CC BY
20Внедрение газотопливной технологии в авиацию
И.Е. Ковалев,
заместитель директора ФГУП «ЦАГИ», д.т.н., В.И. Маврицкий,
начальник НИО-Ю ФГУП «ЦАГИ», к.т.н., В.П. Зайцев,
генеральный директор ОАО «Интеравиагаз»
В настоящее время в России и в мире идет активный поиск альтернативы традиционному авиатопливу (керосину), обусловленный, с одной стороны, ростом себестоимости добычи нефти, с другой - повышенным вниманием общественности к экологическим вопросам, кульминацией которых может быть известная общеевропейская технологическая инициатива «Чистое небо» (Clean Sky). Одним из путей комплексного решения этой проблемы является внедрение в авиационную технику альтернативных газовых топлив, получаемых в результате разделения нефтяного и природного газов на всевозможные смеси или отдельные компоненты (бутан, пропан, метан), синтетических, а также водорода, которые по чистоте продуктов сгорания стоят на одном из первых мест, а некоторые из них еще и имеют преимущество в цене перед авиакеросином. Такими исследованиями ЦАГИ и другие институты авиационной и нефтегазовой промышленности занимаются с начала 60-х гг. прошлого века.
Ключевые слова: авиагаз, АСКТ, газолет, нефтяной газ, ПНГ, альтернативное топливо, Ми-8ТГ.
Introduction of Gas Fuel Technology into Aviation
I.E. Kovalev, V.I. Mavritsky, V.P. Zaitsev
At present an active search for the alternative to a traditional aviation fuel-kerosene is being conducted in Russia and in the world. On the one hand, it is stipulated by the rise of the oil production cost, on the other hand, by increased attention of the public to ecology problems which culmination may become a known European technology initiative "Clean Sky". One of the ways for a comprehensive solution of these problems is the introduction of alternative gas fuels into aviation. The alternative gas fuels both those obtained as a result of oil and natural gases division into mixtures or separate components (butane, propane, methane) and synthetic and hydrogen fuels rank one of the first by the cleanliness of combustion products. Some of them have even price advantages over aviation kerosene.
Keywords: aviagas, ASKT, gazolet, oil gas, petroleum gas, LPG, alternative fuel, Mi-8TG.
Топлива, выделяемые из нефтяного и природного газов, а также водород обладают повышенным хла-доресурсом, более высокой теплотой
сгорания и другими специфическими характеристиками, которые могут позволить получить на летательных аппаратах (ЛА) следующие преимущества:
■ уменьшение запаса топлива на борту;
■ значительное снижение расхода забортного воздуха, ухудшающего аэродинамические характеристики ЛА, и расхода воздуха, отбираемого от двигателей, для систем кондиционирования кабины экипажа и салона пассажиров, систем теплоотвода из отсеков бортового оборудования и других теплонапряженных частей ЛА, что дает возможность уменьшить массу этих систем и сократить затраты топлива на обеспечение их работоспособности;
■ эффективное охлаждение двигателя, повышение температуры газа перед турбиной, что повысит КПД силовой установки;
■ создание комфортных тепловых условий работы бортового оборудования, способствующее повышению его надежности и снижению массы;
■ увеличение протяженностила-минарного пограничного слоя за счет охлаждения омываемой поверхности ЛА для повышения его аэродинамических качеств;
■ снижение загрязнения окружающей среды, особенно в зоне аэропортов, за счет значительного сокращения в продуктах сгорания содержания углерода, сернистых соединений и тяжелых углеводородов, склонных к образованию канцерогенных и мутагенных продуктов, и т.п.
Указанные газы отличаются друг от друга по своим теплофизическим свойствам. Их использование может существенным образом повлиять на конструкцию, энергетику, экономику и эксплуатационные особенности ЛА. Причем, чем ниже температура кипения и уже температурный диапазон жидкого состояния исследуемого газа, тем большее количество проблем придется решать при проведении НИОКР и, следовательно, тем дороже будет обходиться его практическое внедрение. Отсутствие же явных интегральных преимуществ между рассматриваемыми альтернативными газовыми топлива-ми требует обширных комплексных исследований.
