Профессор Александр Гусев в прямом эфире радиовещательной компании «Спутник» http://www.rus.ruvr.ru/   09.02.2016 года, прямой эфир в 08:30 мск.: в Шотландии состоялся первый полет самолета, использующего водород в качестве топлива. По своей сути речь идет о твердотопливном биспилотнике, т.е. топливо для экспериментального полета упаковано в твердые гранулы, которые при сжигании выделяют только водяной пар. Кроме того, эти гранулы в три раза легче, чем сопоставимые с ними литиевые аккумуляторы.

Новое топливо, разработанное британской фирмой Cella, представляет собой 100 твердых гранул (площадью примерно в один квадратный сантиметр), упакованных в контейнер. Сами гранулы состоят из химического соединения, которое при нагреве выделяет водородный пар. Затем этот газ преобразуется в электричество в топливной ячейке — и этот ток приводит в движение винты беспилотника. Включение специального полимера не дает гранулам плавиться и заставляет выделять водород при более низкой температуре.

Испытательный полет занял всего 10 минут, а летел беспилотник на высоте 80 метров — хотя топлива хватило бы на два часа полета. Такие транспортные средства пригодятся для мониторинга окружающей среды в районе Арктики и Северной Атлантики - они чище «аккумуляторных» дронов и меньше вредят окружающей среде.

Кроме того, новая технология может найти применение в гражданской авиации. Топливные элементы на основе твердого водорода обеспечат самолеты дополнительным источником энергии — например, для телевизоров и источников внутреннего освещения на борту.

Если говорить вообще о твердом топливе (ТТ)  для ракет и самолетов, то классическим примером ТТ является  Пороховой ракетный двигатель. Это один из простейших вариантов реактивных двигателей для самолетов и ракет. В качестве топлива он использует твердое топливо – пороховой заряд. Как правило, применяют бездымный вид пороха, поскольку он имеет высокую температуру сгорания и придает летательному аппарату мощный импульс. Для ракет он используется в качестве основного двигателя, что касается авиации и самолетов, то может применяться как дополнительный для большого ускорения.

Первые зафиксированные данные об использовании пороха в качестве ускорителя датируются 960 годом. В это время китайцы изготовляли первые пороховые ракеты для военных целей. Очень часто упоминаются в легендах и сказаниях использования пороховых зарядов для осуществления полетов. Так, одна из легенд повествовала о попытке полета Ван Гу на летательном аппарате, заряженном 47 ракетами с порохом.

Что касается разработок СССР в данной отрасли, то они активно начались с 30-х годов ХХ века. Тогда удалось построить самолет, в котором использовались пороховые заряды в качестве дополнительных, он имел название У-1. Тестирование прошло отлично, после чего решили установить подобные ускорители на бомбардировщике типа ТБ-1. Для качественного разгона было установлено по 3 пороховых заряда с каждой стороны корпуса аппарата. Стоит отметить, что масса всего комплекта ускорителей составляла только 60 килограмм. При этом в течение двух секунд работы они выдавали тягу в 10 400 кгс. Данной мощности было достаточно для того, чтобы 7-тонный бомбардировщик смог сократить свой разбег при взлете от 330 метров к 80 метрам.

Пороховой двигатель самолета часто называют ракетным двигателем твердого топлива, сокращенно РДТТ. При работе таких двигателей используется объединение окислителя и твердого топлива в единую массу. Все это находится непосредственно в камере сгорания, а не в дополнительных топливных баках, как в жидкостных моделях. Кроме облегчения конструкции, она становится более надежной и простой, поскольку исключается система подачи горючего.

Неоспоримым преимуществом является простота конструкции, а также исключение утечки топлива, высокая степень безопасности в использовании и надежность. Подобные конструкции могут храниться на протяжении долгого времени.

Что касается недостатков, то здесь нужно подчеркнуть невысокие показатели удельного импульса и сложность в управлении тягой. Уменьшить или отключить тягу невозможно. При работе возникают сильные вибрации корпуса летательного аппарата. Выхлоп отработанных газов достаточно токсичен и наносит урон окружающей среде.

