Огромный шаг человечества в криогенную авиацию. 35 лет назад поднялся в небо российский Ту-155 - первый в мире самолет на водороде

15 апреля 1988 года в 17:10 с подмосковного аэродрома Жуковский взлетел Ту-155. Полет продолжался 23 минуты. После благополучного приземления экипажу пришлось еще раз оторваться от земли: их на руках подбрасывали в воздух товарищи. Каждого из пятерых, по очереди.

Любой человек, вероятно, слышал эпохальную фразу американского астронавта, побывавшего на Луне: это маленький шаг для человека, но огромный прыжок для всего человечества. Очень хорошие слова, но полезно знать не только достижения американских технологий. Свои - тоже.

Я встретился с единственным участником того полета: Валерием Владимировичем Архиповым. О нем можно много и долго рассказывать, но можно сказать лаконично и емко: человек из легендарной "волчьей стаи". Фото: Игорь Елков

Ровно 35 лет назад прошел не просто очередной полет очередного самолета-лаборатории. Это был шаг человечества в "криогенную авиацию". А когда мы туда по-настоящему войдем, это будет никак не менее важное достижение, чем прогулки по Луне.

Скажи зачем

Самолет Ту-154 хорошо известен: трехдвигательный реактивный среднемагистральный пассажирский лайнер, самый массовый в СССР. Самолет-лаборатория Ту-155 - это версия с двигателем, который мог работать как на жидком водороде, так и на природном газе.

Ту-154 выпустили больше тысячи, Ту-155 - в одном экземпляре. Причем его специально не выпускали: это серийный Ту-154Б, который много лет перевозил пассажиров, а также участвовал в экспериментах Жуковской летно-испытательной и доводочной базы (ЛИиДБ). Из серийного самолета сделали эпохальный. Один из трех штатных двигателей заменили на "криогенный", внутри фюзеляжа разместили бак для жидкого водорода. Внешне Ту-155 от пассажирского Ту-154 отличит только сведущий в авиации человек (по "гребню"-выступу дренажной системы на хвостовом оперении и по небольшим "наплывам"-гаргротам по бокам фюзеляжа). Но при всей обычности он стал прорывом нашей науки и технологий: с ним мы на много десятилетий опередили весь мир.

Впрочем, прежде чем восхищаться эпохальностью, нужно ответить на пару сугубо прагматичных вопросов. Собственно, зачем авиации становиться криогенной? И какая нужда переводить самолеты на жидкий водород, когда есть проверенный временем авиационный керосин?

Сначала - о терминах. Криогенная - из-за того, что водород очень летучий газ, хранить его в жидком состоянии можно, лишь заморозив до минус 253 градусов по Цельсию. Из-за чего его хранение, транспортировка и размещение в баках самолета намного сложнее и затратнее, чем в случае с хрестоматийным авиакеросином.

А еще водород взрывоопасен. В свое время была водородная фобия мирового масштаба под названием "синдром Гинденбурга". В далеком 1937 году в США взорвался и сгорел дирижабль "Гинденбург", наполненный водородом. Погибли 36 человек, что привело к закату эры водородных дирижаблей. Хотя, строго говоря, между газом в дирижабле и современными топливными водородными элементами довольно мало общего. Но если технические проблемы могут решаться быстро, то фобии остаются навсегда.

Наконец, не совсем верно утверждение, что водородные моторы экологически идеальны и безвредны для окружающей среды. Да, сгорая, водород дает почти безвредные отходы: воду и немного азотных окислов. Но экологичность зависит от способа, которым вы водород получаете. А там широкий спектр технологий: от "зеленых" до тех, которые ничуть не экологичнее переработки нефти. Причем чем дешевле способ, тем он "грязнее".

Конечно, есть и преимущества перед бензином и керосином: намного легче, почти втрое энергоэффективнее (теплота сгорания водорода в 2,8 раза выше керосина), а высокая полнота сгорания позволяет уменьшить вес двигателя.

