Компания «Туполев» получила патент на гиперзвуковой самолет с нестандартной силовой установкой, состоящей из трех двигателей: два из них работают на авиакеросине, один — на криогенном топливе. Инновация позволяет решить проблему с нагревом планера при разгоне до гиперзвуковых скоростей.
SFERA — Pro Технологии
От ракет к авиации
Достижение гиперзвуковых скоростей полёта привело к куда большему числу неочевидных проблем, чем может показаться.
И главные из них связаны с двигателем и топливом, а также разогревом планера от трения с воздухом.В разные годы предлагались различные решения этого вопроса. Но раньше он рассматривался как более актуальный для шаттлов. Так, например, на советском «Буране» устанавливались специальные плиты из новейшего материала, которые могли выдержать значительные термодинамические нагрузки, и не по одному разу:
«В сотрудничестве предприятий была разработана уникальная термозащита на основе кварцевых волокон. Из нее изготовили 38 600 гибких плиток, которые, как чешуей, покрыли корпус «Бурана». В зонах особо сильного нагрева до 1650 ºС (нос корабля и кромка крыльев) использовался инновационный материал гравимол» — материал «Ростеха».
SFERA — Pro Технологии
Но до сегодняшнего дня ещё никто не пытался решить проблему комплексно. Для достижения гиперзвуковых скоростей, как минимум, требуется высокоэнергетическое топливо, а продумывание конструктивных особенностей двигателя — отдельное, тоже очень сложное, направление.
Среди различных видов топлива вершину по отдаче энергии на единицу массы занимает водород. При этом его температура перехода в жидкое состояние равна -259,2°С, и это преобразование надо хорошо отработать, прежде чем начать использовать вещество в двигателях. Решение проблемы с нагревом планера вроде бы долгие годы напрашивалось само собой, но, очевидно, имелись и значительные трудности на пути реализации. Так, из года в год, всё растянулось до наших дней, пока, как гром среди ясного неба, не появилось известие, что ОКБ Туполева запатентовало собственную технологию.
Как она работает?
SFERA — Pro Технологии
Топливо для поглощения тепла
Комбинированная силовая установка, разработанная российскими специалистами, включает два турбореактивных двигателя, использующих авиакеросин, и еще один, работающий на криогенном топливе.
Криогенное топливо поступает к самым нагретым элементам планера самолета и двигателя, начинается процесс газификации, и криогенное топливо поглощает избыточное тепло.
«При работе ТРД, использующего криогенное топливо, происходит разгон самолета <...> до гиперзвуковой скорости. При этом за счет повышенного трения внешних частей планера об воздух происходит их интенсивный нагрев и для продолжения длительного полета с гиперзвуковой скоростью необходимо их охлаждение. С этой целью криогенное топливо поступает из бака по трубопроводам к наиболее нагретым частям планера самолета и двигателя, вследствие чего в трубопроводах происходит интенсивная газификация криогенного топлива. Данный процесс носит эндотермический характер, при котором производится поглощение тепла от нагретых частей планера самолета и двигателя. Нагретое криогенное топливо переходит в газообразную форму и подается в камеру сгорания двигателя и форсажной камеры для создания тяги», — пишет ТАСС со ссылкой на описание изобретения к патенту.
Криогенным топливом может быть сжиженный природный газ или водород.
SFERA — Pro Технологии
Не менее интересен еще один момент: для получения патента нужно сначала доказать, что предложенная концепция работает. Заметим, что здесь упоминаются сразу 3 элемента: топливо, двигатель и система охлаждения планера. Тут же возникает вопрос: где и как была проведена экспертиза? Это такой жирный намёк на какой-то из разрабатываемых образцов аппаратов? Или всё было гораздо скромнее?
ОКБ Туполева вполне может быть задействовано в разработке летательных аппаратов с большими скоростями, и одним из наиболее вероятных претендентов на такую роль является перспективный МиГ-41. Истребитель разрабатывается с использованием технологий малозаметности, а нагрев планера будет очень плохо сказываться на заметности в инфракрасном спектре. При этом мы знаем, что даже планер МиГ-31 разогревался до нескольких сотен градусов. А у МиГ-41 этот показатель, очевидно, будет еще выше. Это, конечно же, предположение, но больно вовремя появился такой любопытный патент.
Свежие комментарии