19 августа 2026 года Федеральная служба по интеллектуальной собственности зарегистрировала патент RU 2868528 C1 на изобретение ПАО «Яковлев» — устройство инертирования топливных баков самолета. Авторами разработки выступили главный конструктор среднемагистрального самолета МС-21 Виталий Нарышкин, заместитель главного конструктора по системам кандидат технических наук Дмитрий Борисов и инженер отделения силовых установок Виктория Бывальцева.

Разработка меняет устоявшуюся схему взрывозащиты: вместо впрыска нейтрального газа в свободное пространство над топливом конструкторы МС-21 применили подачу азота с самого дна баков. Новое решение обеспечивает соблюдение норм летной годности, попутно решая проблему кристаллизации растворенной воды в керосине и снижая сухую массу крыла за счет отказа от распределительных форсунок.

Урок катастрофы TWA 800: почему пустые баки самолетов требуют защиты от взрыва

Вопреки распространенному заблуждению, наибольшую опасность представляет не полный топливный бак, а почти пустой. Жидкий керосин в замкнутом объеме не детонирует из-за дефицита окислителя. Взрывоопасной является смесь паров углеводородов с кислородом воздуха в надтопливном пространстве (Ullage).

Опасность этой смеси подтвердила катастрофа рейса TWA Flight 800, произошедшая 17 июля 1996 года. Пассажирский самолет Boeing 747-131 взорвался в воздухе над Атлантикой спустя 12 минут после взлета из Нью-Йорка, погибли все 230 человек на борту. Расследование Национального совета по безопасности на транспорте США (NTSB) доказало причины детонации:

• 💥 Взрыв паров в полупустом баке: центральный бак был заполнен топливом лишь на 2%. Во время длительной стоянки в жару работающие блоки кондиционирования (СКВ) нагрели дно кессона, из-за чего остатки керосина испарились, образовав взрывоопасную воздушно-паровую смесь;
• ⚡ Источник воспламенения: на высоте около 4 200 метров из-за короткого замыкания во внешнем жгуте высокое напряжение попало в низковольтную цепь датчика уровня топлива внутри бака. Микроискры хватило для объемного воспламенения паров и разрушения фюзеляжа;
• 📜 Изменение норм АП-25 и FAR Part 25: трагедия вынудила авиационные власти ужесточить правила летной годности. Требования обязали оснащать пассажирские самолеты системами инертирования баков (FTIS / NGS), которые вытесняют кислород нейтральным азотом, удерживая его долю ниже границы воспламенения (менее 9–12%).

Физика барботажа: как изобретение конструкторов МС-21 защищает баки снизу вверх

Специалисты Инженерного центра ПАО «Яковлев» применили гидродинамический принцип донного барботажа.

Бортовой генератор вырабатывает азот, который направляется не под потолок бака, а ко дну топливных кессонов центроплана и консолей крыла:

• 🫧 Перфорированные коллекторы на дне: нейтральный газ подается в нижнюю зону бака через трубки с калиброванными отверстиями, дробящими струю на миллионы микропузырьков;
• 🔄 Очистка объема керосина: пузырьки азота поднимаются сквозь толщу топлива. По законам парциальных давлений нейтральный газ извлекает кислород, растворенный непосредственно в жидком керосине;
• 🌬️ Сброс паров в дренаж: проходя зеркало топлива, азот вытесняет скопившиеся пары в атмосферные дренажные каналы планера. За счет перемешивания концентрация кислорода падает до безопасных 7,5% еще на стоянке до запуска маршевых двигателей.

Форсунки под потолком: как эту задачу до сих пор решали на самолетах Boeing и Airbus

На современных западных самолетах семейств Airbus A320neo и Boeing 737 используется схема с подачей газа в свободное пространство над керосином.

Особенности традиционной схемы:

• 🚿 Сеть распределительных форсунок: азот распыляется через десятки дозирующих форсунок под потолком бака, что требует сложной пространственной трассировки трубопроводов;
• ⚙️ Пружинные обратные клапаны: для предотвращения затекания топлива в газовые магистрали при кренах и турбулентности перед каждой форсункой монтируются прецизионные подпружиненные клапаны;
• ⚠️ Слабое место схемы: газ воздействует только на паровую подушку, тогда как в самом керосине остается растворенный кислород, выделяющийся на эшелоне из-за падения атмосферного давления. Кроме того, пружинные механизмы в топливной среде склонны к отложениям смол и требуют регулярных проверок.

Сравнение двух подходов: почему схема с барботажем превосходит классическую

Заместитель главного конструктора МС-21 по системам самолета кандидат технических наук Дмитрий Борисов подчеркнул: после достижения безопасного порога концентрации кислорода равномерность его распределения по углам отсека значения не имеет. Это позволило упростить конструкцию узла:

• 🔒 Ниппельное устройство вместо пружин: сложные клапаны заменены пассивным ниппельным узлом. Он работает как гидрогазовый затвор: газ свободно поступает в коллекторы, а при отключении подачи столб керосина запирает канал собственным давлением. В узле нет подвижных пружин, способных заклинить;
• 🛠️ Отказ от обслуживания сопел: донный коллектор представляет собой цельнометаллическую перфорированную трубку без подвижных частей, исключающую засорение осадком и необходимость регулярного демонтажа для ревизии внутри бака.

Побочные плюсы разработки: удаление воды из керосина и борьба за каждый килограмм

Подача нейтрального газа со дна бака дала МС-21 дополнительные эксплуатационные преимущества, влияющие на экономику рейса.

Вторичные эффекты внедрения патента:

• 🧊 Защита фильтров от кристаллов льда: в авиакеросине содержится растворенная влага. При длительном полете на высоте 11 000 метров при температуре за бортом до -55°C микрокапли воды замерзают, создавая риск блокировки фильтров тонкой очистки перед двигателями. Сухой азот при барботаже захватывает молекулы воды и уносит их в дренаж, обеспечивая осушение топлива перед взлетом;
• ⚖️ Облегчение планера: отказ от десятков форсунок и верхних магистралей снижает массу пустого снаряженного самолета (OEW) на десятки килограммов. В условиях, когда поставки МС-21 и SJ-100 авиакомпаниям стартуют во второй половине 2027 года, весовая культура планера определяет коммерческую дальность полета;
• 💰 Экономия топлива: уменьшение массы крыла снижает часовой расход керосина. Как отмечалось при анализе контракта «Аэрофлота» на 90 самолетов МС-21-310, переход на сервисную оплату за летный час делает безотказность систем прямой финансовой выгодой для авиакомпании.

Сравнительные параметры традиционной схемы и патента «Яковлева»

Техническое сопоставление архитектуры систем инертирования топливных баков:

Итог

Патент ПАО «Яковлев» решает комплексную задачу безопасности топливной системы МС-21. Замена верхних распылительных форсунок на донный барботажный коллектор и ниппельный затвор обеспечивает соблюдение норм летной годности АП-25 по взрывобезопасности, попутно устраняя риск обледенения топливных фильтров на эшелоне и снижая сухую массу планера.