Техника и вооружение 1993 01

Следует, однако, отметить, что рассматриваемые в качестве альтернативного топлива для авиации углеводородные (нефтяные и природные) газы, а также водород значительно отличаются друг от друга по своим теплотехническим характеристикам. Энергетически наиболее эффективен водород. Его теплота сгорания почти в 3 раза выше, чем у керосина. В результате за счет экономии объема топлива на 25–30 % снижается взлетная масса самолета, уменьшается (в 3 раза) расход горючего. Однако этот газ имеет очень низкую плотность, близкую к абсолютному нулю температуру кипения (-253 °C) и малую температуру нахождения в жидкой фазе (-6 °C). Поэтому возникают проблемы, связанные с его хранением и подачей, решение которых требует сложных технических мероприятий и больших дополнительных финансовых затрат. Теплота сгорания метана на 14 % выше, чем у керосина. Однако его плотность ниже в 1,7–1,8 раза, и, чтобы обеспечить летательному аппарату такую же энергоемкость, как при использовании керосина, потребуются топливные баки в 1,5–1,6 раза больше. Кроме того, низкая криогенная температура кипения метана (-162 °C) и небольшой температурный диапазон его нахождения в жидкой фазе (20 °C) вызывают необходимость применения при изготовлении топливных баков и их арматуры новых хладостойких конструкционных, уплотнительных материалов и высококачественной низкотемпературной теплоизоляции.

Вариант расположения газовых баллонов на вертолете.

Наиболее приемлемого условиям хранения на борту) для использования в авиации так называемое авиационное сконденсированное топливо — АСКТ, Оно представляет собой смесь. пропана, бутана, пентана и гексана. Его получают из нефтяного природного и нефтезаводского газов. Плотность горючего составляет около 600 кг/м 3, теплотворная способность на 5–7% выше, чем у керосина. АСКТ можно производить на любом газо- и нефтеперерабатывающем заводе, а также в местах "осушки” природного газа. Кроме того, с помощью малогабаритных блочных установок его можно вырабатывать как на нефтяных месторождениях, так и в любой точке трассы, по которой транспортируется жидкий нефтяной газ. АСКТ производится по безотходной технологии, предложенной специалистами ВНИПИгазпереработка, из легких углеводородов, являющихся продуктом газоперерабатывающих заводов. При этом технологический процесс протекает по двум направлениям: получение авиационного топлива и автомобильного (пропан-бутановой смеси). Это дополнительно удешевляет газовое авиатопливо и делает его производство экологически чистым.

При использовании АСКТ двигатель летательного аппарата может функционировать как на керосине, так и на газе. Для этого применяют уникальную схему топливной системы, позволяющую свести к минимуму переделку серийно выпускаемых авиационных двигателей, разработанную специалистами НПП "Завод им. В.Я.Климова" и Пермского агрегатного конструкторского бюро. Проведенные стендовые и эксплуатационные испытания показали, что конструкция системы обеспечивает надежный (с первой попытки) пуск двигателя как в холодном, так и в горячем состоянии. На всех этапах полета обеспечиваются устойчивый режим работы, хорошая приемистость и минимальный удельный расход топлива. Автоматическая система управления топливной аппаратурой позволяет переключать двигатель* для работы с газа на керосин и наоборот в любом режиме. При этом газ сгорает полностью, не оставляя нагара на стенках камеры сгорания, лопатках турбины и поверхности выхлопной трубы. АСКТ имеет достаточно высокую температуру кипения (-20 °C), поэтому его можно хранить в охлажденном виде в теплоизолированном баке летательного аппарата или в неизолированном при давлении 5 кгс/см 2 и температуре +50 °C.

Энергетические показатели топлив: 1 — водорода; 2 — метана; 3 — пропана; 4 — Н-бутана; 5 — керосина; 6 — этана; 7 — метанола.

В принципе баки с газом на самолете могут размещаться под (над) крылом или внутри его, а также над фюзеляжем или внутри его. Однако при их установке над крылом существенно снижаются крейсерские и аэродинамические качества летательного аппарата. Исследования показали, что содержать метан или водород в крыльевых баках — кессонах неприемлемо из-за ограничения максимального избыточного давления паров топлива и, кроме того, из-за конструктивно-технологических трудностей а выполнении теплоизоляции баков. Наиболее выгодно (если это позволяет общая компоновка самолета) размещать топливные баки под крылом или над фюзеляжем. В этом случае требуются минимальные изменения в конструкции машины. Внутри фюзеляжа баки целесообразно располагать на вновь проектируемых летательных аппаратах.