Революция в баке
Использование газового топлива, позволит авиакомпаниям втрое снизить затраты на горючее и удешевить билеты. Главный козырь газовых двигателей – их экологичность. Как ни странно, дальше всех в разработках «газовых самолетов» продвинулась Россия, никогда не уделявшая проблемам экологии серьезного внимания.
Во второй половине ХХ века мир впервые столкнулся с нефтяными кризисами. Так, в 1956 году разразился Суэцкий, а в 1978 – кризис, вызванный революцией в Иране. В результате автомобильные и авиационные конструкторы заинтересовались альтернативными видами топлива, способными заменить бензин и авиационный керосин.
Пропан, бутан, аммиак
В середине 1970-х годов Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова начал изучать проблему применения различных видов альтернативного топлива в авиации. В качестве вариантов предлагались синтетические топлива, жидкий водород, жидкий метан, сжиженный природный газ, метанол, аммиак, ацетилен и пропан-бутановая смесь. Предпочтение было отдано криогенным (от греч. kryos – холод) топливам: жидкому водороду и сжиженному природному газу.
Криогенное топливо является безопасным с точки зрения экологов. К примеру, у двигателя, работающего на природном газе, выбросы окиси углерода в атмосферу ниже, чем у бензинового в 5 – 10 раз, углеводородов меньше в 2,5 – 3 раза, окиси азота – в 1,5 – 2 раза. При сжигании же водорода образуется только вода. Самолет, оснащенный водородными двигателями, может быть на 25% легче и на 30% дешевле обычного, его двигатели станут более долговечными и надежными, чем у керосинового. При этом грузоподъемность и дальность полета останется прежней.
Приверженцы использования криогенного топлива обещают государству неслыханную экономию. Стоимость авиационного керосина в России в среднем составляет 8000 руб. за тонну, а стоимость тонны сжиженного природного газа – 3000 руб.
Впрочем, использование в качестве авиационного топлива водорода и природного газа имеет и слабые стороны. Меньшая плотность криогенного топлива (у водорода она в десять раз меньше, чем у керосина) требует размещения на борту самолета топливных баков больших размеров, что приводит к увеличению габаритов воздушного судна. В результате лобовое сопротивление вырастает на 10 – 18%, это серьезно ухудшает аэродинамические характеристики. К тому же водород взрывоопасен, хранить и транспортировать его можно только в жидком состоянии при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (–273 оС). NASA потратило четыре года и около $1 млрд на проект по созданию «космического самолета» Х-33, работающего на жидком водороде, но все усилия были напрасными. Основные проблемы при создании аппарата возникли с топливными баками – инженеры никак не могли найти удачное техническое решение. В конце концов в ходе испытаний резервуар с водородом попросту лопнул.
Однако приверженцы альтернативного топлива не сдаются. Так в 1980 году Lockheed Martin и английская исследовательская фирма Arthur D. Little провели по заказу NASA два параллельных исследования, призванных выяснить, насколько водородное топливо опаснее авиационного керосина. В ходе работы были смоделированы аварийные ситуации на борту 400-местного пассажирского самолета. В результате выяснилось, что у пассажиров «водородного» самолета шансов выжить значительно больше, чем у пассажиров обычного. В основном за счет того, что водород быстро испаряется и при горении выделяет существенно меньше тепла, чем традиционные виды топлива.
Эффективен, но капризен
Тем временем в СССР продолжались исследования по переводу авиации с керосина на газ. В середине 1980-х инженеры КБ Туполева начали работы по созданию самолета, работающего на сжиженном водороде. За основу была взята базовая модель пассажирского ТУ-154. В хвостовой части фюзеляжа оборудовали герметичный отсек и установили в нем бак с вакуумной теплоизоляцией, которая позволяет поддерживать температуру ниже –253 оС. Правый двигатель самолета заменили модифицированным НК-88, работающим на жидководородном топливе, остальные два двигателя работали на авиационном керосине. 15 апреля 1988 года самолет, получивший название ТУ-155, совершил свой первый полет.
В результате исследований специалисты КБ пришли к выводу, что водород, хоть и эффективен в качестве топлива, но при этом слишком «капризен» и стоит дороже, чем предполагалось. Ученые переключились на более удобный в эксплуатации сжиженный природный газ, и 18 января 1989 года Ту-155 поднялся в небо на природном газе. Чуть позже сделал и несколько международных демонстрационных рейсов, в том числе в Братиславу, Ниццу, Берлин и Ганновер.
В 1990-х годах КБ Туполева начало работу над первой промышленной моделью самолета, двигатели которого работают на природном газе – Ту-156. Разрабатывать его решили на базе все того же Ту-154. В начале февраля 1999 года «Газпром» заказал один самолет Ту-156 на 104 пассажирских места для сотрудников, работающих вахтовым методом. Пока самолет еще не построен.
Обещать – не значит жениться
Главным препятствием на пути «газовых самолетов» к успеху стал недостаток финансирования со стороны государства. Так, к примеру, в 2002 году на создание Ту-156 из госбюджета было выделено всего 8 млн руб. вместо первоначально обещанных 15 млн руб. Кроме того, и на 2003 год финансирование исследований останется на уровне 8 млн руб. Как сообщает агентство «Финмаркет» со ссылкой на специалистов туполевской фирмы, снижение объемов финансирования работ по Ту-156 приводит к увеличению сроков создания самолетов. По оценкам экспертов, при условии достаточного финансирования первый полет Ту-156 сможет совершить только через три года. Еще два года необходимы для летных испытаний машины. Впрочем, как сообщают источники в КБ, из-за снижения финансирования появление первого коммерческого самолета на криогенном топливе может быть отложено.
Другой проект КБ Туполева также столкнулся с проблемами финансирования.
Государство пообещало выделить из бюджета 3 млрд рублей на разработку криогенного самолета Ту-204К, но обещания не выполнило. В конце 2002 года КБ обратилось с предложениями по созданию самолета Ту-204К в «Росавиакосмос». Туполевские конструкторы считают, что при достаточном финансировании создание такой машины займет 3 – 4 года. Однако, как и в первом случае, государство гарантий финансирования не дало, а частные инвестиции в достаточном объеме привлечь пока не удалось.
Страны Европы и США успехами в создании газовых двигателей для авиации похвастать не могут. В 1956 году американские военные проводили эксперименты с бомбардировщиком Canberra, оснащенным водородными двигателями. В 2000 году NASA объявило о старте трехлетней программы по разработке летательных аппаратов с нулевым выбросом углекислого газа, аналогичные программы существуют и в Европе. Впрочем, западные исследования не ставят во главу угла интересы гражданской авиации, их цель – создание космических челноков на водородном топливе.
Подписывайтесь на нас:
Еще по теме
