среда 08/12/2021
02/09/2021 14:27 02/09/2021 17:49 12/09/2021 20:31 12/09/2021 20:33
СМИ: в Китае начали собирать первый экземпляр российско-китайского самолета CR929
Базовая версия CR929-600 сможет перевозить 280 пассажиров на расстояние до 12 тыс. км
Путин назвал недопустимыми сбои при организации льготных авиаперевозок из ДФО
Президент подчеркнул, что вопрос субсидируемых авиабилетов нужно держать на постоянном контроле
Пассажирский самолет совершил жесткую посадку в Иркутской области
Самолет L-410 совершил жесткую посадку в тайге в Иркутской области.
СК: Все пассажиры совершившего жесткую посадку L-410 в Иркутске живы
Главная | О Фонде | Дела и планы Фонда | Cовещания и конференции | Новости СМИ | Статьи в прессе | Авиаторы шутят | Форум | Реклама
Партнёр гражданской авиации Фонд развития инфраструктуры воздушного транспорта «Партнёр гражданской авиации» Гражданская Авиация РоссииГражданская Авиация России
ФОНД
НАШИ
ПАРТНЁРЫ
Авиакомпании Авиастроение и ремонт Поставки ГСМ и топливозаправка Аэропорты СДЕЛАНО В РОССИИ
Производство оборудования Кетеринг Обслуживание авиапредприятий Средства навигации и связи
Страхование и лизинг Правовое обеспечение
ПОИСК ПАРТНЁРОВ:
Регистрация нового партнёра Контакты и реквизиты

Самолеты на водороде: прорыв в будущее, или летающая «Хиросима»?

Одним из основных элементов энергетической безопасности любого общества является обеспеченность топливом. В настоящее время основным энергоносителем является топливо нефтяного происхождения. Устойчивая тенденция роста потребления нефтяного топлива привела к значительному увеличению темпов расходования невозобновляемых запасов нефти, которые, по прогнозам ученых, в ближайшее время не будут обеспечивать потребности общества в связи с исчерпанием запасов нефти в легко доступных районах и переходом на добычу в труднодоступных. Это неизбежно будет повышать цену нефтепродуктов. Уже сейчас цена топлива составляет 30-50% эксплуатационных расходов авиационных судов в то время как совсем недавно она составляла 10-15%.

 

По данным ОПЕК нефть в России иссякнет быстрее, чем в странах Востока. Поэтому сроки внедрения перспективных проектов для России должны быть более жесткими, чем в других странах

Необходимо будет найти возможности и пути перехода на альтернативные виды топлива или на создание так называемых гибридных силовых установок (ГСУ) в промышленности, в том числе и в авиации.


Летающая «Хиросима»

Ту-155 в Жуковском, 2001 год  © wikipedia.org

 

Весной этого года исполнилось 33 года со дня первого полета самолета Ту-155, силовая установка которого могла работать как на жидком водороде, так и на сжиженном природном газе. Всего было выполнено более 100 полетов, из них 5 на жидком водороде, установлено 14 мировых рекордов. Тот первый полет заложил основы создания советской гиперзвуковой и космической авиации, он по праву считается первым в мире полетом на криогенном топливе. Американские специалисты отмечали, что «полеты советского самолета на жидком водороде являются в истории авиации такой же вехой, как и первый орбитальный полет спутника в 1957 году».

Что из себя представлял себя Ту-155? Это был пассажирский самолет Ту-154, в котором проектировщикам пришлось существенно изменить компоновку лайнера и решить целый ряд сложнейших технических задач.

В частности, правый двигатель самолета заменили модифицированным НК-88, созданным в Самаре в двигателестроительном конструкторском бюро под руководством академика Николая Дмитриевича Кузнецова на базе серийного двигателя для Ту-154 НК-8–2 и работающим на жидководородном топливе. Двигатель мог работать и на сжиженном природном газе. Для подачи водорода вместо привычного насоса установили высоконапорный турбонасосный агрегат наподобие тех, что используются в ракетных двигателях.

В связи с тем, что водород был взрывоопасен, хранить и транспортировать его можно только в жидком состоянии при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (273C ниже нуля).

В хвостовой части фюзеляжа, где был пассажирский салон, туполевцы оборудовали герметичный отсек и установили в нем криогенный бак на 20 куб. м. жидкого водорода с экранно-вакуумной теплоизоляцией.

Ту-155 на МАКС-2019  © DonSimon / wikipedia.org
 

Чтобы обеспечить взрыво- и пожаробезопасность самолета, из отсека с криогенным баком убрали почти всю электропроводку – источник возможного образования искры. Спроектировали и смонтировали дренажную систему, которая отводит из бака пары водорода на безопасное расстояние от двигателей и источников электричества. Установили азотную систему, замещающую азотную атмосферу в отсеках самолета и предупреждающую экипаж в случае утечки криогенного топлива задолго до взрывоопасной концентрации.

