 м.

 

 

Технические идеи и решения, которые были применены в создании Ту-155, внесли огромный вклад в советскую науку. Страна получила важнейший опыт работы проектирования систем, работающих на криогенном топливе, которые в то время называли технологиями будущего. Освоены новые методы исследования, создана экспериментальная база летательных аппаратов, потребляющих в качестве горючего сниженный природный газ или водород. Специально под этот тип топлива спроектированы противопожарные системы.

 

 

На базе самолета Ту-155 было потом построено много моделей авиалайнеров и грузовых самолетов, несущих криогенные силовые установки. Направление по внедрению альтернативного вида топлива в авиации с начала 90-х годов обрело международный характер. В 90-х годах построена мощная кооперационная система предприятий, делающая криогенные силовые установки для различных отраслей промышленности и транспорта.

 

Авторы (В.А. Андреев, В.Д. Борисов, В.Т. Климов, В.В. Малышев и В.Н. Орлов) еще раз подчеркивали свою оптимистическую позицию, причем с приведением следующих доводов:

"…Тема криогенных топлив вышла из моды. Бесценные наработки в этой области, как и во многих других, где российские специалисты занимали ведущие мировые позиции, могут быть безвозвратно утеряны. Но переход на новые альтернативные источники энергии являются жестокой необходимостью. Ученые могут ошибаться на 50 и даже на 100 лет, однако ископаемые топлива в какой-то момент будут исчерпаны. Потеря источников энергии такой же "конец света", как и любые другие глобальные катастрофы и беды. Та страна, ученые и специалисты которой первыми найдут оптимальное решение проблемы перехода на неисчерпаемые источники энергии, получит доминирующее положение в мире. Особенно это важно для России с учетом огромного населения, богатейших природных ресурсов, занимаемого географического положения, климатических зон и огромных расстояний".

Добавить к приведенному высказыванию нечего. Нынешнее время только подкрепляет прогноз 12-летней давности. Нужно быстрее обретать уверенность в спасительном назначении водорода и эту уверенность воплощать в мегапроектах, подобных криогенному самолету Ту-155. 

 

 

Дальность полёта максимальная — 2800 км.

Продолжительность полёта на криогенном топливе — 2 ч.

Масса: пустого — 52 т, взлётная нормальная — 98 т.

Скорость: максимальная — 950 км/ч, крейсерская — 850 км/ч.

Экипаж — 4 чел.

 

Статья составлена по материалам:

Википедия

http://www.airwar.ru/

http://airspot.ru/

http://engine.aviaport.ru/

Фото: Оксана Пащенко

Обработка: Антон Харисов

При использовании материала, указывать источник: http://z25t.ru