Пессимистические прогнозы геологов в конце семидесятых годов прошлого века о возможном резком сокращении запасов нефти в течение ближайших десяти лет привели к поиску альтернативного источника энергии. Им мог бы стать водород. С одной стороны, это лучшее экологически чистое горючее (с теплотворной способностью, более чем втрое превосходящее традиционный керосин), выделяющее при горении лишь воду. С другой — взрывоопасное вещество, не допускающее его смешивания с воздухом, сложное в хранении и транспортировке.

С момента начала работ в этом направлении прошли десятки лет. Первыми в СССР начали заниматься исследованием жидководородного горючего в ОКБ Н.Д. Кузнецова при разработке жидкостно-реактивных двигателей для ракеты Н-1. В начале 1960-х годов прорабатывался вопрос об использовании жидкого водорода в авиации. Вслед за этим произошло событие, заставившее пересмотреть отношение к классическому углеводородному топливу.

Первыми, кто поддержал переход авиации на криогенное топливо, были военные, отвечавшие за обороноспособность страны. Любопытно, что выбор водородного топлива для авиации совпал, как и полтора десятка лет назад, с созданием очередной отечественной космической системы, на этот раз «Бурана». Топливной парой основной ступени ракеты-носителя были жидкие кислород и водород, что потребовало разработки технологии и производственного оборудования для второго компонента.

Работа над созданием криогенных топливных систем для авиации развернулась в ОКБ имени А.Н. Туполева. На базе широко известного пассажирского лайнера Ту-154 подготовили летающую лабораторию, которая получила обозначение Ту-155. В отличие от прототипа, в хвостовой части пассажирского салона установили бак, вмещающий до 20 кубических метра сжиженного газа с экранно-вакуумной теплоизоляцией, способной долгое время сохранять температуру -253° С. Были предприняты беспрецедентные в авиации меры безопасности. Через криогенный бак не проходило ни одного электрического провода. Дренажная система быстро удаляла из бака летучие пары водорода на необходимое безопасное расстояние как от двигателей, так и источников статического электричества. Для летающей лаборатории сконструировали и изготовили дополнительно свыше 30 бортовых систем, обеспечивавших функционирование силовой установки.

Правый из трех двигателей самолета заменили на модифицированный НК-88, который работал на газовом топливе. При этом потребовалось решить ряд сложнейших задач. Для подачи газового топлива пришлось установить вместо привычного насоса высоконапорный турбонасосный агрегат, подобный тем, что используются в ракетах, и приводимый воздухом, отбираемым от одной из ступеней компрессора ТРДД. Заменили форсунки двигателей.

В таком виде Ту-155 впервые облетал экипаж летчика-испытателя В.А. Саванькаева в апреле 1988 г. Но то, что оказалось хорошо для ракетной техники, когда активный участок траектории носителя космических объектов исчисляется минутами, для авиации оказалось преждевременным.

Пока шла разработка силовой установки на сжиженном водороде, геологи открыли новые месторождения нефти и газа. Особенно велики оказались залежи последнего, превосходящие запасы нефти и угля. Это и определило переход к более дешевому и доступному метану. К тому же теплотворная способность природного газа на 15% превышает аналогичный параметр основного авиационного топлива керосина и при его использовании снижается вредное воздействие на окружающую среду. Да и для хранения его в жидком виде требуется температура почти на 100°С выше, чем для водорода. К тому же в процессе предполетной подготовки не нужна продувка топливных баков азотом, исключавшим образование гремучего газа при соединении водорода с воздухом.

Летающую лабораторию доработали, и в январе 1989 года машина, один из моторов которой использовал для работы сжиженный природный газ (СПГ), поднялась в воздух. Этот и последующие полеты показали реальную перспективу использования в авиации метана.

В летных исследованиях на Ту-155 было установлено 10 мировых рекордов и совершены международные перелеты по маршрутам Москва-Братислава-Ницца-Москва и Москва-Ганновер.

Использование летающей лаборатории Ту-155 позволило накопить необходимый опыт для дальнейших разработок авиационных криогенных систем. Эта машина стала своего рода необходимым фундаментом для создания Ту-156 (на базе серийного лайнера Ту-154М) и предназначавшегося для перевозки коммерческих грузов в деловой эксплуатации.

На Ту-156, в отличие от предшественника, применили двигатели НК-89, способные работать как на керосине, так и метане. НК-89 тоже имеет турбонасосный агрегат, приводимый воздухом, отбираемым от одной из ступеней компрессора ТРДД. За его турбиной находится теплообменник. Он превращает жидкий метан в газообразное состояние. Имеются у этого двигателя и резервы, в частности, велись исследования по совершенствованию камеры сгорания для снижения окислов азота.

При проектировании из большого количества вариантов размещения бака для СПГ (в том числе под крылом и на фюзеляже) был выбран компромиссный вариант, сохранивший аэродинамику самолета. Основной криогенный бак емкостью 13 т разместили вместо заднего пассажирского салона, а центровочный, рассчитанный на 3,8 т СПГ, — в переднем багажном отделении под полом пассажирской кабины, переоборудованной под перевозку грузов.

Источник: TopWar Armament