Как в СССР разработали атомный самолет с радиацией

Атомные самолеты были хороши всем, кроме гигантской радиации.

Александр Грек

Появление атомной бомбы породило у обладателей этого чудо-оружия искушение выиграть войну всего несколькими точными ударами по промышленным центрам противника. Останавливало их только то, что эти центры располагались, как правило, в глубоком и хорошо защищенном тылу. Все послевоенные силы сосредоточились как раз на надежных средствах доставки «спецгруза». Выбор оказался невелик — баллистические и крылатые ракеты и сверхдальняя стратегическая авиация. В конце 40-х весь мир склонился к бомбардировщикам: на развитие дальней авиации были выделены такие гигантские средства, что последующее десятилетие стало «золотым» для развития авиации. За короткое время в мире появилось множество самых фантастических проектов и летательных аппаратов. Даже обескровленная войной Великобритания блеснула великолепными стратегическими бомбардировщиками Valient и Vulcan. Но самыми невероятными проектами были стратегические сверхзвуковые бомбардировщики с атомными силовыми установками. Даже спустя полстолетия они завораживают своей смелостью и безумием.

Атомный след

В 1952 году в США взлетает легендарный B-52, через год — первый в мире сверхзвуковой тактический бомбардировщик A-5 Vigilante, а еще через три — сверхзвуковой стратегический XB-58 Hustler. СССР не отставал: одновременно с B-52 в воздух поднимается стратегический межконтинентальный бомбардировщик Ту-95, а 9 июля 1961 года весь мир шокирует показанный на авиапараде в Тушино гигантский сверхзвуковой бомбардировщик М-50, который, промчавшись над трибунами, сделал горку и растворился в небе. Мало кто догадывался, что это был последний полет супербомбардировщика.

Дело в том, что радиус полета построенного экземпляра не превышал 4000 км. И если для США, окруживших СССР военными базами, этого было достаточно, то для достижения американской территории с советских аэродромов требовалась дальность не менее 16 тыс. км. Расчеты показывали, что даже при двух заправках топливом дальность М-50 со «спецгрузом» массой 5 т не превышала 14 тыс. км. При этом такой полет требовал целое озеро топлива (500 т) для бомбардировщика и топливозаправщиков. Для поражения же удаленных целей на территории США и свободного выбора трассы полета для обхода районов ПВО требовалась дальность в 25 тыс. км. Обеспечить ее на сверхзвуковом полете могли только самолеты с ядерными силовыми установками.

Подобный проект только сейчас кажется диким. В начале 50-х он казался не более экстравагантным, чем размещение реакторов на подводных лодках: и то и другое давало практически неограниченный радиус действия. Вполне обычным постановлением Совета Министров СССР от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию, а ОКБ Мясищева — выполнить проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора Архипа Люльки».

Специальные двигатели

Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) по конструкции очень сильно напоминает обычный турбореактивный двигатель (ТРД). Только если в ТРД тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, то в ТРДА воздух нагревается, проходя через реактор.

Активная зона авиационного атомного реактора на тепловых нейтронах набиралась из керамических тепловыделяющих элементов, в которых имелись продольные шестигранные каналы для прохода нагреваемого воздуха. Расчетная тяга разрабатываемого двигателя должна была составить 22,5 т. Рассматривалось два варианта компоновки ТРДА — «коромысло», при котором вал компрессора располагался вне реактора, и «соосный», где вал проходил по оси реактора. В первом варианте вал работал в щадящем режиме, во втором требовались специальные высокопрочные материалы. Но соосный вариант обеспечивал меньшие размеры двигателя. Поэтому одновременно прорабатывались варианты с обеими двигательными установками.

Первым в СССР самолетом с атомным двигателем должен был стать бомбардировщик М-60, разрабатываемый на основе существующего М-50. При условии создания двигателя с компактным керамическим реактором, разрабатываемый самолет должен был иметь дальность полета не менее 25 тыс. км при крейсерской скорости 3000−3200 км/ч и высоте полета порядка 18−20 км. Взлетная масса супербомбардировщика должна была превысить 250 т.

Летающий Чернобыль

При взгляде на эскизы и макеты всех атомных самолетов Мясищева сразу бросается в глаза отсутствие традиционной кабины экипажа: она неспособна защитить летчиков от радиационного излучения. Поэтому экипаж ядерного самолета должен был располагаться в герметичной многослойной капсуле (преимущественно, свинцовой), масса которой вместе с системой жизнеобеспечения составляла до 25% массы самолета — более 60 т! Радиоактивность внешнего воздуха (ведь он проходил через реактор) исключала возможность использования его для дыхания, поэтому для наддува кабины использовалась кислородноазотная смесь в пропорции 1:1, получаемая в специальных газификаторах путем испарения жидких газов. Аналогично противорадиационным системам, применяемым на танках, в кабине поддерживалось избыточное давление, исключающее попадание внутрь атмосферного воздуха.

Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.

Катапультная установка состояла из кресла и защитного контейнера, ограждающего экипаж не только от сверхзвукового воздушного потока, но и от мощного радиационного излучения двигателя. Задняя стенка имела 5-сантиметровое свинцовое покрытие.

Понятно, что поднять в воздух, а тем более посадить 250-тонную машину, прильнув к окуляру перископа, было практически невозможно, поэтому бомбардировщик оборудовался полностью автоматической системой самолетовождения, которая обеспечивала автономный взлет, набор высоты, заход и наведение на цель, возвращение и посадку. (Все это в 50-х годах — за 30 лет до автономного полета «Бурана»!)