Ракетное топливо твердого типа чаще всего состоит из окислителя, горючего и катализатора, позволяющего поддерживать стойкое горение после воспламенения состава. В исходном состоянии данные материалы порошкообразные. Чтобы сделать из них ракетное топливо, необходимо создать плотную и однородную смесь, которая будет гореть долго, ровно и непрерывно. В твердотопливных двигателях ракет используются: нитрат калия в качестве окислителя, древесный уголь (углерод), как горючее, и сера, как катализатор. Это состав черного пороха. Второй комбинацией материалов, которые применяются, как ракетное топливо являются: бертолетова соль, алюминиевая или магниевая пудра и хлорат натрия. Данный состав называют ещё белым порохом. Твердые горючие наполнители для военных ракет подразделяются на баллиститные (нитроглицериновые спрессованные пороха) и смесевые, которые применяют в форме канальных шашек.

Что касается использования твердого топлива в ближайшем будущем, то реактивные самолеты могут перейти с привычного топлива из нефтепродуктов на топливо, производимое из угля и растительной биомассы в самое ближайшее время.

Следует отметить, что его производство связано с меньшими выбросами углекислого газа в атмосферу, чем производство традиционного топлива. Над новыми видами твердого топлива работают такие компании, как Accelergy, которая на основе технологий, лицензированных у ExxonMobil Research and Engineering Company и Центра исследований окружающей среды (Environmental Research Center) при Университете Северной Дакоты проводят испытания в лабораторных условиях. В дальнейшем тестирование новое горючее будет идти на самолетах ВВС США.

В последние годы для использования в реактивных двигателях предлагалось использовать ряд биотоплив, но ни одно из них не было в состоянии полностью заменить привычное горючее из нефтепродуктов – особенно это важно для самых современных военных самолетов. В итоге до стадии испытаний доходили лишь смешанные топлива с содержанием нефтепродуктов не менее 50%. Однако Accelergy разработали технологию, которая вообще позволит отказаться от производства горючего из нефти.

Сама по себе переработка угля в жидкое топливо практикуется достаточно давно, но существующие до сих пор процессы требовали больших затрат энергии и были связаны с значительными выбросами CO2 в атмосферу. Accelergy прибегнула к так называемому «непосредственному ожижению».Традиционные технологии связаны с достаточно затратным полным превращением угля в синтетический газ, представляющий собой в основном окись углерода с примесью водорода, в дальнейшем их рекомбинируют, получая жидкое углеводородное топливо и в качестве отходов производства – большое количество углекислого газа. Разработанный Accelergy процесс позволяет обойтись без превращения всего ископаемого топлива в газ, вместо этого водород в присутствии катализатора взаимодействует прямо с твердым топливом. Необходимый водород вырабатывается из двух источников – из все того же угля или из биомассы. Порядка четверти всей массы угля перерабатывается в газообразную окись углерода, аналогичным образом идет переработка целлюлозной биомассы – стеблей растений и зерновой шелухи. Полученный синтетический газ вступает в реакцию с водой, образуя водород и углекислый газ.

Таким образом, скорее всего, традиционное жидкое топливо постепенно будет заменяться твердым, и нефтяным компаниям, что называется, придется потесниться на рынке топлива, как для ракет, так и самолетов.

Каменный век закончился не потому, что закончились камни. Новые технологии уже в ближайшее время произведут прорыв в промышленном производстве. Но каждое новое, есть хорошо забытое старое.

Напомню, что еще в конце 50-х годов прошлого века  Советский Союз вел секретные разработки сверхэкономичного самолёта или паралета многоцелевого назначения. Перед конструкторами была поставлена задача сделать самолет, который мог бы летать на любом топливе, дозаправляться в любых условиях, с дальностью полета не менее 10000 метров и возможностью посадки на очень короткие полосы, а также на воду и на болота. Главное условие – всеядность. За основу будущего паролета был взят планер суперсовременного  в то время самолета Ил-18.

