Экспериментальный самолет ту-155.

Разработчик: ОКБ Туполева
Страна: СССР
Первый полет: 1988 г.

В середине 70-х годов в связи с недостатком всемирный добычи нефти и углублением энергетического кризиса интенсифицировались работы по применению других видов горючего в индустрии и на транспорте.

В СССР Академией наук совместно с рядом научно-исследовательских университетов и конструкторских бюро была создана программа научно-исследовательских и умело-конструкторских работ по широкому внедрению водородной энергетики в народное хозяйство. В авиационной индустрии она стала называться: тема «Мороз». ММЗ «Опыт» было поручено создание летающей лаборатории, применяющей в качестве горючего жидкий водород (на базе самолета Ту-154Б).

Эта программа разрешала в один момент кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, и заложить фундамент создания гиперзвуковой и космической авиации. На протяжении создания летающей лаборатории выявилась необходимость большого расширения количества научно-исследовательских и умело-конструкторских работ.

В данный же период обострился недостаток классических видов горючих для транспортных средств (керосин, бензин) и потребовалась замена его природным газом, что для авиации самый приемлем в сжиженном состоянии — СПГ (сжиженный 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 (начальное обозначение ЛЛ Ту -154).

Жидкий водород с его высокой удельной теплотворной свойством, в три раза превосходящей углеводородные горючие, с необыкновенной экологической чистотой был очень перспективен как горючее для разных двигателей.

Сниженный газ владеет рядом полезных преимуществ если сравнивать с классическими авиационными горючими. При нарастающем недостатке нефтяных горючих запасы газа составляют большую величину, а при неуклонном росте цен на нефтяные горючие цена на СПГ будет понижаться. Теплотворная свойство СПГ на 15% превышает теплотворную свойство авиационного топлива.

Использование СПГ на самолетах разрешает значительно снизить вредное экологическое влияние на внешнюю среду.

С целью летной оценки возможности применения криогенных горючих на Ту-155 если сравнивать с базисным самолетом Ту-154Б были выполнены следующие конструктивные трансформации:
-в намерено выделенном отсеке салона самолета установили топливный бак с высокоэффективной теплоизоляцией для размещения жидкого водорода с температурой -253°С либо сниженного газа с температурой -162°С;
-доработали топливную совокупность самолета;
-экспериментальный топливный комплекс включал в себя совокупность подачи горючего в двигатель, совокупность поддержания давления в баке с аварийным предохранительным устройством, совокупность циркуляции, наддува бака, совокупность аварийного слива криогенного горючего. Совокупность подачи горючего складывалась из центробежных и струйных насосов, теплоизолированных трубопроводов, клапанов и криогенных агрегатов;
-для контроля и управления работы криогенного комплекса на самолете установили три дополнительные совокупности:
а) гелиевую, управляющую агрегатами силовой установки;
б) азотную, замещающую простую воздух в отсеках самолета и дающую предупреждение экипаж при утечки криогенного горючего задолго до взрывоопасной концентрации;
в) совокупность контроля вакуума в теплоизоляционных полостях;
г) вместо штатного центрального двигателя НК-8-2У установили экспериментальный двигатель НК-88, созданный в конструкторском бюро под управлением академика Н.Д.Кузнецова (наряду с этим громадное внимание уделили обеспечению взрывопожаробезопасности двигателя).

Для обслуживания выполнения и экспериментального самолёта испытательных работ был создан летный криогенный комплекс. Он складывался из следующих совокупностей:
-совокупности заправки криогенным горючим;
-совокупности пневмопитания;
-совокупности энергоснабжения;
-совокупности телевизионного контроля;
-совокупности газового анализа;
-совокупности орошения водой при пожара;
-совокупности контроля качества криогенного горючего.

Комплекс разрешал проводить разные виды опробований с применением громадных 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 управлением летчика-испытателя В.Севанакаева).

Самолет Ту-155 прошел широкий комплекс опробований, на протяжении которых установлено 14 мировых рекордов, совершен интернациональный перелет по маршруту Москва — Братислава (Чехословакия) — Ницца (Франция), Москва — Ганновер (ФРГ).

лётные испытания и Создание экспериментального самолета Ту-155 обогатили советскую науку. Был куплен опыт проектирования совокупностей, трудящихся на криогенных горючих, накоплен опыт в разработке технологических процессов изготовления таких совокупностей, удалось освоить новое новые и оборудование технологические процессы.

Помимо этого, была создана особая экспериментальная база для опробований самолетов с силовыми установками, трудящимися на криогенных горючих, освоены новая испытательная техника и новые способы опробований. К настоящему времени куплен опыт обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом, отработаны методы и приёмы обеспечения взрыво-пожаробезопасности.

