Войти
Зип-топливо, также известное как высокоэнергетическое топливо (HEF ), представляет собой любой член семейства реактивных топлив, содержащих добавки в виде соединений бора или борана. Топливо Zip отличается более высокой плотностью энергии, чем обычное топливо, что помогает расширить диапазон реактивных самолетов. В 1950-х годах, когда небольшая дальность полета реактивных самолетов была серьезной проблемой для военных планировщиков, топливо для молнии было темой значительных исследований.
Ряд самолетов был разработан с использованием застежки-молнии, в том числе XB-70 Valkyrie, XF-108 Rapier, а также BOMARC, и даже программа атомной авиации. Военно-морской флот рассмотрел возможность переоборудования всех своих реактивных двигателей на Zip и начал исследования по переоборудованию своих авианосцев для их безопасного хранения.
При испытаниях топлива было обнаружено несколько серьезных проблем, и в 1959 году все усилия были в конечном итоге прекращены.
Топливо с самой высокой плотностью энергии, наблюдаемое в обычных комбинациях ракетного топлива представляет собой водород. Однако газообразный водород имеет очень низкую плотность; сжиженный водород имеет более высокую плотность, но его сложно и дорого хранить. В сочетании с другими элементами, такими как углерод, водород может быть превращен в легко сжигаемое углеводородное топливо. Другие элементы, такие как алюминий и бериллий, имеют даже более высокое энергосодержание, чем углерод, но плохо смешиваются с образованием стабильного топлива, которое можно легко сжечь.
Из Из всех элементов с малой массой бор сочетает в себе высокую энергию, малый вес и широкую доступность, что делает его интересным в качестве потенциального топлива. Бораны имеют высокую удельную энергию, около 70 000 кДж / кг (30 000 БТЕ / фунт). Это выгодно отличается от типичного топлива на основе керосина, такого как JP-4 или RP-1, которое обеспечивает около 42000 кДж / кг (18000 БТЕ / фунт). Однако они не подходят для сжигания в качестве топлива сами по себе, поскольку они часто склонны к самовоспламенению при контакте с воздухом, что делает их опасными в обращении.
При смешивании с обычным топливом для реактивных двигателей они добавляют к содержанию энергии, становясь несколько более стабильным. В целом, топливо с повышенным содержанием бора обеспечивает до 140% плотности энергии обычного JP-4 как по массе, так и по объему. В США было исследовано целое семейство видов топлива, которые обычно назывались именами, присвоенными им во время проекта HEF ВВС: HEF-1 (этилдиборан), HEF-2 (пропилпентаборан), HEF-3 (этилдекаборан), HEF. -4 (метилдекаборан) и HEF-5 (этилацетилендекаборан).
Все виды топлива с застежкой-молнией имеют ряд недостатков. Во-первых, топливо токсично, как и его выхлоп. В полете это мало беспокоило, но серьезно беспокоило наземных экипажей, обслуживающих самолет. При горении топлива образуются твердые частицы, которые являются как липкими, так и коррозионными, а твердые частицы карбида бора являются абразивными. Это вызывало серьезные проблемы с лопатками турбины в реактивных двигателях, где выхлоп накапливался на лопатках и снижал их эффективность, а иногда приводил к катастрофическим отказам двигателя. Наконец, выхлопной шлейф заполнен частицами, такими как угольный дым, что позволяет визуально обнаружить самолет с большого расстояния.
В конце концов, проблема сгорания HEF во всем двигателе оказалась неразрешимой. Устранение отложений было трудным, а причиненный им износ - это то, с чем не могла справиться наука о материалах. Было возможно сжечь его с относительной легкостью в форсажной камере , но это будет эффективно только на самолетах, которые использовали форсажную камеру в течение продолжительных периодов времени. В сочетании с высокими затратами на производство топлива и проблемами токсичности стоимость молниеносного топлива серьезно снизилась.
После того, как интерес к реактивному топливу пошел на убыль, некоторые мелкие работы в качестве ракетного топлива продолжились. Это тоже оказалось тупиком, поскольку твердые оксиды бора в продуктах сгорания мешали ожидаемой термодинамике, и преимущества тяги не могли быть реализованы.
