Наконец отснял с нормального ракурса Ту 155 в ЛИИ на стоянке. Очень жаль, что эта машина сейчас в таком полу разрушенном состоянии, хотя сыграла не малую роль в развитии технологий криогенных (газовых) двигателей.

Проект Ту 155 развивался в 80-х годах. Первый полет эта машина совершила 15 апреля 1988 года с экипажем под руководством летчика-испытателя В.Севанакаева. Ее отличие от серийного Ту 154Б состояло в том, что вместо центрального двигателя НК-8-2У был установлен экспериментальный двигатель НК-88 способный использовать в качестве топлива сжиженный водород. Отсюда и название криогенный двигатель. Сжиженный водород имеет температуру - 253 градуса С. Топливо размещалось в специальном топливном баке, который разместили в задней части салона. Размещение в крыльях в то время было сопряжено с очень большими технологическими проблемами. Думаю, что сейчас скорее всего тоже. Огромное внимание было уделено безопасности.
Дело в том, что топливо сверх летучее и при смешивании с атмосферным кислородом весьма взрывоопасное. Поэтому в самолете были предусмотрены специальные 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.
Весь комплекс летающей лаборатории потребовал создания совершенно новых систем практически с нуля. Были созданы совершенно новые уникальные системы заправки, пневмопитания, телевизионного контроля, газоанализа, контроля качества топлива и противопожарная системы.

Изначально самолет делался из серийного Ту-154Б № 85035 и назывался Ту-154ЛЛ (летающая лаборатория). Позже ему присвоили обозначение Ту-155.

Внешне самолет тоже отличается от серийного. Хорошо видны обтекатели выпускных коллекторов системы вентиляции топливного отсека. Они расположены над центральным воздухозаборником и над хвостовым оперением. Так же по бортам видны наплывы, скорее всего скрывающие какие-то дополнительные трубопроводы вновь установленных систем.

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)

Планировалось создание целой серии самолетов с газовыми двигателями на базе Ту-154, Ту-204 и Ту-134. В конце 90-х планировалось создание Ту-156 с двигателями НК-89 способными работать на сжиженном природном газе. Самолет должен был иметь 2 топливных бака (сзади и впереди под полом салона) и предназначался для грузовых перевозок. Общее время полета при стандартной крейсерской скорости 900-950 км/ч планировалось более 120 мин. Велись довольно длительные переговоры с Газпромом о финансировании проекта и разработке технологической базы для создания криогенного топлива.

Однако, проекту не суждено было иметь широкое развитие в то время. Дело в том, что расчеты показали - для получения 1 Дж энергии от сжигания водородного топлива, нужно затратить около 4Дж другой энергии чтобы получить это самое водородное топливо. Именно поэтому в НК-89 перешли на сжиженный природный газ. Но введение такой новой системы в комплексе требовало огромных затрат на создание топливной базы, переоборудования аэропортов и так далее. Учитывая, что объем фюзеляжа уменьшился примерно на 1/3, а время полета не превышало пока 120 мин, проект в целом был признан экономически не целесообразным.

Но важность проделанной работы очень велика. Наработки определенные получены, СССР стал первой страной создавшей летающий самолет с таким двигателем. И многие ведущие западные страны проявляли большой интерес к машине.

На данный момент самолет находится на открытой стоянке - свалке, которую иногда называют "экспозицией"... а по сути просто отстойник железа. Мне кажется самолет достоин лучшей участи быть хотя бы в музее где за ним хоть как-то следили бы.

Ту-155 - эксперимент, являющийся модификацией Ту-154. Этот самолет на водороде создан для испытаний СУ, которая действует на криотопливе. Разработка принадлежала Московскому машиностроительному заводу «Опыт», который в 1989 году был переименован в КБ им. Туполева.

В семидесятых в связи с мировыми проблемами по добыче нефти и общим энергокризисом резко стоял вопрос поиска альтернативного топлива. В Советском Союзе развернули научно-исследовательскую программу с различными бюро и институтами, чтобы сделать водородное топливо частью промышленности. Пока одни институты пытались внедрить «криогенное» топливо в сельское хозяйство, другие работали над той же задачей авиастроительной промышленности, и этот проект получил название «Холод».

Проект Ту-155 появился на свет в 1988 году под началом главного конструктора В. А. Андреева. Цель проекта - создание летающей лаборатории для экспериментов с большим количеством криогенного топлива (см. фото).

Плюсов такого проекта было несколько. Перечислим их:

• внедрение нового вида топлива;
• перевозка людей выйдет дешевле - экономическая выгода «налицо»;
• доставка топливо упрощена;
• улучшение экологии при использовании сжатого водорода;
• это даст толчок в развитии космической и гиперзвуковой авиации.

Самолет Ту-155 совершил свой первый тридцатиминутный полет в середине апреля того же года с заслуженным летчиком-испытателем СССР Севанькаевым на борту. Также на борту было еще два пилота и бортинженер-испытатель.

Как выяснилось, криогенное топливо оправдало ожидания. Помимо экологического фактора, стало ясно, что он втрое эффективнее по удельной способности, чем любое другое горючее топливо, используемое в то время, а также он подойдет для разных СУ.

Всего было проведено более сотни экспериментальных полетов, в том числе на жидком водороде, а также благодаря этому было установлено четырнадцать мировых рекордов.

На лайнере имелось три силовые установки. Две из них - двухконтурные турбореактивные двигатели HK-8-2, работающие на керосине. Они были расположены по бокам, а в середине находилась еще одна СУ, действующая от водорода, самарская двухконтурная HK-88.

Топливо находилось в хвосте фюзеляжа, в баке с системой давления и объемом 18 м 3 . Жидкий водород как топливо использовали только год. После в ход пошел сжатый газ в доработанном двигателе НК-89. Эта СУ отрабатывалась для ВКС Ту-2000.

В дальнейшем ТРДД были сняты, а НК-88, разработанный под началом академика Н.Д. Кузнецова, оставили. Надо отметить, что Кузнецов уделил особое внимание при разработке двигателя на пожаробезопасность.

Из-за дефицита нефтяного топлива, цены на сжиженный природный газ (СПГ) продолжали падать, что становилось экономически выгодным по всем показателям: дешевле, эффективнее и экологичнее!

Конструкция самолета

В чем отличия Ту-155 от Ту-154? Какие изменения были внесены в лайнер? Во-первых, в хвосте фюзеляжа был выделен изолированный отсек с теплозащитным баком под криогенное топливо температурой -253 о С. Во-вторых, экспериментальным путем создан криогенный топливный комплекс и его система управления, которая была значительно улучшена.

Систем топливного комплекса было семь: тушение пожара водой, КК топлива, газового контроля, заправка, ТВ-контроль, пневмопитание и энергоснабжение. Благодаря этому можно было экспериментировать с большим количеством нового доступного топлива, а это помогло советской науке двигаться и развиваться ускоренными темпами: улучшенное оборудование, новые системы, процессы, технологичные разработки, новое применение испытаний и возможности, эффективность приемов испытаний, методы безопасности.

Параллельно это помогло и новым наработкам для грузопассажирских лайнеров. Советский Союз стал интересен всему миру благодаря своим наработкам в этой области, с нами хотели сотрудничать международные организации. При первом полете английские журналисты снимали все на видео: заправку, полет, посадку. Летели параллельно на Ту-154 вместе с командой разработчиков, и документировали происходящее.

К девяностым годам в России уже имелась база предприятий, которые отвечали за отраслевые кооперации по созданию «криосистем». В самолете также присутствовали три системы. Одна отвечала за отсутствие воздуха в теплоизоляционных секторах. Вторая система - азотная, использовалась для отслеживания утечек топлива и замещала атмосферу в тех отсеках, где не нужен воздух. Третья система - гелевая, она управляла механизмами СУ (в экспериментальном самолете баллоны с гелием находились прямо в салоне).

Заправка криогенным топливом

Все довольно прозаично. На аэродроме прикатывались два грузовых автомобиля. Один с азотом, второй - со сжиженным газом. Азотом продувалась вся топливная система, для необходимости создания нужной атмосферы, после чего заправщик заполнял бак криогенным топливом. В то время мир нуждался в замене нефтепродуктов, но нашлись и те, кто был против этого.

Модификации Ту-155

В дальнейшем планировалось три варианта использования самолета.

• Ту-136 с использованием криогенной СУ.
• Ту-156 с СУ HK-89 с нагрузкой в 14 т.
• Ту-206 пассажирский лайнер на криогенном топливе для двух сотен пассажиров.

Криогенное топливо «за» и «против»

Как писалось выше, некоторые были против криогенного топлива. Ударившись в расчеты, они пытались доказать, что затраченные ресурсы на данный вид топливо невыгодны стране.

Основная версия такова: производство водорода влечет за собой разложение воды. Отталкиваясь от курса физики в средней школе, гидролиз занимает столько же энергии, сколько будет затрачено на сгорание топлива. Т. е. добавим к этому энергию, которая затрачивается на производство сжиженного водорода и уже ясно, что это превышение энергии. Да и само сжижение газа занимает 75% от энергии при сжигании.

Сжижают и выделяют водород обычно на теплоэлектростанциях, где коэффициент полезного действия примерно сорок процентов. Добавим к этому транспортировку, и при хорошем раскладе получается, что на один джоуль энергии сгорания топлива нужно четыре джоуля. По более реальным прогнозам - двенадцать джоулей. Неоптимистично, неправда ли?

Как улучшить эти прогнозы?! Во-первых, нужна более дешевая электроэнергия, а, значит, можно использовать и солнечную энергию! Во-вторых, это не единственный дешевый источник электроэнергии. Уже в то время был огромный технологический выбор.

Но остановимся на солнечной энергии более подробно. Даже после расщепления молекулы воды выхлоп водорода оказывался маловат, т. к. молекулы также быстро вступали в обратную реакцию, превращаясь в воду. В игру вступили армянские умы, объединив электролиз с фотолизом.

В пример полупроводники солнечных батарей. Электрический ток помогал разложить воду. Выхлоп опять же был невелик, и цифры не радовали. Получается, каждому аэродрому нужно было бы иметь какую-то огромную переоборудованную площадь по добыче сжиженного водорода. Страсти не утихали, поэтому обратились с данным вопросом к главному конструктору. На что тот ответил, что если бы все было столь печально, никто бы за это не взялся. Переоборудование аэропортов для использования нового топлива выйдет всего на 5% дороже летного часа, что легко окупится за год.

Ту-155 − экспериментальная модификация самолета Ту-154, в основу которой заложена проверка работоспособности аппарата на двигателях, которые использовали криогенное топливо. Первый полет совершил в 1988 году. За все время построено около 100 экземпляров, из которых 5 работали на жидком водороде.

История

В связи с наступившим энергетическим кризисом 70-х годов авиапромышленности пришлось рассматривать альтернативные типы топлива и их возможность применения на летательных аппаратах.

Академия наук СССР вместе со специалистами, учеными различных институтов развернула программу по внедрению водородного топлива как энергетической базы в различные отрасли народного хозяйства. В авиапромышленности данная тема получила название «Холод».

На ММЗ «Опыт» начали постройку летающей лаборатории, которая бы потребляла как топливо жидкий водород. Базовой моделью для этой задачи стал самолет Ту-154Б. Программа способствовала также улучшению экологической ситуации. Для разработки летающей лаборатории понадобилось провести огромный объем научно-исследовательских и проверочных работ. Дефицит бензинового и керосинового топлива на рынке требовал его замены природным газом. В авиации он приемлем только в сжиженном состоянии (СПГ).

Двигатели на жидком водороде имели огромный потенциал развития. Топливо в резервуарах имело постоянную температуру -253 °C. С 1989 г. стали применять двигатели, работающие на СПГ (температура -162 °C).

Плюсом потребления СПГ в авиации является не только экологическая чистота, но и экономичность. При росте цен на нефть стоимость сниженного природного газа не увеличится. Теплотворная способность данного вида топлива на 15% выше, нежели углеродных аналогов (бензин и керосин).

Ту-155 видео

Криогенный авиакомплекс позволил проводить исследования с огромным количеством криогенного топлива. Летающую лабораторию Ту-155 сделали путем переделки самолета Ту-154 (бортовой номер 85035).

Первый полет самолета Ту-155 произошел 15.04.1988. Руководил машиной в этот день летчик-испытатель В. Севанакаев. Был проведен ряд испытаний, результатом которых стало не только подтверждение эффективности использования альтернативного топлива, но и 14 мировых рекордов авиации. Ту-155 успешно провел дальние международные перелеты «Москва – Братислава − Ницца» и «Москва − Ганновер».

Отличительные черты конструкции

В связи с перестройкой самолета на вероятность использования криогенного топлива в состав конструкции внесли следующие коррективы:

В одном из отсеков самолета разместили топливный бак, имеющий высокоэффективную теплоизоляцию для локализации жидкого водорода или СПГ.

Доработали топливную систему самолета. Топливный комплекс имел в расположении агрегаты системы подачи горючего в двигатель, систему стабилизации давления внутри бака с предохранительным аварийным устройством, систему наддува бака и циркуляции, аварийного слива топлива. В систему подачи топлива входили струйные и центробежные насосы, теплоизолированные трубопроводы, криогенные клапаны и аппараты.

Самолет снабдили тремя дополнительными системами:

гелиевая – отвечала за управление устройствами силовой установки;

азотная – замещала обычную атмосферу в отсеках самолета и предупреждала экипаж об утечке криогенного топлива;

система, отвечающая за отсутствие воздуха в теплоизоляционных полостях.

Экспериментальный штатный двигатель НК-88 разработки конструктора Н.Д. Кузнецова.

Для проведения экспериментальных работ и технического обслуживания был разработан криогенный авиационный комплекс. В его состав вошли следующие системы:

пневмопитания;

заправки криогенным топливом;

газового анализа;

электроснабжения;

противопожарная система орошения водой;

телевизионного контроля;

проверки качества потребляемого топлива.

Технические идеи и решения, которые были применены в создании Ту-155, внесли огромный вклад в советскую науку. Страна получила важнейший опыт работы проектирования систем, работающих на криогенном топливе, которые в то время называли технологиями будущего. Освоены новые методы исследования, создана экспериментальная база летательных аппаратов, потребляющих в качестве горючего сниженный природный газ или водород. Специально под этот тип топлива спроектированы противопожарные системы.

На базе самолета Ту-155 было потом построено много моделей авиалайнеров и грузовых самолетов, несущих криогенные силовые установки. Направление по внедрению альтернативного вида топлива в авиации с начала 90-х годов обрело международный характер. В 90-х годах построена мощная кооперационная система предприятий, делающая криогенные силовые установки для различных отраслей промышленности и транспорта.

Ту-155 характеристики:

Модификация
Размах крыла, м	37.55
Длина самолета,м	47.90
Высота самолета,м	11.40
Площадь крыла,м2	202.00
Масса, кг
пустого самолета	52000
максимальная взлетная	98000
Тип двигателя	2 2 НК-8-2 + 1 НК-88
Тяга, кгс	3 х 10500
Крейсерская скорость, км/ч	850
Практическая дальность, км	2800
Продолжительность полёта на криогенном топливе, ч.	2
Практический потолок, м	11900
Экипаж, чел	4

15 апреля 1988 года самолет Ту-155 совершил первый полет (экипаж под руководством летчика-испытателя В.Севанакаева). Это была одна из глобальных программ советского времени по замене нефтяного углеводородного топлива альтернативным и экологически чистым.

Интерес к применению водорода в качестве топлива в авиации возник в середине 50х годов прошлого века, когда в ЦИАМ была выпущена научно-техническая справка с аргументацией замены керосина на водород.

Инициативу ЦИАМ активно поддержали сотрудники ЦАГИ. В дальнейшем, группа во главе с академиком Струминским предложила интересный вариант сопровождения самолета с водородным двигателем отдельным самолетом6заправщиком. В итоге появились комплексно- целевые программы (КЦП) "Холод-1", "Холод-2" и т.д. Одним из главных результатов упомянутых КЦП и стал первый полет летающей лаборатории самолета Ту-155, один из трех двигателей которого (хвостовой) был заменен на водородный двигатель НК-88.

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).

Как это было

Валерий Владимирович Архипов входил в состав экипажа из пяти человек того исторического полета Ту-155 в качестве ведущего инженера.Валерий Владимирович рассказывает, что перед полетом Генеральный конструктор опытно-конструкторского бюро по созданию двигателя НК-88, дважды Герой социалистического труда, генерал-лейтенант Николай Дмитриевич Кузнецов подошел к нему, посмотрел в глаза и четко сказал: "Тебе замены нет и у тебя нет права на ошибку. Посвяти этот полет тем, кого больше всего любишь". Легко сказать “нет права на ошибку”. А попробуй сохранить четкость мышления, когда у тебя за спиной емкость объёмом 17,5 куб. метров, частично заполненная жидким водородом.

