Работы в США по оптимизации затрат на закупку топлива для военной авиации

Полковник А. Катин

Американское военно-политическое руководство выражает в последнее время серьезную озабоченность возрастающей зависимостью национальной экономики и обороны страны от поставок энергоносителей из-за рубежа, и прежде всего из нестабильных регионов (например, Ближний Восток, Южная Америка). В связи с этим правительство США наметило ряд мер, направленных на существенное сокращение экспорта нефтепродуктов, в том числе за счет их замены альтернативными источниками энергии. В частности, министерство обороны, являясь одним из основных федеральных энергопотребителей, принимает активные меры по ограничению роста финансовых затрат на закупку авиационного топлива. Данное возрастание затрат обусловлено двумя основными факторами - повышением цен на нефтепродукты и увеличением расходов горюче-смазочных материалов (ГСМ), вызванное активным участием американских ВС в последних вооруженных конфликтах. Основной потребитель авиационного топлива - военно-воздушные силы США.

Для нужд вооруженных сил ежегодно закупается около 20 млрд л авиационного топлива. Значительный рост цен на нефтепродукты вызвал резкое возрастание расходов, связанных с обеспечением боевой подготовки, прежде всего в ВВС. Так, по оценкам национальных экспертов, повышение стоимости 1 барреля нефти на 10 долларов приводит к общему увеличению расходов министерства обороны США на 600 млн в год. Например, в 2004 году на закупку ГСМ было израсходовано 6,7 млрд долларов, в 2005-м - 8,8 млрд, в том числе 4,7 млрд на приобретение топлива, а в 2006-м на эти цели было выделено более 11 млрд долларов. В настоящее время в ВВС ежесуточно расходуется авиационного керосина на сумму не менее 10 млн долларов.

Участие американских ВС в широкомасштабных военных операциях, в первую очередь в Афганистане и Ираке, привело к существенному увеличению объемов потребляемых ГСМ. Так, в 2003 году объем закупаемого только ВВС США керосина JP-8 (основного авиационного топлива) достиг 3 млрд галлонов (11,4 млрд л). Необходимо также отметить, что ведение военных действий на удаленных ТВД влечет за собой резкий рост расхода не только топлива, но и его стоимости. Например, цена авиационного керосина, используемого американцами в Ираке, с учетом транспортировки увеличивается в 15-20 раз по сравнению с закупочной.

В связи с этим руководство американского военного ведомства осуществляет ряд мероприятий, направленных на сокращение объемов потребляемого авиационного топлива. При этом значительное внимание уделяется прежде всего совершенствованию систем его распределения и доставки, планирования летных заданий и программ подготовки летного состава. По оценкам американских экспертов, только благодаря повышению оперативности обработки различной информации (тактическая обстановка, данные о выявленных целях, метеоусловия и др.) и ее передачи в реальном или близком к реальному масштабе времени на пункты управления и непосредственно на борт летательных аппаратов ежегодный расход топлива может быть снижен на 7 проц. Кроме того, достигнутый уровень моделирования условий полета на компьютеризированных тренажерах позволяет существенно сократить количество часов летной практики. При этом современное бортовое радиоэлектронное оборудование позволяет отрабатывать широкий круг задач, характерных для самолетов различного типа (от легких штурмовиков и высокоманевренных истребителей до тяжелых бомбардировщиков), в том числе и по применению оружия. В частности, это позволило разработчикам тактических истребителей пятого поколения (F-22A и F-35) отказаться от создания их учебно-боевых вариантов.

Другими эффективными направлениями исследований в этой области признаны также работы по повышению экономичности авиационных двигателей, разработке альтернативных топлив и силовых установок (СУ). В частности, при создании новых двигателей, и прежде всего турбореактивных (наиболее распространенных в
авиации), предусматривается пересмотреть существующие тактико-технические требования к ним в сторону повышения экономичности.

Так, специалисты ВВС США провели анализ эксплуатации стратегических бомбардировщиков В-52Н, которые планируется сохранить на вооружении до 2030-2035 годов. Данные самолеты оснащены восемью двигателями TF33, разработанными в конце 1950-х годов и обеспечивающими дальность полета без дозаправки в воздухе 16 000 км. При выполнении задач по поражению объектов противника на Ближнем и Среднем Востоке с авиабаз, расположенных на континентальной части территории Соединенных Штатов, возникает необходимость в дозаправке. Считается, что оснащение бомбардировщиков новыми экономичными двигателями позволит увеличить дальность их полета почти на 50 проц. и, соответственно, сократить потребный наряд сил обеспечения. По оценке специалистов ВВС США, повышение на 25 проц. экономичности двигателей всего парка самолетов В-52Н позволит уменьшить требуемое количество заправочных самолетов типа KC-135R на 55 машин, при этом экономия финансовых средств в ближайшие 25 лет составит около 6 млрд долларов.