То есть водород не надо идеализировать, у него есть как преимущества, так и недостатки. Но водородная эпоха уже наступила: японцы с 2014 года серийно выпускают "тойоту" на водороде, а к 2050-му поставили задачу перевести на водород весь дорожный транспорт. По Германии ходит французский водородный поезд, мы спустили на воду "водородовоз" и анонсировали водородную версию лимузина Aurus Senat. И все больше стран вовлечены в авиационную "водородную гонку". Дело не только в борьбе за экологию. Все понимают, что нефть рано или поздно, но обязательно закончится. А водород - неотъемлемая часть экосистемы планеты, он с нами будет до того момента, пока на Земле не закончатся воздух и вода. То есть пока мы дышим - он наш.

Но те, кто окажется на обочине водородных технологий, однажды проснутся на обочине прогресса.

Из волчьей стаи

Ту-155 поднял в воздух экипаж под командованием заслуженного летчика-испытателя Владимира Севанькаева. Второй пилот - Андрей Талалакин, бортинженер Анатолий Криулин, второй бортинженер Юрий Кремлев, ведущий инженер-испытатель Валерий Архипов.

Первый экипаж Ту-155 состоял из настоящих профессионалов: летчика-испытателя Владимира Севанькаева, второго пилота Андрея Талалакина, бортинженера Анатолия Криулина, второго бортинженера Юрия Кремлева и ведущего инженера-испытателя Валерия Архипова. Фото: из архива Валерия Архипова

Из этих пяти героев четырех уже нет с нами. Я встретился с единственным участником того полета: Валерием Владимировичем Архиповым. О нем можно много и долго рассказывать, но можно сказать лаконично и емко: человек из легендарной "волчьей стаи". Он - экспериментатор-исследователь из ЛИИ им. Громова - в отряде космонавтов ЛИИ МАП, возглавляемого И.П. Волком, готовился к полетам в космос на "Буране".

Но в 1984 году Архипова вызвал к себе министр авиапромышленности СССР Иван Силаев и сказал, что Родине нужен самолет на водородных двигателях: "Ты и опытный, и перспективный, ты сможешь".

Показательный эпизод. Летчиков-испытателей сотни, а министр (с 1985 года Иван Силаев стал зампредом Совмина по машиностроению - прим. "РГ") один. Но Силаев знал, кому и что доверяет.

"В начале 1970-х президент Академии наук СССР Анатолий Петрович Александров и академик Валерий Алексеевич Легасов дали импульс к исследованиям в этой области, - рассказывает Валерий Владимирович Архипов. - Разработки велись под шифром "Холод". Всего их было четыре: от "Холода-1", это первые исследования, до "Холода-4", создания двигателя на природном газе".

Криогенный двигатель НК-88 для самолета на водородном топливе создавали в Самаре (тогда - Куйбышев): в КБ под руководством академика Николая Дмитриевича Кузнецова этим вопросом занимался главный конструктор Владимир Николаевич Орлов. За основу взяли серийный двигатель НК-8-2У для Ту-154.

"Это был стимул для отработки новых технологий, которые ранее в авиации не применялись, - продолжает Архипов. - Немного позже создали и самолет: Ту-155, его главный конструктор - Владимир Александрович Андреев".

Самолет Ту-154 хорошо известен: трехдвигательный реактивный среднемагистральный пассажирский лайнер, самый массовый в СССР. Самолет-лаборатория Ту-155 - это версия с двигателем, который мог работать как на жидком водороде, так и на природном газе. Фото: Игорь Елков

Спрашиваю испытателя: а почему другие страны не видели перспектив водорода?

Валерий Архипов: Видели и занимались. Американцы на самолете В-57 в 1957 году проводили эксперименты с водородом.

Источники говорят, что B-57 - это британский бомбардировщик Инглиш Электрик "Канберра", который в США был доработан, получив название Мартин B-57 "Канберра" - тактический бомбардировщик и разведчик. Два пилота, максимальный взлетный вес 24,3 тонны, скорость 950 км/ч. Четыре пушки, 3,3 тонны бомб. Кстати, интересная деталь: первая "Канберра" в бою погибла от нашей зенитной ракеты. Это произошло 7 октября 1959 года у Пекина, где тайваньский RB-57 был сбит китайским расчетом комплекса С-75. Случай вошел в историю авиации как первый в мире самолет, сбитый зенитной ракетой - достали аж на высоте 20 600 метров! Но вернемся к самолету: у B-57 два двигателя, но оба на керосине.