Ой
Альтернативное топливо в авиации
В качестве первого шага решения этой проблемы в ЦАГИ был проведен сравнительный анализ теплофизи-ческих и эксплуатационных характеристик вышеуказанных газовых топлив и на его основе предложена стратегия проведения исследований и внедрения таких топлив в авиационную технику.
Среди названных альтернативных газовых топлив наилучшие энергетические и хладоресурсные характеристики имеет водород. Его теплота сгорания на единицу массы в 2,7 раза больше, чем у авиакеросина. Он обладает уникальными характеристиками горения по скорости распространения пламени, концентрационным пределам воспламенения и другим показателям. При сгорании водорода образуется экологически чистый продукт - вода, его применение не нарушает круговорота вещества в природе, так как цикл его получения и использования является замкнутым. Имеются неограниченные ресурсы сырья для его производства. По хла-доресурсу на единицу массы водород превосходит авиакеросин в несколько раз, например, при температуре 300 °С в ~7,5 раза.
Водород - это уникальное топливо для всех видов транспортных средств, и его массовое использование может не только изменить их облик и технические характеристики, но и, возможно, всю техногенную структуру человеческого общества. Однако водород обладает некоторыми особенностями, которые в настоящее время на современном уровне развития технологии ограничивают возможность его широкого применения, и не только в авиации. В первую очередь это связано с тем, что водорода, который в конечном итоге является жидким аккумулятором энергии, в свободном виде в природе мало, и требуются определенные затраты для его получения.
Массовое производство жидкого водорода путем электролиза воды по действующим технологиям сопряжено со значительным расходом электроэнергии, вырабатываемой большей частью на тепловых
электростанциях за счет сжигания других теплоносителей, таких как нефть, газ и т.п. А это связано с выбросом в атмосферу большого количества экологически грязных продуктов сгорания и расходом крайне дефицитного невозобновляемого органического сырья. Поэтому производство водорода в настоящее время нельзя считать экологически чистым, а его цена за тепловую единицу еще долго будет превышать аналогичную цену других топлив. Широкого использования водородного топлива следует, видимо, ожидать только при наличии большого избытка дешевой экологически чистой энергии. Крупномасштабное использование водорода будет также ограничиваться необходимостью создания принципиально новой наземной инфраструктуры, что связано со значительными капитальными вложениями.
До сих пор водород в качестве топлива применялся только в космической ракетной технике и на экспериментальных ЛА. Полеты таких ЛА достаточно редки и тщательно готовятся. Условия подготовки и пуска ракет в рамках стационарного базирования значительно отличаются от условий эксплуатации самолетов. Стартовые комплексы для запуска космических ракет - это немногочисленные сложные инженерные сооружения, которые обслуживает высококвалифицированный
узкоспециализированный персонал. Они мало похожи на аэродромные. Авиация же характеризуется массовостью и многообразием типов ЛА, используемых достаточно интенсивно в течение длительного срока службы, а также большим количеством точек базирования и многопрофильностью обслуживающего персонала. В этих условиях опыт, имеющийся в космической технике, сложно использовать в авиации.
Большую эксплуатационную проблему при использовании водорода в авиации может также создать его низкая температура кипения (-250 °С), узкий (9°) температурный диапазон жидкого состояния, низкая плотность (71 кг/м3) и др. Это вызывает необходимость значительного увеличения размеров топливных баков ЛА, использования высокоэффективной и высоконадежной теплоизоляции для их защиты, а также решения сложных конструкционных и прочностных вопросов, связанных с большим перепадом температур, температурными напряжениями, температурными мостами и т.п.
С аналогичными проблемами столкнутся исследователи и конструкторы при разработке ЛА на метане (СН4), так как он также имеет криогенную температуру кипения, узкий диапазон нахождения в жидкой фазе (21°С) и малую плотность. Поэтому в настоящее время даже частичный
перевод авиации на криогенное топливо, какими являются водород и метан, представляет сложную научно-техническую и организационную проблему. Все это может потребовать довольно больших затрат для решения прочностных, материаловедчес-ких, конструктивных, температурных, аэродинамических, эксплуатационных и других проблем с учетом их реализации на низком (криогенном) температурном уровне.
