• апреля 20, 2017 В ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РФ

    В интересах безопасности

    Подписано постановление Правительства РФ об утверждении требований по обеспечению транспортной безопасности, в том числе требований к антитеррористической защищенности объектов метрополитена.Подписанным постановлением утверждены также требования для различных…
  • апреля 20, 2017 В СОВЕТЕ ФЕДЕРАЦИИ

    Разделить понятия

    В Комитете СФ по социальной политике прошло заседание, на котором обсуждались вопросы, связанные с обеспечением безопасности жизнедеятельности и здоровья детей. Особое внимание при этом было уделено осуществлению организованных перево-зок групп детей…
  • апреля 20, 2017 В ГОСДУМЕ РФ

    Приоритетное право

    Госдума приняла в первом чтении проект федерального закона «О внесении изменения в статью 4 Кодекса торгового мореплавания Российской Федерации в части, касающейся каботажа».Законопроект разработан с целью закрепления за судами, плавающими под…
  • апреля 20, 2017 80

    Хроника 17 – 23 апреля 2017 года

    В Госдуме РФ состоялись парламентские слушания на тему совершенствования законодательства в области оказания медпомощи на транспорте.
    Состоялся очередной съезд Союза транспортников России.
    В Москве прошла Международная выставка по транспорту и логистике «ТрансРоссия–2017».
    На Казанском вокзале столицы прошел «Пассажирский форум–2017».

Наши сайты

AD200 60  new logo id

Авиакеросин – на водород!

2_s.jpg
Такое замещение реально воплощалось еще в СССР.
2.jpg
Признаться, выступление Алексея Игнатова, советника отдела двигателестроения, агрегатов и оборудования Департамента авиапромышленности Минпромторга России, на международной конференции «Авиатопливо–2016» стало большим откровением. Да, мы первыми вышли в космос, первыми достигли Луны и много еще в чем были первыми… Но осознавать сегодня, когда даже мировая автопромышленность проявляет сверх-
осторожность в замещении бензина на водород, что уже в далекие для нас 80–е годы прошлого столетия наши гражданские воздушные суда летали на водородном топливе, – согласитесь, сложно.
После конференции Алексей Игнатов рассказал корреспонденту «ТР» о сенсационном эксперименте… 
– Действительно, трудно поверить, что столь смелое решение могло состояться 30 лет назад, да еще в непростой экономико–политической ситуации. Нужны были серьезные аргументы для одобрения фантастического проекта на самом высоком уровне.
– Именно ситуация и диктовала его необходимость. В связи с исчерпанием легкодоступных природных ресурсов нефти и удорожанием нефтяного топлива, а также повышающимися требованиями к экологии многие развитые страны мира начали изучать возможность разработки и использования более дешевых и экологически чистых альтернативных горючих, которые могут применяться в качестве топлива.
Мы не были единственными интересантами замены углеводородного топлива на альтернативные. Работы по применению в авиации жидкого водорода, сжиженного природного газа (СПГ) и синтетических топлив на базе угля, природного газа и биомассы велись в США и Европе. Активно изучалось применение жидкого водорода (ЖВ) с целью его использования после 2030 года. Это обусловливалось тем, что вследствие большого влияния плотности топлива и массы конструкции на технико–экономические показатели самолета энергоноситель выгодно применять в жидком состоянии.
Еще один аргумент – экологический. При обычной температуре окружающей среды все жидкие углеводородные горючие в своем химическом составе содержат примерно одинаковое количество углерода, поэтому получаемые из угля, сланцев и биомассы синтетические топлива при сгорании примерно одинаково с нефтяным загрязняют атмосферу окислами углерода и вредными продуктами неполного сгорания углерода. Кроме того, в этих топливах содержатся бициклические углеводороды, вызывающие нагарообразование и дымление, органические вещества, в состав которых входят, кроме углерода и водорода, сера, кислород, азот и другие элементы, существенно ухудшающие эксплуатационные свойства топлив. Всего этого практически нет в жидком водороде и сжиженном природном газе.
– Однако с точки зрения безопасности приоритет могли получить синтетические топлива…
– Следует иметь в виду, что при получении жидких синтетических топлив необходимо применять сложные и дорогостоящие процессы, что значительно удорожает топливо и делает его цену выше нефтяного. Поэтому их применение не решает ни экономических, ни экологических проблем. Исследования показали, что наиболее приемлемыми для авиации являются жидкие криогенные топлива, к которым относятся перспективный энергоноситель – жидкий водород, имеющий температуру –252 оС, и сжиженный природный газ (СПГ), имеющий температуру –162 оС. Жидкий водород имеет наибольшую из всех горючих теплоту сгорания. При его использовании может быть увеличена дальность полета самолета при одинаковой полезной нагрузке или при той же дальности – масса перевозимого груза. Продуктом сгорания водорода является вода, то есть отсутствуют загрязняющие атмосферу вещества. При массовом производстве с использованием передовых технологий стоимость жидкого водорода на единицу перевозимого груза может быть соизмерима со стоимостью нефтяного топлива. 
Сжиженный природный газ дешевле нефтяного топлива, а также образует значительно меньше вредных веществ. Так как СПГ и жидкий водород относятся к криогенным топливам, то целесообразно на первом этапе применять СПГ, что даст опыт эксплуатации таких топлив, а затем перейти к жидкому водороду.
По мере развития инфраструктуры производства сжиженного природного газа в таких странах, как Россия, Алжир, Катар, Норвегия и других, наметилась тенденция увеличения объема его производства как наиболее перспективного вида моторного топлива.
– И все–таки, как же с вопросом безопасного применения взрывоопасного водорода?
– Криогенные топлива более экономичные, экологичные и безопасные, чем нефтяные и синтетические. Единственным существенным недостатком криогенных топлив является их низкая температура и малая плотность. Это требует особой специфики проектирования. 
– Что кроется за этой спецификой?
– Условия эксплуатации самолета существенно отличаются от условий эксплуатации наземных и ракетных систем. Возможность применения криогенных топлив в авиации нами изучалась путем опытной эксплуатации впервые в мире экспериментального самолета – летающей лаборатории Ту–155 с двигателем НК–88, разработанного по теме «Холод» на базе серийного пассажирского самолета Ту–154. Одна из трех силовых установок этого самолета была переоборудована для работы на жидком водороде и на сжиженном природном газе.
Работа по созданию криогенного экспериментального самолета Ту–155 выявила критические технологии, реализация которых необходима для создания серийного воздушного судна. В частности, особое внимание было уделено вопросам безопасности, включая предотвращение взрыва, пожара и прекращение подачи топлива в двигатель. Конструкция криогенных систем и агрегатов выполнялась по традиционной криогенной технологии с учетом авиационных условий эксплуатации. Были проведены натурные испытания агрегатов на жидком водороде и СПГ, стендовые испытания двигателя и системы поддержания давления в баках, а также системы аварийного слива топлива. Конструкторы создали высоконадежные криогенные насосные системы питания двигателя, поддержания давления в баке, аварийного слива топлива, циркуляции, управления агрегатами, газового контроля. Был проведен большой объем лабораторных и стендовых испытаний криогенных систем и агрегатов.
– Если целью был серийный выпуск «изделия», то требовался и соответствующий заправочный комплекс…
– Разумеется. Эта задача решалась в рамках большого проекта. Заправка самолета Ту–155 жидким водородом и сжиженным природным газом производилась от специально созданного заправочного комплекса. Заправочный комплекс позволял безопасно заправлять топливный бак самолета Ту–155 ЖВ и СПГ, а также сливать топливо в автозаправщики, дренировать пары топлива, управлять работой криогенного двигателя.
Наземные отработки с использованием этого комплекса позволили осуществить устойчивый процесс наземной технической эксплуатации самолета и в дальнейшем – техническую эксплуатацию его на сжиженном природном газе в аэропортах Шереметьево, Минск, Братислава, Ницца, Ганновер от заправщиков различного типа и различных фирм.
– С точки зрения географической – замахнулись широко. Но для этого Ту–155 должен был как минимум совершить полет…
– После успешного завершения наземных испытаний самолета, при которых произвели запуски двигателя на жидком водороде, были начаты летные эксперименты. 15 апреля 1988 года самолет Ту–155 выполнил первый полет на жидком водороде. Были выполнены 5 полетов на жидком водороде общей продолжительностью 4 часа 27 минут.