Еще одним примером снижения затрат на закупку авиационного топлива является программа модернизации стратегических военно-транспортных самолетов (ВТС) С-5М «Супер Гэлакси». Следует отметить, что текущими планами американского командования данные самолеты намечается сохранить на вооружении ВВС до 2040-х годов. На этих машинах предусматривается замена устаревших двухконтурных турбореактивных двигателей TF39-GE-1C (тяга на максимальном взлетном режиме по 191,2 кН) новыми, более мощными и экономичными - CF6-80C2 (максимальная взлетная тяга 222,4 кН) фирмы «Дженерал электрик».

В целом, по оценкам командования воздушных перебросок ВВС США, реализация программы модернизации самолетов С-5М «Супер Гэлакси» благодаря использованию усовершенствованной силовой установки, а также снижению эксплуатационных и ремонтных расходов позволит на период до 2040 года сэкономить около 20 млрд долларов.

Вместе с тем в последнее время приоритет в этой области отдается разработке и внедрению альтернативных топлив, которые в соответствии с директивой министра обороны США осуществляются под руководством специальной научно-исследовательской группы, куда входят специалисты СВ, ВВС и ВМС.

Работы ведутся по двум направлениям -создание синтетического и биологического топлива.

Распределение затрат ВВС США на ГСМ и другие энергоносители 1 -топливо для военно-транспортной авиации (43,7 проц.); 2 - топливо для тактической авиации (24,4); 3 - топливо для бомбардировочной авиации (7,1); 4 - топливо для тренировочной авиации (2); 5 - топливо для вспомогательной авиации (5,1); 6- топливо для наземной техники (1,7); 7- электрическая энергия (10,1); 8 - природный газ (3,8); 9 - смазочные материалы (1,2); 10 - прочее (0,9)

Основные потребители авиационного топлива ВВС США: 1 - авиационная техника (82 проц.); 2 - наземная техника (2); 3 - инфраструктура объектов (16)

Изменение средней стоимости летного часа в ВВС США с 1996 по 2005 год

В первом случае основной областью исследований является выбор наиболее приемлемого по стоимости сырья (каменного угля или природного газа) для производства синтетического топлива (синтина) по методу Фишера-Тропша. Процесс синтеза, применяемый в промышленности для получения жидкого синтина, базируется на каталитическом гидрировании сырья под давлением с образованием жидких смесей и последующей их очисткой. При этом производству авиационного топлива из угля отдается предпочтение, что обусловлено его более низкой (в 7 раз) по сравнению с природным газом себестоимостью, а также наличием в США значительных угольных запасов. По оценкам американских экспертов, для полного обеспечения потребностей министерства обороны в синтине необходимо построить десять типовых заводов, производящих его из каменного угля.

Значительных успехов в этой области достигли специалисты ЮАР, где такие предприятия работают уже в течение нескольких лет. Подобные исследования проводятся также в Китае и странах Персидского залива.

Вместе с тем на современном этапе промышленная технология получения топлива из природного газа отработана в большей степени, что позволяет значительно сократить сроки получения альтернативного топлива, близкого по свойствам к авиационному керосину. В связи с этим первая экспериментальная партия такого топлива, предназначенная для проведения наземных и летных испытаний, была изготовлена из природного газа.
В 2007 году министерство ВВС США после завершения программы летных испытаний сертифицировало жидкое синтетическое топливо для его использования на стратегических бомбардировщиках В-52Н. В частности, для эксплуатации этих самолетов намечается применять смесь авиационного керосина JP-8 (штатное топливо) и синтина (в пропорции 1:1).

В соответствии с текущими планами руководства вооруженных сил США, к 2015 году предполагается осуществить перевод практически всего парка авиационной техники, прежде всего стратегической бомбардировочной и военно-транспортной авиации, на альтернативные виды топлива, производимые на основе национальных сырьевых ресурсов. В этих целях в 2008 году реализуются программы испытаний в интересах использования синтина на сверхзвуковом стратегическом бомбардировщике В-1В «Лансер» и стратегическом ВТС С-17 «Глоубмастер-3». В дальнейшем предусматривается подвергнуть подобным испытаниям авиационную технику других типов.

Первоначально синтин планируется производить только из природного газа. Однако в дальнейшем, после полной отработки процесса синтезирования альтернативного топлива из каменного угля, данный вариант производства горючего предполагается принять в качестве основного. Значительный интерес к новому виду топлива проявляют также ведущие американские, обладающие крупнейшим в мире парком транспортных и пассажирских самолетов, и западноевропейские авиакомпании. Так, с начала 2008 года проводятся летные испытания пассажирских лайнеров (в том числе и новейшего A380) с использованием синтетического топлива.
Наряду с этим принято решение о проведении фундаментальных исследований, направленных на разработку и производство биологического топлива, получаемого из веществ растительного происхождения. В частности, в рамках реализаций положений федерального закона 2005 года «Об энергетической политике» и программ разработки альтернативных видов топлива в августе 2006-го министерство обороны США приняло решение о создании двух биоэнергетических центров, ввод в строй которых намечен на 2009 год.

