Am 15. April 1988 startete eine modifizierte Tupolew Tu-154 vom Moskauer Flughafen Schukowski. Eines ihrer drei Triebwerke wurde mit flüssigem Wasserstoff betrieben. Das Flugzeug stieg auf, flog eine Platzrunde und landete sicher. Die Maschine erhielt die Bezeichnung Tu-155 und war – für einen kurzen, außergewöhnlichen Moment – das fortschrittlichste Antriebsexperiment der Luftfahrtgeschichte.
Achtunddreißig Jahre später, während Airbus, Boeing und zahlreiche Startups um die Entwicklung wasserstoffbetriebener Verkehrsflugzeuge wetteifern, ist die Tu-155 immer noch das einzige Passagierflugzeug in voller Größe, das jemals mit Wasserstofftreibstoff geflogen ist. Die Sowjetunion war die Erste. Dann zerbrach sie, und mit ihr starb auch das Projekt.
Der Kryomotor
Das Tu-155-Programm begann 1980 unter der Leitung des Konstruktionsbüros Tupolew mit dem Ziel, zu beweisen, dass kryogene Treibstoffe – zunächst flüssiger Wasserstoff (LH₂) und später verflüssigtes Erdgas (LNG) – ein Verkehrsflugzeug antreiben können. Als Basis diente eine Standard-Tu-154B, das Arbeitspferd der sowjetischen Mittelstreckenflugzeuge, bei der das rechte Triebwerk (Nr. 3) durch ein modifiziertes Kusnezow NK-88-Turbofan-Triebwerk ersetzt wurde, das für den Betrieb mit Wasserstoff ausgelegt war.
Die technischen Herausforderungen waren enorm. Flüssiger Wasserstoff musste bei -253 °C gelagert werden – nur 20 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Der Treibstofftank, der im hinteren Rumpf anstelle der Passagiersitze eingebaut war, war ein vakuumisolierter Kryobehälter mit einem Leergewicht von über einer Tonne. Das Treibstoffsystem erforderte völlig neue Pumpen, Ventile und Dichtungen, die für eine Flüssigkeit geeignet waren, die bei Raumtemperatur siedet und durch nahezu jedes Material sickert. Die Brennkammer der NK-88 wurde neu konstruiert, um die deutlich veränderten Flammeneigenschaften von Wasserstoff zu bewältigen: Wasserstoff verbrennt heißer, schneller und mit einer nahezu unsichtbaren Flamme.
Trotz dieser Hindernisse verliefen die Flüge der Tu-155 erfolgreich. Im April 1988 wurden insgesamt fünf Flüge mit flüssigem Wasserstoff durchgeführt, gefolgt von über 100 Flügen mit verflüssigtem Erdgas (LNG) zwischen 1989 und 1990. Die LNG-Flüge waren von großer operativer Bedeutung: Die Flugzeuge flogen Strecken von Moskau nach Bratislava, Hannover und Nizza und demonstrierten damit, dass kryogener Treibstoff ein normales kommerzielles Flugprofil ermöglicht.
Warum Wasserstoff?
Das sowjetische Interesse an Wasserstoff war eher von Energiesicherheit als von Umweltbedenken getrieben. Die riesigen Erdgasreserven der UdSSR machten LNG zu einer attraktiven Alternative zu Kerosin, dessen Herstellung Ölraffineriekapazitäten erforderte, deren Aufrechterhaltung die sowjetische Wirtschaft nur schwer bewältigen konnte. Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser mithilfe von Kernenergie hergestellt werden konnte, bot eine noch strategisch unabhängigere Energiequelle.
Doch die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff boten auch echte Leistungsvorteile. Wasserstoff besitzt etwa 2,8-mal so viel Energie pro Kilogramm wie Kerosin. Ein mit Wasserstoff betriebenes Flugzeug produziert als Abgas lediglich Wasserdampf – kein CO₂, keine Feinstaubpartikel, keine Schwefelverbindungen. In einer Zeit, als der Klimawandel noch keine politische Priorität hatte, erkannten sowjetische Ingenieure diese Eigenschaften als langfristige Vorteile, die es wert waren, weiterverfolgt zu werden.