После того как выяснилось, что самолет сможет решать практически все задачи сам, появилась логическая идея сделать беспилотный вариант — легче как раз на те самые 60 т. Отсутствие громоздкой кабины также уменьшало на 3 м диаметр самолета и на 4 м — длину, что позволяло создать аэродинамически более совершенный планер по типу «летающее крыло». Однако в ВВС проект поддержки не нашел: считалось, что беспилотный самолет не в состоянии обеспечить маневр, необходимый в создавшейся конкретной обстановке, что приводит к большей поражаемости беспилотного аппарата.

Пляжный бомбардировщик

Наземный комплекс обслуживания атомных самолетов представлял собой не менее сложное сооружение, чем сами машины. Ввиду сильного радиационного фона практически все работы были автоматизированы: заправка, подвеска вооружения, доставка экипажа. Атомные двигатели хранились в специальном хранилище и монтировались на самолете непосредственно перед вылетом. Мало того, облучение материалов в полете потоком нейтронов приводило к активации конструкции самолета. Остаточное излучение было настолько сильным, что делало невозможным свободный подход к машине без применения специальных мер в течение 23 месяцев после снятия двигателей. Для отстоя таких самолетов в аэродромном комплексе отводились специальные площадки, а конструкция самих машин предусматривала быстрый монтаж основных блоков посредством манипуляторов. Гигантская масса атомных бомбардировщиков требовала особых взлетных полос, с толщиной покрытия около 0,5 м. Ясно было, что такой комплекс в случае начала войны был чрезвычайно уязвим.

Именно поэтому под индексом М-60 параллельно разрабатывался сверхзвуковой гидросамолет с атомным двигателем. Каждый район базирования таких самолетов, рассчитанный на обслуживание 10−15 гидросамолетов, занимал участок побережья в 50−100 км, что обеспечивало достаточную степень рассредоточения. Базы могли располагаться не только на юге страны. В СССР был тщательно изучен опыт Швеции по поддержанию в 1959 году водных акваторий круглый год в незамерзающем состоянии. Используя несложное оборудование для подачи воздуха по трубам, шведам удалось обеспечить циркуляцию теплых слоев воды со дна водоемов. Сами базы предполагалось строить в мощных прибрежных скальных массивах.

Атомный гидросамолет был довольно необычной компоновки. Воздухозаборники были удалены от поверхности воды на 1,4 м, что исключало попадание в них воды при волнении до 4-х баллов. Реактивные сопла нижних двигателей, расположенные на высоте 0,4 м, в случае необходимости наполовину перекрывались специальными заслонками. Впрочем, целесообразность заслонок подвергалась сомнению: гидросамолет должен был находиться на воде только с включенными двигателями. Со снятыми реакторами самолет базировался в специальном самоходном доке.Для взлета с водной поверхности применялась уникальная комбинация выдвижных подводных крыльев, носовой и подкрыльевых гидролыж. Подобная конструкция на 15% снижала площадь поперечного сечения самолета и уменьшала его массу. Гидросамолет М-60М, как и сухопутный родственник М-60, мог находиться с боевой нагрузкой в 18 т на высоте 15 км более суток, что позволяло решать основные поставленные задачи. Однако сильное предполагаемое радиационное загрязнение мест базирования привело к тому, что в марте 1957 года проект был закрыт.

По следам подводных лодок

Закрытие проекта М-60 вовсе не означало прекращение работ над атомной тематикой. Был поставлен крест только на атомных силовых установках с «открытой» схемой — когда атмосферный воздух проходил напрямую через реактор, подвергаясь сильному радиационному заражению. Надо отметить, что проект М-60 начинал разрабатываться, когда еще не было даже опыта создания атомных подводных лодок. Первая АПЛ К-3 «Ленинский комсомол» была спущена на воду в 1957-м — как раз в год прекращения работ над М-60. Реактор К-3 работал по «закрытой» схеме. В реакторе происходил нагрев теплоносителя, который потом превращал воду в пар. Ввиду того, что теплоноситель постоянно находился в замкнутом изолированном контуре, радиационного заражения окружающей среды не происходило. Успех такой схемы во флоте активизировал работы в этой области и в авиации. Постановлением правительства от 1959 года ОКБ Мясищева поручается разработка нового высотного самолета М-30 с атомной силовой установкой «закрытого» типа. Самолет предназначался для нанесения ударов бомбами и управляемыми ракетами по особо важным малоразмерным целям на территории США и авианосным ударным соединениям на океанских просторах.

Разработка двигателя для нового самолета была поручена ОКБ Кузнецова. При проектировании конструкторы столкнулись с неприятным парадоксом — падением тяги атомного двигателя с понижением высоты. (Для обычных самолетов все было в точности наоборот — тяга падала с набором высоты.) Начались поиски оптимальной аэродинамической схемы. В конце концов остановились на схеме «утка» с крылом переменной стреловидности и пакетным расположением двигателей. Единый реактор по мощным замкнутым трубопроводам должен был доставлять жидкий теплоноситель (литий и натрий) к 6 воздушно-реактивным двигателям НК-5. Предусматривалось дополнительное использование углеводородного топлива на взлете, выходе на крейсерскую скорость и выполнении маневров в районе цели. К середине 60-го года предварительный проект М30 был готов. В связи с гораздо меньшим радиоактивным фоном от новой двигательной установки, существенно была облегчена защита экипажа, а кабина получила остекление из свинцового стекла и плексигласа общей толщиной 11 см. В качестве основного вооружения предусматривались две управляемые ракеты К-22. По планам подняться в воздух М-30 должен был не позже 1966 года.