Данные мероприятия, на финансирование которых из федерального бюджета уже выделено 250 млн долларов, проводятся на конкурсной основе. В них принимают участие ведущие научно-исследовательские центры США, национальные лаборатории и негосударственные организации. На данные биоэнергетические центры, местоположение и организационно-штатная структура которых будут определяться по результатам конкурса, будет возложено решение следующих задач: совершенствование существующих и разработка новых, относительно дешевых технологий производства целлюлозного этанола, предполагаемого для замены бензина; создание дизельного и авиационных топлив на основе биотехнологий; изучение возможностей применения микроорганизмов в воспроизводстве энергии.

Финансирование и общее руководство работой центров намечается возложить на управление по науке министерства энергетики США.

По мнению американских специалистов, данные центры позволят обеспечить выполнение требований закона «Об энергетической политике», предусматривающих ежегодное поступление к 2012 году в систему топливного обеспечения потребителей в стране не менее 28,4 млрд л возобновляемого топлива, а к 2030-му замещение не менее 30 проц. углеводородного топлива биотопливом. При этом планируется, что к 2025 году 25 проц. потребляемого авиационного топлива будет приходиться на его альтернативные виды, а к 2030-му - 25 проц. биотоплива.

Исследования по созданию альтернативных авиадвигателей направлены на разработку силовых установок, в том числе комбинированных, принцип действия которых, в отличие от традиционных турбореактивных и поршневых двигателей, основан на использовании других источников энергии. Наибольшего прогресса разработчики добились в создании электродвигателей. По мнению американских экспертов, достигнутый уровень современных технологий позволяет производить для некоторых типов ЛА авиационные электрические СУ, обладающие мощностью и запасом энергии, достаточными для обеспечения полета и функционирования бортового радиоэлектронного оборудования в течение длительного времени.

Наиболее перспективными источниками энергии для таких двигателей считаются электрохимические генераторы - топливные элементы (ТЭ), предназначенные для непосредственного преобразования химической энергии топлива в электрическую. Эффективность ТЭ достигает 80 проц., а суммарный КПД электрических СУ на их основе - около 60 проц. (у двигателей внутреннего сгорания он не превышает 40 проц.). Результаты проведенных испытаний экспериментальных беспилотных летательных аппаратов, оснащенных электрическими двигателями, подтвердили высокую эффективность силовой установки данного типа.

В частности, в 2005 году фирма «Аэро-вайронмент» провела серию испытательных полетов экспериментального БЛА «Глобал Обсервер» с размахом крыла около 15 м. Источником энергии для восьми электродвигателей и бортового оборудования являлись ТЭ, работающие на сжиженном водороде. Продолжительность полета аппарата в каждом из вылетов составила около 1 ч.

На основе данной технологии специалисты фирмы планируют разработать два типа высотных разведывательных БЛА - с расчетной максимальной продолжительностью полета 7 и 8 сут. Аппараты «Глобал Обсервер-1 и -2» будут отличаться массогабаритными показателями при максимальной унификации основных бортовых систем и агрегатов. Считается, что предложенная концепция имеет ряд преимуществ перед существующими БЛА. Так, как показали проведенные разработчиками расчеты, для обеспечения в течение одного года непрерывного наблюдения за интересующим районом, находящимся на удалении 2 800 км от аэродрома базирования, двум аппаратам «Глобал Обсервер-2» понадобится совершить 60 самолето-вылетов и затратить на это около 100 т водорода. Выполнение той же задачи четырьмя стратегическими ЛА типа «Глобал Хок» потребует 506 самолето-вылетов и примерно 4 000 т керосина.

Таким образом, в США активно ведутся работы, которые позволят существенно снизить затраты министерства обороны на закупку ГСМ, и прежде всего авиационного топлива. Так, по мнению американских специалистов, реализация программ разработки альтернативных топлив позволит обеспечить частичный переход вооруженных сил страны на использование новых видов энергоносителей, производимых на основе национальных сырьевых ресурсов, а также снизить зависимость своей экономики от поставок нефтепродуктов из-за рубежа. При этом основными потребителями таких видов топлив станут в первую очередь самолеты бомбардировочной, военно-транспортной и вспомогательной авиации. Кроме того, осуществление программ создания альтернативных силовых установок позволит не только сократить потребление авиационного керосина, но и в значительной степени будет способствовать развитию новых, перспективных технологий в области авиационного двигателестроения.

Зарубежное военное обозрение №7 2008 С.46-50