Ту-155

У середині 70-х років у зв'язку з дефіцитом світового видобутку нафти і поглибленням енергетичної кризи інтенсифікувалися роботи по застосуванню альтернативних видів палива в промисловості і на транспорті.

В СРСР Академією наук спільно з рядом науково-дослідних інститутів та конструкторських бюро була розроблена програма науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт з широкого впровадження водневої енергетики в народне господарство. В авіаційній промисловості вона отримала назву: тема «Холод». ММЗ «Опит» було доручено створення летючої лабораторії, що використовує як паливо рідкий водень (на базі літака Ту-154Б). Ця програма дозволяла одночасно кардинально поліпшити екологічну обстановку в країні, а також закласти основи створення гіперзвукової і космічної авіації. У ході створення летючої лабораторії виявилася необхідність значного розширення обсягу науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт. У цей же період загострився дефіцит традиційних видів палив для транспортних засобів (гас, бензин) і потрібна була заміна його природним газом, який для авіації найбільш прийнятний у скрапленому стані — СПГ (скраплений природний газ). Виходячи з цих положень в АНТК ім. А. Н. Туполєва в 1980-х роках створено перший у світі літак-лабораторію Ту-155, що літав на рідкому водні і зрідженому природному газі (первісне позначення ЛЛ Ту-154)[1].

Рідкий водень з його високою питомою теплотворною здатністю, втричі перевершує вуглеводневі палива, з винятковою екологічною чистотою виявився надзвичайно перспективний як пальне для різних двигунів.

Зріджений природний газ володіє рядом цінних переваг в порівнянні з традиційними авіаційними паливами. При наростанні дефіциту нафтових палив запаси природного газу становлять значну величину, а при неухильному зростанні цін на нафтові палива ціна на СПГ буде знижуватися. Теплотворна здатність СПГ на 15 % перевищує теплотворну здатність авіаційного гасу. Застосування СПГ на літаках дозволяє істотно знизити шкідливий екологічний вплив на довкілля.

З метою льотної оцінки можливості використання кріогенних палив на Ту-155 в порівнянні з базовим літаком Ту-154Б були виконані наступні конструктивні зміни:

• в спеціально виділеному відсіку салону літака встановили паливний бак з високоефективною теплоізоляцією для розміщення рідкого водню з температурою −253 °С або скрапленого природного газу з температурою −162 °С;
• допрацювали паливну систему літака;
• експериментальний паливний комплекс включав в себе систему подачі палива у двигун, систему підтримки тиску в баку з аварійним запобіжним пристроєм, систему циркуляції, наддуву бака, систему аварійного зливу кріогенного палива. Система подачі палива складалася з відцентрових і струменевих насосів, теплоізольованих трубопроводів, кріогенних агрегатів і клапанів;
• для управління і контролю роботи кріогенного комплексу на літаку встановили три додаткові системи: а) гелієву, керуючу агрегатами силової установки; б) азотну, що заміщує звичайну атмосферу у відсіках літака і попереджає екіпаж у випадку витоку кріогенного палива задовго до вибухонебезпечної концентрації; в) систему контролю вакууму в теплоізоляційних порожнинах; г) замість штатного центрального двигуна НК-8-2 встановили експериментальний двигун НК-88, створений в конструкторському бюро під керівництвом академіка Н. Д. Кузнецова (при цьому велику увагу приділили забезпеченню вибухопожежобезпеки двигуна).

Для обслуговування експериментального літака і виконання випробувальних робіт був створений авіаційний кріогенний комплекс.

Він складався з таких систем:

• системи заправки кріогенним паливом;
• системи пневможивлення;
• системи енергопостачання;
• системи телевізійного контролю;
• системи газового аналізу;
• системи зрошення водою на випадок пожежі;
• системи контролю якості кріогенного палива.

Комплекс дозволяв проводити різні види випробувань з використанням великих кількостей кріогенної рідини. Літаюча лабораторія робилася на базі серійного літака Ту-154 № 85035, доопрацьованого під стандарт Ту-154Б. Літак Ту-155 пройшов великий комплекс випробувань, в ході яких встановлено 14 світових рекордів, здійснений міжнародний переліт за маршрутом Москва — Братислава (Чехословаччина) — Ніцца (Франція), Москва — Ганновер (ФРН).

Створення і льотні випробування експериментального літака Ту-155 збагатили радянську науку. Був придбаний досвід проєктування систем, що працюють на кріогенних паливах, накопичений досвід в розробці технологічних процесів виготовлення таких систем, вдалося освоїти нове обладнання та нові технологічні процеси.

Крім того, була створена спеціальна експериментальна база для випробувань літаків з силовими установками, що працюють на кріогенному паливі, освоєна нова випробувальна техніка та нові методи випробувань. Отриманий досвід поводження з рідким воднем і зрідженим природним газом, відпрацьовані прийоми та методи забезпечення вибухо-пожежобезпеки.

Набутий досвід у створенні та випробуваннях літака Ту-155 став доброю базою для майбутнього освоєння технологій створення пасажирських і вантажних літаків на кріогенних видах палива, а також основою для участі у міжнародній співпраці в цій сфері. Крім того, до 90-х років вдалося створити реальну внутрішньогалузеву і міжгалузеву кооперацію різних підприємств по розробці авіаційних кріогенних систем.

Основні характеристики Ту-155 аналогічні базовому Ту-154Б. Об'єм бака для кріогенного палива — 20 м³, максимальна тривалість польоту на кріогенному паливі — 120 хв.

Результати наробок були використані в проєкті Ту-156.

• http://www.airwar.ru/enc/xplane/tu155.html
• Сайт КБ Туполєва
• Відео про Ту-155
• http://www.aex.ru/fdocs/1/2013/2/4/22383/

1. 15 апреля исполнилось 20 лет первому полету Ту-155, силовая установка которого могла работать на жидком водороде и на сжиженном природном газе (рос.)