Ответ на пост «Вертолёт на газе»1
а где же вертолёт на газе?
Время прочтения 7 минут
А этот вертолёт уже лет тридцать как стоит на хранении.
Ми-8ТГ на хранении.
А вообще переход на использование газового топлива в авиации это очень интересная и перспективная тема, которая обещает огромные преимущества для отрасли в силу его большого числа замечательных качеств:
- дешевизна, стоимость авиационного газового топлива меньше стоимости авиационных керосинов более чем в два раза, некоторые источники утверждают что даже в 3-4 раза,;
- чистота и ресурсность, поскольку топливо не образует нагар и сажу, а также низкие корозионные свойства;
- экологичность за счет малого количества примесей и эмиссии окислов углерода и азота;
- позволяет кардинально решить вопрос факелов на нефтепромыслах.
Вот только не всё так просто — как обычно, дело в деталях.
Полное и правильное название чудо-топлива, которое обкатывали на данной восьмерке — авиационное сконденсированное газовое топливо (АСКТ).
В качестве подтверждения его достоинств на презентациях приводят примерно такую табличку:
И обязательно выделяют ключевые преимущества АСКТ.
Бегло проанализировав их, уже становится понятно что хоть это всё и очень заманчиво, однако не так и радужно, поскольку достоинства тут же тянут за собой и недостатки:
- АСКТ имеет бóльшую теплотворную способность, что применительно к вертолетам ведет к уменьшению удельного расхода топлива до 5%;
- меньшая плотность, однако, ведет к увеличению топливных баков, что увеличивает аэродинамическое сопротивление вертолета, другой менее очевидный нюанс — увеличение размеров топливных баков ведет к увеличению их веса, а учитывая что сжиженное топливо хранится при давлении до 1МПа, то есть, баки должны кроме веса топлива еще и выдерживать избыточное давление, то это также увеличит их вес. По данным МВЗ, увеличение веса конструкции составляет 160 кг, а увеличение аэродинамического сопротивления до 10% в сравнении со штатными баками. Что в общем-то вполне себе нивелирует уменьшение расхода топлива за счет большей теплотворности топлива. Что собственно и было подтверждено испытательными полетами — Ми-8ТГ показал одинаковую дальность полета при прочих равных условиях с вертолетом на керосине.
- очевидно, что увеличение веса конструкции уменьшает полезную нагрузку, отчасти поэтому баки на Ми-8ТГ были сделаны по ракетным технологиям (стекловолокно+металл), для минимизации утяжеления их конструкции;
Универсальный топливный бак Ми-8ТГ.
- избыточное давление внутри баков, кроме увеличения прочности, требует также и конструктивных мер по предотвращению образования осколков в случае разрушения баков. Для этого металлический бак обматывается слоями стеклоткани. Заваливание на бок является весьма вероятным в случае аварийной посадки вертолета, что может повлечь взрывное разрушение наружных баков вертолёта. Избыточное давление в баках также влечет за собой необходимость применения закрытого дренажа, что также усложняет конструкцию топливной системы. Всё это приводит еще и к увеличению стоимости топливной системы и необходимости пересмотра ресурса ее агрегатов;
- ничтожное содержание серы, щелочей и смол обуславливает очень низкие корозионные свойства топлива, что является важным достоинством этого топлива и исключает необходимость применения антикорозионных присадок, как это требуется с топливом ТС-1, например. Кроме того, столь низкое содержание примесей способствует отсутствию нагара (нагаробобразование на порядок меньше в сравнении с керосинами) и сажевых отложений, делает топливо менее агрессивным к конструкционным и уплотнительным материалам двигателя, всё это позволяет прогнозировать увеличение ресурса двигателя на 15-25% (!);
- экологическая чистота выхлопных газов при намного выше, чем у керосина, кроме того экологичность также достигается и самим способом производства – топливо вырабатывается из практически бросового сырья, т.н. сепарируемого газа, который сжигается в факелах;
- ну и самый главный козырь это низкая стоимость этого топлива, тут впрочем всё очевидно, экономия на стоимости топлива способна существенно повысить рентабельность самих перевозок, а так же и перекрыть себестоимость создания инфраструктуры для применения этого вида топлива.
Остается тогда вопрос в наличии повсеместного отсутствия газолётов в небе.
Экономические и политические проблемы — вопросы открытые и дискуссионные, и пока можно лишь констатировать что прогрес в их решении отсутствует при текущих приоритетах.
Однако есть еще один аспект, который часто остается "за кадром" рекламных проспектов газового топлива.
Дело в том что АСКТ имеет очень низкие противоизносные свойства в сравнении с керосинами. Например в сравнении с ТС-1 хуже в 2-3 раза. И это проблема для турбовального двигателя, поскольку большое количество агрегатов как ТВ2-117, так и ТВ3-117/ВК-2500 смазываются топливом. В большинстве своем такие агрегаты сосредоточены в насосах-регуляторах двигателей.
Насосы-регуляторы НР-40ВА и НР-3ВМ двигателей ТВ2-117 и ТВ3-117 соответственно.
В частности, плунжерные насосы насосов-регуляторов являются, пожалуй, самыми ответственными узлами, смазка которых осуществляется исключительно за счёт топлива.
Схемы насосов-ругуляторов НР-40ВА и НР-3ВМ, агрегаты плунжерных насосов выделены оранжевой рамкой.
При отсутствии топлива, стружка из этого агрегата мгновенно выводит из строя весь насос-регулятор.
Эта проблема не непреодолима. Существует целый ряд противоизносных присадок для авиационных топлив. Но и тут как обычно есть свои нюансы.
Первый — требуется увеличение концентрации содержания противоизносных присадок в сравнении с таковыми для керосинов в те самые 2-3 раза. А эти присадки килотные, что влечёт за собой изменение корозионных свойств АСКТ.
Второй и самый важный — импортозамещение.
С 1970-х годов в составе топлива для реактивных двигателей применялась присадка ДНК (дистиллированные нефтяные кислоты, она же жидкость "К"), производимая в Азербайджане . В 2000-х годах из-за отсутствия присадки ДНК гарантированного качества все производители топлив для реактивных двигателей перешли на использование присадок производства США и Индии.
Другая присадка "Сигбол", не производится с 1999 года из-за отсутствия сырьевой базы. На рынке бывшего СНГ и других стран даже продаются подделки Сигбола, не соответствующие ТУ.
И тут интересное совпадение — Ми-8ТГ перестал летать как раз в конце 90-х годов.
А недавно даже ГОСТы по авиатопливам изменили для использования авиационных топлив без зарубежных противоизносных присадок.
Ну а такое теоретически возможное решение проблемы как модернизация конструкции двигателей, с целью адаптации к топливу с низкими противоизносными свойствами в нынешних реалиях можно и вовсе не рассматривать.
