Здесь начинается самое интересное — и это прямое продолжение темы: «Как реализуются гибридные силовые установки на базе двигателя ВК-650В «. ЦИАМ в ноябре 2024 года объявил о создании ГСУ мощностью 1,5–2 МВт для региональных самолётов на 80–100 пассажиров, где жидкий водород используется двояко: как топливо и как хладагент для сверхпроводящих электрических машин. 

Суть: на Як-40ЛЛ охлаждение ВТСП-двигателя осуществлялось жидким азотом (–196 °C). Если заменить азот на жидкий водород (–253 °C), температура хладагента падает на 57 градусов — и это даёт троекратный рост мощности электрических машин при тех же массогабаритных характеристиках. Водород, охлаждая сверхпроводники, одновременно служит топливом — то есть «работает за двоих». 

По плану ЦИАМ:

• 2025–2030 — ГСУ на 19-местных лайнерах
• 2030–2035 — масштабирование
• К 2040-м — региональные самолёты на 80–100 пассажиров

В качестве вступления ряда  последующих статей объединяющих общей темой:

«Криогенное будущее авиации»

Тема непростая, и быстрых побед тут ждать не стоит. Но именно такие задачи и держат в профессии тех, кто по-настоящему предан небу: не ради громких заголовков, а ради того, чтобы однажды самолёт на новом топливе всё-таки поднялся в воздух. И чтобы это был наш самолёт.

Конкретные российские проекты

Источник: (ecosphere.press)

Мировой контекст

Airbus планировал водородный лайнер к 2035 (программа ZEROe), но в 2025 году пересмотрел сроки — профсоюзы и инженеры указали, что задержка составит 5–10 лет. Главная проблема — не двигатель, а инфраструктура: производство «зелёного» водорода, криогенные баки, аэропортовая заправка. ZeroAvia планирует коммерческие полёты на 19-местном самолёте с водородно-электрической СУ на 560 км.

Китай испытал турбовинтовой двигатель AEP100 на сжиженном водороде (первый в мире мегаваттного класса) и водородный БПЛА DF600 Jinghong с дальностью 1000 км...(future.trends.rbc.ru)

Китайская корпорация авиационных двигателей (AECC) провела первое летное испытание нового турбовинтового двигателя AEP100, работающего на водороде.

Главная проблема — не двигатель, а бак

Ту-155 это показал 35 лет назад, и с тех пор физика не изменилась:

• Жидкий водород: 71 кг/м³, теплота сгорания 120 МДж/кг — превосходный по массе, но объём бака в 4 раза больше керосинового
• Криогенная изоляция: вакуумно-экранная, сложная и тяжёлая
• Безопасность: водород взрывоопасен в смеси с воздухом (4–75% по объёму), требует азотной системы флегматизации, дренажа паров
• Инфраструктура: производство, хранение, транспортировка, заправка — всё с нуля

 (naked-science.ru)

Именно поэтому СПГ (сжиженный природный газ) рассматривается как промежуточный шаг к водороду: бак в 2,5 раза меньше, изоляция проще, инфраструктура дешевле, а расход топлива сопоставим с керосином. Опыт Ту-155 на СПГ это подтвердил. 

Резюме: как это складывается в одну картину

Керосин → ГСУ (гибрид) → СПГ → Водород
  ↑           ↑                      ↑
 Ту-155     ВК-650В             Ту-155 (водород)
 (1988)     (2022–2028)         → ЦИАМ ГСУ с H₂ (2024+)

Ту-155 был опережающим экспериментом — технологии тогда не позволили пойти дальше демонстрации. Сейчас тридцатилетний задел finally востребован: водород возвращается, но уже не как прямая замена керосина в турбине, а в связке с гибридной архитектурой и сверхпроводимостью. ВК-650В — это «мост»: ГСУ на его базе отрабатывает электротягу и ВТСП, а следующий шаг — заменить азотное охлаждение на водородное и получить кратно больше мощности при той же массе.

Почему СПГ важен в связке с Ту‑155

• Промежуточное звено между керосином и водородом. На Ту‑155 летали не только на жидком водороде, но и на СПГ. И как раз СПГ оказался практичнее: плотность энергии у него заметно выше, чем у водорода, а требования к теплоизоляции бака — проще. Для авиации это критично: бак не должен быть огромным и сверхтяжёлым.
• Меньшая теплоизоляция, чем для водорода. Для жидкого водорода нужна сложная экранно‑вакуумная изоляция (как в сосуде Дьюара высшего класса). Для СПГ достаточно сравнительно простой теплоизоляции (например, пенополиуретан 5 см), потому что температура СПГ выше, чем у водорода.
• Совместимость с газотурбинными двигателями. СПГ можно использовать в модифицированных ГТД без радикальной переделки камеры сгорания. Это проще, чем переход на водород, где уже приходится серьёзно менять горение и материалы из‑за высокой температуры пламени и риска проскока пламени.
• Инфраструктура. Для СПГ уже есть работающие решения в морском и автомобильном транспорте. В авиации это значит, что можно быстрее отработать заправку, хранение, безопасность — и потом использовать этот опыт для более сложного водорода.

Таблица  для сравнения :

Обратите внимание: у СПГ объёмная энергия ниже, чем у керосина, поэтому бак(кессон) будет больше, но не настолько, как для водорода. Именно поэтому в авиации СПГ рассматривают как «реалистичный шаг» после керосина.