Интересно отметить, что система газового контроля для самолета была разработана в московском Опытно-конструкторском бюро автоматики (ОКБА) под руководством Юрия Михайловича Лужкова, будущего мэра Москвы. Всего было сконструировано более 30 дополнительных бортовых систем.

Самолет, заправленным водородом, местные аэродромные остряки называли «Хиросимой», газовой камерой или вообще «атомной бомбой»!


Первый полет «Хиросимы»

Переоборудованный таким образом Ту-155 впервые поднялся в воздух 15 апреля 1988 года. Его пилотировал заслуженный летчик-испытатель Владимир Андреевич Севанькаев. В состав экипажа входили второй пилот Валерий Викторович Павлов, борт-инженер Анатолий Александрович Криулин, второй борт-инженер Юрий Михайлович Кремлев, ведущий инженер-испытатель Валерий Владимирович Архипов.

Я попал на этот самолет, в общем-то, случайно, – вспоминает В.В. Архипов, ведущий инженер по летным испытаниям самолетов, заслуженный испытатель космической техники РФ. – В то время работал в ЛИИ им. М.М. Громова в отряде космонавтов Игоря Волка, который его и возглавлял, и готовился к полетам на космическом самолете «Буран». В 1984 году пришел приказ министра авиационной промышленности СССР о командировании меня на Ту-155 в качестве ведущего инженера по летным испытаниям. Почему меня? Я имел неплохое летное и инженерное образование, немалый опыт работы в течение восьми лет в ЛИИ на испытательной работе.

Я до сих пор помню этот теплый и солнечный день на Жуковской летно-испытательной и доводочной базе Туполева (ЖЛИиДБ), продолжил свой рассказ Архипов.

Несмотря на хорошую погоду, на душе было тревожно. Как же, предстояло сделать первый полет на самолете, заправленным водородом. Я участвовал во всех этапах наземных испытаний, когда выполнялась проверка функционирования всех экспериментальных систем, включая работу двигателя НК-88 на жидком водороде.


Я был уверен в надежной работе материальной части самолета и двигателя, но все равно волновался. Но меня утешил генеральный конструктор НК-88 Николай Дмитриевич Кузнецов, который подошел ко мне и сказал:

Валера, все будет хорошо. Ты понимаешь, что не имеешь права на ошибку. Над этой темой работали тысячи людей, и ты не имеешь права их подвести. И еще раз повторю, все будет нормально!

Потом самолет заправили водородом и азотом. Экипаж самолета занял свои места. Полет продолжался всего 21 минуту. Он завершился чуть раньше намеченного, потому что ведущий инженер Валерий Архипов зафиксировал наличие азота в топливных баках, который должен был автоматически появиться только при утечках водорода.

Архипов дал команду на окончание полета, и самолет, несмотря на недоуменные взгляды экипажа, благополучно приземлился. Уже на земле выяснилось, что утечки водорода не было, а был виноват баллонный азотный вентиль, который разгерметизировался при эволюциях самолета. У Архипова тогда появилась первая седая прядь в волосах…

В июне 1988 года программа летных испытаний на жидком водороде была выполнена полностью. После этого Ту-155 подвергся доработке для полетов с использованием сжиженного природного газа.

Создание и летные испытания экспериментального самолета Ту-155 серьезно обогатили отечественную науку и технику. 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. Наработан опыт обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом.

Водород или сжиженный газ?

В 1989 году самолет переоборудовали на использование сжиженного природного газа (температура −162°C). Он получил название Ту-156.

Ту-156  © airwar.ru

Сниженный природный газ обладает рядом ценных преимуществ по сравнению с традиционными авиационными топливами. Теплотворная способность СПГ на 15% превышает теплотворную способность авиационного керосина. Применение СПГ на самолетах позволяет существенно снизить вредное экологическое влияние на окружающую среду.

При оборудовании самолета были дополнительно установлены гелиевая система (для управления силовой установкой), азотная (замещает обычную атмосферу в отсеках самолета и предупреждает об утечке криогенного топлива), система контроля вакуума в теплоизоляционных полостях.

Первый испытательный полет на сжиженном газе был совершен 18 января 1989 года. После полета генеральный конструктор Алексей Андреевич Туполев (сын А.Н.Туполева) сказал:

Сегодня впервые в мире поднялся самолет, используя в качестве топлива сжиженный природный газ. И мы надеемся, что этот первый полет этого самолета даст нам возможность собрать все научно-экспериментальные данные и построить самолет, на котором уже в ближайшее время смогут летать пассажиры.

К сожалению, его прогноз не оправдался, хотя во всем мире, включая Россию, сегодня строятся самолеты на водородных элементах. Однако, как утверждают эксперты, более перспективны лайнеры на основе так называемых гибридных силовых установок (ГСУ).


