Техника - молодёжи 1989-01, страница 22

теперь взгляды во многом изменились. Главное — не наносить вреда природе, добиваться, чтобы атмосфера была чистой

К этому короткому ответу можно добавить множество «за», «против» и «но». Прежде всего водород дорог. Но стоимость нефти тоже будет неминуемо расти, ее запасы ведь небезграничны Правда, остается еще природный газ. Ну что ж, конструкция Ту 155 предусматривает возможность работы и на таком сжиженном топливе.

Повышенная взрывопожаро-опасность, криогенная температура сжижения и малый удельный вес — все это, безусловно, затрудняет применение водорода. Но уникальные его свойства, и прежде всего высокая удельная теплотворная способность, втрое превосходящая этот показатель у углеводородного топлива, заставляют искать пути преодоления конструктивных сложностей и вселяют надежду — применение Нг будет в дальнейшем экономически оправдано.

Теперь, ответив на вопрос «почему?», постараюсь так же кратко ответить на вопросы, начинающиеся словом «как?».

Как нам удалось разместить на борту столько жидкого водорода, сколько его необходимо для полета? Ведь это топливо требует примерно вчетверо большего объема, чем авиационный керосин; к тому же емкости должны иметь хорошую теплоизоляцию.

На экспериментальном образце особых сложностей не было, поскольку в качестве базовой машины мы использовали Ту-154Б, а у нее велики пассажирские салоны. На современных самолетах горючее размещают в крыле, но в нашем случае его полостей недостаточно. Поэтому решили выбрать другое место фюзеляж

В хвостовом отсеке мы и разместили топливо. Для первого жидководородного бака выбрали наиболее простую конструкцию — это практически два бака из легкого и прочного материала, вставленные один в другой. Внутренний с помощью стержней и специальной подставки поддерживается во внешнем. В такой емкости умещается количество горючего, достаточное для проведения испытательных полетов длительностью 1 — 1,5 ч. Что же касается двигателя, то его разработали в конструкторском бюро, возглавляемом акаде

миком Николаем Кузнецовым. НК-88, работающий на водороде, установили в правой гондоле.

Итак, на экспериментальном самолете с задачей удалось справиться, заняв многие «пассажирские» места. А как решать ее на реальном авиалайнере? Судя по всему, исходя из следующего обстоятельства: раз теплотворная способность водорода втрое больше, то по весу его нужио втрое меньше, чем обычного топлива, а за счет этого, стало быть, можно увеличить вместимость машины.

Значительно большую сложность представляли для нас вопросы, суть которых можно свести к словам поэта' «лед и пламень» Топливо должно находиться при криогенной температуре — это, скажем, «лед». А обеспечение его взрывопожаробезопасности ближе уже к «пламени».

Начнем со «льда». Жидкий водород, кипящий при —253°С, требует высокоэффективной теплоизоляции (для этого в пространстве между внешней и виутренией оболочкой вакуум). Но при ее наличии ои все время находится в состоянии кипения. Необходима специальная система поддержания давления на уровне несколько большем, чем атмосферное, ибо, в противном слу чае, значительная часть топлива испарится при подъеме на высоту. При полете в баке поддерживается давление, равное тому, что имеет насыщенный водородный пар. Предусмотрена система поддержания давления, состоящая из подсистем наддува газообразным водородом и регулирования его сброса.

На борту самолета и спасателем и помощником служит гелий. Только он выдерживает столь низкие температуры, другие газы затвердели б. Он открывает и закрывает клапаны. Помогает и при аварийных ситуациях, в случае утечки водорода. При нарушении теплоизоляции топливного бака срабатывают предохранительные клапаны и водород выбрасывается из теплоизолированной магистрали в специально сделанную нами, удаленную от всех агрегатов, пристройку киля самолета, а из иее — наружу.

Топливо идет в камеру сгорания двигателя по трубам, теплоизолированным за счет вакуумной прослойки. И все же не допустить парообразования в них оказалось невозможным, а добиться регулирования давления горения при подаче

в форсунки смеси — газа и кипящей жидкости — чрезвычайно сложно. Поэтому смесь предварительно нагревают и в двигатель поступает лишь газообразный водород. Перекачивание топлива из бака в двигатель осуществляется с помощью иасосов. Внутриба-ковый клапан позволяет при необходимости отсечь внешние криогенные трубопроводы При неработающем двигателе в магистраль подается гелий под давлением, несколько более высоким, чем у топлива в баке. Такая гелиевая пробка предотвращает тепловой контакт жидкого водорода с воздухом, и еще — если клапаи окажется негерметичным, то в систему питания двигателя и в отсек самолета попадает гелий, а ие водород.

Теперь поговорим о «пламени». Как ни страиио, здесь имеются общие аспекты со «льдом» — изоляция и всякого рода мероприятия по предотвращению утечки водорода. При нарушении герметичности топливной системы обычного самолета наружу выливается авиационный керосии — жидкость, конечно, горючая, но слабоиспаряю-щаяся. Воспламениться она может лишь от источника, обладающего значительной энергией. Это, конечно, очень опасно, ио несравнимо с той же ситуацией при работе с жидким водородом. При нарушении герметичности он практически мгновенно испаряется, распространяется по всему самолетному отсеку, насыщенному, как правило, электроаппаратурой, и вспыхивает от любого источника, даже чрезвычайно слабого, от малейшей искры.

И действительно, водород способен образовывать взрывоопасные смеси с воздухом в широком диапазоне от 4 до 74% по объему (против 0,8—0,7% для керосина), при этом для воспламенения требуется энергия всего лишь 0,02 мДж, что примерно на порядок меньше, чем для углеводородных топ ли в.

Утечка водорода, пожар, взрыв могут иметь самые страшные последствия на борту. Для предотвращения утечки мы выдвинули те же задачи, что и . при борьбе с преступностью — предупредить, обезвредить и подавить. Прежде всего системы, связанные с водородом, нужно было тщательнейшим образом отделить. Экспериментальный топливный комплекс, включающий бак, агрегаты управления подачей горючего и трубопроводы, мы рас

20