Гражданская авиация, альтернативное топливо - Метан

Навеяло 15 апреля 1988 года первый полет экспериментального самолета ТУ-155 с двигателем на криогенном топливе Небольшой экскурс в дальнейшие проекты по использованию сделанных наработок. Заставит ли "пик нефти" вернуться к замороженным проектам?

Источник: Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова (статья приводится в сокращенном варианте) и АвиаПОРТ

ТУ-156

Ту-156 - грузопассажирская модификация среднемагистрального самолета Ту-154М, на котором установлены три двигателя НК-89, и в качестве топлива возможно использование сжиженного природного газа (СПГ) или традиционного авиакеросина. 

Такой подход обусловлен тем, что пока нет развитой инфраструктуры для сжижения газа и обеспечения заправок самолетов. По мере ее создания и развития Ту-156 будет переходить на использование только СПГ. Главный конструктор самолета Ту-156 В. Андреев сообщил также, что самолет можно будет легко конвертировать из пассажирского варианта в грузовой и наоборот: "Все будет определяться конкретными потребностями заказчика". 

В октябре 1998 года АО "Газпром" просил самолетостроителей создать пассажирский самолет Ту-156, в то время как всеми постановлениями правительства и предыдущими решениями планировалось создание грузопассажирского варианта. Перекомпоновка самолета включает в себя переработку конструкторской документации, связанную с переносом в другое место бака для сжиженного природного газа, установленного по первоначальному проекту (частично) в грузовом (пассажирском) отсеке фюзеляжа. Сейчас создается конвертируемый вариант, рассчитанный на перевозку до 104 пассажиров или 14 т груза.

ДВИГАТЕЛИ

Ту-156 оснащен 3 двигателями НК-89 взлетной тягой по 10.500 кг. 

Двигатели создаются Самарским НТК "Двигатели НК" на базе штатного двигателя НК-8-2у. 

Удельный расход топлива (СПГ) на высоте 11000 м и скорости М=0,8 составляет 0,74 кг/кг-ч. 

Расход топлива: на газе 400 гр/т-км, на керосине - 438,8 гр/т-км.

МАССЫ И НАГРУЗКИ

Взлетная масса 100000 кг;

Масса пустого снаряженного самолета 58600 кг;

Масса топлива:

- сжиженный природный газ (метан) 16800 кг;

- керосин 10200 кг;

Масса максимальной полезной (коммерческой) нагрузки 14000 кг.

ЛЕТНЫЕ ДАННЫЕ

Скорость полета 850 км/ч;

Эксплуатационная дальность полета с полной коммерческой нагрузкой 2600 км;

Необходимая длина ВПП (на уровне моря при 30╟С, 730 мм рт. ст.) 2500 м.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Самолет Ту-156 переделывается из серийного Ту-154М. Конструкция крыла остается практически без изменений, а в конструкции фюзеляжа требуется выполнить много доработок, связанных с хранением криогенного топлива. Основной особенностью конструкции Ту-156 является наличие двух криогенных топливных баков - основной (задний), емкостью 13 т размещен в хвостовой части отсека, передний, на 3,8 т, размешен под полом. Основной бак для криогенного топлива диаметром 3100 мм и длиной 5400 мм выполнен из алюминиевого сплава АМГ6 и покрыт слоем пенополиуретановой изоляции толщиной 50 мм. Система дренажа осуществляет сброс паров только в аварийной и в нештатной ситуациях. В основном баке выделен расходный отсек. В процессе выработки топлива он заполняется топливом из основного отсека струйными насосами. Подача топлива производится по отдельной магистрали для каждого двигателя с помощью электроприводных центробежных насосов производительностью 20 куб. м в час, создающих перепад давления 0,17 МПа. 

Заправка самолета ведется методом передавливания СПГ из емкости заправщика за счет создания в нем избыточного давления. Регулирование параметров заправки - полуавтоматическое. В заправочной магистрали устанавливается фильтр с номинальной тонкостью очистки в 5 мкм. Заправка СПГ осуществляется с двух бортов самолета от двух топливозаправщиков и занимает не более 30 минут. 

На самолете используются с целью накопления опыта 2 основные системы работы двигателей - на керосине и на СПГ. Переключение с одной системы питания на другую занимает 5 сек.

СОСТОЯНИЕ ПРОГРАММЫ

Как сообщалось в начале февраля 1999 года, РАО "Газпром" заказало один самолет Ту-156 на 104 пассажирских места для воздушных перевозок работников, работающих вахтовым методом. 

