50 лет первым в нашей стране испытаниям авиадвигателя на водороде

В середине 50-х годов прошлого века ЦИАМ совместно с ЦАГИ выступил с инициативой применения в качестве топлива в авиационных двигателях водорода. Преимущества замены керосина на водород основывались на показателях обеспечения дальности полета и экологических характеристик. 

Практический опыт использования водорода в авиационных двигателях в СССР начался с наземных испытаний в конце 1967 года вертолетного двигателя ГТД-350 в ЦИАМ на стенде У-6. 

Газообразный водород хранился в 16-ти баллонах объемом по 40 литров каждый при давлении 15Мпа. Запас водорода обеспечивал время испытаний на альтернативном топливе в пределах 10 минут. Первые испытания были проведены 26 октября 1967 года. Двигатель испытывался попеременно на керосине и водороде, для чего форсуночная головка ГТД-350 была дополнена форсунками, работающими попеременно на водороде (природном газе) и керосине. 

В результате проведения серии успешных испытаний были отработаны технологии запуска ГТД-350 и его плавного выхода на номинальный режим работы, устойчивой работы системы обеспечения испытаний, аварийного прекращения испытаний по факту возникших утечек водорода при превышении 4% объемного содержания Н2 в воздухе, плавного перехода на малом газе c керосина на водород или на природный газ. По результатам испытаний были подтверждены расчетные данные по улучшению эффективности и экологичности функционирования двигателя и др. 

Полученные результаты стали заметной вехой на пути к первому в мире полету самолета с работой двигателя на водороде: 15 апреля 1988 года в воздух поднялся ТУ-155 с двигателем НК-88. Всего было совершено 5 полетов с суммарным временем 4 часа 27 минут. 

Неоценимый опыт отечественных достижений по применению жидкого водорода в авиации обобщен в монографии «Внимание: газы. Криогенное топливо для авиации», авторы В.А.Андреев, В.Д. Борисов, В.Т.Климов, В.В.Малышев, В.Н.Орлов, М. Изд-во Московский рабочий, 2011. Ее авторы – руководящий состав создателей самолета ТУ-155 – обращают внимание на следующие обстоятельства: «…Тема криогенных топлив вышла из моды. Бесценные наработки в этой области, как и во многих других, где российские специалисты занимали ведущие мировые позиции, могут быть безвозвратно утеряны. Но переход на новые альтернативные источники энергии являются жестокой необходимостью. Ученые могут ошибаться на 50 и даже на 100 лет, однако ископаемые топлива в какой-то момент будут исчерпаны. Потеря источников энергии такой же «конец света», как и любые другие глобальные катастрофы и беды. Та страна, ученые и специалисты которой первыми найдут оптимальное решение проблемы перехода на неисчерпаемые источники энергии, получит доминирующее положение в мире. Особенно это важно для России с учетом огромного населения, богатейших природных ресурсов, занимаемого географического положения, климатических зон и расстояний». 

Уместно заметить, что ЦИАМ активно сотрудничал в создании двигателя НК-88 с куйбышевским ОКБ (в настоящее время входит в состав ПАО «Кузнецов») под руководством генерального конструктора, дважды Героя социалистического труда, академика Н.Д. Кузнецова. В вышеуказанной монографии (стр. 79) перечислены специалисты ЦИАМ, принявшие участие в разработке водородного двигателя: «к работам по смесеобразованию и сжиганию водорода был привлечен Д.Г Пажи, по водородному насосу и исследованию кавитационных явлений – В.И.Гуров, В.В.Карпушин, по системе регулирования – Ф.Н.Олифиров, В.М.Калнин, А.И.Гулиенко».