"155" (Ту-155)

Экспериментальный самолет, летающая лаборатория

В середине 70-х годов в связи с дефицитом мировой добычи нефти и углублением энергетического кризиса интенсифицировались работы по применению альтернативных видов топлива в промышленности и на транспорте.

В СССР Академией наук совместно с рядом научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро была разработана программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по широкому внедрению водородной энергетики в народное хозяйство. В авиационной промышленности она получила название: тема "Холод". ММЗ "Опыт" было поручено создание летающей лаборатории, использующей в качестве топлива жидкий водород (на базе самолета Ту-154Б). Эта программа позволяла одновременно кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, а также заложить основы создания гиперзвуковой и космической авиации. В ходе создания летающей лаборатории выявилась необходимость значительного расширения объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. В этот же период обострился дефицит традиционных видов топлив для транспортных средств (керосин, бензин) и потребовалась замена его природным газом, который для авиации наиболее приемлем в сжиженном состоянии – СПГ (сжиженный природный 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 (первоначальное обозначение ЛЛ Ту – 154).

Жидкий водород с его высокой удельной теплотворной способностью, втрое превосходящей углеводородные топлива, с исключительной экологической чистотой оказался чрезвычайно перспективен как горючее для различных двигателей.

Сниженный природный газ обладает рядом ценных преимуществ по сравнению с традиционными авиационными топливами. При нарастающем дефиците нефтяных топлив запасы природного газа составляют значительную величину, а при неуклонном росте цен на нефтяные топлива цена на СПГ будет снижаться. Теплотворная способность СПГ на 15% превышает теплотворную способность авиационного керосина. Применение СПГ на самолетах позволяет существенно снизить вредное экологическое влияние на окружающую среду.

С целью летной оценки возможности использования криогенных топлив на Ту-155 по сравнению с базовым самолетом Ту-154Б были выполнены следующие конструктивные изменения:

– в специально выделенном отсеке салона самолета установили топливный бак с высокоэффективной теплоизоляцией для размещения жидкого водорода с температурой -253°С или сниженного природного газа с температурой – 162°С;

– доработали топливную систему самолета;

– экспериментальный топливный комплекс включал в себя систему подачи топлива в двигатель, систему поддержания давления в бакс с аварийным предохранительным устройством, систему циркуляции, наддува бака, систему аварийного слива криогенного топлива. Система подачи топлива состояла из центробежных и струйных насосов, теплоизолированных трубопроводов, криогенных агрегатов и клапанов;

– для управления и контроля работы криогенного комплекса на самолете установили три дополнительные системы:

а) гелиевую, управляющую агрегатами силовой установки;

б) азотную, замещающую обычную атмосферу в отсеках самолета и предупреждающую экипаж в случае утечки криогенного топлива задолго до взрывоопасной концентрации;

в)систему контроля вакуума в теплоизоляционных полостях;

г) вместо штатного центрального двигателя НК-8-2У установили экспериментальный двигатель НК-88, созданный в конструкторском бюро под руководством академика Н.Д.Кузнецова (при этом большое внимание уделили обеспечению взрывопожаробезопасности двигателя).

Для обслуживания экспериментального самолета и выполнения испытательных работ был создан авиационный криогенный комплекс. Он состоял из следующих систем:

– системы заправки криогенным топливом;

– системы пневмопитания;

– системы энергоснабжения;

– системы телевизионного контроля;

– системы газового анализа;

– системы орошения водой в случае пожара;

– системы контроля качества криогенного топлива.

Комплекс позволял проводить различные виды испытаний с использованием больших 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 руководством летчика-испытателя В.Севанакаева. Самолет Ту-155 прошел обширный комплекс испытаний, в ходе которых установлено 14 мировых рекордов, совершен международный перелет по маршруту Москва – Братислава (Чехословакия) – Ницца (Франция), Москва – Ганновер (ФРГ).

Создание и летные испытания экспериментального самолета Ту-155 обогатили советскую науку. Был приобретен опыт проектирования систем, работающих на криогенных топливах, накоплен опыт в разработке технологических процессов изготовления таких систем, удалось освоить новое оборудование и новые технологические процессы.

Кроме того, была создана специальная экспериментальная база для испытаний самолетов с силовыми установками, работающими на криогенных топливах, освоены новая испытательная техника и новые методы испытаний. К настоящему времени приобретен опыт обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом, отработаны приемы и методы обеспечения взрыво- пожаробезопасности.

Приобретенный опыт в создании и испытаниях самолета Ту-155 стал хорошей базой для будущего освоения •технологий создания пассажирских и грузовых самолетов на криогенных видах топлива, а также основой для участия нашей страны в международном сотрудничестве в этой области. Кроме того, к 90-м годам удалось создать реальную внутриотраслевую и межотраслевую кооперацию различных предприятий по разработке авиационных криогенных систем.

Основные характеристики Ту-155 аналогичны базовому Ту-154Б. Объем бака для криогенного топлива – 20 м3 , максимальная продолжительность полета на криогенном топливе – 120 мин.