Тогда же велись переговоры с "Газпромом" и "Лентрансгаэ" о проработке вариантов эксплуатации самолета Ту-156 на криогенном топливе и создания необходимой инфраструктуры сжижения газа. По Ту-156 проводится переработка конструкторской документации по новым требованиям Газпрома с планируемой ее завершением в конце 1999 года. Ранее "Газпром" требовал грузопассажирский самолет, сейчас речь идет только о пассажирской машине. 

Первый полет самолета Ту-156 должен состояться в 2001 году. 

Достигнута договоренность с "Газпромом" об авансировании проводимых работ, стоимость которых ранее оценивалась в 100 млрд рублей или примерно свыше $10 млн. Сейчас эта сумма переоценивается, ясно, что она, по мнению главного конструктора АНТК им. Туполева Владимира Андреева, возрастет. Двигатели НК-89, создаваемые на базе НК-8-2У для работы на керосине и сжиженном природном газе успешно прошли стендовые испытания на стенде в Самаре. По некоторым данным, двигатель НК-89 успешно выполнил также всю лётную программу испытаний из 100 полетов. 

В середине февраля 1999 года сообщалось, что технических проблем на Авиационном научно-техническом комплексе (АНТК) им. Туполева для создания первого в мире коммерческого самолета Ту-156, работающего на сжиженном природном газе (СПГ), не существует. Документация для постройки первого образца отработана на 70%.

По словам главного конструктора этой машины Владимира Андреева, велись интенсивные переговоры с "Газпромом" по вопросу кредитования этой работы: на завершающей стадии находилась подготовка контракта на поставку ОАО "Газпром" самолета Ту-156 с двигателями, работающими на сжиженном природном газе (СПГ). 

Самолет Ту-156 может быть передан авиакомпании "Газпром-авиа" для опытной эксплуатации. Оценочная стоимость работ по контракту составит примерно 50 млн. рублей в течение 3 лет. 

Также готовились необходимые материалы для обсуждения данного вопроса с представителями АНТК, "Газпрома" и Минэкономики РФ. "Газпром" заинтересован в развитии этой программы как части более широких планов перевода транспортных средств России на новые виды топлива", - заявил главный конструктор. 

Как сообщил в октябре 1999 года главный конструктор АНТК им. Туполева Владимир Андреев, продолжаются переговоры АНТК им. Туполева с "Газпромом" о кредитовании постройки опытного самолета с двигателями НК-89, работающими на сжиженном природном газе. По его словам, на постройку самолета, его летные и сертификационные испытания необходимы затраты в размере 15 млн долл. Первоначально конвертируемый самолет Ту-156 будет проходить опытную эксплуатацию в качестве грузового. 

Беспрецедентный рост цен на авиакеросин (почти в четыре раза с начала 1999 года) оживил давнюю идею российских авиаторов перейти на более дешевое криогенное топливо. В начале декабря 1999 года эта идея получила поддержку на самом высоком уровне в РАО "Газпром". Как стало известно, в ходе встречи первого зампреда правления "Газпрома" Петра Родионова с руководством АНТК имени Туполева топ-менеджер крупнейшей естественной монополии пообещал авиаторам профинансировать создание необходимой наземной инфраструктуры (установку средств заправки самолетов сжиженным природным газом) в крупных российских аэропортах. Против проекта не возражает и глава компании Рем Вяхирев. Больших средств от "Газпрома" это не потребует, а выгоды очевидны: газовый монополист получает новые рынки сбыта и устойчивый платежеспособный спрос (перевозчики платят за топливо исключительно живыми деньгами). 

Самолет Ту-156 может быть очень выгоден и авиакомпаниям. Сейчас в большинстве северных и дальневосточных аэропортов России горючего хронически не хватает, а там, где авиакеросина достаточно, цена на него поднимается до заоблачных высот. Например, в Ухту, Красноярск, Хабаровск горючее возят из Центральной России на Ил-76, в результате чего тонна керосина там стоит в три-четыре раза больше, чем в Самаре или Тюмени. Переход на сжиженный газ устранит топливный дефицит и примерно втрое снизит издержки авиакомпаний. Дело остается за малым - переоборудовать лайнеры Ту-154 в газовую версию Ту-156. Стоить это будет от 700 тысяч до 1,1 млн долларов в пересчете на один самолет. Ожидается, что все затраты окупятся уже через два-три года. 

По программе испытаний Ту-156 было проведено более 100 полетов. Однако после этого машина была отправлена на стоянку. Средств в размере 12,5 млн долларов, чтобы поставить лайнер в серию и сертифицировать его под маркой Ту-156, пока нет. А без сертификата ни одна авиакомпания (даже российская) летать на газифицированном самолете не рискнет. Впрочем, АНТК им. Туполева уверен, что холдингу в ближайшее время удастся получить нужную сумму в Миннауки и авиационных ведомствах и уже через год-два газовые самолеты поступят в эксплуатацию. 

Но по информации из других источников, для постройки самолета необходимы 3-4 года и еще 1-1,5 года для его сертификации. 

Первый самолет Ту-156 будет строиться на опытном заводе АНТК им. Туполева с использованием агрегатов планера двух самолетов - Ту-154М и Ту-154Б, принадлежащих АНТК им. Туполева.

СТОИМОСТЬ 

Суммарные затраты по программе создания Ту-156 оценивались в первой половине 1998 года в 70-80 млн деноминированных рублей (примерно порядка $11-13 млн), из которых уже выполненный объем работ составил ориентировочно 20 млн деноминированных рублей (около $3,5 млн.). В начале 1999 года РАО "Газпром" был в принципе согласен купить первый Ту-156 за сумму, составляющую до 2/3 стоимости программы, т.е. примерно за 50 млн рублей (более $ 8.0 млн.). 

По сведениям на ноябрь 1999 года на постройку опытного самолета, проведение его летных и сертификационных испытаний необходимо примерно $15 млн. 

По состоянию на июнь 2000 года на программу НИОКР по созданию самолета Ту-156 в течение 3 лет необходимо затратить 100-200 млн. рублей до завершения заводских летно-конструкторских испытаний. При этом Газпром планирует обеспечить за свой счет всю необходимую инфраструктуру для летных испытаний Ту-156. Испытания самолета займут 0,5-1 год. 

На программу Ту-156 в 1999 году было выделено из госбюджета очень малая сумма (в счет долга за 1998 год), но в 2000 года планируется финансирование программы "Росавиакосмосом". Кроме того Ту-156 вошел в перечень разработок, предусмотренных программой развития авиатехники до 2015 года. 

Стоимость переоборудования лайнера Ту-154 в газовую версию Ту-156 будет стоить от 700 тысяч до 1,1 млн долларов в пересчете на один самолет. Ожидается, что все затраты окупятся уже через два-три года.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

АНТК им. А.Н. Туполева совместно с Лентрасгазом разработали технологию сжижения природного газа на основе перепада давления. Эта технология может широко использоваться во всем мире, где имеются газораспределительные станции. По оценкам специалистов, этот способ более экономичен по сравнению с применяемыми в настоящее время. На его основе разработан аэродромный комплекс по заправке самолетов сжиженным газом. 

Проводимые АО "АНТК им. Туполева" на протяжении более 15 лет работы по применению в авиации альтернативных видов авиатоплива в виде сжиженного природного газа (СПГ) нашли свое отражение и в программе развития гражданской авиационной техники России на период до 2015 года. 

По предварительным данным (по состоянию на середину декабря 1999 года), в эту программу вошли две важные темы: создание самолета Ту-156 с введением его в опытную эксплуатацию в 2003-2005 годах; создание нового дальнемагистрального пассажирского самолета к 2010-2015 гг. с двигателями, работающими на СПГ. 

В 1999 году доля участия государства в создании самолетов указанного типа оценивается приблизительно в 30%.

В мае 2000 года было проведено большое совещание под председательством заместителя руководителя Росавиакосмоса, на котором рассматривалась программа создания самолета Ту-156 с двигателями НК-89, работающими на сжиженном природном газе (СПГ), как провозвестника нового подхода к реальному обеспечению авиационной техники альтернативными видами авиационного топлива. На совещании было принято решение о развертывании программы создания самолета Ту-156. Также решался вопрос о выделении финансирования на программу который должен был быть решен в конце мая - начале июня текущего года. 

Внедрение в практику воздушных сообщений самолетов, работающих на СПГ, требует проведения значительного объема работ по развитию инфраструктуры. В настоящее время в Санкт-Петербурге, Уфе и Самаре имеется оборудование по сжиживанию природного газа (в Санкт-Петербурге станция принята госкомиссией в декабре 1995 года). 

ОАО "Газпром" в значительной степени помогает созданию новой авиатехники - за его счет, например, построена в Москве станция сжижения газа. Все НИР по аппаратуре наземного обслуживания самолета проводятся за счет РАО "Газпром". Так например, финансируется тема получения сжиженного природного газа за счет перепада давления (магистральное давление - 30 атм., в городе - примерно 12 атм.). В результате новой технологии сжижения природного газа он для использования в авиации становится всего лишь на 10-15% дороже магистрального, что просто несопоставимо со стоимостью авиационного топлива. 

ТУ-206

Ту-206 - проект среднемагистрального пассажирского самолета, рассчитанного на 210 пассажиров, на котором предусматривается использование в качестве топлива сжиженного природного газа. 

Использование в качестве топлива сжиженного природного газа имеет следующие преимущества: 

∙ Улучшение экологии, снижение выбросов:

- NО в 1,5 раза

- СО на 20%

∙ Снижение токсичных выбросов в 4 раза

∙ Снижение расходов на топливо в 2 раза

ДВИГАТЕЛИ

На самолете Ту-206 планируется устанавливать два турбовентиляторных двигателя ПС-92.

Взлетная тяга 16400 кгс.

МАССЫ И НАГРУЗКИ

Максимальный взлетный вес 110,75 т;

Полезная нагрузка:

- максимальная полезная нагрузка 25,2 т;

- пассажирская полезная нагрузка 19,2 т;

Масса топлива:

- сжиженный природный газ (метан) 22,5 т;

- керосин 5,5 т.

ЛЕТНЫЕ ДАННЫЕ

Дальность полета:

- при максимальной полезной нагрузке 3600 км;

- при пассажирской полезной нагрузке 5300 км;

Крейсерская скорость 800-850 км/час;

Высота крейсерского полета 10,6-11,6 км;

Длина ВПП (на уровне моря при 30С, 730 мм рт. ст.) 2500 м;

Категория посадки по ICAO III.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Конструктивно самолет Ту-206 создается на базе самолета Ту-204-100. Кроме решения специальных вопросов, значительную сложность представляет размещение баков с природным газом, которые требуют значительного объема. Конструктивно 4 бака для СПГ располагаются над пассажирским салоном, образуя своеобразный "горб", за что проект получил в ОКБ прозвище "белуга".

СОСТОЯНИЕ ПРОГРАММЫ

По проекту самолета практически завершено выполнение эскизного проекта, но чтобы перейти к рабочему проектированию самолета необходимо финансирование, которого сейчас нет. Программа несколько "оттеснена" работами по семейству Ту-204. 

ВМЕСТО ЭПИЛОГА

Источник: информационное агентство «Финмаркет»

Опубликовано: 27.03.2003, 11:59

НА СОЗДАНИЕ САМОЛЕТА ТУ-156, ЛЕТАЮЩЕМ НА КРИОГЕННОМ ТОПЛИВЕ, ВЫДЕЛЯЕТСЯ В 2 РАЗА МЕНЬШЕ НЕОБХОДИМЫХ СРЕДСТВ С УВЕЛИЧЕНИЕМ СРОКА СОЗДАНИЯ САМОЛЕТА

Как сообщили на ОАО "Туполев", в прошлом году по теме создания самолета Ту-156 с двигателями, работающими на сжиженном природном газе (СРГ), из госбюджета было выделено всего 8 млн руб. вместо первоначально обещанных 15 млн руб.

Финансирование тематики на 2003 год останется примерно на уровне 2002 года - примерно 8 млн руб. По оценке специалистов ОАО Туполев, снижение объемов финансирования работ по Ту-156 приводит к увеличению сроков его создания. Всего на проведение НИОКР до первого полета Ту-156 необходимо примерно 3 года. Еще два года необходимо для летных испытаний Ту-156.

На выделяемые средства в 2002 году практически была завершена разработка документации на наземный стенд. В текущем году планируется завершить разработку документации на наземный стенд и изготовить один бак для криогенного топлива. На выделенные финансовые ресурсы из госбюджета большего выполнить не удастся - считают на ОАО "Туполев".

По словам специалистов ОАО "Туполев", "Газпром" берет на себя все расходы, связанные с наземной частью обеспечения криогенным топливом, его сжижения, хранения, заправки и пр. Общая стоимость этой части НИОКР, оплачиваемой ОАО Газпром, составит примерно 100 млн руб. В частности, только стоимость изготовления стенда составит примерно 60-80 млн руб.

Конечной целью проводимых НИОКР является оснащение криогенной топливной системой пассажирского самолета Ту-204К, сертификация которого предусмотрена Федеральной целевой программой развития гражданской авиационной техники в России в 2002-2010 годах и на период до 2015 года. Всего до 2015 года планируется выделить из государственного бюджета 3,140 млрд руб. при общих затратах по программе НИОКР в 14,269 млрд руб. Недостающие средства должны быть привлечены из внебюджетных источников - сообщили на ОАО "Туполев".