В 1965 году такой паролет был создан и успешно прошел испытания, получив наименование Ил-18П. В отличие от прототипа, на паралете отказались от использования турбовинтовых двигателей АИ-20. В качестве силовой установки были использованы разработанные в НИИ Газодинамики им. Стечкина уникальные по своим характеристикам паротурбинные установки, с прямоточным нагревом пара. Принцип на них такой: нагретый в паронагревателях пар, разгоняясь в соплах-дюзах расширительно-вестибулярного аппарата, вращал паровую турбину, от вала которой приводился в движение генератор переменно-константного 4-х фазного по числу генераторов тока. Воздушные винты самолета приводились в движение четырьмя электродвигателями с питанием от генератора, которые в процессе работы возбуждались и одновременно охлаждались, так называемый, принцип двойного паро-элетрического расширения отработанным паром газотурбинной установки, т.е. по своей сути, речь шла об использовании впервые твердотопливного двигателя на серийных самолетах.

При создании самолета было применено множество уникальных технических решений, многие из которых на десятилетия опередили свой век. Многие из этих решений прямо вытекали из революционной паротурбинной технологии.

Так, например, была разработана система форсажа, когда при взлете и посадке пар из котла выходил через специальное сопло и создавал мощную реактивную тягу. Это позволило сократить длину разбега паралета с 1000 до 120 метров, а длину пробега - с 800 до 60 метров.

В дальнейшем система была доработана, добавлены дополнительные маневренные сопла, при помощи которых паролет мог мгновенно поворачивать в воздухе практически под прямым углом к курсу.

Паролет действительно был всетопливным. За смену бункер для твердого топлива: опилок, дров, кокса заменялся на цистерну с жидким топливом: спиртом, бензином, нефтью и даже растительным маслом. Была предусмотрена даже возможность использовать в качестве топлива измельченное особым способом  военное обмундирование. Особенно эффективным было признано использование меховых летных курток американских ВВС. Так, в ходе проведенных испытаний была без остатка измельчена и переработана партия из 1000 штук специально закупленных для этой цели через третьи страны меховых летных курток ВВС США.

Для выполнения беспосадочных перелетов была разработана система дозаправки самолета активированным углем, брикетированным в цилиндрические модули диаметром 533 миллиметра и длиной 5684 миллиметра. Брикеты сбрасывались из бомболюка «Торпедоносца» Ту-14 и принимались в погрузочный отсек Ил-18П при уравнивании скоростей заправщика и заправляемого и открывании створок отсека приема топлива на верхней поверхности фюзеляжа Ил-18П.

На Ил-18П также впервые была опробована АОС-К-1 антиобледенительная система на кипятке. Часть кипящей воды из котла отводилась в магистральный трубопровод, из которого распределялась по несущим аэродинамическим поверхностям самолета. По расчетам сотрудников Научно-исследовательского института воды и пара внедрение АОС-К-1 на все самолёты воздушного флота могло позволить СССР экономить до 100 тысяч литров спирта в год.

Более того паралет Ил-18П, оснащенный особо мощной парогенераторной установкой,  вполне свободно перемещался по воде, развивая скорость 18 узлов, с дальностью плавания 8000 миль, выдерживая 7-балльный шторм. При превышении балльности командир мог принять решение о погружении (до 10 метров). В верхней части фезюляжа были отсеки для складных мачт и специально разработанные особые парашюты — паруса. Так же самолет был оборудован трехлопастными веслами и велосипедными педалями с приводом на гребные ласты, которые позволяли развивать скорость в подводном положении до 5-ти узлов.

Есть информация, например, что на одном из опытных образцов Ил-18П в качестве гребца-летчика проходил практику кениец Обама. Позднее он иммигрировал в США. В результате, ЦРУ узнало о сверхсекретном самолете русских, а у Обамы родился сын – Барак, и теперь он руководит Штатами. Вот такая выходит история!

Все в мире взаимосвязано. Новые технологии – президенты – паралеты.

Профессор Александр Гусев в прямом эфире радиовещательной компании «Спутник» http://www.rus.ruvr.ru/   09.02.2016 года, прямой эфир в 08:30 мск.