Водородные самолёты Airbus — наследие забытого Ту-155

Перед вами первый в мире самолёт на водороде — Ту-155. Внешне копия хорошо известного Ту-154. И он действительно является модифицированной версией этого лайнера. Много лет стоит на территории Международного авиационно-космического салона (МАКС) в Жуковском. Иногда даже пускают на борт — на экскурсию.

Как видите, это пассажирский салон. То есть на Ту-154 он был бы пассажирским, а здесь понадобился для других целей. Баллоны на полу — для азота, он нужен был для пожарной безопасности: в полёте им постоянно "продували" отсек на случай утечки водорода, поскольку водород крайне взрывоопасен. Задача в том, чтобы свести к минимуму содержание здесь кислорода — без него горение, как известно, невозможно. Кстати, из этих же соображений из бывшего салона убрали электропроводку.

Бак с водородом в соседнем салоне, за спиной у автора снимка. В хвосте. Бак особый — криогенный, то есть в нём содержимое может достаточно долго находиться при минус 253 градусах по Цельсию. К слову, это довольно близко к абсолютному нулю, то есть к такой температуре, ниже которой не бывает во всей Вселенной (это минус 273 градуса). Дело в том, что в таком лютом холоде водород пребывает в жидком состоянии, а именно это и нужно, чтобы его хватило на весь рейс. Бак вмещал 17,5 кубометра жидкого водорода.

Получается, что, собственно, для пассажиров места не оставалось. Впрочем, прежде чем впускать на борт пассажиров, нужно было сначала всё испытать и обкатать. Так что это была летающая исследовательская лаборатория. В первый полёт она отправилась 15 апреля 1988 года. Впоследствии поднималась в воздух ещё как минимум сотню раз. Были в том числе и международные рейсы: Москва – Ганновер и Москва – Братислава – Ницца.

На борту было три двигателя: два классических (на керосине) и один самый интересный — НК-88, разработка Куйбышевского научно-производственного объединения "Труд". Сейчас оно называется Самарский научно-технический комплекс имени Н.Д. Кузнецова. Именно академик Николай Кузнецов и возглавлял команду авиаконструкторов, которые создавали первый в истории водородный авиадвигатель.

НК-88 тоже газотурбинный, но у него, к примеру, вместо обычного насоса высоконапорный турбонасос, как у ракетных двигателей. Сначала жидкий водород идёт в теплообменник, где нагревается и переходит в газообразное состояние, а уже потом в камеру сгорания. На выходе получается вода (в виде пара) и очень много тепла. Примерно втрое больше, чем при сгорании керосина.

— Сжиженный природный газ гораздо проще получить, чем сжиженный водород. У него более высокая температура — около минус 170 градусов, это уже совсем другая категория. В эпоху, когда этот самолёт разрабатывался, попахивало нефтяным кризисом, и человечество, в общем-то, массово переходило на газ, — рассказал инженер-математик, эксперт по машиностроению, владелец сообщества "Суровый технарь" Сергей Иванов.

Полёты на водороде были экспериментом, и он оказался успешным, считает эксперт. Почему же за этим не последовало начало новой эры в авиации? По мнению специалистов, мир на тот момент был совершенно не готов к такому историческому моменту. Да и сейчас нельзя сказать, что готов.

— Есть проблема с добычей водорода: в чистом виде его практически нет. В основном его добывают из газа, но КПД выработки составляет около 70%. Это означает, что 30% энергии, содержащейся в природном газе, теряются. И зачем нам тогда водород, если мы можем сразу использовать природный газ? Другой путь — электролиз, но этот вариант значительно дороже. К этому можно также добавить нежелание монополистов нефтяной промышленности лишиться своего рынка, — рассказала Лайфу администратор Энциклопедии военной авиации Александр Камалин.

А по мнению инженера-энтузиаста Владислава Айтакаева, который много лет интересуется Ту-155, во всём виноват распад Советского Союза.

С тех пор и в России, и в других странах появилось ещё несколько похожих проектов. Из последнего — концепты трёх пассажирских лайнеров от Airbus: две машины классического дизайна и одна футуристическая в форме буквы V.

Все три оснащены гибридными двигателями — газотурбинный (турбовентиляторный или турбовинтовой) на жидком водороде плюс электромотор на водородных топливных элементах. Это второе устройство — ещё один способ получать энергию из водорода. В нём не происходит горения: при взаимодействии с электродом атомы водорода лишаются своего единственного электрона, осиротевшие протоны проходят через специальную мембрану, потом соединяются с кислородом из воздуха — и получается вода. А похищенные электроны отправляются в электрическую цепь — создаётся ток.

По мнению экспертов, один из самых непростых вопросов — где на борту будут находиться баки с водородом. На сайте Airbus написано, что в первой и второй моделях бак с водородом находится в хвосте, а в самолёте-крыле предусмотрены два резервуара под крыльями.

Airbus заявляет, что вполне реально ввести хотя бы один из этих самолётов в эксплуатацию к 2035 году — при условии, что программа по их созданию будет запущена в ближайшие пять лет. И всё это очень интересно, но есть проблема: просто построить самолёт на водороде недостаточно для того, чтобы на нём летать.

— Сейчас ни один аэропорт мира не способен обслуживать эти самолёты, и неизвестно, будет ли способен их обслуживать через 10–15 лет. Поэтому сейчас ни одна авиакомпания мира кроме как на красивые картинки на эти концепты смотреть не будет. Серьёзно они займутся этими самолётами только тогда, когда будут хоть какие-то гарантии, что их кто-то купит, — рассказал Сергей Иванов.

Сергей Иванов подчеркнул, что для таких самолётов нужны специальные заправщики, особые ёмкости для хранения, придётся строить под всё это отдельные терминалы. Разумеется, в них должны поддерживаться все условия безопасности и так далее.

— Я бы предположил, что стоимость такого оборудования для аэропорта будет сопоставима со стоимостью самого самолёта. Такую инфраструктуру можно создать только при поддержке правительства. А чтобы довести хотя бы один из этих самолётов до первого лётного образца, нужны вложения капитальные — порядка нескольких миллиардов евро. Это очень серьёзная сумма, которую никто просто так отдавать на эти цели не будет, — добавил Сергей Иванов.

Как же сделать водородную авиацию выгодной? Ответ очевиден: сделать невыгодным керосин. А это очень сложно, хотя бы потому, что керосин раз в 30 дешевле, не требует таких сложных условий заправки, хранения, перевозки и так далее. И вообще, на нём самолёты летают давно и успешно. Только вот загрязняют окружающую среду — в этом сейчас основная претензия мировой общественности. Впрочем, с водородом тоже не всё так однозначно, полагает эксперт.

Тем не менее проекты Airbus преподносятся как проявление самых что ни на есть искренних угрызений совести человечества и продолжение наметившейся в Европе тенденции: речь идёт о планах ввести углеродный налог на ввозимую в регион вредную для природы продукцию.

— Если в Европе такой запрет будет, очевидно, что европейские авиакомпании будут покупать только европейские самолёты, то есть только те самолёты, которые будут выгодны из-за того, что керосиновые самолёты будут облагаться каким-то повышенным налогом, — говорит эксперт Иванов.

Эксперты сошлись во мнении, что, несмотря на все нынешние трудности с использованием жидкого водорода как топлива, за ним будущее: рано или поздно появятся новые технологии его получения, а иссякающие запасы нефти вынудят тратить деньги на новую инфраструктуру. А по поводу опасности водорода инженер Владислав Айтакаев позволил себе напомнить, что в любом самолёте главный гарант безопасности — это пилот.