Tu-155: sıvılaştırılmış hidrojenle çalışan ilk uçak

70'lerde, dolaylı olarak Sovyetler Birliği de dahil olmak üzere tüm dünya, petrol kıtlığının fazlasıyla farkındaydı: Bunun sonucunda bir enerji krizi patlak verdi. O zaman belki de insanlık ilk kez şunu anlamaya başladı: er ya da geç "siyah sıvı altın" sona erecek, peki sonra ne olacak? Doğru, jeologlara göre, Dünya'daki doğal gaz kaynakları, petrol ve kömür miktarını onlarca kat aşıyor! Ancak yine de başka yakıt türlerini aramanız gerekiyor.


Burada kriyojenik (“soğuktan doğan” anlamına gelen) yakıttan bahsedeceğiz. Bunun özü, gazın son derece düşük sıcaklıklara (mutlak sıfıra yakın) maruz kalması ve bunun sıvı hale gelmesine neden olmasıdır. Deneyi gerçekleştirmek için hidrojen kullanıldı ve daha sonra LNG kullanıldı.

başlangıç

Yetmişli yıllarda SSCB, keşfedilen “mavi yakıt” rezervlerinin hacminde dünya lideri oldu. Aynı zamanda kriyojenik uçak motorlu yolcu (gelecekte) uçağının inşasına ilişkin çalışmalar da başlayacak. Daha doğrusu, bilerek yeni bir araba yapmadılar: buna göre değiştirilmiş bir seri Tu-154B kullandılar. Kriyojenik bir uçak motorunun oluşturulmasına ilişkin gelişmeler, Kuznetsov N.D. liderliğindeki Motor Mühendisliği Tasarım Bürosu (Kuibyshev) tarafından gerçekleştirildi.


SSCB Bilimler Akademisi tarafından geliştirilen Ar-Ge programı, uçağın yapımına bir tür ivme kazandırdı. Özü, hidrojenin ulusal ekonomide bir enerji kaynağı olarak kullanılma olanaklarının incelenmesidir. Havacılıkta programa kısaca “Soğuk” adı verildi. Buna göre kriyojenik yakıtla çalışan enerji santrallerinin geliştirilmesi planlandı.


Bir diğer "güdü" ise uzay endüstrisinin hızlanan gelişimidir: O zamanlar Buran tasarlanıyordu ve fırlatma aracı aşamalarından biri kriyojenik hidrojenle "güçlendiriliyordu". Tu-155'in inşasına 1980'den sonra başlandı. Uçan bir laboratuvar olması gerekiyordu.


Birçok kişi hidrojenin atmosferi “bozmadığına” inanıyor. Soru tartışmalı. Evet, yandığında su ve bir miktar nitrojen oksit açığa çıkar. Peki bu gaz nasıl üretiliyor? Bu işlem sırasında hava kirliliği, havacılık gazyağı kullanıldığında olduğundan daha az mümkün değildir.

Tu-155'in Düzeni

Biraz yeniden tasarlandı ve bu süreçte bir takım teknik sorunlar çözüldü. Uçağın arkasına 20 metreküp yakıt deposunun bulunduğu kapalı bir bölme yerleştirildi. m: Kap, sıvı hidrojenin sıcaklığının -253°'de muhafaza edilmesi için ısı yalıtım malzemeleri ve vakum kullanılarak korundu.


Uçağın yalnızca sıvı hidrojenle uçtuğunu söylemek tamamen doğru olmaz. Üç motordan yalnızca birinde (indeks NK-88) kullanıldı - doğru olan. Yakıt ona sıradan bir pompayla değil, yüksek basınçlı bir turboşarjlı pompayla sağlandı (benzerleri roket motorlarında kullanılır). Diğer iki uçak motoru normal Tu-154B'den standart motorlardı.


1988 yılına gelindiğinde hidrojen motoru sağdaki normal yerine yerleştirildi. Bitmiş Tu-155 atölyeden çıkarıldı. Testler başarılı oldu ve jet yakıtıyla karşılaştırıldığında LNG kullanımının ekonomik olarak uygun olduğunu gösterdi. Tu-155 ilk kez 15.04.1988 Nisan XNUMX'de yerden havalandı. Mürettebat o dönemde tanınmış test pilotu V. Sevankaev tarafından komuta ediliyordu. İnsanlık tarihinde ilk kez kriyojenik yakıt uçuşu yapıldı. Deney başarıyla sona erdi: uçak güvenli bir şekilde indi. Doğru, mürettebatın tekrar "kalkması" gerekiyordu: pilotlar kollarında sallandı, havaya fırlatıldı.

güvenliği hakkında

Hidrojen patlayıcı bir gazdır ve 1937'deki meşhur Hindenburg zeplin felaketinden bu yana insanlık ona karşı dikkatli olmuştur. Bu durum kriyojenik enerjinin gelişimini uzun süre engellemiştir. Hatta bir terim bile vardı: "Hinderburg sendromu."