Может быть, поэтому даже такая богатая страна, какой является США, которая исследует проблему использования водорода в авиационной технике с середины 60-х гг., так и не построила даже летающей лаборатории. В Советском Союзе приблизительно в это же время был создан и летал экспериментальный самолет Ту-154ЛЛ (Ту-155), один из трех двигателей которого мог работать на криогенных метане или водороде, а в городах Самаре и Жуковском были построены специализированные наземные комплексы.
В настоящее время в условиях ограниченных финансовых ресурсов
нашей стране необходимо выработать новую стратегию исследований по внедрению газотопливной технологии в авиационную технику, которая позволила бы сохранить кадры специалистов, их научно-технические достижения и заделы прошлого, а также соразмерить имеющиеся финансовые возможности и эффект, в том числе коммерческий, который может быть получен от реализации достигнутых результатов.
Принимая во внимание существующее соотношение цен на жидкое и газовое топливо, а также достигнутый уровень развития криогенной техники, включая и подготовку кадров, разрабатывающих и эксплуатирующих авиационную и ракетную технику, представляется целесообразным проведение поэтапных действий, направленных на последовательное внедрение альтернативных газовых топлив в авиацию, с постепенным понижением уровня осваиваемых температур (рис. 1). При этом многие эксплуатационные особенности использования газовых топлив, связанные с хранением и охлаждением
р-Ю, МПа р-1СГ\ кг/м-
-60 —40 -20 0 го 40 60 60
Рис. 2. Давление насыщенных паров и плотность сжиженных газов в зависимости от температуры
ш
перед заправкой, захолаживанием бортовых емкостей и заправкой, внедрением элементов техники безопасности при обращении и т.п., проще, легче и дешевле исследовать на более высоком температурном уровне, используя этот уровень в качестве модели топлива с более низкой температурой кипения. Это даст возможность быстрее и с меньшими затратами выявлять и решать возникающие технологические, конструкционные, эксплуатационные и другие проблемы, обусловленные использованием в авиационной технике тех или иных газовых топлив, оценивать эффективность различных технических решений, определять область рационального применения таких топлив и, главное, создать научный и экспериментальный задел, а также приобрести необходимый опыт для решения аналогичных задач для газов с более низкой температурой кипения.
В этой же температурной последовательности на различных образцах и даже экспериментальных ЛА могут быть испытаны и отработаны отдельные конструктивные элементы и агрегаты планера, силовых установок и оборудования (бортового и наземного), а также исследованы вопросы предупреждения и локализации последствий аварийных ситуаций (разгерметизация баков, повреждение теплоизоляции и т.п.).
Исследования по внедрению сжиженных газовых топлив предлагается условно разделить на четыре этапа: бутан^пропан^метан^водород. Такая этапность позволяет учитывать эксплуатационные особенности указанных газовых топлив, состояние смежных областей науки и техники и уровень развития технологии, а также решать научные задачи и вопросы практической реализации на каждом этапе внедрения. Следует заметить, что исследовательские работы предлагается проводить на моногазах. Это обойдется дешевле, так как их свойства достаточно хорошо изучены. Практическая же реализация результатов исследований более целесообразна при использовании различных
композиций состава углеводородных газов, поскольку в ряде случаев технология их получения оказывается значительно дешевле.
Исследования первого этапа в настоящее время практически закончены. Бутан (С4Н10) - газ, использование которого возможно во всем температурном диапазоне эксплуатации всей авиационной техники. По своим теплофизическим свойствам он наиболее близок к бензину и авиакеросину. Его температура кипения при нормальном давлении около 0 °С (рис. 2). При плюсовых температурах его можно хранить на земле и на борту ЛА в баках под небольшим избыточным давлением (при температуре 50°С давление насыщенных паров 0,5 МПа). В сравнении с авиакеросинами бутан обладает более высокой термостабильностью и менее агрессивен по отношению к конструкционным, резинотехническим и уплотнитель-ным материалам. В смеси с пропаном бутан уже много лет используется в качестве топлива в автомобильных двигателях и бытовых приборах.
