Если вы думаете, что ядерную энергию не пытались использовать в качестве топлива для самолетов, то очень сильно ошибаетесь.
Представляю вашему вниманию статью о довольно безумной и неоднозначной идее снабдить ядерной силовой установкой.
Как же к пришли этой идее.
Как только человечество научилось использовать энергию расщепления атомного ядра, так сразу ученые и государственные деятели, преисполненные энтузиазмом стали думать – «Куда бы пристроить ядерный реактор?».
В итоге появились решения, которые до сих пор используются человечеством в мирных или военных целях. Но были и такие проекты, которые по разным причинам реализованы не были.
Перенесемся в середину двадцатого века, в то время, когда человечество по уши запрыгнуло в ядерную эпоху. Соединенные штаты, а, позднее и Советский Союз получили в свое распоряжение самое разрушительное оружие – атомную бомбу.
С каждым годом мощность испытываемых росла и уже к середине 50-х годов уже исчислялась десятками мегатонн. В общем все уже было готово к тому, чтобы человечество, в случае чего, быстренько себя уничтожило. Но, чтобы это событие наступило как можно быстрее, военным нужны были средства доставки атомных бомб на территорию противника. Эту роль отвели дальним стратегическим бомбардировщикам. При этом разрабатывались альтернативные варианты – по обе стороны океана решили оснастить подводные лодки торпедами и баллистическими ракетами с ядерной боевой частью. В особом приоритете были программы по созданию межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования, способных долететь до цели за пару десятков минут Но все альтернативное требовало времени на создание и запуск, а значит нужно было работать с тем, что уже есть.
Основная проблема дальних бомбардировщиков была в том, что они не могли подолгу находится в воздухе у границ противника. Запасы керосина на борту были далеко не бесконечны, а потому родилась идея как раз в духе того времени – установить на бомбардировщик ядерный реактор.
Плюсы установки реактора казались очевидными:
- Самолеты могли по нескольку дней находится в воздухе у границ противника.
- Не нужно тратить сотни тонн керосина и проводить дозаправки.
Но и подводных камней немало.
Нагрузка на экипаж возрастала многократно. Такие полеты можно сравнить с дальними походами на подводной лодке.
Обратная сторона медали – это работающий ядерный реактор на самолете, который находится в воздухе. В случае аварии бомбардировщика это приведет к большой экологической катастрофе. Да и еще экипаж самолета постоянно подвергается воздействию радиации.
Но не забывайте, что это было за время. Тогда казалось, что все эти, скажем так, трудности можно преодолеть, а потому работа над такими проектами стартовали сначала в США и несколько позднее в Советском Союзе.
Ну что же, самое время посмотреть, как развивались проекты атомолетов обеих стран, а также узнать каким образом атомный реактор планировали использовать в силовой установке самолета.
CONVAIR NB-36H
Первый в мире самолет с ядерным реактором на борту.
В 1949 году в США стартовала программа по созданию ядерного авиационного двигателя. Основными подрядчиками на конкурсной основе выбрали 2 американские компании «General Electic» и «Pratt & Whitney». Для тестовых испытаний ядерного реактора в воздухе привлекли авиастроительную компанию «Convair». В качестве летающей лаборатории выбрали межконтинентальный бомбардировщик Convair B-36.
Он обладал необходимой грузоподъемностью и шириной фюзеляжа, чтобы разместить том ядерный реактор массой около 16 тонн. Место для него нашлось в задней части бомбового отсека.
Кабина экипажа находилась в специальной защитной капсуле из свинца, которая весила 12 тонн. Биологическую защиту реактора сделали «теневой», то есть излучение прикрывалось только в сторону носовой части самолета. Для чего использовались перегородки из различных материалов по всему фюзеляжу.
