Тридцать пять лет назад, 15 апреля 1988 года, поднялся в небо экспериментальный самолёт Ту-155 – первый в мире самолёт, двигатель которого работал на водороде на всех режимах полёта. Самолёт Ту-155 и его двигатель НК-88 обозначили новое направление в развитии авиации. В условиях стремления мировой авиационной отрасли к углеродной нейтральности самолёты на криогенном топливе могут стать основным средством для воздушных перевозок.
В середине 1970-х годов, на фоне дефицита мировой добычи нефти и углубления энергетического кризиса, во всем мире и у нас в стране интенсифицировались исследования по применению альтернативных видов топлива в промышленности и на транспорте. В Советском Союзе Академией наук совместно с ведущими научно-исследовательскими институтами и конструкторскими бюро была разработана программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по широкому внедрению водородной энергетики в народное хозяйство. В области авиации программа получила название – тема «Холод».
С инициативой создания экспериментального самолёта, использующего в качестве топлива жидкий водород, выступил генеральный конструктор ОКБ Туполева Алексей Туполев. Это почти идеальное экологически чистое топливо выделяет при сгорании воду и незначительное количество оксидов азота. По теплотворной способности водород втрое превосходит традиционный авиационный керосин. Программа позволяла одновременно кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, а также заложить основы создания гиперзвуковой и космической авиации.
В 1980-е годы на базе пассажирского лайнера Ту-154 «туполевцы» создали летающую лабораторию Ту-155. Проектировщикам пришлось существенно изменить компоновку самолёта и решить целый ряд сложнейших технических задач, поскольку водород взрывоопасен, хранить и транспортировать его удобно в жидком состоянии при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (–250°C) – это была и остаётся очень серьёзная проблема.
На базовом самолёте Ту-154Б (прототипе) был выполнен целый ряд конструктивных изменений: в специально выделенном отсеке салона самолёта установили топливный бак с высокоэффективной теплоизоляцией для размещения жидкого водорода, доработали топливную систему самолёта, были установлены экспериментальный топливный комплекс, дополнительные системы для управления и контроля работы криогенного комплекса. Вместо штатного правого двигателя НК-8-2У установили экспериментальный двигатель НК-88, созданный в ОКБ Н.Д. Кузнецова. Всего на самолёте было смонтировано порядка 30 новых систем, что говорит о глубине изменений конструкции ВС.
Свой первый полёт на водородном топливе экспериментальный самолёт Ту-155 совершил 15 апреля 1988 года. Самолёт пилотировал заслуженный летчик-испытатель СССР Владимир Андреевич Севанькаев. В состав экипажа входили: заслуженный лётчик-испытатель СССР Талалакин Андрей Иванович, бортинженер испытатель I-класса Анатолий Александрович Криулин, бортинженер испытатель I-класса Юрий Михайлович Кремлев, ведущий инженер-испытатель I класса Валерий Владимирович Архипов.
Американские специалисты отмечали, что «полёты советского самолёта на жидком водороде являются в истории по своей значимости такой же вехой, как и первый орбитальный полёт советского спутника в 1957 году».
Для обслуживания самолёта и проведения наземных испытаний в АНТК им. Туполева был создан специализированный наземный авиационный криогенный комплекс. На Ту-155 была выполнена большая и всесторонняя программа наземных и лётных испытаний, при этом опытная силовая установка двигателя НК-88 работала и на жидком водороде. 18 января 1989 года самолёт совершил первый полёт на сжиженном природном газе (СПГ). Впоследствии Ту-155 прошёл обширную программу лётных испытаний, в ходе которых было установлено 14 мировых рекордов, совершены международные перелёты по маршрутам Москва – Братислава – Ницца и Москва – Ганновер. Всего на Ту-155 было выполнено 70 полётов, в пяти из них топливом служил водород, в остальных – СПГ.
В создании криогенного самолёта Ту-155 ключевое значение имел водородный двигатель НК-88, который был разработан и построен при непосредственном участии Николая Кузнецова. Главным конструктором опытного водородного двигателя НК-88 был назначен талантливый конструктор и учёный, доктор технических наук, профессор Владимир Орлов.
Работы по применению жидкого водорода в качестве топлива для авиационных ГТД на Куйбышевском моторном заводе (КМЗ) начались согласно приказу министра авиационной промышленности СССР П.В. Дементьева от 18 августа 1974 года. В короткое время бывшая криогенная стендовая инфраструктура, предназначавшаяся для доводки и отработки ЖРД НК, была преобразована под экспериментальную базу для испытаний авиационных ГТД НК-8-2У, НК-22 и НК-144 на жидком водороде.
КМЗ успешно выполнил работы по государственным программам «Холод-1» и «Холод-2», и к 1980 году завод добился надёжной работы ГТД НК-8-2У, НК-22 и НК-144 с турбонасосной системой подачи жидкого водорода в основную и форсажную камеры этих двигателей. Начиная с 1980 года, предприятие КНПО «Труд» (бывш. КМЗ) приступило к разработке по техническому заданию ОКБ Московского машиностроительного завода «Опыт» Генерального конструктора А.А. Туполева целевого водородного газотурбинного двигателя НК-88.
Жидкий водород на испытательный комплекс в Куйбышеве (совр. Самара) поступал железнодорожным транспортом из Узбекистана, где было создано промышленное производство жидкого водорода в СССР на ПО «Чирчик-азот». Активная фаза экспериментальных работ по исследованию работы авиационных ГТД, их узлов и агрегатов на жидком водороде началась в 1977 году и продолжалась до конца 1988 года. За это время в доводке и отработке участвовали девять двигателей, суммарная наработка которых на жидком водороде превысила 2500 часов. Весь комплекс работ по криогенной тематике в авиации вывел нашу страну в абсолютные мировые лидеры среди компаний, разрабатывающих и производящих авиационные газотурбинные двигатели.
В настоящее время на экспериментально-доводочной базе и научно-испытательном комплексе ОП «Винтай» работы по авиационным криогенным ГТД не проводятся. Криогенная инфраструктура на «ОДК-Кузнецов» частично разукомплектована, но продолжает оставаться крупнейшим промышленным объектом в России для продолжения отработки новых проектов авиационных и индустриальных криогенных двигателей.
НК-88, «отлетавший» на водороде и на СПГ все программы лётных испытаний, стал одним из главных экспонатов «Центра истории авиационных двигателей» в здании Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва.
По материалам интервью с Президентом Академии наук авиации и воздухоплавания, доктором технических наук, профессором Виктором Михайловичем Чуйко. Журнал «Крылья Родины» № 5-6.2023
(9 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...