Валерий Архипов: Один самолет в декабре 1955 года передали NASA. Проект был засекречен, получив название Project Bee. В основном в 1955 и 1956 годах американцы экспериментировали с водородом на земле, в испытательных камерах. И только в феврале 1957 года B-57B в течение 20 минут летал на водороде над озером Эри.

Но почему же тогда мы первые, а не американцы?

Валерий Архипов: Давайте посмотрим, что именно они сделали. Установили на самолет два дополнительных бака: с газообразным гелием и с водородом. Гелий выдавливает водород в турбореактивный двигатель, он некоторое время работает, а после сжигания водорода выключается. Прямолинейный полет. Это просто эксперимент, который не получил продолжения. У нас же - полноценные полеты на водородном двигателе, работающем на различных режимах, от взлета до посадки. Пять раз летали на водороде, потом еще 70 на сжиженном газе. В ходе которых установили 14 мировых рекордов. Из Москвы на газе летали в Братиславу, Ниццу и Ганновер.

Валерий Архипов: Мы, испытатели, в 1980-х рисковали жизнями. И очень серьезно. Конечно, были и утечки, и какие-то иные проблемы. Но крупных инцидентов не было, шли осторожно, чтобы не подвести конструкторов. И у нас все получилось. Фото: Игорь Елков

А почему американцы остановили свой проект?

Валерий Архипов: Потому что водород тогда был очень дорог. А нефти много, и казалось, что ископаемое топливо бесконечно. Ведь их испытания проводились до нефтяных шоков 1970-х годов.

Сейчас им так уже не кажется. Вот читаю новости из Калифорнии, там в разгаре создание семейства водородных самолетов. Испытания проходят в Великобритании, сама компания в США и создана выпускниками нашего МФТИ, которые занимались низкими температурами в Институте физических проблем имени Капицы. Интернационал! Проекты настолько многообещающие, что в них вложились фонды Билла Гейтса и Джеффа Безоса, а Time их водородный авиадвигатель включил в список лучших изобретений 2020 года. Сначала они создали шестиместный самолет, в 2024 году обещают вывести на рынок 19-местный. А в 2027-2028 годах намерены обеспечить водородными движками самолеты от 50 пассажиров и больше. Но нам в Америке больше ничего не купить - не продадут. Надо свои делать, не так ли?

Валерий Архипов: Да, конечно, надо! В этом и суть. В 1990-м мы опережали ведущих разработчиков криогенной авиатехники на десятки лет. И это правда, наш турбонасосный агрегат создавали по принципу тех, что используются в ракетных двигателях. Но… В 1990-х годах все работы были прекращены. За исключением инициативных разработок отдельных КБ, которые не финансировались государством. А ведь все уже было готово к тому, чтобы создать самолет, который на первом этапе использовал сжиженный природный газ, с последующим переходом на водород. Нужно было лишь выделить деньги, причем очень небольшие. Но все остановили. Авиационная промышленность разрушалась по независимым от самих авиаторов причин. А интересных проектов было немало, в частности, у нас уже начали создавать двухтопливный самолет: он мог летать и на керосине, и на природном газе. Кстати, очень перспективное направление, особенно для вертолетов.

Валерий Архипов: Американцы честно признавали: русские сумели для жидкого водорода сделать насосную подачу, чем обошли США на 20-25 лет! Фото: из архива Валерия Архипова

Есть одна у летчика мечта

Какова судьба вашего Ту-155? Сохранился?