Кнопочная война

Однако в 1960 году произошло историческое совещание по перспективам развития стратегических систем оружия. В результате Хрущев принял решения, за которые его до сих пор называют могильщиком авиации. По правде говоря, Никита Сергеевич тут ни при чем. На совещании ракетчики во главе с Королевым выступили куда более убедительно, чем разобщенные авиастроители. На вопрос, сколько времени требуется на подготовку вылета стратегического бомбардировщика с ядерным боеприпасом на борту, самолетчики ответили — сутки. Ракетчикам потребовались минуты: «Нам бы только гироскопы раскрутить». К тому же им не требовались многокилометровые дорогостоящие взлетно-посадочные полосы. Преодоление бомбардировщиками средств ПВО также вызывало большие сомнения, тогда как эффективно перехватывать баллистические ракеты не научились до сих пор. Вконец сразила военных и Хрущева красочно описанная ракетчиками перспектива «кнопочной войны» будущего. Результат совещания — самолетостроителям было предложено взять на себя часть заказов по ракетным темам. Все самолетные проекты были приостановлены. М-30 стал последним авиационным проектом Мясищева. В октябре ОКБ Мясищева окончательно переводится на ракетно-космическую тематику, а сам Мясищев отстраняется от должности руководителя.

Будь авиаконструкторы в 1960 году более убедительны, как знать, какие бы самолеты летали сегодня в небе. А так, нам остается только любоваться смелыми мечтами в «TechInsider» и восхищаться сумасшедшими идеями 60-х.