В ходе практической реализации результатов исследований по первому этапу выяснилось, что экономически целесообразнее использовать в качестве топлива на ЛА не бутан, а смесь из нескольких газов. Эта смесь, названная авиационным сконденсированным топливом (АСКТ),
представляет собой композицию вы-сококипящих углеводородных газов: пропана, бутана, пентана, гексана и др. АСКТ можно получать на газо- и нефтеперерабатывающих заводах, в пунктах осушки природного газа, а также в специально оборудованных точках на трассах продуктопроводов или непосредственно на месторождениях с использованием в необходимых случаях мобильных малогабаритных блочных установок (МГБУ) высокой заводкой готовности.
Теплотворная способность АСКТ приблизительно на 5 % выше, чем у авиакеросина. По ряду эксплуатационных показателей оно превосходит авиакеросин. Например, его использование позволит увеличить ресурс двигателей, а при низких температурах окружающей среды оно будет значительно лучше обеспечивать их пусковые свойства. Новое топливо экологически чище и менее агрессивно, так как в нем практически отсутствуют сернистые соединения, ароматические и непредельные углеводороды, смолы и другие вредные вещества, имеющиеся во многих жидких топливах, вырабатываемых из нефти.
Характерная особенность АСКТ - возможность хранения в жидком виде на борту ЛА под небольшим давлением в диапазоне температур от 50 до -60 °С в нетеплоизолированных
баках, так как оно является некриогенным топливом. Для работы с АСКТ имеется большой выбор конструкционных и уплотнительных материалов, широко представлены наземные средства транспортировки, хранения и перелива таких газов. Для использования АСКТ газотурбинные двигатели требуют лишь незначительной доработки (в основном, автоматики), которая может быть проведена во время регламентных работ. Топливные баки могут быть разработаны с использованием ракетной технологии. Топливная система АСКТ по типажу применяемых агрегатов мало отличается от керосиновой. Не предвидится проблем и с наземной инфраструктурой. Поэтому внедрение АСКТ в авиационную технику может пройти без больших проблем и затрат.
Реальным подтверждением этому является разработка и летные испытания экспериментального вертолета Ми-8ТГ, проведенные еще в 1987 г. на техническом бутане. В начале 90-х гг. прошлого столетия на Московском вертолетном заводе им. М.Л. Миля при активном участии ОАО «Интеравиа-газ» создан и прошел начальный этап испытаний первый в мире опытно-промышленный образец вертолета Ми-8ТГ с двигателями, работающими как на АСКТ, так и на авиакеросине, а также на их смесях (рис. 3). Вертолет в 1995 г. был показан в полете на Международном авиакосмическом салоне в г. Жуковском, привлек внимание отечественных и зарубежных специалистов и в дальнейшем получил ряд наград и дипломов.
Наиболее эффективно использование двухтопливных вертолетов при освоении новых удаленных от дорожной инфраструктуры месторождений нефти и газа. Расчеты показывают, что в этом случае достигается и максимальный коммерческий эффект, так как вертолеты, а также наземный транспорт, стационарные силовые агрегаты (дизель-генераторы и т.п.) и бытовое оборудование, используемые на месторождениях, будут заправляться непосредственно от установленной там же МГБУ. Использование вертолетной техники
с газотопливной технологией на месторождениях позволит частично или даже полностью исключить зависимость от поставок жидкого топлива. Экономия же в этом случае обеспечивается не только за счет дешевизны нового авиационного газового топлива, вырабатываемого из практически бросового сырья - сепарируемого газа, который сжигается в факелах, но и за счет уменьшения затрат на поставку жидкого топлива (авиакеросина, бензина, дизтоплива и т.п.), значительное количество которого для авиации и других потребителей на эти месторождения завозится иногда даже вертолетами.