Купленный опыт в испытаниях и создании самолета Ту-155 стал хорошей базой для будущего освоения разработок создания пассажирских и грузовых самолетов на криогенных видах горючего, и базой для участия нашей страны в интернациональном сотрудничестве в данной области. Помимо этого, к 90-м годам удалось создать настоящую внутриотраслевую и межотраслевую кооперацию разных предприятий по разработке авиационных криогенных совокупностей.

Главные характеристики Ту-155 подобны базисному Ту-154Б. Количество бака для криогенного горючего — 20 м3, большая длительность полета на криогенном горючем — 120 мин.

Вот как обрисовал испытательный полет Ту-155 один из очевидцев:

Сутки выдался теплым и солнечным. Заново выкрашенный Ту-155 с ярко-синей полосой через целый фюзеляж сиял собственными блестящими боками, как бы подтверждая, что хоть на данный момент готов взмыть в голубое небо. И происходило это уже не на летно-испытательной станции, где все намерено приспособлено для заправки его сжиженным газом, а на совсем обычном аэропорте НИИГА в Шереметьеве.

И нечайно появлялся вопрос, как же сейчас самолет будет тут заправляться? Ну, керосином — ясно, а вот новым другим горючим? Но основной конструктор Владимир Александрович Андреев решил не удовлетворять отечественное любопытство на словах, сообщив, что мы сами на данный момент все заметим. Скоро к Ту-155 подкатили два грузовика , приспособленных для перевозки сжиженного газа. Совсем обычные, какие конкретно часто видятся на столичных улицах.

Сперва к самолету приблизилась одна из автомобилей — с азотом. Им продули всю заправочную совокупность, дабы создать в ней нейтральную воздух. После этого подошел заправщик с сжиженным газом.

Происходило все совсем буднично, как словно бы обращение шла не о новом криогенном горючем, а об обычном керосине. В то время, когда заправщики отошли, мы, в полной мере конечно, стали уговаривать Андреева дать полететь на этом до тех пор пока еще единственном криогенном самолете.

Хотелось стать первыми его пассажирами, — Что вы, этого вам никто и ни за что не разрешит, — ответил Владимир Александрович. — Это хоть и первый показательный, но все же испытательный полет и на борту может пребывать лишь экипаж. Таковы правила. И мне до тех пор пока приходится ограничиваться только наблюдением за полетом криогенного самолета со стороны. на данный момент совместно полетим параллельным курсом на Ту-154 сопровождения.

Скоро поднялся в воздух Ту-155, правый двигатель которого — НК-88 трудился на сжиженном природном газе. На борту, не считая других представителей и Андреева КБ и летно-испытательной станции, с нами были британские кинодокументалисты. Их также весьма интересовал первый криогенный самолет, и они желали все запечатлеть на пленку.

Широкий интерес к криогенной авиации не случаен. Человечество напряженно ищет другие виды горючего. Сжиженные водород либо газ кажутся многим хорошей заменой нефтепродуктов. Многим, но далеко не всем. В последнии месяцы в журналах и газетах было много публикаций на эту тему, и далеко не во всех выражался по этому поводу оптимизм.

Какие конкретно доводы приводятся против? Сошлемся хотя бы на статью «Криогенная авиация: за и против».

Главным методом производства водорода станет разложение воды, — говорится в ней. Но из школьного курса физики как мы знаем, что теоретически для гидролиза требуется ровно столько энергии, сколько выделится в будущем при сгорании взятого водорода. В природе же ни один процесс не идет с кпд, равным единице.

Значит, энергия, затраченная лишь на производство водорода, заведомо превысит энергию, выделяющуюся при его сгорании в двигателе самолета. К тому же на борту воздушного судна газ предполагается запасать в сжиженном состоянии, а при существующих методах сжижения данный процесс поглотит приблизительно еще 75 процентов той энергии, которая выделяется при его сгорании.

Не забудем и о том, что электричество для выделения водорода и его сжижения приобретают по большей части на тепловых электростанциях, кпд которых образовывает примерно 40 процентов. Расходуется электричество и на транспортировку. Так, для получения 1 джоуля энергии от сгорания водорода, предварительно нужно затратить, по оптимистическим прогнозам, 4 джоуля, по пессимистическим — 12 джоулей энергии за счет применения вторых видов горючего …

Нужно честно признать, что подобные подсчеты вправду ни у кого не позовут оптимизма. Другое дело, так ли они в действительности верны, как пробуют нам доказать авторы статьи? Прежде всего разберемся в возможностях получения водорода. Чтобы водородное горючее стало недорогим, нужно, дабы недорогой была электричество, применяемая для его добычи. Таких недорогих, а основное восполнимых источников энергии на Земле не так мало.