При полетах на сжиженном природном газе программа наземных испытаний была укорочена вследствие уже набранного опыта работы на жидком водороде, и первый полет самолета на СПГ был совершен 18 января 1989 года. Всего были выполнены около 100 полетов, из них 12 – на внутренних и международных трассах, остальные при испытании самолета. Все полеты, в том числе 12 демонстрационных с посадкой в российских и иностранных аэропортах, прошли без отказов самолетного криогенного комплекса. Затраты на создание Ту–155 составили 39 млн руб. в ценах тех лет.
– Вы неоднократно упомянули об иностранных аэропортах. Неужели там рискнули принять столь необычный экспериментальный рейс?
– Не только согласились принять, но даже предложили совместно изучать эксплуатационные возможности новой техники. В 1991 году по инициативе германской фирмы «Дойче Аэрбac» ОКБ Туполева провело совместные исследования по определению возможности модификаций самолетов А–310 для применения в качестве топлива жидкого водорода. Было показано, что при модификации серийного пассажирского самолета А–310 с изменением фюзеляжа могут быть значительно увеличены дальность и число пассажиров. На первом этапе исследовали реализуемость создания криоплана – демонстратора без удлинения фюзеляжа. Была определена оптимальная компоновка, разработана схема топливной криогенной системы, определены параметры агрегатов и теплоизоляции. В результате была показана реальность модификации самолета для применения в качестве топлива жидкого водорода. В дальнейшем была проведена работа по определению возможности создания демонстратора с целью экономии средств на меньшем самолете – Do–328.
– Каковы результаты этой совместной работы?
– В первую очередь все убедились в реальности модификации самолета А–310 для применения ЖВ. Кроме этого, исследователи убедились в возможности увеличения дальности и эксплуатационной нагрузки самолета А–310 при полетах на водороде. Была определена оптимальная компоновка этого самолета и показана реальность модификации самолета Dо–328 для применения ЖВ.
– Как оценивались эти результаты руководством современной России?
– Серьезно и с перспективой. На основании проведенных работ и в соответствии с постановлением Правительства РФ от 15 октября 2001 года «О Федеральной целевой программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002–2010 годы и на период до 2015 года» был разработан проект модифицированного самолета Ту–204К, использующего СПГ. Особое внимание было обращено на разработку мероприятий по обеспечению безопасности эксплуатации. Эти исследования показали, что при проектировании криогенной силовой установки с учетом особенностей и опыта эксплуатации криогенные топлива более безопасны, чем керосин. Подчеркну, что к аналогичным результатам в 1981 году пришла и американская фирма «Локхид».
Основным итогом исследований стало доказательство возможности создания криогенной авиации. Мы приобрели опыт проектирования систем, работающих на криогенных топливах, разработки технологических процессов изготовления криогенных систем и агрегатов. Нами освоены методы испытаний, получены успешные навыки обращения с жидким водородом и сжиженным природным газом, отработаны приемы и методы обеспечения взрывопожаробезопасности, создана кооперация по разработке авиационных систем. И что важно – доказательно определено, что в авиации выгодно применять жидкие топлива вследствие их более высокой плотности.
– Ту–204К должен был продолжить эстафету исследований в этой области?
– Речь шла уже не только об исследованиях. Предполагалось, что этот лайнер станет первым проектом коммерческого самолета с использованием в качестве топлива СПГ, предназначенного для грузовых и пассажирских перевозок 150–210 пассажиров на расстояние 4200–5500 км в любых климатических условиях, днем и ночью. Расчеты указывали на то, что эксплуатация Ту–204К позволит значительно снизить токсичные выбросы по сравнению с базовым Ту–204, в 2,5 раза уменьшить затраты на топливо, снизить прямые эксплуатационные расходы на 4–5% на один час полета.
Внедрение в эксплуатацию Ту–204К позволило бы существенно снизить стоимость перевозок. 
– Тем не менее перспективный проект благополучно забыт.
– Увы, в 2005 году работы были остановлены вследствие прекращения финансирования.  К сожалению, имея большой задел в области создания криогенных авиационных систем, мы до сих пор не задействуем и не используем накопленный опыт и потенциал, несмотря на то, что в настоящее время создана наземная инфраструктура СПГ, и проблем с заправкой самолетов и вертолетов, что было в то время, сегодня нет. Но главное, наша страна до сих пор занимает передовые позиции в мире в этом направлении.
– В очередной раз мы, будучи пионерами в перспективной разработке, можем оказаться аутсайдерами в деле ее практической реализации…
– Надеюсь, что здравый смысл возобладает. Сделано очень многое. Разработан проект модифицированного серийного самолета Ту–204К, способного летать на СПГ. Кроме того, имеется самолетная конструкция криогенного топливного бака с весом на порядок меньше наземного. Подчеркну, что криогенная топливная система по весу и надежности не уступает керосиновой. Имеется также разработка криогенного заправочного агрегата, по сложности не отличающегося от керосинового.
По нашим расчетам, при доработке самолета под криогенное топливо его удорожание не превысит 15% стоимости серийного самолета Ту–204. При этом его эксплуатация на СПГ за счет более низкой цены по отношению к углеводородному топливу удешевляет затраты на приобретение в несколько раз. Сегодня СПГ примерно в два раза дешевле керосина. Об экологической составляющей, на которую сегодня обращает внимание ИKAO, ужесточая требования по шумам и эмиссии струи из реактивного двигателя, и говорить не приходится. После полетов самолета Ту–155 на водороде и СПГ сопло двигателя было чистым, без сажевых отложений, которые видны на керосиновых двигателях.
– Проект впечатляет. Может ли он стать основой новых, еще более перспективных разработок?
– В результате этих работ стала очевидна возможность создания конкурентоспособных экономичных и экологически чистых криогенных самолетов, в том числе и высотно–космических – условное обозначение Ту–2000. 
– Высотно–космический лайнер, работающий на СПГ… Это реально в условиях, когда задвинута в дальний ящик более практичная разработка?
– Реально и то, и другое. А главное – нужно. Мы должны не только идти в ногу со временем, но и опережать его. Практическая необходимость высотно–космического самолета подтверждается реалиями дня. Такое судно способно производить мониторинг поверхности земли с целью предупреждения экологических катастроф, отслеживать военные конфликты и предупреждать ракетные атаки, спасать экипажи космических кораблей в аварийных ситуациях на станциях, удалять космический мусор… Примеров применения столь универсального аппарата очень много.
Однако создание ВКС типа Ту–2000 в связи с высокой стоимостью проекта возможно только под контролем ООН и при кооперации миролюбивых стран, таких как Германия, Франция, Италия, Индия, Китай, Япония и другие, с привлечением ученых, занятых в работах по аэрокосмической и криогенной тематике.


Беседу вел 

Шамиль БАЙБЕКОВ,
обозреватель «ТР»

 

28.04.2016

 

 

№ 16 (979) 17 – 23 апреля 2017 года

Новости 242

На раскачку времени нет

Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев провел заседание президиума Совета при Президенте России по стратегическому развитию и приоритетным…
Транспортная политика 246

ДНК общественного транспорта

В России внедряется социальный стандарт транспортного обслуживания населения. К основным проблемам, затрудняющим использование общественного…
Воздушный транспорт 285

Черная полоса для отрасли осталась позади

Такое мнение высказал на брифинге руководитель Росавиации. По традиции после завершения коллегии Федерального агентства воздушного транспорта его…
Образование 234

Следующая станция – университет

Факультет довузовской подготовки МИИТа поможет школьнику подтянуть знания по физике, математике и информатике. Выбор будущей профессии является…
Безопасность 243

В поисках баланса

между требованиями транспортной безопасности и рентабельностью работы субъектов отрасли. В Санкт–Петербурге завершил работу VII Международный…
Спорт 206

Золотая награда министра

Cборная Минтранса России успешно выступила на турнире Правительства РФ «Росич». Cборная Минтранса России приняла участие в официальном футбольном…
Показать все

Документы Министерства транспорта РФ

Показать все