Результаты работы вертолетостро-ителей, исследования, проведенные в ЦАГИ и других институтах, а также в самолетостроительных ОКБ, показали возможность и эффективность перевода на газ не только вертолетов, но и самолетов как существующих, так и перспективных (рис. 4). А такую разновидность сжиженного авиагаза, как АСКТ-Б (обеспропаненное АСКТ), можно заливать непосредственно в плоские крыльевые топливные баки региональных самолетов при температуре окружающей среды на земле от 5 °С и ниже (такие температуры в некоторых районах Сибири и Севера бывают до 10 мес. в году). При этом увеличение массы пустого самолета за счет дополнительных агрегатов газокеросиновой топливной системы,
например, для Ил-114, не превысит 20-25 кг.
Реализация первого этапа внедрения в авиацию газотопливной технологии позволит комплексно решить ряд энергетических, экономических, экологических, социальных и других проблем, имеющих важное значение для России. Коммерческие результаты от внедрения АСКТ дадут возможность получить дополнительные средства для продолжения исследовательских работ. Главным же научно-техническим результатом исследований первого этапа является приобретение опыта массовой эксплуатации ЛА на газовых топливах в штатных условиях.
Следующим шагом исследований по внедрению в авиационную технику газотопливной технологии предполагается использование пропана, обладающего весьма благоприятными эксплуатационными характеристиками - большим температурным диапазоном жидкого состояния, позволяющим работать с ним как при нормальных, так и криогенных температурах. Это уникальное свойство пропана позволит также при постепенном понижении температуры плавно перейти к исследованию проблем, обусловленных криогенным уровнем использования остальных газовых топлив.
Пропан (С3Н8) входит в состав попутного нефтяного и природного
ш
газов, а также газов нефтепереработки, из которых он может быть выделен в количествах, достаточных для массового применения в авиационной технике. Теплота сгорания пропана приблизительно на 7 % выше, чем у авиакеросина. Температура его кипения при нормальном давлении -42°С, температура замерзания (-188 °С) ниже, чем у метана. Таким образом, температурный диапазон жидкого состояния пропана (146°) близок к авиакеросину. Хладоресурс пропана, приходящийся на единицу массы, соизмерим с хладоресурсом метана. Однако значительная часть этого хла-доресурса, в отличие от метана и водорода, приходится на жидкую фазу. Это дает возможность создавать компактные бортовые охладительные системы. Плотность сжиженного пропана в зависимости от температуры варьируется в пределах от 585 до 730 кг/м3.
Для размещения пропана на борту ЛА в сравнении с авиакеросином потребуется незначительное (примерно на 4-8%) увеличение объема топливных баков при равной энергоемкости. Таким образом, имеется потенциальная возможность модифицировать существующие ЛА и их двигатели для работы на пропане. Топливная система ЛА для использования пропана также будет мало отличаться от штатной (керосиновой).
Широкий температурный диапазон жидкого состояния значительно облегчает решение проблем с транспортировкой и хранением пропана в наземных условиях и использования его на борту ЛА. Он может храниться в жидком виде практически без потерь в теплоизолированных емкостях при нормальном давлении или без теплоизоляции при относительно небольшом избыточном давлении (1,6 МПа).
В сравнении с авиакеросином пропан так же, как и бутан, обладает достаточно высокой термостабильностью. Он менее агрессивен, чем авиакеросин, по отношению к конструкционным, резинотехническим и уплотнительным материалам.
Пропан обладает еще одним серьезным преимуществом перед чисто криогенными топливами - метаном
Ой
Альтернативное топливо в авиации
и водородом. Как указывалось выше, его можно хранить на аэродромах и стартовых площадках практически без потерь в нетеплоизолированных шаровых или цилиндрических емкостях. А охлаждать по мере необходимости до криогенных температур только тот объем пропана, который необходим для заправки очередного ЛА. При такой технологии отпадает необходимость иметь в аэропорту большие криогенные емкости и мощные системы поддержания топлива в криогенном состоянии. Все это может значительно упростить и удешевить технологические операции при использовании пропана в качестве топлива не только в авиации, но и в ракетно-космической технике.
