Продолжаем разбирать статью о "Криогенной авиации"
Уважаемые читатели, моя раса рептилий тут не причем. Давайте не будем строить конспирологию, а поговорим о некоторых технических деталях. Все ниже изложенное опирается на открытые источники. Хотя я и работаю на государство в каком-то смысле, никаких секретов тут нет, итак поехали..
"Другими словами, требуется водородный двигатель, который позволит создать «криогенную авиацию». Реализация этой задачи позволит России совершить прорыв с истребителем шестого поколения."
Данный фрагмент статьи мы начинали разбирать в предыдущей части статьи.
Так что же это такое, загадочный "водородный двигатель"? Для начала нужно разобраться в этимологии самого термина. "Двигатель" - тут понятно, штука которая в общем виде перегоняет какую-либо энергию в полезную механическую работу. Уже ставший каноническим авиационный ТРД сжигает керосин, вращается турбина которая приводит компрессор, на выходе имеем реактивную струю, толкаемся летим все замечательно. В предыдущей части статьи на пальцах изложены схемы и принципы работы. "Водородный" - тут немного сложнее, что понимается под термином водородный? Вроде из водорода он не делается (как металлическая сковорода). Рабочее тело водород тоже на подходит, в авиадвигателях рабочее тело атмосфера (там водород есть, но он уже в связи с кислородом или немного совсем немного в свободном виде). Жидким водородом там тоже ничего не вращают, так как температура при которой чистый водород жидкий крайне низки, около нуля по кельвину (об этом позже). А вот горит и взрывается водород очень хорошо, значит будем использовать как топливо. Под термином "водородный двигатель" будем понимать авиадвигатель сжигающий в своих камерах сгорания водородное топливо (если еще придумали какие-то варианты пишите в комментариях).
О теплотворной способности топлива. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л).
Как видно из приведенной таблицы разных видов топлива, хорошо видно преимущество водорода над остальными горючими веществами. Собственно такой отрыв по удельной теплоте сгорания и побудил ученых и инженеров броситься во все тяжкие с водородными двигателями и энергетикой. Например есть по этой тематике хорошая отечественная книжка.
Разберем термин "криогенная авиация", тут все просто. "Авиация" оставим без комментариев. "Криогенная" - значит используются виды топлива хранящиеся при низких температурах, значительно ниже нуля по Цельсию.
В данном направлении работало множество научных заведений АН СССР, как и КБ. Кто то исследовал свойства при сжигании, кто-то хранение, кто-то производство жидкого водорода в больших объемах и т.д. все есть в книжке по ссылке. Остановимся собственно на конструкторском бюро, пионерах "криогенной авиации", Самарское СНТК Кузнецова (двигатель), Московское Туполева (самолет).
В СНТК Кузнецова на основе обычной рабочей лошадки серии НК-8 для советского ТУ-154, был собран криогенный НК-88 который испытывали на летной лаборатории ТУ-155л (модификация ТУ-154 с центральным двигателем НК-88 вместо обычного) топливо жидкий водород 1988 г и НК-89 топливо СПГ 1989 г. (сжиженный природный газ, испытывали вроде тоже на ТУ-155л, но не помню уже точно).
Стоит отметить, что данная программа разрабатывалась параллельно с созданием комплекса "Энергия-Буран", там кстати и брали жидкий водород для этого самолета. Чтобы создать полноценную криогенную авиацию потребуется сделать производства топлива, сжижающие заводы, транспортировать как-то к аэродрому, заправлять, держать топливо на долгом хранении и т.д.
О нюансах. Работает так в двух словах: баки заправляются при сверхнизких температурах и потом она поддерживается, в процессе хранения в баке на борту осуществляется продувка фюзеляжа во избежание повышения концентрации паров водорода (испарение через корпус бака порядка 2% от объема в сутки, вся информация из открытого доступа), жидкий водород поступает в теплообменник перед камерой сгорания для перехода в газообразное состояние (в проточной части двигателя например, можно охладить где-то рабочее тело для повышения КПД цикла по теплу, под рабочим телом стандартная атмосфера понимается) затем в газообразном виде в камеру сгорания, вот собственно и все секреты.
Какие сложности по водороду, которые пока не решены с точки зрения стоимости и безопасности: хранение топлива при низких температурах (вспоминаем порядковый номер водорода и номера хим. элементов из которых баки делают, если добьетесь плотности кристаллической решетки с ячейкой достаточной для удержания водорода, то не вопрос), в том числе заправка и получение собственно топлива в больших объемах, испаряя и сжигая получается крайне опасная эксплуатация, но это возможно, но очень осторожно. С СПГ проблем меньше, но теплотворка близка к керосину. Наверное самый жирный плюс на данный момент по водородным ГТД это только экология, в результате горения получаем пары воды.
Если топливо сжигать не в ТРД то это уже ракетный двигатель на топливной паре, что давно уже известно и нет там секретов никаких.
Шестое поколение боевой авиации возможно появится не скоро, особенно на водородном двигателе, это мое личное мнение (в комментариях можете аргументированно поправить). Другими словами помимо колоссальных затрат на создание и испытание самой техники, нужно разрабатывать и создавать целую инфраструктуру вспомогательную, зачатки которой к сожалению погубил развал СССР.
Не надо мифицировать слово криогенный и строить теории заговоров и рептилоидов, особенно про супер секреты.
Часть 1 Гиперзвук, число Маха
Часть 2 ТРД, ЖРД, ПВРД, Гибрид