Der Haken – und der ist beträchtlich – liegt in der Dichte. Flüssiger Wasserstoff besitzt pro Liter nur etwa ein Viertel der Energie von Kerosin. Um die gleiche Gesamtenergie zu transportieren, benötigt ein Wasserstoffflugzeug Treibstofftanks mit dem vierfachen Volumen. Deshalb nahm der Wasserstofftank der Tu-155 einen großen Teil der Passagierkabine ein, und deshalb kämpft jedes moderne Wasserstoffflugzeugkonzept – von Airbus' ZEROe bis hin zu Startups wie ZeroAvia und Universal Hydrogen – mit demselben grundlegenden Zielkonflikt zwischen Treibstoffgewicht und Treibstoffvolumen.
Die Tu-156: Das Flugzeug, das nie gebaut wurde
Angespornt vom Erfolg der Tu-155 schlug Tupolew die Tu-156 vor – ein speziell entwickeltes, mit Wasserstoff/LNG betriebenes Passagierflugzeug auf Basis der Tu-204-Zelle, bei dem alle drei Triebwerke auf kryogenen Treibstoff umgerüstet und die integrierten Treibstofftanks neu gestaltet wurden. Die Tu-156 sollte Mitte der 1990er-Jahre in Dienst gestellt werden und bis zu 164 Passagiere auf Mittelstrecken befördern.
Das Projekt kam nie über das Reißbrettstadium hinaus. Der Zusammenbruch der Sowjetunion 1991 beendete die staatliche Förderung nahezu aller fortschrittlichen Luftfahrtprogramme. Die notwendige Infrastruktur für kryogene Treibstoffe – Wasserstoffverflüssigungsanlagen an Flughäfen, isolierte Betankungssysteme, Sicherheitsprotokolle – wurde nie gebaut. Der Prototyp der Tu-155 wurde stillgelegt, schließlich im Gromow-Flugforschungsinstitut abgestellt und geriet weitgehend in Vergessenheit.
Das moderne Echo
Fast vier Jahrzehnte später hat die Luftfahrtindustrie wiederentdeckt, was sowjetische Ingenieure bereits bewiesen hatten: Wasserstoff kann fliegen. Airbus hat sich im Rahmen seines ZEROe-Programms verpflichtet, bis 2035 ein wasserstoffbetriebenes Passagierflugzeug in Betrieb zu nehmen. Rolls-Royce und easyJet führten 2022 erfolgreiche Bodentests mit einem wasserstoffbetriebenen Turboprop-Triebwerk vom Typ AE 2100-A durch. ZeroAvia testet derzeit Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe in modifizierten Dornier 228-Pendlerflugzeugen.
Jedes dieser Programme steht vor denselben Herausforderungen, die das Tu-155-Team in den 1980er-Jahren bewältigte: kryogene Lagerung, Treibstoffzufuhr, Verbrennungsdynamik und der enorme Volumenverlust von flüssigem Wasserstoff. Der Unterschied besteht darin, dass es 2026 nicht mehr um Energiesicherheit, sondern um das Überleben im Klimawandel geht – und die verfügbaren technischen Werkzeuge (numerische Strömungsmechanik, moderne Verbundwerkstoffe, Feststoffspeicher für Wasserstoff) sind eine Generation fortschrittlicher als die, die Tupolews Team zur Verfügung standen.
Die Tu-155 wird in der modernen Literatur zur Wasserstoffflugzeugtechnik häufig erwähnt, aber selten gebührend gewürdigt. Sie war keine Konzeptstudie, kein verkleinerter Demonstrationsflieger, sondern ein vollwertiges, dreistrahliges Verkehrsflugzeug, das mit Wasserstoffantrieb flog und die Funktionsfähigkeit des Konzepts bewies – 38 Jahre bevor dies anderen gelang.
Der Prototyp steht noch immer in Schukowski, verwittert und weitgehend unbeachtet. Sollte Airbus mit der ZEROe im Jahr 2035 Erfolg haben, könnten die Ingenieure, die sie entwickelt haben, Moskau besuchen und ihre Anerkennung aussprechen. Die Sowjetunion war schließlich der Vorreiter.
Quellen: Archive des Tupolev-Konstruktionsbüros, Aviation Week, Flight International, Royal Aeronautical Society
Verwandte Fragen
Was war die Tupolev Tu-155?