Более низкая, чем у метана, температура плавления и широкий температурный диапазон жидкого состояния делают пропан поистине незаменимым веществом для всесторонних исследований, связанных с поиском оптимальных конструкторских, технологических и эксплуатационных решений при создании ЛА с криогенными топливами. В частности, широкий температурный диапазон жидкого состояния пропана позволяет при постепенном понижении его температуры получить возможность своевременно выявлять и предотвращать развитие нежелательных явлений в процессе испытаний. Например, опасность возникновения аварийной ситуации (в частности, при нарушении теплоизоляции) из-за перегрева пропана маловероятна, в то время как для метана такая опасность весьма реальна и чревата самыми серьезными последствиями. Это же свойство пропана позволяет более безопасно проводить доводку новой авиационной техники, рассчитанной на использование криогенного топлива, начиная с умеренно низких температур и т.п.
В плане практической реализации результатов исследований этого этапа экономически целесообразнее, видимо, будет использовать в качестве топлива на ЛА не чистый пропан, а смесь пропана, бутана и других углеводородов с низкой температурой
кристаллизации. Эта смесь, которую условно можно назвать АСКТ-К (криогенное АСКТ), обладает практически теми же свойствами, включая криогенные, что и пропан, но будет иметь меньшую стоимость за счет более простой технологии производства и расширения сырьевой базы. Такие показатели делают криогенное топливо из легких парафинистых углеводородов весьма привлекательными в эксплуатационном и коммерческом отношениях.
Таким образом, при внедрении в авиацию результатов второго этапа этих исследований можно модифицировать существующие и создавать новые ЛА с улучшенными летно-тех-ническими и экологическими характеристиками. Коммерческие результаты от внедрения пропана и АСКТ-К также дадут возможность получить прибыль и дополнительные средства для продолжения исследовательских работ. Главным научно-техническим результатом внедрения предлагаемых исследований второго этапа является приобретение опыта массовой эксплуатации ЛА на криогенных топ-ливах в штатных условиях с использованием пропана - относительно более безопасного в эксплуатационном отношении газа, чем метан и водород.
Следующим объектом исследований по внедрению в авиационную технику сжиженных углеводородных газов и водорода будет метан.
Главное достоинство метана заключается в том, что, являясь основным компонентом природного газа, он обладает гораздо большей сырьевой базой, чем бутан и пропан.
Теплота сгорания метана (СН4) примерно на 15 % выше, чем у авиакеросина. Температура его кипения при нормальном давлении -162 °С, температура замерзания -183 °С, а температурный диапазон жидкого состояния 21°. Хладоресурс метана, приходящийся на единицу массы, соизмерим с хладоресурсом пропана. Системы кондиционирования воздуха на метане будут значительно тяжелее пропа-новых, так как основная доля хладо-ресурса метана находится в газовой
фазе. Плотность сжиженного метана составляет 425-455 кг/м3. По теплоте сгорания, приходящейся на единицу объема, метан уступает пропану примерно в 1,5 раза, по хладоресурсу - в 1,3 раза, по плотности - в 1,5-1,6 раза. Поэтому для размещения на борту ЛА метанового топлива по сравнению с авиакеросином потребуется увеличить примерно в 1,5-1,6 раза вместимость топливных баков (при равной энергоемкости).
Таким образом, возможность модификации существующих ЛА для работы на сжиженном метане весьма проблематична, в отличие от пропана. Двигатели потребуют значительных переделок. Метановая топливная система ЛА также будет значительно сложнее и тяжелее штатной. Могут возникнуть проблемы (если они не будут решены на предыдущих этапах) с конструкционными, уплотнитель-ными и теплоизоляционными материалами, а также с наземной инфраструктурой.
Проведенный анализ показал, что использование метанового топлива приведет к необходимости решения фактически тех же сложных температурных, прочностных, конструктивных, аэродинамических, схемных, эксплуатационных, аэродромных, транспортных и других проблем, что и при использовании сжиженного водорода. Это лишний раз подтверждает правомерность предлагаемого этапного подхода в исследованиях по внедрению газотопливной технологии в авиационную технику. Не имея опыта эксплуатации ЛА вначале на АСКТ, а затем и на пропане (АСКТ-К), вряд ли удастся в случае необходимости в сжатые сроки и с относительно малыми затратами внедрить в массовом порядке в авиационную технику криогенное метановое, а затем и водородное топливо.