Экспериментальному бомбардировщику присвоили обозначение «NB-36H». Впервые самолет поднялся в небо в середине 1955 года. В течение следующих 2-х лет он совершил 47 тестовых полетов, часть из которых была выполнена с работающим реактором. Но называть этот самолет настоящим атомолетом нельзя – ведь ни одна из его систем ни была запитана от ядерного реактора. Все 10 двигателей этой летающей лаборатории работали на обычном авиационном керосине. Реактор использовали только для тестов, которые проводили во время полетов, а также исследовалось влияние радиации на бортовое оборудование.
В конце 57-го года ядерную установку демонтировали, а самолет разобрали и захоронили. На этом цикл воздушных испытаний был окончен. Полученные результаты уточнили требования к уже проектируемым ядерным силовым установкам.
И сейчас самое время рассказать подробнее и разобраться как это работает.
Компании-разработчики силовых установок использовали в своих проектах 2 разные концепции:
1. «General Electic» разрабатывала двигатель с прямоточной схемой.
Прямоточная схема работает следующим образом – воздушный поток, попадая в двигатель, сначала сжимается с помощью компрессора, затем он проходит через многочисленные каналы в ядерном реакторе, где нагревается до очень высокой температуры. Далее раскаленный газ попадает на турбину, которая соединена с компрессором общим валом, после чего выбрасывается через сопловой аппарат, создавая реактивную тягу.
Преимущество этой схемы – относительная простота и компактность конструкции. Но все плюсы перебивает огромный минус – такой двигатель оставляет за собой грязный радиоактивный след, который заражает окружающую территорию.
2. «Pratt & Whitney» разрабатывала двигатель с использованием теплообменника.
Концепция силовой установки, которую разрабатывали в «Pratt & Whitney» включала в себя теплообменник. Работало это следующим образом – силовая установка включала в себя два изолированных друг от друга контура. Первый, замкнутый контур включает в себя реактор и систему трубопроводов, соединённых с теплообменником. Тепло от реактора по трубам подается к теплообменнику с помощью теплоносителя в качестве которого применялся жидкий натрий.
Схема второго, открытого контура схожа с прямоточной, но в отличии от нее, воздух теперь проходит не через реактор, а через теплообменник. Для этого используется сеть трубопроводов.
Обратите внимание: В течение четырех лет британская компания Vertical Aerospace хочет ввести в эксплуатацию летные такси с дальностью полета до 800 км.
В остальном все то же самое, что и на прямоточной схеме – на входе компрессор, на выходе турбина и сопловой аппарат.Схема с теплообменником, в отличие от прямоточной, практически лишена грязного выхлопа и является более экологичной, но, разумеется, тоже не лишена недостатков. И самые главные из них – это большой вес и габариты, что при проектировании самолетов вообще является проблемой номер один.
Итоги американских разработок.
В итоге инженеры «Pratt & Whitney» не смогли собрать прототип двигателя, который бы удовлетворял заказчика. Двигатель получался слишком тяжелым и сложным для будущего бомбардировщика.
Компания «General Electic» продвинулась значительно дальше, построив и испытав прототипы своих установок. Но с приходом к власти Джона Кеннеди в 1961 году, проект атомолета был практически полностью свернут.
Нет, конечно, это не было большой неожиданностью. Финансирование программы по созданию атомного самолета стали уменьшать ещё в конце пятидесятых, когда летающая лаборатория на базе B-36 еще даже не закончила программу полетов. причиной тому – появление атомных подводных лодок, способных нести ядерное оружие. Подводников проблемы с габаритами и весом силовой установки особо не беспокоили. Окончательную точку в истории американских атомолетов поставило появление межконтинентальных баллистических ракет.
А что там было в Советском Союзе? Да практически тоже самое, но по-своему.
ТУ-95ЛАЛ
Летающая атомная лаборатория.