Die Tupolew Tu-155 war ein modifiziertes sowjetisches Verkehrsflugzeug vom Typ Tu-154 und das erste Großraumflugzeug, das jemals mit Wasserstoffantrieb flog. Am 15. April 1988 startete sie vom Moskauer Flughafen Schukowski mit einem ihrer drei Triebwerke, das mit flüssigem Wasserstoff betrieben wurde, absolvierte eine Platzrunde und landete sicher. Sie ist bis heute das einzige Großraumflugzeug, das mit Wasserstoffantrieb geflogen ist.
Wann hob das erste wasserstoffbetriebene Passagierflugzeug ab?
Der erste wasserstoffbetriebene Passagierflieger hob am 15. April 1988 ab, als die sowjetische Tupolew Tu-155 ihren Jungfernflug mit Wasserstoffantrieb vom Flugplatz Schukowski bei Moskau aus absolvierte. Insgesamt wurden in diesem April fünf Flüge mit flüssigem Wasserstoff durchgeführt. Die Sowjetunion erreichte dies fast vier Jahrzehnte, bevor westliche Wasserstoffflugzeugprogramme die Flugerprobung erreichten.
Warum verwendeten die Sowjets Wasserstoff und Erdgas als Flugzeugtreibstoff?
Das sowjetische Interesse an kryogenen Treibstoffen war vor allem durch die Energiesicherheit und weniger durch Umweltaspekte motiviert. Die riesigen Erdgasreserven der UdSSR machten Flüssigerdgas zu einer attraktiven Alternative zu Kerosin, dessen Herstellung knappe Ölraffineriekapazitäten erforderte. Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Kernenergie erzeugt werden kann, bot einen noch strategisch unabhängigeren Treibstoff – und enthält etwa 2,8-mal so viel Energie pro Kilogramm Kerosin.
Wurde die Tu-155 auch mit anderen Treibstoffen als Wasserstoff geflogen?
Ja. Nach den Flügen mit flüssigem Wasserstoff absolvierte die Tu-155 zwischen 1989 und 1990 mehr als 100 Flüge mit verflüssigtem Erdgas (LNG). Diese LNG-Flüge waren von großer operativer Bedeutung, da sie Strecken von Moskau nach Bratislava, Hannover und Nizza abdeckten und demonstrierten, dass kryogener Treibstoff ein normales kommerzielles Flugprofil ermöglichen kann.
Was geschah mit dem sowjetischen Wasserstoffflugzeugprogramm?
Das Programm endete mit der Sowjetunion. Die geplante Serienversion, die Tu-156 – vorgesehen für bis zu 164 Passagiere und ab Mitte der 1990er-Jahre in Dienst zu stellen – kam nie über das Planungsstadium hinaus. Der Zusammenbruch der Sowjetunion 1991 beendete die Finanzierung, die benötigte kryogene Infrastruktur wurde nie gebaut, und der Prototyp wurde stillgelegt und geriet weitgehend in Vergessenheit. Wie die Sowjetische Concorde, Es war eine kühne Idee, die von wirtschaftlichen Erwägungen überholt wurde.
Ist seit der Tu-155 noch ein Verkehrsflugzeug mit Wasserstoff betrieben worden?
Seit der Tu-155 ist kein Passagierflugzeug in voller Größe mehr mit Wasserstoffantrieb geflogen. Die modernen Bemühungen schreiten jedoch voran: Airbus hat sich im Rahmen seines ZEROe-Programms verpflichtet, bis 2035 ein wasserstoffbetriebenes Passagierflugzeug zu entwickeln, Rolls-Royce und easyJet haben 2022 einen wasserstoffverbrennenden Motor am Boden getestet, und Startups wie ZeroAvia entwickeln Wasserstoffantriebe für kleinere Flugzeuge.
Welche Vorteile bietet Wasserstoff als Treibstoff für die Luftfahrt?
Wasserstoff bietet als Flugtreibstoff zwei wesentliche Vorteile. Erstens enthält er pro Kilogramm Kerosin etwa 2,8-mal so viel Energie, was die Energieeffizienz pro Gewichtseinheit verbessert. Zweitens entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff nur Wasserdampf anstelle von Kohlendioxid, wodurch CO₂-Emissionen direkt am Einsatzort vermieden werden. Die Nachteile liegen in der Lagerung und der Infrastruktur: Wasserstoff muss kryogenisch gekühlt werden und erfordert völlig neue Betankungssysteme.
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