Yakıt bölmesinde güvenliği sağlamak için kıvılcım olasılığını ortadan kaldırmak için neredeyse tüm elektrik kabloları çıkarıldı. Gaz buharlarını uçak motorundan ve güç kaynaklarından uzaklaştırmak için bir drenaj sistemi de geliştirildi. Yakıt bölmesinin çalışmasını kontrol etmek için ayrıca otuzdan fazla yerleşik sistem kuruldu.

Tu-156 projesi

Uçak aynı kaldı, kullanım için daha uygun bir yakıta (sıvılaştırılmış doğal gaz veya LNG) dönüştürülmesi nedeniyle belgelerde yalnızca yeniden adlandırıldı. Değiştirilen motor NK-89 endeksini aldı. Hidrojenin kullanımı bir takım problemlerle ilişkilidir. Örneğin, havaalanındaki gazın yüksek patlayıcılığı nedeniyle, özel depolama tesislerinin donatılması ve uçağın taşınması ve yakıt ikmali için ekipmana sahip olunması gerekiyordu. Ve hidrojen LNG'den çok daha pahalıydı.


Üstelik doğal gaz atmosfere zarar vermeden kolayca çıkarılıyordu. Ayrıca hidrojenden yüz derece daha yüksek olan -160° sıcaklıkta saklandı ve kullanıldı. Jet yakıtından bahsedecek olursak LNG %15 daha fazla enerji yayıyor. Yakıt tüketimi aynı miktarda azalır.


Toplamda Tu-155 yetmiş kez göklere çıktı. Dahası, yalnızca beş deneysel uçuşta hidrojen yakıt rolünü oynadı: diğer durumlarda LNG. Testler sırasında kriyojenik sistemde tek bir arıza gözlenmedi. Alternatif yakıt kullanan Tu-155, Moskova'dan Hannover, Bratislava ve Nice'e uçtu. Başka bir artı daha fark edildi: Motorun içi ve meme temiz kaldı. “Klasik” resmi hatırlayın: isle kirlenmiş gazyağı uçak motorlarına sahip bir uçak!

Kriyojenik havacılık için beklentiler

Batı'da daha önce hidrojen yakıtına bir şekilde çok az dikkat edildiyse de, bugün durum farklı. Alternatif yakıtla çalışan pek çok araba üretildi, özel benzin istasyonları inşa edildi. Uçaklara gelince, 2020 yılında Kaliforniyalı bir firmanın geliştirdiği hidrojenli uçak motoru yılın en iyi icatları listesinde yer alıyor. Altı koltuklu bir uçak zaten yaratıldı ve 2024 yılına kadar Amerikalılar 19 koltuklu bir model gösterme sözü veriyor. Ve 2028'e kadar - 50 yolcu kapasiteli bir araba. Almanya'da motorları kısmen hidrojenle çalışan HY4 yolcu uçağı üzerinde testler yapılıyor. Japonya ve Çin'de de benzer çalışmalar yapılıyor.


80'lerin sonunda Sovyetler Birliği'nde kriyojenik yakıt kullanarak uçak yaratma çalışmaları çok yoğun bir şekilde yürütülüyordu: Sovyet uzmanları rakiplerinden en az on yıl öndeydi. Mesela doğalgaz veya kerosenle uçan çift yakıtlı bir uçağın projesi hazırdı. Helikopterler için de benzer bir teknik çözüm uygulanabilir. Ancak Birliğin çöküşü tüm planları geçersiz kıldı.

Tu-155'in diğer kaderi

Uçak mucizevi bir şekilde hayatta kaldı: filmlerden birinin çekimleri sırasında neredeyse yanıyordu. Üstelik bilerek, sadece muhteşem bir çekim için. Ancak araba hayatta kaldı ve bugün Zhukovsky'deki havaalanında. Doğru, hidrojen motoru ondan çıkarıldı. Sovyet havacılığının çoğu hayranı, gençlerin ülkelerinin başarılarını görebilmesi ve onlarla gurur duyabilmesi için Tu-155'in müzeye dönüştürülmesi gerektiğine inanıyor.