Как вариант практической реализации результатов исследований использования метана в качестве топлива, можно представить смесь, состоящую, в основном, из метана, пропана и, возможно, этана. Оптимальное соотношение составляющих этой смеси необходимо установить в
Этапы внедрения сжиженных газовых топлив
Параметры топлива Этапы
1 2 3 4
Топливо Нормальное Криогенное
Бутан (С4) Пропан (С3) Метан (С1) Водород (Н2)
Рабочие температуры, t°С + 45 4- -90 -424-188 -1624-183 -253 4 -262
Диапазон жидкого состояния, At °С 135 146 21 9
Относительная цена тепловой единицы 0,5 4 0,6 0,6 4 0,8 1,2 4 1,6 10 4 15
Относительные затраты на сооружение аэропорта 1,3 2 ~ 6 > 100
Материалы*, применяемые при использовании авиакеросина, % конструкционные уплотнительные теплоизоляционные 100 100 100 50 20 50 50 20 50 10 0 10
Силовые установки двигатели топливные баки топливная система Незначительная модернизация Создан образец Некоторая доработка Модернизация Имеются прототипы Доработка Новая разработка Имеются прототипы Имеются прототипы
Система кондиционирования воздуха Доказана высокая эффективность Требуются исследования
Наземная инфраструктура Имеется серийная техника Частично имеются прототипы. Требуются исследования
Заводы по производству топлива Имеются Дооборудование существующих Строительство новых заводов
Практическая реализация вида топлива АСКТ, АСКТ-Б АСКТ-К АСКТ-М Вопрос изучается
Основные задачи этапа Приобретение опыта работы Работа на криотопливах с узким диапазоном жидкого состояния
с газовым топливом с криотопливом
* Приведена степень использования номенклатуры материалов, обеспечивающих употребление авиакеросина, при поэтапном внедрении сжиженных газовых топлив.
ходе исследований. Эта смесь, которую условно можно назвать АСКТ-М, в сравнении с метаном будет иметь более высокую плотность, более широкий диапазон жидкого состояния и меньшую стоимость.
В таблице в обобщенном виде представлены характеристики каждого из четырех рассмотренных этапов, иллюстирующих целесообразность предложенной последовательности внедрения газовых топлив в авиационную технику. Здесь качественные и количественные сравнения приведены относительно стоимости основного, широко используемого в настоящее время авиационного топлива, - авиакеросина, а также существующих технических решений и сооружений, обеспечивающих его применение.
В этом случае будет обеспечена возможность более быстрого
внедрения в промышленность России результатов научных достижений, приобретенных на каждом этапе, и получения от этого дополнительных средств для проведения дальнейших исследований на основе самоокупаемости. Кроме того, это позволит при значительно меньших затратах изучить особенности и приобрести опыт эксплуатации газотопливных ЛА на относительно высоком уровне температур, который можно затем использовать при создании авиационной техники, использующей топлива на следующем, более низком температурном уровне, вплоть до применения жидкого водорода (если человечество к тому времени не откроет более эффективный или более приемлемый в эксплуатационном отношении аккумулятор энергии).
Целесообразность и перспективы широкого использования
какого-либо из газов или их смесей в авиатехнике определит экономика. Ответ должны дать последовательное комплексное изучение и анализ всех технико-экономических аспектов применения рассматриваемых газов, начиная с разработки и производства ЛА и самого газового топлива и кончая особенностями эксплуатации ЛА, которые будут их использовать.
Эти исследования должны также включать анализ специфики создания наземной инфраструктуры обслуживания, учет возможной динамики изменения цен газовых топлив относительно цены авиакеросина и т.п. Поэтому каждое из рассматриваемых газовых топлив может иметь свою нишу в авиатранспортной системе, если при определенных требованиях обеспечит необходимый эффект при меньших удельных затратах.