На базе какого самолета разрабатывался бомбардировщик М-60

Ядерные двигатели

С. В. Каплун Введение     Двигательные установки на борту транспортного средства предназначены для создания силы тяги или момента импульса. В последние десятилетия все большее внимание уделяется таким характеристикам как расход топлива и создаваемая тяга. Все большее внимание начинает уделяться разработкам ядерных двигателей на транспортных средствах. Одной из наиболее перспективных областей применения ядерных ракетных двигателей является космонавтика. В настоящее время для полетов на другие планеты, не говоря уж о звездах, применение жидкостных ракетных двигателей и твердотопливных ракетных двигателей становится все более невыгодным, хотя и было разработано множество ракетных двигателей.     Таким образом, для достижения пилотируемыми экипажами даже ближайших планет необходимо развивать ракетоносители на двигателях, работающих на принципах, отличных от химических двигательных установок. Наиболее перспективными в этом плане являются электрические реактивные двигатели, лазерные реактивные двигатели и ядерные реактивные. 1. Силовые установки     Ядерная силовая установка (ЯСУ) — это силовая установка, работающая на энергии цепной реакции деления ядра. ЯСУ состоит из ядерного реактора и паро- или газотурбинной установки, в которой тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или электрическую энергию. Преимуществами подобной установки являются неограниченная автономность передвижения (дальность хода), и большая мощность двигателей: и как следствие, возможность длительно использовать высокую скорость движения, транспортировать более тяжёлые грузы и способность работать в тяжёлых условиях.     Основная сфера применения ЯСУ — морской флот: как надводный, так и подводный, также потенциально ЯСУ может быть использована в автомобильном, железнодорожном, авиационном и космическом транспортном средстве. Рис. 1. Схема отсеков атомной подводной лодки проекта 949А «Антей»     Атомный флот. Название атомохо́д (атомное судно) носят суда, использующие ядерную энергетическую установку в качестве двигателя. Различают атомоходы гражданские (атомные ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, тяжёлые фрегаты). Первым в мире атомоходом является подводная лодка «Наутилус», построенная в 1954 году в США.     Рассмотрим подробнее внутреннее строение атомной подводной лодки (АПЛ) на примере отечественной субмарины проекта 949А «Антей» (рис. 1). Для повышения живучести создатели продублировали многие важные компоненты этой АПЛ. Такие лодки получили по паре реакторов, турбин и винтов. Выход из строя одного из них, согласно задумке, не должен стать для лодки смертельным. Все 10 отсеков субмарины разделяют межотсечные переборки: они рассчитаны на давление в 10 атмосфер и сообщаются люками, которые можно герметизировать, если это необходимо.     В пятом отсеке находится вырабатывающий энергию дизель-генератор. Тут же можно видеть электролизную установку для регенерации воздуха, компрессоры высокого давления, щит берегового питания, запасы дизтоплива и масла. Помещение 5-бис нужно для деконтаминации, т.е. удаления радиоактивных веществ с поверхностей и снижении уровня загрязнения радиоактивными веществами членов экипажа, которые работали в отсеке с реакторами.     Шестой отсек, находится в самом центре АПЛ. Он имеет особую важность, ведь именно здесь находятся два ядерных реактора мощностью по 190 МВт. Реактор относится к серии ОК-650 – это серия водо-водяных ядерных реакторов на тепловых нейтронах. Роль ядерного топлива исполняет высокообогащенная по 235U двуокись урана. Отсек имеет объем 641 м³. Над реактором находятся два коридора, позволяющие попасть в другие части АПЛ.      Атомным подводным флотом обладают шесть стран: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай и Индия, имеющие суммарно более ста АПЛ на вооружении. Гражданским атомным флотом располагает Россия. В него входят два атомных ледокола типа Арктика с двухреакторной ядерной энергетической установкой мощностью 75 тысяч лошадиных сил и два ледокола типа Таймыр с однореакторной установкой мощностью 40 тысяч лошадиных сил, а также атомный лихтеровоз. Россия является мировым лидером в применении атомного ледокольного флота в морях Арктики и неарктических замерзающих морях. В первую очередь это транзитная навигация по трассам Северного морского пути, имеющем исключительно важное экономическое значение как на национальном, так и на международном уровне.     Неудавшиеся проекты применения ЯСУ. В силу трудностей при использовании ядерной силовой установки не все проекты по её применению могли быть осуществлены. Например, атомовоз — автономный локомотив, приводимый в движение за счёт использования атомной энергии разрабатывался в середине 20-го века, как и атомолёт, но из-за множества нерешённых проблем, в том числе с обеспечением безопасности, проекты были закрыты. 2. Ядерные ракетные двигатели (ЯРД)     Ракетный двигатель является единственным почти освоенным способом вывода полезной нагрузки на орбиту Земли [1, 3]. За счёт преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи реактивного тела в ракетном двигателе возникает сила тяги. Классификацию ракетных двигателей можно провести по виду энергии, которая преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи. Различают такие виды, как химические, ядерные и электрические ракетные двигатели.     Показателем эффективности ракетного двигателя является удельный импульс (иногда применяется термин «удельная тяга») — отношение количества движения, получаемого ракетным двигателем, к массе израсходованного рабочего тела. Размерность удельного импульса совпадает с размерностью скорости, то есть м/с. Теоретически (при условии равенства давления окружающей среды и давления газов в срезе сопла) удельный импульс равен скорости истечения рабочего тела из сопла, но фактически может от неё отличаться.     История создания ЯРД. Ядерный ракетный двигатель вырабатывает энергию не при сгорании топлива, как в химическом РД, а в результате нагревания рабочего тела энергией ядерных реакций. Традиционный двигатель этого типа состоит из нагревательной камеры с ядерным реактором, как источником тепла, системы подачи рабочего тела, и сопла. Рабочее тело (в большинстве случаев — водород) — подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.     Конструкция и принцип работы ЯРД были разработаны еще в 50-х годах. Уже в 70-х годах в США и СССР были готовы экспериментальные образцы, которые успешно проходили испытания. Твердофазный советский двигатель РД-0410 с тягой в 3.6 тонны испытывался на стендовой базе, а американский реактор «NERVA» по плану должен был быть установлен на ракету «Сатурн V», однако спонсирование лунной программы было остановлено. Параллельно велись работы и над созданием газофазных ЯРД. Рис. 2. Модель американского двигателя «Nerva» 2.1. Устройство и принцип действия ЯРД.     Ядерные ракетные двигатели бывают газофазными, жидкофазными и твердофазными в зависимости от агрегатного состояния ядерного топлива. Также они могут подразделяться на жидкостные и импульсно-взрывные. Жидкостные ядерные ракетные двигатели используют нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло, а импульсно-взрывные основаны на создании ядерных взрывов малой мощности через равные промежутки времени.     