Это приливы, ветер, геотермальные воды. И, наконец, солнце. Так запрещено ли применять солнечную энергию для разложения воды? Вычисления говорят о том, что для расщепления молекулы воды достаточно одного кванта зеленого света. Кванты светло синий и фиолетового света владеют большей энергией.

Но потому, что вода для света прозрачна, он должен быть поглощен сперва адсорбирующим цветным фотокатализатором. Нужно заявить, что идея эта не нова, подобные опыты проводились много раз. Но выход водорода всегда был мал.

Происходило это по причине того, что кислород и водород, появившись, тут же вступают в обратную реакцию, снова преобразовываясь в воду. Увлекательный способ разложения воды уже более восьми лет назад создали армянские ученые. Они решили как бы объединить два метода — электролиз и фотолиз. Всем известны полупроводниковые солнечные батареи.

При их облучении на выходе получается электрический ток, что и решили применять для разложения воды.

Несколько экспертов Ереванского университета под управлением врача физико-математических наук В.Арутюняна сконструировала тогда соответствующую установку. Солнечные батареи погружаются в раствор электролита, находящийся в стеклянном цилиндре. В то время, когда на установку падает свет, вода как бы закипает: из одного патрубка начинает выделяться водород, из другого — кислород.

Любопытно, что для яркого контакта с электролитом употреблялся не кремний, а значительно более недорогие полупроводники. Скажем, двуокись титана, которая прессуется в виде пластин. Это и разрешает приобретать горючее, отделенное от кислорода. Действительно, мощность аналогичных установок тогда была низка.

Так как интенсивность солнечного света на уровне моря не превышает одного киловатта на квадратный метр, а кпд лучших солнечных батарей составляло 12-18 процентов. В ереванской же установке он был и того меньше — приблизительно один процент. Но так как за это время армянские ученые точно существенно продвинулись. Настоящие плавучие острова внесли предложение создавать на морской и океанской поверхности японские эксперты.

Установки смогут разлагать морскую воду приблизительно по тому же принципу, что и детище ереванцев. Но так как там-то их возможно создавать любых размеров, и производительность их возможно высокой. Но предположим, что ереванская установка до тех пор пока еще не вышла из лабораторных стен, и до ее промышленного варианта еще далеко. Да и японские плавучие острова до тех пор пока еще не преодолели, как известно, стадии проектов.

Но так как и Ту-155 трудится не только на водороде, но и на сжиженном природном газе. Его-то добывать намного легче, чем водород. Но и тут находятся соперники.

Доводы их сводятся к следующему. Во-первых, производительность существующих установок жидкого газа сейчас не превышает 10 кубов в день. Действительно, в Ереване строится особый завод по сжижению газа. Но и он, якобы, не урегулирует вопросы. Так как современный большой аэропорт расходует в час до 500 тысячь киллограм горючего, следовательно подобное предприятие нужно будет строить чуть ли не на каждом аэропорте. А это дорого.

Сметная цена, например, ереванского предприятия — 70 миллионов рублей. Во-вторых, у нас в стране помой-му отсутствуют в нужных количествах средства транспортировки сжиженного газа. Да и особых изотермических хранилищ также не через чур много.

И, в-третьих, по предварительным подсчетам, переоборудование одного лишь аэропорта 1-го класса для работы на сжиженном газе обойдется в 100 миллионов рублей. Для сравнения приводится цена всех заправки и наземных средств хранения авиакеросином, имеющихся на данный момент на вооружении во всех аэропортах страны — примерно один миллиард рублей…

Что ж, и эти доводы смогут показаться достаточно вескими. Но так ли все обстоит в действительности? Об этом и задали вопрос Андреева. Кому, как не ему, человеку, руководящему работами по созданию криогенных самолетов, знать настоящую их цену. — Понимаете, если бы все обстояло вправду столь трагически, то мы бы точно просто не стали бы заниматься криогенной авиацией, — ответил Владимир Александрович. — Но поверьте, все было просчитано заблаговременно.

И не только нами, но и экспертами из ЦАГИ, ЦИАМа и НИИгаза. Они обсчитали, во какое количество обойдется переоборудование под новое горючее самолета Ту-204 и аэропорта, на котором он будет базироваться. Вышли не какие-нибудь баснословные цифры, а всего лишь немного меньше 5 процентов от цены летного часа.

Это указывает, что в случае если прибыль у нас будет процентов 15, то за треть года все затраты окупятся. Сейчас о стоимости самого криогенного горючего. на данный момент весьма обширно прорабатываются варианты применения для сжижения перепадов давления на газораспределительных станциях.

