15 апреля этого года исполнилось 20 лет со дня первого полета самолета Ту-155, силовая установка которого могла работать как на жидком водороде, так и на сжиженном природном газе.
В середине 70-х годов, в связи с дефицитом мировой добычи нефти и углублением энергетического кризиса, во всем мире и, в том числе в СССР, 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".
С инициативой создания экспериментального самолета, использующего в качестве топлива жидкий водород, выступил Генеральный конструктор ОКБ А.Н. Туполева Алексей Андреевич Туполев. Эта программа позволяла одновременно кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, а также заложить основы создания гиперзвуковой и космической авиации. В ходе разработки самолета выявилась необходимость значительного расширения объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по теме "Холод". Жидкий водород с его высокой удельной теплотворной способностью, втрое превосходящей углеводородные топлива, с исключительной экологической чистотой оказался чрезвычайно перспективен как горючее для различных двигателей, особенно для проектов гиперзвуковых летательных аппаратов как гражданского, так и военного назначения.
В этот же период обострился дефицит традиционных видов топлива для транспортных средств (керосин, бензин), и потребовалась замена его природным газом, который для авиации наиболее приемлем в сжиженном состоянии - СПГ (сжиженный природный газ). 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 всегда будет ниже. Теплотворная способность СПГ на 15% превышает теплотворную способность авиационного керосина. Применение СПГ на самолетах позволяет существенно снизить вредное экологическое влияние на окружающую среду.
Исходя из этих положений, в ОКБ А.Н. Туполева в 80-ые годы был создан первый в мире экспериментальный самолет Ту-155. 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 -253С0 или сниженного природного газа с температурой -162С0;
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:
гелиевую, управляющую агрегатами силовой установки;
азотную, замещающую азотную атмосферу в отсеках самолета и предупреждающую экипаж в случае утечки криогенного топлива задолго до взрывоопасной концентрации;
систему контроля вакуума в теплоизоляционных полостях; вместо штатного правого двигателя НК-8-2У установили экспериментальный двигатель НК-88, созданный в ОКБ Н.Д.Кузнецова.
В целом на самолете было установлено около 30 новых систем, что показывает глубину проведенных изменений.
Для обслуживания экспериментального самолета и выполнения испытательных работ был создан уникальный наземный 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.
Данный комплекс позволял проводить различные виды испытаний с использованием больших количеств криогенной жидкости.
Экспериментальный самолет был разработан и построен на базе серийного самолета Ту-154Б.
15 апреля 1988 года самолет Ту-155 совершил первый полет (экипаж во главе с летчиком-испытателем В. Севанькаевым).
Самолет Ту-155 прошел обширный комплекс испытаний. При этом экспериментальная силовая установка работала и на жидком водороде, и на СПГ. В ходе испытаний было установлено 14 мировых рекордов.
Всего на криогенном топливе было выполнено около 100 полетов, в том числе 5 на жидком водороде. Самолет участвовал в международном газовом конгрессе в Ницце, в авиасалоне в Берлине.
Создание и летные испытания экспериментального самолета Ту-155 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. Была создана специальная экспериментальная база для испытаний самолетов с силовыми установками, работающими на криогенных топливах, освоена новая испытательная техника и новые методы испытаний. Приобретен опыт обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом, отработаны приемы и методы обеспечения взрывопожаробезопасности.
Полученный научно-технический задел по использованию криогенных видов топлива был использован ОКБ А.Н. Туполева в нескольких проектах самолетов гражданского и военного назначения.
Вслед за экспериментальным самолетом Ту-155 в работах ОКБ А.Н. Туполева появилась тема Ту-156, предусматривавшая создание на базе Ту-154Б и Ту-154М грузовых и пассажирских самолетов с силовой установкой на СПГ. Аналогичные проекты были подготовлены на основе новых туполевских самолетов: Ту-204/214 (Ту-204К), Ту-334 (Ту-334К), Ту-204-330 (Ту-330К), Ту-130 (Ту-130СПГ).
В ОКБ А.Н. Туполева в 70-е и 80-е годы прорабатывались и другие проекты летательных аппаратов на альтернативных видах топлива. Существовало несколько проектов Ту-160 и Ту-144 на жидком водороде - Ту-160В и Ту-144В. Жидкий водород предполагалось использовать в качестве топлива в двигателях гиперзвукового ударного самолета "360", работы над которыми велись в ОКБ А.Н. Туполева в 80-е годы. Жидкий водород использовался как основной вид топлива в проекте воздушно-космического самолета Ту-2000, старт и посадка которого должны были производиться по-самолетному.
Руководство страны высоко оценило достижение туполевцев и всех, кто с ними работал. 15 участников работ стали лауреатами премии Правительства Российской Федерации, многие участники удостоены высоких званий и правительственных наград.
В настоящее время предпринимаются попытки полетов с использованием в качестве топлива жидкого водорода. Эти попытки выдаются за пионерские. Но первыми в истории мировой авиации навсегда останется ОКБ А.Н. Туполева, создавшее и испытавшее первый в мире самолет, способный использовать два вида топлива - жидкий водород и сжиженный природный газ.
Преемник ОКБ А.Н. Туполева - ОАО "Туполев" является держателем уникальных технологий в области освоения альтернативных видов топлива в авиации, за которыми, несомненно, большое будущее.
ОАО "Туполев"