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 м
'156' (Ту-156)
Семейство самолетов грузовых и пассажирских самолетов, работающих на СПГ, проекты
В настоящее время АО АНТК им. А.Н. Туполева совместно с Самарским научно-техническим комплексом 'Двигатели НК', Самарским авиационным заводом 'Авиакор' (бывший КуАЗ) и многими другими смежными предприятиями и научно-исследовательскими институтами проектирует и строит (по постановлению Правительства Российской Федерации) самолет Ту-156, предназначенный для перевозки грузов, использующий в качестве топлива сжиженный природный газ (СПГ). В работе максимально используется опыт создания и испытаний летающей лаборатории Ту-155.
После нескольких лет поиска наиболее оптимальной концепции и методологии создания транспортного самолета на СПГ была выбрана методология позволяющая наиболее эффективно и безопасно ввести в эксплуатацию воздушную транспортную систему на СПГ Методологически работа ОКБ А.Н. Туполева, в течение многих лет дававшая максимальный положительный эффект, заключалась в следующем: первоначально создавался экспериментальный самолет, на котором проверялись новые технические решения; затем строилась и запускалась в серийное производство машина военного назначения и только после этого на основе отработанных и проверенных в массовой эксплуатации технических решений создавался и запускался в серию пассажирский авиалайнер.
В случае с самолетом на СПГ АО АНТК им. А.Н. Туполева прошло стадию экспериментального самолета на летающей лаборатории Ту-155; стадию самолета военного назначения решено было заменить грузовым самолетом, создаваемым на базе самолета Ту-154Б – самолет Ту-156 (первоначальное обозначение Ту- 156С) с тремя двигателями НК-89 со взлетной тягой 10500 кг, работающими на СПГ и керосине. И только после этого на основе капитально отработанных и проверенных в эксплуатации новых технических решений будет создан пассажирский самолет, работающий на СПГ.
В ходе предварительного проектирования рассматривались самые различные варианты размещения топливных баков с СПГ на самолете. В работе находились варианты размещения баков в виде гондол над крылом, под крылом и т.д. После достаточно долгих поисков оптимального решения был выбран вариант с расположением бака с СПГ в задней части фюзеляжа и в переднем багажном отделении (12940 кг и 3700 кг). В крыльевых кессон-баках размещается керосин.
Двухтопливная система выбрана из соображений эксплуатации самолета на линиях где имеются аэродромы с системами и запасами СПГ, так и аэродромы с системами на традиционном топливе. Не менее важно и то обстоятельство, что керосиновая топливная система, при отказе системы СПГ, становится аварийной. При отказе топливной газовой системы требуется лишь пять секунд для перевода питания двигателя с СПГ на авиационный керосин.
Двигатель НК-89, как и испытанный на Ту-155 НК-88, создается на базе серийного двигателя НК-8-2У. Наиболее существенные изменения заключаются в установке турбонасосного агрегата, представляющего собой двухступенчатый центробежный насос, приводимый в движение воздухом высокого давления, подающимся от компрессора двигателя.Этот насос повышает давление СПГ примерно до 40 атмосфер. За турбиной компрессора устанавливается теплообменник, в котором СПГ превращается из жидкого в газообразное состояние и в таком виде подается в камеру сгорания. Камера сгорания, в которой устанавливаются керосиновые и газовые форсунки также дорабатывается. В настоящее время ведется большая работа по созданию камеры сгорания, обеспечивающей низкий уровень токсичных примесей, первые успехи по существенному снижению окислов азота уже достигнуты.
Одной из наиболее важных задач для Ту-156 является создание криогенных топливных баков. Основной задний – вместимостью 12,9 т размещен в хвостовой части грузового отсека, передний – в подпольной зоне (3,7 т). Баки сварной конструкции из алюминиевого сплава.Теплоизоляция толщиной пятьдесят миллиметров выполнена из пенопласта. В настоящее время модель криогенного бака прошла испытания, выдержав большое количество заправок и сливов СПГ. Спроектированные баки позволяют самолету Ту-156 иметь дальность полета при максимальной полезной нагрузке 14000 кг 2600 км на СПГ и 3280 км на СПГ плюс керосин.
Каждый бак имеет расходный и основной отсеки. Подача топлива к двигателю осуществляется из расходного отсека с помощью элктроприводных центробежных насосов ЭНКГ-20, работающих в криогенной среде. Из основного бака в расходный топливо подается с помощью перекачивающего струйного насоса СНМ-1.
В топливных баках устанавливается измерительная аппаратура позволяющая контролировать количество топлива в заднем и переднем баке, и суммарное наличие СПГ в обоих. Эта аппаратура подаст сигналы предельного количества при заправке и достижении минимального уровня в расходном отсеке для перехода с СПГ на керосин. В топливных баках и магистралях устанавливается также аппаратура для измерения давления и температур.
Криогенные топливные баки снабжаются аварийными клапанами, открывающимися при достижении предельного допустимого давления, дренирующими пары СПГ через штуцер, расположенный над горизонтальным оперением самолета. На криогенных магистралях устанавливаются электроприводные клапаны, с помощью которых осуществляется управление работой криогенной топливной системы.
Одной из важнейших особенностей криогенной силовой установки является система обеспечения безопасности. Нарушение герметичности в ней приводит к образованию в отсеках взрывоопасной газовой смеси. Для предотвращения взрыва или пожара принимаются следующие меры: интенсивная вентиляция взрывоопасных отсеков с помощью нейтрального газа (Азот); удаление из отсеков искрообразующего оборудования; установка системы газового анализа,позволяющей выдавать сигнал при появлении течи, а также при концетрации метана в отсеках в несколько раз меньшей по величине, чем опасная. При появлении такого сигнала, как правило, перекрываются газовые магистрали и двигатели переводятся на керосин.
Для создания нормальной системы эксплуатации транспортных самолетов на СПГ необходимо в стране развернуть наземную инфраструктуру, обеспечивающую получение, хранение и заправку воздушных судов сжиженным природным газом. С целью обеспечения авиации СПГ необходимо создать сеть специализированных установок для производства СПГ, хранилищ для него и систем подачи топлива потребителям (стационарных и мобильных). При этом подготовка инфраструктуры получения, хранения и выдачи СПГ различным потребителям должна решаться комплексно с проведением единой технической политики, причем создание инфраструктуры должно проводиться параллельно с созданием воздушных судов на СПГ.
Были проанализированы существующие трассы полетов в пределах России с дальностью 1800,2000 и 2200 км, на которые рассчитывается создаваемый Ту-156. Анализ трасс полетов и магистральных газовых