Это указывает, что для самого процесса перевода газа в жидкое состояние никакой дополнительной энергии не потребуется.
И позже, в случае если отечественными работами заинтересовались австралийцы и канадцы, — а в том, что они могут все прекрасно подсчитывать, думаю, не сомневается никто, — значит мы идем по верному пути. Они, кстати, так нам прямо и заявили, что им весьма хочется иметь у себя криогенную авиацию.

В то время, когда я был в Сиднее, то имел возможность убедиться, что в Австралии, в основном, для улучшения экологической обстановки стараются, причем очень удачно, перевести на газ целый транспорт. С автомобильным и ЖД данный процесс в самом разгаре. И вот сейчас желают с отечественной помощью поступить так и с авиацией.

Они уверены, что со временем это станет выгодно и с экономической точки зрения, и с позиций охраны внешней среды. Не просто так практически сразу после отечественных первых опробований авторитетный американский технический издание написал, что «полеты самолета на жидком водороде являются в истории авиации такой же вехой, как и первый орбитальный полет во второй половине 50-ых годов XX века».

Соперники криогенной авиации уверены в том, что значительно удачнее более углубленной переработкой нефти, чем переводить самолеты на сжиженный газ. Это, обосновывают они, есть достаточно удачным источником дополнительного авиационного топлива. Так как вправду, выход жидкого горючего на отечественных фабриках образовывает всего 10 процентов, в то время как на зарубежных в два, два с лишним раза больше.

С тем, что нефть нужно перерабатывать более полно, никто не спорит. Тем более что ее вправду осталось не так уж и большое количество. Но давайте посмотрим, как это выгодно. Оборудование на отечественных нефтехимических фабриках, по большей части, импортное.

Переделывать его для углубленной переработки нефти достаточно сложно. Следовательно, нужно будет покупать более идеальное, создавать новые нефтехимические фирмы. На это уйдет 15-20 лет, да и обойдется во многие миллиарды.

И неизвестно еще, как к тому времени по большому счету будут обстоять дела с нефтью.

…В иллюминаторы было прекрасно видно: Ту-155, идя на высоте одного километра со скоростью около 400 км/ч, то приближался к нам, то снова удалялся. Все это напоминало какой-то плавный «танец». Длился данный показательный полет 46 мин..

В то время, когда обе автомобили приземлились, мы снова подошли к Ту-155. И снова к нему подкатили те же два газовоза. Лишь процесс повторился а обратном порядке, если сравнивать с заправкой. Сперва из самолета выкачали остатки сжиженного газа, а позже продули всю совокупность азотом.

И все снова проходило буднично. В действительности, криогенный самолет может взлетать и обслуживаться фактически на любом аэропорте.
Нечайно появилась идея: как же все-таки относиться к криогенной авиации? Так, как выразили собственный вывод кое-какие эксперты на аэропорте, спросившие, полушутя-полусерьезно, у экипажа: «В то время, когда вы уберете от нас вашу водородную бомбу?» Либо — в противном случае? Поразмыслить о будущем, о детях отечественных, покинув им прозрачный Пятый океан, а не газовую камеру…

ЛТХ:

Модификация: Ту-155
Размах крыла, м: 37,55
Протяженность самолета, м: 47,90
Высота самолета, м: 11,40
Площадь крыла, м2: 202,00
Масса, кг
-безлюдного самолета: 52000
-большая взлетная: 98000
Тип двигателя: 2 х НК-8-2 + 1 х НК-88
Тяга, кгс: 3 х 10500
Крейсерская скорость, км/ч: 850
Практическая дальность, км: 2800
Длительность полёта на криогенном горючем, ч.: 2
Практический потолок, м: 11900
Экипаж, чел: 4.

Ту-155 на заводских опробованиях.

Ту-155 на аэропорте ЛИИ им.Громова.

Ту-155 в полете.

Двигатель НК-88.

Экспериментальный турбореактивный двухконтурный двигатель НК-88 на Ту-155.

Экспериментальный турбореактивный двухконтурный двигатель НК-88 на Ту-155. На фотографии видно долгую трубу, тянущуюся из-под фюзеляжа к соплу центрального двигателя. Это совокупность аварийного слива жидкого водорода (газа).

Она разрешала при необходимости слить криогенное горючее на срез сопла среднего штатного двигателя.

Совокупность для заправки Ту-155.

Компоновочная схема Ту-155.

Перечень источников:
Владимир Ригмант. Под символами «АНТ» и «ТУ»
Крылья Отчизны. Геннадий Максимович. Криогенные страсти.
Крылья Отчизны. Г.Федоров. Самолет завтрашнего дня.
Сайт «Уголок неба». 2004 страница: «Туполев Ту-155».

Советский сверхзвуковой самолёт Ту-144 привлёк внимание публики на МАКС

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: