Tupolev Tu-155

Typ:  výzkumná modifikace dopravního letounu typu Tu-154B (Careless A)

Určení:  prověření činnosti motoru typu NK-88, který spaluje kryogenní paliva (vodík a zemní plyn), za reálných letových podmínek

Odlišnosti od letounu Tu-154B (Careless A):

- nový interiér přetlakové kabiny. Pilotní kabina tohoto modelu je sloučena s předním vstupním vestibulem. Podél pravé postranní stěny, přímo za sedadlem druhého pilota, resp. přímo naproti vstupním dveřím, se nacházejí pracoviště tří zkušebních techniků. Další pracoviště zkušebního technika je instalováno přímo u vstupních dveří. Za takto rozšířenou pilotní kabinou je umístěno malé oddělení s bloky zkušební aparatury. Ty jsou instalovány podél obou postranních stěn. V následujícím oddělení, které sahá až k náběžné hraně křídla, se nachází několik řad tlakových lahví s héliem (vpředu podél obou bočních stěn), další bloky zkušební aparatury (vzadu podél obou bočních stěn) a kulovými tlakovými zásobníky dusíku (vpředu nad postranními okénky, přímo nad tlakovými lahvemi hélia). Poté následuje malý odpočinkový salonek. Ten se nachází na úrovni náběžné hrany křídla. Přímo za ním, resp. přímo před zadním párem nouzových výstupů bývalého zadního osobního oddělení, je umístěno další malé oddělení s dalšími bloky zkušební aparatury. Zbytek kabiny až po zadní přetlakovou přepážku vyplňuje oddělení s instalací 20 m³ tepelně izolované přetlakové nádrže kryogenního paliva (zkapalněný zemní plyn ochlazený na teplotu -162°C nebo zkapalněný vodík ochlazený na teplotu -253°C)

- instalace dalších kulových tlakových zásobníků dusíku uvnitř předního podpalubního zavazadlového úložného prostoru, který se nachází mezi šachtou příďového podvozku a centroplánem

- instalace hasícího systému uvnitř nepřetlakové ocasní části trupu, přímo za oddělením s tlakovou nádrží kryogenního paliva

- instalace heliového systému. Za jeho pomoci je prováděna kontrola experimentálního motoru typu NK-88.

- instalace dusíkového systému. Za jeho pomoci je přeplňováno oddělení s tlakovou nádrží kryogenního paliva, které se nachází v zadní části kabiny, a jednotlivé komponenty palivového systému inertním dusíkem (to zamezuje výbuchu).

- instalace systému, který monitoruje stav vakua uvnitř tepelné izolace nádrže kryogenního paliva, systému, který měří tlak uvnitř nádrže kryogenního paliva, systému, který zajišťuje výstrahu před nebezpečnou koncentrací palivových výparů, a systému, který v případě nutnosti aktivuje nouzové vypuštění paliva nebo výparů paliva

- absence všech postranních okének v oblasti za druhým párem nouzových výstupů bývalého zadního osobního oddělení a zadního (třetího) páru nouzových výstupů zadního osobního oddělení. Zachované přední dva páry nouzových výstupů zadního osobního oddělení jsou u tohoto modelu znehybněny.

- instalace dvou nad sebou umístěných párů drobných vývodů na obou bocích střední části trupu, na pozici druhého (zadního) páru postranních okének, které se nacházejí mezi předními dvěma nouzovými výstupy bývalého zadního osobního oddělení.

- instalace experimentálního motoru typu NK-88, který spaluje kryogenní paliva, uvnitř modifikované gondoly pravého motoru typu NK-8-2U. K hřbetu gondoly motoru typu NK-88, na pozici mírně vlevo od její podélné osy, je uchycen plochý hranatý kryt dvoustupňového odstředivého čerpadla kryogenního paliva, které je poháněno motorovými spalinami. Kromě toho má gondola zmíněné pohonné jednotky odlišně tvarovanou zadní partii. Na zádi gondoly motoru typu NK-88 se totiž nenachází instalace obraceče tahu, ale prstencovitého výměníku tepla, který zajišťuje přeměnu zkapalněného kryogenního paliva zpět do plynného skupenství před vstupem do spalovací komory.

- instalace vysoké štíhlé lichoběžníkové plošky se dvěma vývody výparů paliva (standardním a nouzovým) na vrcholu svislé ocasní plochy, přímo před náběžnou hranou vodorovné ocasní plochy. Zmíněné vývody jsou propojeny s oddělením s přetlakovou nádrží kryogenního paliva potrubím, které prochází pravobokem lapače vzduchu prostředního motoru vybíhajícího z náběžné hrany SOP, vystouplou zaoblenou hřebenovitou nástavbou nacházející se v ose hřbetu výše uvedeného lapače vzduchu a náběžnou hranou SOP. To si vyžádalo z vrcholu SOP sejmout směrem dopředu vybíhající štíhlý vřetenovitý kryt antény radiostanice a horní antikolizní světlo. Jeho instalace se u tohoto modelu nachází v ose hřbetu střední části trupu, těsně před předním párem postranních nouzových výstupů zadního osobního oddělení.

- instalace vystouplého zaobleného krytu tepelně izolovaného palivového potrubí na pravém boku zadní části trupu, pod úrovní postranních okének. Zmíněný kryt se táhne od pravého předního nouzového výstupu bývalého zadního osobního oddělení až ke kořenu nosného pylonu gondoly motoru typu NK-88.

- instalace jednoho páru vystouplých zaoblených krytů potrubí přetlakového systému nádrže kryogenního paliva na obou bocích zadní části trupu, nad úrovní postranních okének. Zmíněné kryty mají plošší profil než kryt palivového potrubí a táhnou se od předního páru nouzových výstupů bývalého zadního osobního oddělení až nad postranní motorové gondoly.

- instalace dvou vystouplých štíhlých zaoblených krytů palivového potrubí po stranách břicha zadní části trupu. Zmíněné kryty se táhnou od aerodynamického přechodu odtokové hrany křídla v trup až pod náběžnou hranu gondoly levého motoru typu NK-8-2U.

- instalace nekryté štíhlé trubky, která slouží pro nouzové vypouštění paliva za letu, na břichu zadní části trupu, vpravo od jeho podélné osy. Zmíněné potrubí se táhne od krytu, který je umístěn na břichu trupu, za úrovní lapačů postranních motorových gondol, až na bok trysky prostředního motoru, která tvoří zakončení trupu

Historie:  Protože v 70. letech zachvátila celý svět ropná krize, v SSSR se tehdy do středu pozornosti dostaly alternativní paliva pro letecké a vrtulníkové motory v podobě zkapalněného zemního plynu, metanu a vodíku. Jelikož SSSR disponoval velkými zásobami zemního plynu, prioritou se stal vývoj motorů schopných spalovat právě toto palivo. Pro zemní plyn ale hovořilo též poměrně snadné skladování a přepravování. Zařízení pro sladování a přepravování zkapalněného zemního plynu bylo navíc již mnoho let komerčně dostupné, neboť se využívalo průmyslově. S využitím zkapalněného metanu a vodíku jako leteckého paliva počítaly až další fáze výzkumného programu. Zpočátku bylo ale zvažováno použití propan-butanu. Propan-butan lze totiž velmi snadno zkapalnit a držet v kapalném stavu. K tomu je zapotřebí relativně malého tlaku. Kromě toho byla pro něj již dostupná distribuční infrastruktura. Protože ale z předběžných výpočtů vyplynulo, že by nádrže na zkapalněný propan-butan pro leteckou techniku měly příliš velkou hmotnost, nakonec bylo od jeho použití opuštěno. Výzkumný program zaměřený za ověření využitelnosti kryogenních paliv v letectví byl schválen výnosem ze dne 6. března 1979 a byl znám pod názvem Cholod. Realizaci prakticky použitelné letecké techniky na kryogenní pohon měly přitom předcházet zkoušky experimentální dvouproudové pohonné jednotky spalující kryogenní paliva (zemní plyn a vodík) na vzdušné zkušebně. Základem zmíněné vzdušné zkušebny, která měla nést označení Il-76Ch, se přitom měl stát čtyřmotorový proudový transportní letoun typu Il-76 (Candid) z dílny OKB S.V. Iljušina. Zmíněný speciál měl vzejít z programu Cholod-2 a měl se vyznačovat instalací experimentálního motoru spalujícího kryogenní paliva na místo jedné ze standardních pohonných jednotek a tepelně izolované tlakové nádrže na kryogenní palivo uvnitř nákladového prostoru. Nakonec se ale základem první sovětské vzdušné zkušebny dvouproudového motoru spalujícího kryogenní paliva stal třímotorový dopravní letoun typu Tu-154 (Careless A). Zmíněná vzdušná zkušebna vešla ve známost jako Tu-155 a vznikla konverzí letounu Tu-154 (CCCP-85035 / 72A035), který byl předtím dopracován do standardu Tu-154B (Careless A). U speciálu typu Tu-155 se na pozici pravého motoru typu NK-8-2U nacházela instalace experimentálního motoru typu NK-88, který byl uzpůsoben k spalování zemního plynu a vodíku. Naproti tomu prostřední a levý motor typu NK-8-2U zůstal zachován. Motor typu NK-88 přitom nebyl ničím jiným, než modifikací motoru typu NK-8-2U s instalací dvoustupňového odstředivého čerpadla kryogenního paliva poháněného motorovými spalinami a prstenovitého výměníku tepla na místo obraceče tahu. Ten zajišťoval přeměnu zkapalněného kryogenního paliva zpět do plynného skupenství před vstupem do spalovací komory. Dávkování kryogenního paliva do spalovací komory v kapalném stavu bylo totiž shledáno jako nevhodné, neboť by sebou přinášelo problémy s udržováním jeho stabilního přísunu a v neposlední řadě též s regulací spalování. Tepelně izolovaná přetlaková nádrž kryogenního paliva letounu typu Tu-155 měla objem 20 m² a byla umístěna v zadní části bývalé přetlakové kabiny cestujících. Proti instalaci nádrže na kryogenní palivo uvnitř křídla, jak tomu je u nádrží na letecký petrolej, totiž hovořila skutečnost, že zkapalněný vodík má 4 x nižší specifickou hmotnost než letecký petrolej a že je jej nezbytné uchovávat v přetlakové nádrži (aby se při výstupu do velké výšky nezačal vařit). A zajistit přetlak uvnitř křídelních nádrží bylo shledáno jako zcela nemožné. Kabina letové posádky byla u letounu typu Tu-155 protažena až po přední vstupní vestibul a kromě pracovišť letové posádky ukrývala též pracoviště zkušebních techniků. Prostor mezi kabinou letové posádky a sekcí s přetlakovou nádrží kryogenního paliva pak vyplňovaly dvě sekce s bloky zkušební