ТЯРД может использовать различные виды термоядерных реакций в зависимости от вида применяемого топлива. В частности, на настоящее время принципиально осуществимы следующие типы реакций: Реакция дейтерий + тритий (топливо D-T) 2H + 3H = 4He + n + 17.6 МэВ     Такая реакция наиболее легко осуществима с точки зрения современных технологий, даёт значительный выход энергии, топливные компоненты относительно дёшевы. Недостаток её — весьма большой выход нежелательной (и бесполезной для прямого создания тяги) нейтронной радиации, уносящей большую часть выходной энергии реакции и, как следствие, резко снижающей КПД двигателя. Тритий радиоактивен, период его полураспада около 12 лет, то есть долговременное хранение трития невозможно. В то же время, возможно окружить дейтериево-тритиевый реактор оболочкой, содержащей литий: последний, в результате облучения нейтронным потоком, превращается в тритий, что приводит к замыканию топливного цикла, поскольку реактор работает в режиме размножителя (бридера). Таким образом, топливом для D-T-реактора фактически служат дейтерий и литий. Реакция дейтерий + гелий-3 2H + 3He = 4He + p + 18.3 МэВ     Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3, кроме того, редкий и чрезвычайно дорогой изотоп. В промышленных масштабах на настоящее время не производится. Кроме того, что энергетический выход этой реакции выше, чем у D-T-реакции, она имеет следующие дополнительные преимущества: Сниженный нейтронный поток (реакцию можно отнести к «безнейтронным»), Меньшая масса радиационной защиты, Меньшая масса магнитных катушек реактора.     При реакции D-3He в форме нейтронов выделяется всего около 5% мощности (против 80% для D-T). Около 20% выделяется в форме рентгеновского излучения. Вся остальная энергия может быть непосредственно использована для создания реактивной тяги. Таким образом, реакция D-3He намного более перспективна для применения в реакторе ТЯРД. Другие виды реакций     Реакции между ядрами дейтерия (D-D, монотопливо): 2H + 2H → 3He + n + 3.3 МэВ, 2H + 2H →> 3H + p + 4 МэВ. Нейтронный выход в данном случае весьма значителен.     Возможны и некоторые другие типы реакций: p + 6Li → 4He (1.7 MeV) + 3He (2.3 MэВ) 3He + 6Li → 24He + p + 16.9 MэВ p + 11B → 34He + 8.7 MэВ Рис. 3 Строение жидкофазного ядерного двигателя     Рабочее тело, контактируя с ТВЭЛом, поглощает энергию и нагревается, увеличивается в объеме, после чего выходит через сопло двигателя под высоким давлением.     Принцип работы жидкофазного ЯРД и его устройство аналогично твердофазным, только топливо находится в жидком состоянии, что позволяет увеличить температуру, а значит и тягу.     Газофазные ЯРД работают на топливе в газообразном состоянии. Газообразное топливо может удерживаться в корпусе электрическим полем или же находится в герметичной прозрачной колбе – ядерной лампе. В первом случае возникает контакт рабочего тела с топливом, а также частичная утечка последнего, поэтому кроме основной массы топлива в двигателе должен быть предусмотрен его запас для периодического пополнения. В случае с ядерной лампой утечки не происходит, а топливо полностью изолировано от потока рабочего тела. 2.2 Ядерный импульсный двигатель     В основе импульсного двигателя для космического аппарата лежит концепция атомного взрыва. Атомные заряды мощностью примерно в килотонну  на этапе взлёта должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием, и, потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции передавался кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлёте корабль должен был лететь строго вертикально, с целью минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.     В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем.     В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «General Atomics») по заказу ВВС США. Программа развития проекта «Орион» была рассчитана на 12 лет. Однако приоритеты изменились, и в 1965 году проект был закрыт.     В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950—70-х годах. Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершён.     Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось. 2.3 Другие разработки     В 1960-х годах США были на пути к Луне. Менее известным является тот факт, что на полигоне Невады учёные работали над одним амбициозным проектом — полётом на Марс на ядерных двигателях. Проект был назван NERVA. В январе 1965 года были произведены испытания ядерного ракетного двигателя под кодовым названием «КИВИ» (KIWI). При испытаниях реактору ЯРД специально позволили перегреться. При температуре в 4000 °C реактор взорвался. Пять месяцев спустя произошла настоящая авария, когда перегрелся ядерный двигатель другой сборки, который носил кодовое название Феб (Phoebus).     Также в США разрабатывался ядерный ракетный двигатель прямоточной конструкции в рамках проекта Pluto (рис. 4). Американцы сумели создать два прототипа нового двигателя — Tory-IIA и Tory-IIC, на которых даже производились включения реакторов. Мощность установки должна была составить 600 мегаватт. Рис. 4. Прототип двигателя в рамках проекта Pluto     Двигатели, разработанные в рамках проекта Pluto, планировалось устанавливать на крылатые ракеты, которые в 1950-х годах создавались под обозначением SLAM (Supersonic Low Altitude Missile (сверхзвуковая маловысотная ракета)). Планировалось построить ракету длиной 26.8 метра, диаметром три метра, и массой в 28 тонн. В корпусе ракеты должен был располагаться ядерный боезаряд, а также ядерная двигательная установка, имеющая длину 1.6 метра и диаметр 1.5 метра. На фоне других размеров установка выглядела весьма компактной, что и объясняет её прямоточный принцип работы.     Разработчики полагали, что, благодаря ядерному двигателю, дальность полета ракеты SLAM составит, по меньшей мере, 182 тысячи километров.     В 1964 году министерство обороны США проект закрыло. Официальной причиной послужило то, что в полете крылатая ракета с ядерным двигателем слишком сильно загрязняет все вокруг. Но в действительности причина состояла в значительных затратах на обслуживание таких ракет, тем более к тому времени бурно развивалось ракетостроение на основе жидкостных реактивных ракетных двигателей, обслуживание которых было значительно дешевле. Рис. 5.  Двигатель РД-0410     СССР оставался верной идеи создания ЯРД прямоточной конструкции значительно дольше, чем США, закрыв проект только в 1985 году. Но и результаты получились значительно весомее. Так, первый и единственный советский ядерный ракетный двигатель был разработан в конструкторском бюро «Химавтоматика», Воронеж. Это РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Ирбит» и «ИР-100»).     В РД-0410 (рис. 5) был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов были выполнены из бериллия, в качестве ядерного топлива служил материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащенный изотопом 235U до концентрации около 80 %.     Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, достигая при этом температур до 3100 К. На стенде и отражатель, и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода.     Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы. Однако вне реакторные узлы были отработаны полностью. Технические характеристики РД 0410 [9]: Тяга в пустоте: 3,59 тс (35,2 кН) Тепловая мощность реактора: 196 МВт Удельный импульс тяги в пустоте: 910 кгс·с/кг (8927 м/с) Число включений: 10 Ресурс работы: 1 час Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан Масса с радиационной защитой: 2 тонны Габариты двигателя: высота 3,5 м, диаметр 1,6 м.     Относительно небольшие габаритные размеры и вес, высокая температура ядерного топлива (3100 K) при эффективной системе охлаждения потоком водорода свидетельствует о том, что РД-0410 является почти идеальным прототипом ЯРД для современных крылатых ракет. А, учитывая современные технологии получения самоостанавливающегося ядерного топлива, увеличение ресурса с часа до нескольких часов является вполне реальной задачей.     Также в настоящее время ведется разработка ядерной электродвигательной установки — двигательной установки космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем, таких как: электрический ракетный двигатель, система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела, система автоматического управления. 3. Проблема межпланетных полетов 3.1 Использование гравитационного маневра при полете к Марсу Рассмотрим изменение характеристической скорости при полёте с околоземной круговой (опорной) орбиты к Марсу с использованием гравитационного манёвра у Луны [7]. Рис. 6. Эллиптическая орбита Гомана     Для перехода с круговой орбиты Земли вокруг Солнца на эллиптическую орбиту перелёта к Марсу (орбиту Гомана) необходима дополнительная характеристическая скорость (рис. 6) [8]: где Vкр1 – первая (круговая) скорость относительно Солнца на орбите Земли, R1 – радиус орбиты Земли, R2 – радиус орбиты Марса.     Но, чтобы выйти на круговую орбиту Земли вокруг Солнца, нужно выйти из сферы притяжения Земли, т.е. получить вторую космическую (параболическую) Vпар01 = √2Vкр01 скорость относительно Земли. Следовательно, мы должны дать космическому аппарату такую кинетическую энергию на околоземной круговой орбите, что бы её хватило на выход из сферы притяжения Земли и переход на эллиптическую орбиту перелёта к Марсу (рис. 7) Рис. 7. 1 – Орбита Земли вокруг Солнца, 2 – Эллиптическая орбита Гомана Здесь V1 – скорость отлёта из неподвижной относительно Земли точки, расположенной на круговой околоземной орбите. Учитывая, что мы уже движемся по этой орбите с круговой скоростью, для окончательной скорости отлёта к Марсу требуется скорость     Аналогично для перехода с эллиптической орбиты на орбиту вокруг Марса имеем где Здесь – первая (круговая) скорость относительно Марса, – первая (круговая) скорость на орбите Земли (рис. 6), – первая (круговая) скорость на орбите Марса (рис. 6), – первая (круговая) скорость относительно Земли, μ = GM – произведение массы тела M на гравитационную постоянную G. Значения параметра μ для Солнца, Земли и Марса μс = 1.327·1020 м3/с2, μз = 3.99·1014 м3/с2, μмар = 4.228·1013 м3/с2     С учётом дополнительных затрат на управление и ориентацию (добавляем 5%) получим полную характеристическую скорость: Vхар1 = 1.05·(ΔVз + ΔVмар).     Если использовать гравитационный манёвр, то характеристическая скорость уменьшится Vхар2 = Vхар1 –   ΔVграв     Соответственно выигрыш в скорости составит     Проведём расчёт характеристической скорости с учетом следующих значений радиусов орбит движения Земли и Марса вокруг Солнца: R1 = 1. 5·1011 м,  R2 = 2.28·1011 м, а также примем значения радиусов околоземной орбиты и орбиты около Марса R01 = 6.8·106 м,  R02 = 3.4·106 м     Максимальная скорость, которую мы можем получить при использовании гравитационного маневра у Луны, равняется:     ΔVграв = 1680 м/с Тогда имеем   ΔVз = 3561 м/с,    ΔVмар = 2133 м/с, ΔVхар1 = 5979 м/с,    ΔVхар2 = 4379 м/с. Выигрыш в скорости при использовании гравитационного маневра  ΔV% = 26.8%. При дальнейших расчетах будем использовать значение скорости ΔVхар2 так как это позволяет нам сэкономить топливо. 3.2 Время полета к Марсу по орбите Гомана     Также необходимо рассчитать время полета к Марсу по выбранной нами траектории. Для этого используем формулы [8]: Тогда время полета составит: Т ≈ 260 суток. 3.3 Сравнение затрат топлива жидкостного (Ж) и твердофазного ядерного (ТЯ) ракетного двигателя при полете к Марсу     Для нахождения массы топлива используем формулу К. Э. Циолковского [3]: Vхар2 = Vк – V0 = Wln(1 + Mт/Mк), где Mт − масса топлива, Mк − конечная масса ракеты (без топлива), Vк − конечная скорость полета, V0 − начальная скорость, W − скорость истечения газов из двигателя. Обозначим:      Тогда Здесь: kТО – весовой коэффициент топливного отсека, kсу – весовой коэффициент системы управления, kду – весовой коэффициент двигательной установки, n – коэффициент перегрузки, g0 – ускорение силы тяжести,Mпг – масса полезного груза. Также можно рассчитать какой процент топлива мы сэкономим при использовании ТЯРД по формуле: Произведем расчеты при следующих параметрах для ЖРД и ЯРД: ЖРД:   W = 4599 м/с, kду = 0. 001,  kсу = 0.01,    kТО = 0.1 ЯРД:   W = 9000 м/с, kду = 0.01,  kсу = 0.01,    kТО = 0.1 n = 1, g = 9.81 мс-2,  Mпг = 128000 кг Тогда имеем: Dж = 1.65,  Dя = 0.63,  Mж = 269903 кг, Mя = 105994 кг     Соответствующая экономия топлива составит ΔM = 69.7%.     Таким образом, использование гравитационного маневра у Луны дает значительный выигрыш в скорости, также следует отметить преимущество использования ТЯРД перед ЖРД. Заключение     Преимущество, заключающееся в высоком показателе удельного импульса ядерных ракетных двигателей по сравнению с химическими, очевидно. Для твердофазных моделей величина удельного импульса составляет 8000-9000 м/с, для жидкофазных – 14000 м/с, для газофазных – 30000 м/с. Однако, когда речь идет о ядерном топливе, никогда не следует забывать о пагубном воздействии на экологию нашей планеты. Так и в случае с ядерными ракетными двигателями необходимо учитывать загрязнение атмосферы Земли. Поэтому, несмотря на существование действующих моделей ядерных ракетных двигателей, пока ни один из них так и не был задействован вне лабораторий или научных баз. Потенциал таких двигателей высочайший, однако, и риск, связанный с их использованием, тоже немалый, так что пока они существуют только в проектах. Литература Новый политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю. Ишлинский. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.  Рылев Ю. 6000 изобретений XX и XXI веков, изменившие мир. М.: Эксмо. 2017. Космонавтика: Энциклопедия. М.: Сов. Энциклопедия, 1985 Феодосьев В.И. Основы техники ракетного полета. М.: Наука, 1979. Свободная интернет-энциклопедия Википедия. Дорофеев А.А. Основы теории тепловых ракетных двигателей. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. Руппе Г. Введение в астронавтику.- М.: Наука, 1970. Фертрегт М. Основы космонавтики.- М.: Просвещение, 1969. КБ Химавтоматика. Перспективные космические аппараты. Интернет-ресурс: http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=66