На фото: экипаж самолета Ту-155 после завершения полного цикла испытаний при работе двигателя НК-88 на жидком азоте*

Весьма опасные последствия его возможных утечек должны нейтрализоваться азотом, ёмкость с которым разделяли кабину пилотов и эксплуатационно-топливный комплекс (ЭТК). ЭТК включал также и сложную систему управления, основной контроль за которой как раз и осуществлял В.В. Архипов в качестве ведущего инженера, а стало быть, и бортового руководителя полета.

При отрыве самолета от взлетной полосы Валерий Владимирович через самолетное переговорное устройство сделал заявление в открытом эфире о посвящении полета памяти майора Архипова (это заявление было зафиксировано службой внешней разведки США). По успешному завершению полета генерал обнял и поблагодарил бортового руководителя полета. Первый полёт завершился чуть раньше намеченного, для чего у бортового руководителя были веские доводы: в азотном отсеке датчики зафиксировали наличие азота, который должен был автоматически появиться при утечках водорода. Но причина была иная: азот поступал через баллонный вентиль, разгерметизировавшийся при осуществлении самолетом крена в обе стороны от оси. Это стало понятно только на земле.

Полет продолжался всего 21 минуту по малым кругам на разных высотах - не выше 600 м.

Командиром экипажа являлся опытный летчик-испытатель В.А. Севанькаев, вторым пилотом Герой Советского Союза А.И. Талалакин, а его дублером был В.В. Павлов. Функции бортинженера выполнял А.А. Криулин. В дальнейшем менялся состав экипажей по испытаниям как водородного двигателя НК-88, так и двигателя НК-89, работающего на сжиженном природном газе.

Общая наработка двигателей НК-88 и НК-89 в составе летающей лаборатории Ту-155 превысила 145 часов, включая время перелета из Москвы в Ниццу и обратно.

При совершении демонстрационного полета из Москвы в Ниццу и обратно одним из участников исторического события был академик РАН О.Н. Фаворский. Олег Николаевич (который никогда не сомневался и не сомневается в научно-технической и технологической безупречности реализации грандиозного проекта) позже отмечал: "Было слегка неуютно ощущать на высоте соседство столь необычного топлива, каким является сжиженный природный газ. Психологическое напряжение было достаточно устойчивым". Напротив, В.В. Архипов чувствовал себя, как рыба в воде: ведь у него за спиной все полеты с двигателями НК-88 и НК-89, особенно первый полет, наградивший его первой проседью, видимо тогда, когда он решительно (к недоумению первого пилота) отдавал команду на посадку.

По итогам огромной работы создателей летающей лаборатории Ту-155 выпущен в виде книги обобщающий труд «Внимание, газы. Криогенное топливо для авиации».

Эпиграф к книге принадлежит Зинаиде Гиппиус "Ничто не сбывается. А я верю. Везде разрушения. А я надеюсь".

"…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 жестокой необходимостью. Ученые 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, ученые и специалисты которой первыми найдут оптимальное решение проблемы перехода на неисчерпаемые источники энергии, получит доминирующее положение в мире. Особенно это важно для России с учетом огромного населения, богатейших природных ресурсов, занимаемого географического положения, климатических зон и огромных расстояний".

Добавить к приведенному высказыванию нечего. Нынешнее время только подкрепляет прогноз о том, что необходимо быстрее обретать уверенность в спасительном назначении водорода и эту уверенность воплощать в мегапроектах, подобных криогенному самолету Ту-155.

Для справки: в 80-е годы в АНТК им. А.Н. Туполева 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.

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.

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.

* На фото представлен экипаж самолета Ту-155 после полного завершения цикла испытаний на жидком водороде - сверху вниз:
бортинженер-испытатель Кремлев Юрий Михайлович;
заслуженный летчик-испытатель Севанькаев Владимир Андреевич;
ведущий инженер-испытатель Архипов Валерий Владимирович;
бортинженер-испытатель Криулин Анатолий Александрович;
заслуженный летчик-испытатель Талалакин Андрей Иванович.

Статья подготовлена с использованием открытых