Заменят ли дизельные двигатели самолета керосин? 

Вопрос, который периодически всплывает в кулуарах отраслевых выставок или в разговорах с любопытными инженерами из смежных областей. На первый взгляд — абсурд, но если копнуть глубже, за ним стоит целый клубок технических, экономических и даже исторических предпосылок. Многие, особенно те, кто сталкивался с мощными судовыми или стационарными дизелями, искренне удивляются: почему в авиации до сих пор царствует керосин, а не более эффективный, казалось бы, дизель? Попробую разложить по полочкам, исходя из того, что видел и с чем работал.

Исторический контекст и базовые заблуждения

Часто путают принцип работы. Авиационный газотурбинный двигатель и поршневой дизель — это, как говорят у нас, ?две большие разницы?. Основное заблуждение — перенос логики с земли в воздух. Да, на земле дизель часто экономичнее бензинового двигателя, у него выше крутящий момент. Но авиационный двигатель — это не просто силовой агрегат, это система, завязанная на соотношение мощности к весу, надежность в широком диапазоне высот и температур, и, что критично, на удельную энергоемкость топлива.

Керосин, особенно авиационный (Jet-A, TS-1), обладает высокой теплотворной способностью на единицу массы и, что важно, на единицу объема. Он стабилен, менее летуч, чем бензин, и безопаснее. Попытки применить дизельный цикл в авиации были — знаменитые Junkers Jumo 205 еще в 30-е годы. Они летали, но были капризны, тяжелы и сложны в обслуживании на морозе. Этот исторический опыт наложил свой отпечаток.

Современный интерес к авиадизелям возник с развитием технологий материалов и систем впрыска. Компании вроде Austro Engine или Thielert пробовали создавать сертифицированные дизельные моторы для легкой авиации на основе автомобильных блоков. Но это, опять же, нишевая история для небольших самолетов. Для магистральной авиации весом под 70 тонн и более — это даже не обсуждается.

Проблема ?веса? в буквальном и переносном смысле

Вот где собака зарыта. Дизельный двигатель, чтобы выдержать высокие степени сжатия (20:1 и выше), требует прочных, а значит, тяжелых блоков цилиндров, коленвалов, головок. Система топливоподачи высокого давления (Common Rail) — тоже вес. В авиации каждый лишний килограмм — это меньше коммерческой нагрузки или топлива. Удельная мощность (лошадиные силы на килограмм веса) у газотурбинного двигателя несопоставимо выше.

Работал я как-то с инженерами над проектом вспомогательной силовой установки (ВСУ). Рассматривали и дизельный вариант для наземного использования. Так вот, даже для этой, казалось бы, стационарной задачи, требования к весу и пусковым характеристикам при низких температурах сразу отсеяли ?тяжелые? дизельные решения. Что уж говорить о маршевом двигателе.

Еще один нюанс — высотность. С подъемом воздух разрежается, и для эффективного сгорания в дизеле нужен турбонаддув очень высокого давления. Система усложняется, растет риск отказа. Газотурбинный двигатель в этом плане более ?натурален? — он сам по себе является устройством для работы с потоком воздуха.

Топливная логистика и ?мокрые крылья?

А теперь о том, что редко учитывают сторонние наблюдатели — инфраструктура. Современный самолет — это, по сути, летающее крыло, большая часть которого — интегральные топливные баки. Керосин — отличный хладагент для бортовых систем, он менее агрессивен к материалам баков и уплотнений, чем дизельное топливо, особенно современное, с большим количеством присадок.

Представьте себе замену топлива во всем мировом парке. Это не просто залить другую жидкость в бак. Это изменение всей цепочки: от нефтепереработки (фракции дистилляции другие), хранения, транспортировки, заправочного оборудования на каждом аэродроме мира, до систем фильтрации и контроля на борту. Стоимость такой ?революции? астрономическая. Экономия от потенциально более низкого расхода дизеля (что еще нужно доказать в полетных условиях) просто померкнет.

Был у меня опыт взаимодействия с компанией, которая как раз производит дизели для наземной и маломерной водной техники — ООО Сычуань Синминтай Машинери. Заглядывал на их сайт https://www.scemei.ru. У них в ассортименте как раз серии с воздушным и водяным охлаждением, от 5 до 35 л.с. для мотоблоков, генераторов, насосов, небольших судов. Так вот, даже для малых судов, которые, казалось бы, близки к авиации по требованию надежности, ключевыми являются ремонтопригодность, стойкость к коррозии и работа на не самом качественном топливе. Их продукция, кстати, успешно поставляется по всему Китаю и в регионы Азии и Африки, что говорит об адаптивности. Но это — совсем другой мир с другими приоритетами. Переносить эту логику в авиацию — ошибка.

Гибриды, синтетика и тупиковые ветви

Интереснее выглядит не прямой переход на дизель, а развитие гибридных силовых установок или использование альтернативных видов топлива на основе керосиновой инфраструктуры. Например, Sustainable Aviation Fuel (SAF) — это, по сути, тот же керосин, но произведенный из биомассы или отходов. Двигатель его ?ест? практически без модификаций.

Авиадизель же остался тупиковой, хоть и интересной с инженерной точки зрения, ветвью. Помнится, несколько лет назад активно пиарили проект одного европейского самолета с дизельным двигателем для аэротакси. Декларировался расход на 30% ниже. Но где он сейчас? Проект заглох. Причины стандартны: высокая итоговая стоимость владения, сложность сертификации и, как всегда, недостаточная надежность в сравнении с отработанными десятилетиями оппозитными бензиновыми моторами для легкой авиации.

Проблема еще и в том, что прогресс газотурбинных двигателей не стоит на месте. Уже сегодня новые двигатели, вроде Pratt & Whitney GTF или CFM LEAP, демонстрируют снижение расхода топлива на 15-20% относительно предыдущего поколения. За счет чего? За счет новых материалов, позволяющих повысить температуру в горячей части, и фантастически эффективных редукторов и вентиляторов. Дизельному циклу здесь просто нечего противопоставить по динамике развития.

Так что же в сухом остатке?

Подведем черту. Заменить керосин в качестве основного топлива для магистральной и региональной авиации дизельным двигателем — невозможно и нецелесообразно. Это диктуется фундаментальными физическими и экономическими причинами: весом, удельной мощностью, инфраструктурой и вектором технологического развития.

Нишевое применение в легкой авиации? Теоретически возможно, но рынок крайне мал и консервативен, чтобы переломить устоявшийся порядок. Все упирается в стоимость сертификации и сомнительную выгоду.

Будущее — за эволюцией газотурбинных двигателей, работающих на керосине, возможно, все более ?зеленом? (SAF), и за электрификацией вспомогательных систем. А мощные и надежные дизельные двигатели, вроде тех, что производит упомянутая ООО Сычуань Синминтай Машинери, останутся царствовать на земле и воде — в генераторах, насосных станциях, строительной технике и маломерных судах, где их преимущества раскрываются полностью. И это не плохо. У каждой технологии своя сфера, где она идеальна. Авиация — царство турбин и керосина. И в обозримые 30-40 лет это вряд ли изменится.