Первый в мире авиалайнер с термоядерным реактором: как скоро?

• Стивен Даулинг
• BBC Future

2 августа 2016

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Oscar Vinals

Сверхзвуковой авиалайнер с термоядерным реактором на борту, развивающий скорость в три раза выше скорости звука — звучит фантастически, но такая концепция существует. Обозреватель BBC Future рассказывает о трудностях, с которыми придется столкнуться его конструкторам.

Этот самолет, способный развивать скорость, равную 3700 км/ч, мог бы перенести вас из лондонского Хитроу в аэропорт имени Джона Кеннеди в Нью-Йорке всего за три часа.

Самолет Flash Falcon, внешне напоминающий космический корабль из видеоигр серии Halo, призван занять нишу, которая пустует с момента вывода из эксплуатации сверхзвукового лайнера Concorde в 2003 году.

• Когда вертолеты составят конкуренцию пассажирским лайнерам
• Почему США так и не построили свой аналог Concorde
• Крылья самолетов будущего? Их сделают другими
• «Летающее крыло» нацистской Германии, опередившее свое время

До постройки первого опытного образца еще далеко — пока что проект живет лишь в воображении испанского дизайнера Оскара Виналса, который также является автором проекта огромного, похожего на кита, пассажирского самолета (Sky Whale).

По замыслу Виналса, Flash Falcon должен перевозить 250 пассажиров со скоростью, втрое превышающей скорость звука.

Автор фото, Oscar Vinals

Подпись к фото,

Гигантский авиалайнер мог бы перевозить до 250 пассажиров со скоростью, втрое превышающей скорость звука

Фюзеляж будет на 40 с лишним метров длиннее, чем у Concorde, а размах крыла — вдвое больше.

Согласно концепции, двигатели будут отклоняться вверх на 20 градусов, обеспечивая вертикальные взлет и посадку.

Еще более революционной выглядит силовая установка — в основу ее положен термоядерный реактор, питающий шесть электродвигателей.

«На мой взгляд, термоядерный синтез — наиболее перспективный источник больших объемов электроэнергии, — говорит Виналс. — Кроме того, он экологически чист и не ведет к производству опасных отходов».

«На данный момент мы достаточно хорошо представляем себе принцип работы термоядерного синтеза; уже имеется ряд проектов, основанных на этом источнике энергии, таких как Tokamak, Iter и Stellarator. Я верю в то, что в ближайшие пять-семь лет появится первый стабильно работающий термоядерный реактор», — заявляет дизайнер.

Автор фото, Oscar Vinals

Подпись к фото,

Flash Falcon сможет взлетать и приземляться вертикально за счет двигателей с отклоняемым вектором тяги

Тезис Виналса о скором появлении долгожданного источника неограниченной и дешевой энергии можно оспаривать, но сама по себе концепция самолета с ядерным двигателем не нова — авиаконструкторы мечтали о чем-то подобном еще в 1950-х гг.

Вскоре после изобретения ядерного реактора его стали использовать на флоте — в 1950-х гг. в строй вступили первые корабли, оснащенные достаточно небольшими по размерам ядерными силовыми установками.

А еще через несколько лет реакторы стали настолько малы, что их стали устанавливать на подводные лодки.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

ВВС США испытывали ядерный реактор на бомбардировщике B-36

В целом 1950-е гг. ознаменовались значительными технологическими прорывами в авиастроении, которые подстегивались как бурным послевоенным развитием авиатранспортного рынка, так и гонкой вооружений между США и СССР.

Вашингтон стремился увеличить продолжительность полета своих дальних бомбардировщиков, чтобы тем самым обезопасить их от атак на аэродромы базирования.

В теории, при наличии ядерного реактора самолет мог бы находиться в воздухе месяцами — при условии достаточного места на борту для сменного экипажа.

Однако, по словам Саймона Уикса из британского Института авиационных технологий, с установкой ядерного реактора на самолет был связан ряд серьезных проблем.

Потребовалось бы не только создать систему замкнутого цикла, в которой реактор вторично использовал бы отработанное топливо, но и обеспечить радиационную защиту силовой установки: «В процессе ядерной реакции высвобождается большое количество нейтронов, которые могут быть чрезвычайно опасны для здоровья».

Автор фото, US Department of Defence

Подпись к фото,

Единственный экземпляр NB-36H совершил несколько десятков полетов, но установленный на нем ядерный реактор ни разу не использовался в качестве силовой установки

Единственным самолетом с ядерной установкой на борту, когда-либо поднимавшимся в воздух на Западе, был кардинальным образом модифицированный американский бомбардировщик Convair B-36 (в начале 1950-х гг).

И без того огромный самолет дополнительно утяжелили на 11 тонн, установив на него радиационный щит.

Данная модификация, известная под обозначением NB-36H, совершила 47 полетов, но использовалась лишь в качестве летающей лаборатории: бортовой реактор испытывался исключительно в воздухе, и в качестве собственно силовой установки не применялся ни разу.

Дальнейшего развития ядерная тематика в авиации не получила из-за потенциально катастрофических последствий в случае крушения подобного самолета.

Кроме того, если военному экипажу еще можно было бы приказать пилотировать такой летательный аппарат, то пассажирам какой-либо авиакомпании вряд ли пришлась бы по душе перспектива полета в считанных метрах от ядерного реактора.

Десятилетиями самолеты с ядерными двигателями оставались уделом художников-футуристов.

Однако в случае с концепцией Виналса речь идет не о ядерном реакторе.

«Cловосочетание «ядерная реакция», как правило, связано в сознании людей с опасностью, — отмечает он. — Но термоядерный синтез — совсем другое дело».

В отличие от ядерной реакции, в ходе которой атомы расщепляются, при термоядерном синтезе два или несколько атомов соединяются в более крупный. При этом высвобождается больше энергии, но «грязных» отходов не создается.

Автор фото, Oscar Vinals

Подпись к фото,

Для того, чтобы поднять в воздух такой огромный самолет, потребуется гигантское количество энергии

Виналса не смущает тот факт, что термоядерный синтез пока технологически недоступен.

Концепции, подобные Flash Falcon, не связаны ограничениями сегодняшнего дня — отчасти их роль заключается в том, чтобы показать, какими могут быть разработки в будущем, когда мы овладеем соответствующими технологиями.