aparatury, jedna odpočinková místnost a sekce s tlakovými lahvemi s héliem a dusíkem. Další tlakové lahve s dusíkem byly umístěny v předním podpalubním zavazadlovém úložné prostoru. Pozemní zkoušky experimentálního motoru typu NK-88 se rozeběhly v únoru roku 1980. Protože zkoušky jediného exempláře letounu typu Tu-155 nebylo možné zahájit dříve, než se podaří v areálu zkušební letecké základny Žukovskyj zřídit speciální poloautomatickou dálkově ovládanou čerpací stanici zkapalněného zemního plynu a vodíku, od vzletové dráhy se tento stroj nakonec poprvé odlepil až dne 15. dubna 1988. Tímto se zmíněný stroj stal vůbec prvním letounem s vodíkovým pohonem na světě. S přihlédnutím na značnou cenu vodíku motor typu NK-88 jediného prototypu letounu typu Tu-155 nakonec tuto pohonnou hmotu spaloval jenom v průběhu prvních pěti zkušebních letů. V jejich průběhu bylo ověřeno chování motoru NK-88 při letu ve výškách do 7 000 m a rychlostech do 900 km/h. Za chodu zmíněných letů bylo ale prověřeno též zapínání a vypínání zmíněné pohonné jednotky za letu a činnost palubního požárního systému při simulovaných poruchách. Poté byl motor typu NK-88 uzpůsoben, zavedením změn do konstrukce palivového čerpadla a velikosti vstupního otvoru paliva, k spalování zemního plynu. Zemní plyn se totiž v krátkodobém horizontu jevil jako perspektivnější než vodík, neboť díky tomu, že měl široké využití v průmyslu i domácnostech, byla již tehdy k dispozici rozsáhlá rozvodná síť i potřebná infrastruktura. Pro zemní plyn ale hovořila též skutečnost, že se okolo poloviny světových zásob této suroviny nacházelo přímo na území SSSR. Za využití zemního plynu jako pohonné hmoty motoru typu NK-88 jediný exemplář letounu typu Tu-155 vykonal, počínaje dnem 18. ledna 1989, přes 80 zkušebních letů, které přinesly cenné poznatky o konstrukci letounu s kryogenním pohonem a jeho pohonné jednotky. V průběhu zkušebního programu bylo prověřeno chování vlastního letounu i motoru NK-88 ve všech letových režimech až do výšky 13 000 m. Letové výkony jediného exempláře letounu typu Tu-155 byly prakticky identické jako letové výkony letounu typu Tu-154B (Careless A). 20 m³ trupová tlaková nádrž dokázala motoru typu NK-88 zajistit chod po dobu dvou hodin. Mezitím si tento stroj na své konto připsal celkem 14 světových rekordů. Speciál Tu-155 se zúčastnil hned několika mezinárodních aerosalónů. Nejprve, v říjnu roku 1989, tento stroj zavítal do francouzské Nice. V průběhu cesty do Nice přitom vykonal mezipřistání v Bratislavě. Poté, v červnu 1990, byl prezentován v německém Hannoveru. Tomu, v červenci toho samého roku, následovala prezentace na berlínské výstavě ILA‘90. Posledně uvedená prezentace přitom vyústila podpisem smlouvy ANTK A.N. Tupoleva s evropským Airbusem o společném postupu při vývoji modifikace širokotrupého dopravního letounu typu A300B4 s pohonem na vodík. Naposledy byl jediný exemplář letounu typu Tu-155 široké veřejnosti prezentován v srpnu roku 1992 na MosAeroShow 92. Poté byl uskladněn v areálu zkušební letecké základny Žukovskyj. Protože program Tu-155 splnil všechna očekávání, ANTK A.N. Tupoleva následně, v průběhu 90. let, zpracovala několik projektů plnohodnotných dopravních letounů s pohonem na zemní plyn (Tu-130SP, Tu-156, Tu-206, Tu-330SP). Realizaci projektů všech výše uvedený letounů ale zabránila těžká ekonomická krize, která na počátku 90. let zachvátila všechny postsovětské republiky, včetně Ruska.

Verze:  -

Vyrobeno:  jeden prototyp (vznikl konverzí sériového Tu-154)

Uživatelé:  žádní (pouze výzkumný stroj)

Posádka:    ?

Pohon:       dva dvouproudové motory typu Kuzněcov NK-8-2U s max. tahem po 10 500 kp a jeden dvouproudový motor typu Kuzněcov NK-88 s max. tahem 10 500 kp

Radar:        povětrnostní impulsní dopplerovský radiolokátor typu Groza-154, instalovaný ve špici trupu

Poslední úpravy provedeny dne: 29.11.2017