Валерий Архипов: Чудом судьба уберегла. Его ведь хотели уничтожить при сьемках одного из современных кинофильмов, поджечь для красивой картинки, просто для киношного эффекта. Но самолет уцелел, сейчас стоит на аэродроме ЛИИ им. Громова в Жуковском. Водородный двигатель демонтирован, но сохранился, да и не в одном экземпляре. Я считаю, что из этого самолета нужно сделать музей. Это будет памятник началу водородной эры. Чтобы молодежь приходила и гордилась нашими достижениями, чтобы люди видели своими глазами результат научно-технического прогресса.

Сейчас водородными авиадвигателями и самолетами занимаются много стран. В прошлом году взлетел пассажирский HY4 в Германии, интересная компоновка: двухфюзеляжный. Ведут подобные работы в Японии, Китае и других странах. Пока преобладают небольшие самолеты: гибриды, где пропеллер крутит электромотор, который подпитывают водородной энергетической установкой. То есть это скорее эпоха водородных гибридов. А ваш классический Ту-155, в салоне которого огромный бак на 17,5 кубов с жидким водородом - он еще морально не устарел?

Валерий Архипов: Актуален! Только у нас ведь была летающая лаборатория. Бак, конечно, должен стоять не в салоне, его можно разместить над фюзеляжем в дополнительном обводе. Или в нижних багажных отделениях. Да можно и по классической схеме - в крыле. В туполевском КБ занимались различными вариантами компоновок, в том числе и для Ту-204: над фюзеляжем. В небольших самолетах для местных воздушных линий - в мотогондолах для двигателей. Вариантов масса.

Использование жидкого водорода в авиации - чрезвычайно перспективное направление. Фото: из архива Валерия Архипова

А для военной авиации это, наверное, не очень перспективное направление? Скажем, штурмовик с взрывоопасным жидким водородом в баках - плохая идея?

Валерий Архипов: Прекрасно подходит для самолетов военно-транспортной авиации. Подчеркну: не только водород, но и сжиженный природный газ. А что касается взрывоопасности, то наука и техника не стоят на месте. Сейчас созданы надежные трубопроводные топливные системы, бездренажные системы хранения и многое другое. Мы научились компенсировать опасности, в частности, применяя ингибиторы, которые замедляют реакцию на взрыв. Но всем этим надо заниматься, и не только в теории. А мы уже отстаем даже в производстве водорода... Нужны масштабные проекты, которые будут создавать мультипликативный эффект в науке и технических решениях. Самый перспективный проект для нашей страны, как я считаю, - создание полностью отечественного самолета на сжиженном природном газе. С прицелом перехода на водород.

Но на это уйдет не одно десятилетие.

Валерий Архипов: Это если с чистого листа. А у нас есть задел: по части самолета - у "туполевцев", по силовым установкам - в КБ Кузнецова в Самаре. Поэтому речь не идет о десятилетиях. Я считаю, что при хорошей организации - пять лет. С вовлечением ветеранов отрасли и с привлечением молодежи, которая поднимет это дело. Но только при централизованном управлении.

…Да, возвращаясь к теме опасности водорода. Мы, испытатели, в 1980-х рисковали жизнями. И очень серьезно. Конечно, были и утечки, и какие-то иные проблемы. Но крупных инцидентов не было, шли осторожно, чтобы не подвести конструкторов. И у нас все получилось.

Двое из первого экипажа были удостоены звания Героев России, остальных наградили орденом Мужества. Фото: из архива Валерия Архипова

Наградили?

Валерий Архипов: Двое из экипажа удостоены звания Героев России: командир Владимир Севанькаев и второй пилот Андрей Талалакин. Остальные получили ордена Мужества. Но дело не в наградах. И даже не в том, что, опередив ведущие авиационные державы мира, мы не смогли практически воспользоваться полученными преимуществами. Прошлое надо знать и помнить, но сейчас давайте смотреть в будущее. Сейчас мы опять в точке принятия решения, на пороге новой энергетики. Нельзя упустить время.

Простите за нескромный вопрос: вам ведь уже за 70? На заслуженном отдыхе?

Валерий Архипов: С возрастом все верно. С отдыхом - нет, сейчас как-то не до заслуженного отдыха. Не то время. Здоровье позволяет - я работаю.