Важную роль в укреплении технологической независимости страны играет развитие авиационной науки в соответствии с мировыми тенденциями. Одна из них – повышение экологичности летательных аппаратов, что возможно при использовании альтернативных видов горючего.
К ним относятся криогенные топлива – жидкий водород и сжиженный природный газ. В сравнении с керосином они имеют существенно лучшие экологические характеристики. Однако есть и ряд недостатков, связанных с хранением в криогенной форме, – крайне низкие температура и плотность.
Эти свойства криогенного горючего не позволяют использовать традиционные топливные баки в крыле самолета – требуются специальные теплоизолированные емкости увеличенных объемов. Их размещение – одна из важных проблем компоновки воздушного судна на криогенном топливе. Для региональных авиалайнеров, ввиду сравнительно малых внутренних объемов, установка криогенных емкостей возможна исключительно снаружи, что негативно влияет на аэродинамику летательных аппаратов.
В настоящий момент ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») исследуют легкий конвертируемый самолет (ЛКС) с криогенными топливными баками. Работа проводится в рамках НИР «Технологии-транспорт 2» по контракту с Министерством промышленности и торговли Российской Федерации. Основная задача – снижение отрицательного влияния внешних криогенных емкостей на аэродинамическое качество, устойчивость и управляемость летательного аппарата.
Ранее специалисты института разработали концепцию ЛКС и провели серию экспериментов в аэродинамических установках. В их числе – изучение разновидностей элементов компоновки самолета (обтекателя шасси, оперения, мотогондол), возможностей защиты от обледенения и др. Кроме того, по результатам исследований летно-технических характеристик летательного аппарата был определен необходимый размер баков для криогенного топлива: он составил около 2 м в диаметре и порядка 10 м в длину. Объем топлива, размещаемый в баке таких габаритов, позволит совершать полеты на дальность 1 200–2 000 км с грузом 5–6 т.
После этого сотрудники научно-производственного центра изготовили два макета внешних криогенных баков для модели ЛКС в масштабе 1:10, отличающихся формой – профилированной и цилиндрической. Далее ученые ЦАГИ изучили влияние этих вариантов внешнего бака, установленных над фюзеляжем самолета, на его аэродинамические характеристики: сопротивление, устойчивость и управляемость. Испытания проводились в аэродинамической трубе Т-102 при скорости воздушного потока 50 м/с: моделировались крейсерский режим полета, а также взлет и посадка авиалайнера. Кроме того, специалисты исследовали влияние формы внешнего криогенного бака на эффективность руля направления. Полученные результаты испытаний подтвердили расчетные оценки. Они будут использованы для формирования оптимальной компоновки регионального самолета на криогенном топливе.
«Применение криогенного топлива – это один из вариантов снижения вредных выбросов от самолета в атмосферу. Для нашей страны, и особенно районов Крайнего Севера, где есть проблемы с завозом керосина, наиболее актуален сжиженный природный газ. Создавая самолет на криогенном топливе, мы решаем сразу две проблемы: повышение экологических характеристик авиационной техники и обеспечение транспортной доступности отдаленных регионов», – рассказал научный сотрудник Центра комплексной интеграции технологий ФАУ «ЦАГИ» Александр Крутов.
Легкий конвертируемый самолет может использоваться как для пассажирских, так и для грузовых перевозок без изменения типовой конструкции. Летательный аппарат сможет перевозить 50 пассажиров на расстояние 1 500 км или 6 т груза на дальность 1 000 км. Крейсерская скорость воздушного судна составляет 480 км/ч.