ГСУ в авиации

Если говорить точно, то ГСУ, как это не странно звучит, применяются в авиации давно. Например, турбореактивный двигатель с форсажной камерой. Он состоит из 2 двигателей: ТРД и прямоточного двигателя, функции которого выполняет форсажная камера.  Или турбовинтовой двигатель, который в себе сочетает ТРД с его реактивной струей,  и воздушный винт, который и создает основную часть тяги.

Известно, что Airbus и DLR экспериментально доказали, что топливные элементы могут быть использованы в качестве наземной вспомогательной силовой установки, которая, подключенная к самолету, обеспечивает подачу электричества на освещение, кондиционирование салона и для других нужд в то время, когда авиационные двигатели отключены.

А то предпринимает Россия?

ЦИАМ совместно с другими отечественными предприятиями отрасли разрабатывает демонстратор ГСУ большой мощности, который предполагается испытывать на летающей лаборатории, оборудованной на базе пассажирского самолета Як-40. Проектируемая ГСУ представляет собой воздушный винт, приводимый электродвигателем с предполагаемой мощностью 500 кВт. Питание электродвигателя осуществляется за счет аккумуляторов и электрогенератора, вращаемого газотурбинным двигателем. Одним из рассматриваемых вариантов ГТД для применения в составе ГСУ в качестве первичного источника энергии является отечественный двигатель ТВ7-117В.

 

Уже сегодня в России создаются двигатели-гибриды, которые могут стать двигателями авиации завтрашнего дня. Об одном таком рассказал генеральный конструктор ОДК-Климов Всеволод Елисеев.

По его словам, это демонстратор на базе мотора ВК-650В. Газотурбинная энергетическая установка представляет собой газотурбинный двигатель в составе гибридной силовой установки (ГСУ), обеспечивающий совместно с электрогенератором выработку электрической энергии, используемой для привода воздушного винта и других потребителей на борту летательного аппарата.

Применение ГСУ позволяет снизить выброс газов в атмосферу, расход топлива, увеличить ресурс ТРД и надежность силовой установки, отказаться от механической трансмиссии, повысить энерговооруженность.

Для реализации этой идеи возможно использование топливных элементов с высокотемпературным твердооксидным электролитом (ТОТЭ). Преимуществом ТОТЭ по сравнению с другими видами топливных элементов является его сравнительно большая стойкость к различным вредным воздействиям и способность использовать в качестве топлива, помимо водорода, окись углерода, что делает возможным работу ТОТЭ на смеси окиси углерода и водорода, получаемой из жидкого авиационного топлива, то есть на синтез-газе.

Важной особенностью ТОТЭ является то, что они выделяют горячие электродные газы, способные совершать работу на газовой турбине и вырабатывать дополнительную электрическую энергию. Поэтому при использовании ТОТЭ возникает возможность создания ГВСУ, в которой топливная батарея ТОТЭ, аналогично традиционной камере сгорания, служит источником горячего газа для газотурбинной установки.

Научно - исследовательские работы (НИР) «Создание демонстратора ГСУ» продлятся до 2023 г. С 2024 по 2028 г будут проведены ОКР «Создание ГСУ под потребителя». Предварительная стоимость освоения проекта составит 500 млн. руб. Первый макет этой гибридной силовой установки будет представлен на МАКС-2021.




НАШИ КОНТАКТЫ
Координаты Фонда:

125167, Москва, Ленинградский проспект, д. 37, корп. 3
Тел.: (915) 218-56-58

Электронная почта

Учебные заведения ГА

Подготовка кадров ГА - одна из наиболее острых проблем отрасли. Отрасли остро не хватает пилотов, кадров инженерно-технического профиля, диспетчеров по УВД, профессиональных техников.
В текущем году авиационные учебные заведения страны увеличивают прием студентов.

Информационное агентство Российская авиация и космонавтика

Denzy

Союз авиапроизводителей


ПОИСК МАТЕРИАЛОВ
Главная | О Фонде | Дела и планы Фонда | Cовещания и конференции | Новости СМИ | Статьи в прессе | Авиаторы шутят | Форум | Реклама
Новости гражданской авиации и авиакомпаний | Фонд «Партнёр гражданской авиации» | Карта сайта

Материалы об авиакомпаниях:

Авиакомпании в Фонде «Партнёр гражданской авиации»
Новости СМИ об авиакомпаниях | Статьи в прессе об авиакомпаниях | Авиакомпания «Россия» | Авиакомпания «Аэрофлот» | Авиакомпания «Атлант-Союз»
Типы бюджетных авиакомпаний | Как правильно выбрать авиакомпанию? | Обязанности авиакомпании при задержке рейса | «Черный список» авиакомпаний