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30年前蘇聯造出人類第一架氫燃料飛機,如今這項絕技已失傳?

前陣子的「水氫汽車」熱點過後,鬧劇散場,大家再次將話題聚焦到了新能源汽車、氫能源汽車,回歸嚴肅的、科學的討論。說到氫能源汽車,就有問,有沒有氫能源飛機?以液氫替代航空煤油等,作為更綠色的航空動力。

上世紀70年代中期,隨著石油價格的飛漲、全球能源危機,液氫和液化天然氣獲得青睞,被視為未來航空燃料的主要候選燃料。而當時的蘇聯在此領域取得了實質性成果。

液氫的熱值更是石油的3倍,且燃燒產物就是水,液氫又是可以再生的。蘇聯科學院集中力量研究液氫和液化天然氣這兩種「低溫燃料」,並視此為未來高超聲速飛機和太空梭的動力。

圖波列夫設計局,將一架圖-154改裝成了低溫燃料技術驗證機,也就是圖-155。這樣的改裝,並不是簡單的換了台發動機,不只是管線的布置,還重點在於液氫燃料箱。這架圖-154的後機身段重新製造,裡面安裝了高度隔熱的低溫燃料箱。

這個燃料箱的容積有20立方米,裝載的液氫燃料可以保持在-253℃(-423°F),特別是液氫的密度只有航空煤油的1/4,所以必須加壓,以防止液氫或液化天然氣在飛機爬升到高空時沸騰。也正是這個原因,不論是液氫還是天然氣燃料,都不能裝在機翼油箱中。

這架3發動力的圖-155,尾部右側發動機吊艙內的NK-8-2發動機換成了使用低溫燃料的NK-88渦扇發動機。從航空煤油,到燒氫氣、天然氣,這台發動機其中的一個重要部件就是「環形熱交換器」,負責把供給燃燒室的燃料從液態轉換成氣態。

至於,燃料管線上也是重新設計,增加低溫燃料傳輸系統、低溫燃料壓力監測系統、低溫燃料增壓系統、應急投棄系統等等。特別是,從艙內畫面來看,除了位於機艙尾部的20立方米的燃料箱外,機艙中段(包括說機艙行李架上)還有著大大小小的瓶瓶罐罐,裝著氦氣、氮氣等,用於控制試驗動力裝置、監控低溫燃料的泄漏情況等。

1988年4月15日,圖-155試驗機進行了首飛,這也是氫燃料飛機具有歷史意義的首飛!圖-155的試飛,前期以液氫為燃料,後期試飛再次改裝後,以液化天然氣為燃料。試飛表明,圖-155機艙內的20立方米的低溫燃料,可支撐2個小時的飛行。

80年代底、90年代初,這架圖-155繼續著飛行,不斷創造著世界紀錄,包括說當時的德國空中客車公司,有意願與圖波列夫的技術合作發展氫燃料客機。但是後來的發展,一如其他蘇聯機型,蘇聯解體後圖-155的發展失去了財力支持,一直存放在茹科夫斯基機場的停機坪上。

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