Дорожная карта проектов СПГ как этап технологической линейки:

• Керосин — текущая база (ОАК, серийные самолёты).
• Гибриды (ВК‑650В + электротяга) — повышение экономичности и ресурса, новые компоновки.
• СПГ — переход на альтернативные топлива без полной смены парка; можно адаптировать существующие платформы и инфраструктуру.
• Водород — дальняя перспектива с новыми архитектурами, криогенными баками и, возможно, топливными элементами или ВТСП‑машинами.

Влияние СПГ и керосина на ресурс элементов камеры сгорания

1. Температура пламени ниже

Адиабатическая температура горения метана — 2287 К, керосина — 2335 К. Разница в 48 градусов кажется небольшой, но для лопаток турбины и стенок жаровой трубы это критично: ресурс жаропрочных сплавов падает нелинейно, и снижение температуры газа перед турбиной на 50 К может дать десятки процентов прироста ресурса горячей части. 

2. Нет серы — нет сульфидной коррозии

Керосин содержит сернистые соединения (даже после гидроочистки). При сгорании они образуют SO₂ и SO₃, которые в сочетании с влагой дают серную кислоту — она атакирует металлы камеры сгорания и лопаток. СПГ серы практически не содержит — один из главных факторов коррозионной долговечности...(helirussia.ru)

3. Нет сажи — нет нагара

Метан сгорает полностью, без образования твердых частиц углерода. В керосиновом двигателе сажа оседает на стенках жаровой трубы и сопловых лопатках, нарушая тепломассообмен: места отложений перегреваются, чистые участки — недогреваются. Возникает температурная неравномерность — главный враг ресурса. СПГ даёт равномерное поле температур на выходе из камеры…(engine.aviaport.

4. Газообразное топливо — идеальное смешение

Керосин впрыскивается в камеру сгорания в виде капель (жидкость), которые должны испариться и смешаться с воздухом. Это неизбежно создаёт локальные переобогащённые зоны — там пламя горячее, там больше NOx и больше термический износ. Метан подаётся уже в газовой фазе, смешение с воздухом идёт гораздо равномернее. Исследования показывают, что это позволяет сжигать обеднённые смеси и дополнительно снизить вредные выбросы в 1,5–2 раза. 

5. Подтверждено на практике — стационарные ГТД

ОАО «Авиадвигатель» (Пермь) с 1995 года эксплуатирует стационарные газотурбинные двигатели семейства ПС (ГТУ-12П и ГТУ-16П) на природном газе с технологией RQQL. За семь лет эксплуатации на газопроводах «Газпрома» подтверждена надёжность системы «камера сгорания — двигатель». Эмиссия NOx при этом снижена в 4–5 раз по сравнению с базовой камерой ПС-90А на керосине. 

6. Опыт ракетной техники — ресурс в разы

КБХА (Воронеж) в исследованиях по метановым ЖРД приводит данные: ресурс метанового двигателя в 3–5 раз выше керосинового — за счёт отсутствия коксования (нагара) в тракте охлаждения и меньшей коррозионной активности продуктов сгорания. 

Технические преимущества — сводка

Источник: (engine.aviaport.ru) 

Экономические преимущества

• Стоимость топлива: СПГ в 3 раза дешевле авиакеросина. При массовом применении разрыв может быть ещё больше, поскольку цена природного газа не привязана к нефти…(cyberleninka.ru)
• Расход топлива: за счёт более высокой теплотворной способности (50 против 43,5 МДж/кг) при той же энергии нужно на 15% меньше топлива по массе.
• Ресурс двигателя: выше — меньше затрат на ремонт и замену горячей части. В ракетной технике подтверждён рост ресурса в 3–5 раз; в авиационной ожидается сопоставимый эффект по горячей части.
• Межремонтный интервал: меньше нагара и коррозии — реже нужна очистка камеры сгорания и лопаток.
• Экономический эффект при переоборудовании: по расчётам для Lockheed C-130 Hercules при переводе с керосина на СПГ — от 10 до 80% экономии в зависимости от режима эксплуатации. 

Ложка дёгтя:

• Бак больше: плотность СПГ 422 кг/м³ против 780 кг/м³ у керосина — объём топливной системы почти вдвое больше. 
• Криогенная изоляция: нужна, хотя и проще, чем для водорода (−162 °C против −253 °C). 
• Испарение (boil-off): при стоянке СПГ испаряется, нужно либо расходовать пар, либо возвращать в бак.
• Аэродинамика: больший бак = больше лобовое сопротивление, аэродинамическое качество ухудшается на 10–18%. 
• Инфраструктура: аэропортов с заправкой СПГ пока нет.

Заключение

СПГ — это не просто «другое топливо», а топливо, которое щадит двигатель: ниже температура пламени, нет серы, нет сажи, равномернее горение. Для камеры сгорания и турбины это означает меньше износа, меньше ремонта, больше ресурса. Для экономики — более дешёвое топливо и меньший расход по массе. Главная цена — криогенная инфраструктура и большие баки.

По теме:

Читать также по теме: 28.08.2026г. Турбореактивный двигатель с водяным охлаждением и применением биотоплива

Читать также по теме: 24.07.2021г. Ту-155 открыл дорогу в небо авиации на криогенном топливе