Официально программа по созданию атомных самолетов в Советском Союзе стартовала в 1955 году. Ответственными за постройку силовых установок на ядерном топливе назначили конструкторские бюро Николая Кузнецова и Архипа Люльки. Проектирование самолетов поручили коллективам Андрея Туполева и Владимира Мясищева, которые имели большой опыт создания дальних бомбардировщиков.
Изобретать велосипед не стали и пошли по тому же пути, что и американцы. Для воздушных испытаний и отработки противорадиационной защиты выбрали один из серийных дальних бомбардировщиков ТУ-95, которому присвоили обозначение ЛАЛ – летающая атомная лаборатория.
В 1958 году построили компактный реактор и перевезли его на Семипалатинский ядерный полигон. Затем, после наземных испытаний его разместили в бомбовом отсеке летающей лаборатории.
В мае 1961 года состоялся первый полет с ядерным реактором на борту. Воздушные испытания продолжались довольно короткое время – всего 4 месяца. За этот период успели выполнить 34 полета, в большинстве из которых запускали ядерный реактор.
Напомню вам, что в том же 61 году американцы уже свернули программу по созданию атомных самолетов. Но в СССР останавливаться пока не собирались и решили продвинуться ещё дальше. На основе того же ТУ-95 планировали создать новую летающую лабораторию, которую должны были назвать ТУ-119. На этом самолете ядерный реактор планировали включить в силовую установку, используя замкнутую 2-х контурную систему с теплообменником.
Но это тоже не был полноценный атомолет, питающийся только от реактора. 1 и 4 двигатели оставались штатными НК-12, которые работали на керосине. А вот 2 и 3 должны были работать от реактора. Для этого в КБ Кузнецова планировали разработать турбовинтовой двигатель НК-14А, который бы получал энергию от теплообменника. Реализовать проект подобного самолета было уже намного сложнее. Как вы помните американская компания «Pratt & Whitney» так и не смогла разработать прототип силовой установки с теплообменником, который можно было бы установить в самолет. По средним прикидкам масса всей силовой установки, куда входят ядерный реактор, сети трубопроводов с жидким натрием, теплообменник и двигатели, легко переваливала за 100 тон. А максимальный взлетный вес ТУ-95М не более 182 тонн, в то время как масса пустого самолета около 88 тонн.
Как инженеры и конструкторы решали бы эту задачу мы никогда не узнаем. Проект ТУ-119 так и не реализовали. Государство охладело к атомолетам по тем же причинам, что и американцы – межконтинентальные баллистические ракеты с подводными лодками решали свои задачи намного эффективнее.
И это все?
Казалось бы история с атомолетами на этом закончилась, ведь догонять, как это было принято в то время, было уже некого – противник уже давно закрыл свою программу.
Но нет, была предпринята еще одна попытка создать атомолет на базе военно-транспортного АН-22 «Антей». По проекту должен был получиться сверхдальний маловысотный самолет противолодочной обороны – охотник за вражескими подводными лодками.
Большой корпус транспортного самолета намного лучше подходил для размещения ядерной силовой установки. В 1972 году летающая лаборатория совершила 23 испытательных полета на Семипалатинском полигоне, после чего проект закрыли.
И каковы же итоги?
Сама по себе идея создания самолета с ядерным реактором на борту, с позиции современного человека, воспринимается как полное безумие. Все мы с вами знаем о катастрофах, которые произошли на атомных электростанциях в Чернобыле и на Фукусиме и знаем об их последствиях. Но нужно непременно учитывать, что уровень понимания всей опасности при работе с ядерной энергией людьми в середине прошлого века был на крайне низком уровне. Да чего далеко ходить – советские ученые и конструкторы, которые работали над созданием атомолетов до сих пор жалеют о том, что все это не пошло в массовое использование.
Спасибо за внимание! Надеюсь, что вы получили удовольствие от прочтения.
Если статья вам понравилась, то подписывайтесь на канал, ставьте лайки и подписывайтесь на канал!
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Самолет с ядерным двигателем. Атомолет - реальность или фантастика?.