На протяжении многих лет было проведено несколько исследований борированного топлива, начиная с США. Армейский проект, связанный с ракетами HERMES, в конце 1940-х гг. США Проект ZIP военно-морского флота Бюро аэронавтики в 1952 году и США Проект ВВС HEF (High Energy Fuels) в 1955 году. На протяжении большей части 1950-х годов топливо для молнии считалось «следующей большой вещью», и на эти проекты были израсходованы значительные средства в попытке внедрить их в оказание услуг. Название военно-морского флота прижилось, и все борированное топливо стало известно как «молниеносное топливо», хотя название самого топлива в ВВС стало обычным явлением.
Основным направлением программы ВВС был HEF-3, который казался наиболее вероятным кандидатом на быстрое внедрение. HEF стал частью усилий WS-110 по созданию нового дальнего бомбардировщика, который заменит B-52 Stratofortress конструкцией, способной разгоняться со скоростью до 2 Маха. Первоначальные конструкции из Boeing и North American Aviation (NAA) использовали обычное топливо для взлета и крейсерского полета, переключаясь на HEF во время высокоскоростного рывка, сжигая его только в своих секциях форсажной камеры. Это позволило избежать основных проблем с HEF; за счет сжигания его только в форсажных камерах проблема с отложениями на турбине была устранена, а поскольку форсажные камеры использовались только для взлета и высокоскоростного полета, проблемы с токсичным выхлопом были значительно уменьшены.
Когда первоначальные разработки оказались слишком дорогими, чтобы оправдать их относительно небольшое улучшение характеристик, оба вернулись к чертежной доске и разработали новые конструкции, которые летали со сверхзвуковой скоростью на протяжении большей части боевой задачи. Эти конструкции были основаны на новых двигателях, разработанных для продолжительных высокоскоростных полетов. На стадии прототипа находились NAA B-70 Valkyrie и General Electric J93. В этих случаях форсажные камеры использовались в течение более длительного периода, что позволило максимизировать преимущества HEF. Были планы представить более позднюю версию J93, которая будет сжигать HEF-4 повсюду. Между тем, были также исследования по использованию HEF-3 в ПВРД BOMARC, а также исследования по его использованию на флоте авианосцев ВМС США для питания самолетов будущего, но обе эти программы прекратили свое существование.
Поскольку проблемы становились неразрешимыми, ВВС отменили свою программу в 1959 году, и интерес к zip практически исчез. К этому моменту единственными конструкциями, которые все еще рассматривали возможность использования HEF, были XB-70 и его J93. NAA и General Electric отреагировали на это перепроектированием двигателя для работы на новой форме реактивного топлива с более высокой плотностью, JP-6, и заполнении одного из двух бомбоотсеков новым топливным баком. При этом дальность полета была резко сокращена с примерно 7700 морских миль (14 260 км) до 5 500 морских миль (10 190 км). Это уменьшило выбор целей, которые могли быть атакованы из США, и потребовало дозаправки в полете для каждого профиля миссии, еще одна проблема, которая в конечном итоге привела к изменению направления проекта на чисто экспериментальный самолет.
По оценкам, в 2001 году США потратили на программу около 1 миллиарда долларов с поправкой на инфляцию. По крайней мере, пять заводов по производству HEF были построены в США, и двое рабочих погибли в результате взрыва, уничтожившего один завод в Нью-Йорке. Большая часть программы была засекречена Совершенно секретно во время ее выполнения, но, тем не менее, она широко освещалась как в отраслевой прессе, так и в гражданских газетах. И США, и Советский Союз независимо рассекретили свои исследования в 1964 году.
Одним из потенциально устойчивых пережитков программы HEF является заброшенный грязный аэродром за пределами Бора, Калифорния. Обозначенный на топографических картах Геологической службы США как «Завод ВВС № 72», на этом месте никогда не было построено ничего, кроме взлетно-посадочной полосы и цистерны с водой. Предполагается, что это был завод по производству HEF-топлива, использующий большие месторождения буры поблизости (благодаря чему город получил свое название), откуда его можно было бы легко отправить на базу ВВС Эдвардс.
