Авиация России

В середине 50-х годов прошлого века ЦИАМ совместно с ЦАГИ выступил с инициативой применения в качестве топлива в авиационных двигателях водорода. Преимущества замены керосина на водород основывались на показателях обеспечения дальности полёта и экологических характеристик.

Практический опыт использования водорода в авиационных двигателях в СССР начался с наземных испытаний в конце 1967 года вертолётного двигателя ГТД-350 в ЦИАМ на стенде У-6.

Газообразный водород хранился в 16-ти баллонах объёмом по 40 литров каждый при давлении 15 Мпа. Запас водорода обеспечивал время испытаний на альтернативном топливе в пределах 10 минут. Первые испытания были проведены 26 октября 1967 года. Двигатель испытывался попеременно на керосине и водороде, для чего форсуночная головка ГТД-350 была дополнена форсунками, работающими попеременно на водороде (природном газе) и керосине.

В результате проведения серии успешных испытаний были отработаны технологии запуска ГТД-350 и его плавного выхода на номинальный режим работы, устойчивой работы системы обеспечения испытаний, аварийного прекращения испытаний по факту возникших утечек водорода при превышении 4% объёмного содержания Н2 в воздухе, плавного перехода на малом газе c керосина на водород или на природный газ. По результатам испытаний были подтверждены расчётные данные по улучшению эффективности и экологичности функционирования двигателя и др.

Полученные результаты стали заметной вехой на пути к первому в мире полету самолета с работой двигателя на водороде: 15 апреля 1988 года в воздух поднялся Ту-155 с двигателем НК-88. Всего было совершено 5 полётов с суммарным временем 4 часа 27 минут.

Неоценимый опыт отечественных достижений по применению жидкого водорода в авиации обобщён в монографии «Внимание: газы. Криогенное топливо для авиации», авторы В.А.Андреев, В.Д. Борисов, В.Т.Климов, В.В.Малышев, В.Н.Орлов, М. Изд-во Московский рабочий, 2011. Её авторы – руководящий состав создателей самолёта Ту-155 – обращают внимание на следующие обстоятельства: «…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 жёстокой необходимостью. Учёные 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, учёные и специалисты которой первыми найдут оптимальное решение проблемы перехода на неисчерпаемые источники энергии, получит доминирующее положение в мире. Особенно это важно для России с учётом огромного населения, богатейших природных ресурсов, занимаемого географического положения, климатических зон и расстояний».

Уместно заметить, что ЦИАМ активно сотрудничал в создании двигателя НК-88 с куйбышевским ОКБ (в настоящее время входит в состав ПАО «Кузнецов») под руководством генерального конструктора, дважды Героя социалистического труда, академика Н.Д. Кузнецова. В вышеуказанной монографии (стр. 79) перечислены специалисты ЦИАМ, принявшие участие в разработке водородного двигателя: «к работам по смесеобразованию и сжиганию водорода был привлечён Д.Г Пажи, по водородному насосу и исследованию кавитационных явлений – В.И.Гуров, В.В.Карпушин, по системе регулирования – Ф.Н.Олифиров, В.М.Калнин, А.И.Гулиенко».

* * *

ГТД-350 – авиационный газотурбинный двигатель, обладающий максимальной мощностью 400 л.с. Является малоразмерным газотурбинным двигателем и состоит из осецентробежного компрессора (7 осевых и 1 центробежная ступень), одноступенчатой турбины компрессора и двухступенчатой силовой турбины. Температура газа перед турбиной равна 1163К при степени повышения давления в компрессоре, близкой к 6,0.

Предназначен для лёгких вертолётов типа Ми-2. Применение на вертолёте двух двигателей ГТД-350 обеспечивает повышение безопасности полётов, так как создает вертолёту возможность продолжать полёт до места необходимой посадки на одном работающем двигателе при выходе второго двигателя из строя.

При установке двух двигателей на вертолёте задние выводные валы редукторов двигателей соединяются через карданные валы с отдельным агрегатом - главным редуктором вертолёта. От главного редуктора производится передача крутящего момента к несущему и хвостовому винтам.

Разработка двигателя началась в 1959 году в ОКБ-117 (сейчас – АО "ОДК-Климов"). В процессе проектирования были использованы новейшие для того времени методики, такие как метод поузловой доводки и конструктивное демпфирование гибких высокооборотных роторов.

Первые образцы двигателя были изготовлены в 1961 году. 22 сентября 1961 года Ми-2 с двумя ГТД-350 совершил свой первый полёт. По результатам испытаний в конструкцию двигателя были внесены незначительные изменения, и в 1964 году двигатель был запущен в серийное производство на заводе концерна PZL (Польша).

Пресс-релиз ЦИАМ

325