Но в случае с термоядерным синтезом, по словам Уикса, нас отделяет от работающих реакторов около 50 лет.

Такие реакторы все еще находятся в экспериментальной стадии. Так, для воплощения в жизнь французского проекта ядерного самолета Iter требуется около десяти лет.

Даже если подобные реакторы удастся создать, и они смогут производить дешевую и экологически чистую энергию, разработчикам придется решать и другие проблемы.

«Следующая трудность будет заключаться в том, чтобы создать чрезвычайно маленький и легкий реактор», — отмечает Уикс.

«В период с 1940-х до 1980-х гг. мы существенно продвинулись в области ядерной энергетики, и этот процесс занял сравнительно небольшой промежуток времени. Над термоядерным синтезом мы бьемся начиная с 1950-х гг., но рабочий реактор до сих пор так и не построен. Чтобы его создать, потребуется еще 20-30 лет».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Американский бомбардировщик XB-70 в свое время тоже планировалось использовать для испытаний ядерного двигателя

По словам Уикса, создание малоразмерного термоядерного реактора, способного вырабатывать достаточно энергии для функционирования самолета (причем в случае с концепцией Виналса речь идет о сверхзвуковом самолете), представляет собой гораздо большую трудность, чем постройка собственно летательного аппарата, способного развивать скорость, в три раза превышающую скорость звука.

Кроме того, ни один имеющийся тип альтернативного авиационного топлива не может сравниться по универсальности и энергоемкости с керосином, используемым в настоящее время в реактивных двигателях, отмечает Уикс.

«Это [авиационный керосин] чрезвычайно энергоемкое топливо, неприхотливое в обращении и сохраняющее свои свойства в широком диапазоне температур. Более того, его можно использовать для охлаждения, в качестве смазки и даже в гидравлических системах».

Глобальное потепление, безусловно, вынуждает конструкторов обращаться к альтернативным источникам энергии, но для того, чтобы самолет мог развивать большие сверхзвуковые скорости, энергии требуется чрезвычайно много, и в этом смысле с керосином мало что сравнится.

Так, аккумуляторные батареи, подобные тем, что установлены на недавно совершившем кругосветный перелет экспериментальном электрическом летательном аппарате Solar Impulse, производят лишь одну двадцатую от количества энергии, заключенного в объеме керосина с той же массой.

Автор фото, Oscar Vinals

Подпись к фото,

Может пройти не одно десятилетие, прежде чем Flash Falcon поднимется в воздух

Не исключено, что в течение следующего столетия конструкторам так и не удастся создать самолет с ядерным двигателем.

По словам Уикса, гораздо вероятнее использование различных гибридных силовых установок — например, пропеллеров, вырабатывающих электроэнергию, которую можно было бы хранить на борту и в дальнейшем использовать для взлета.

Flash Falcon — слишком смелый проект для нынешнего уровня технологий. Но история авиации полна достижений, в свое время считавшихся невозможными.

Не исключено, что этот список когда-нибудь пополнится и термоядерным синтезом.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Ту-95ЛАЛ (заказ 247)Экспериментальный самолет с ядерной силовой установкой

    В конце 40-х начале 50-х годов в СССР развернулись исследования по
созданию ядерных реакторов для корабельных энергоустановок. Работы были сосредоточены в институте, возглавлявшимся академиком И.В.Курчатовым.
Вскоре в тематику этого института вошли работы в области применения ядерной энергии в авиации. Руководство
авиационной тематикой в институте было возложено на академика А.П.
Александрова. 12 августа 1955 года вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, по которому к атомной авиационной проблеме подключались некоторые предприятия
авиационной промышленности. ОКБ-156 А.Н.Туполева и ОКБ-23 В.М.Мясищева должны
были заняться проектированием и постройкой самолетов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люлька разработкой авиационных силовых установок для этих самолетов. Создание самолета с подобной силовой установкой открывало перед ВВС возможность получить в свои
руки пилотируемые боевые системы, продолжительность и дальность полета которых ограничивалась бы только выносливостью экипажа.

    Прорабатывалось несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей с различными схемами передачи
тепловой энергии к двигателям. Отрабатывались различные типы реакторов и систем теплоносителей. Рассматривались приемлемые для применения в
авиации виды биологической защиты экипажа и систем оборудования от воздействия радиоактивного излучения.

    В КБ А.Н.Туполева совместно со смежными предприятиями и организациями была проработана крупномасштабная, рассчитанная на два десятилетия программа создания и развития тяжелых боевых самолетов с ядерными
силовыми установками, которая должна была завершиться постройкой в 70-80 годы полноценных боевых дозвуковых и сверхзвуковых самолетов различного назначения.

    На первом этапе предполагалось создать наземный стенд для отработки
самолетной ядерной силовой установки, затем аналогичная установка должна была быть испытана на летающей
лаборатории с целью отработки системы радиационной защиты экипажа.

    28 марта 1956 года вышло Постановление Совета Министров СССР, согласно которому в КБ начались практические работы по проектированию летающей лаборатории на базе серийного самолета Ту-95 для исследований влияния излучения авиационного ядерного
реактора на самолетное оборудование, а также для изучения вопросов, связанных с радиационной защитой экипажа
и особенностей эксплуатации самолета с ядерным реактором на борту.

    Проектные работы по наземному стенду и установке реактора на самолет проводились в Томилинском филиале КБ, возглавлявшимся И.Ф.Незвалем. Радиационная защита на стенде, а
затем и на летающей лаборатории, получившей обозначение Ту-95ЛАЛ (заказ 247), изготовлялась с использованием совершенно новых для авиастроения материалов. Для освоения в производстве этих новых конструкционных
материалов потребовалась совершенно новые технологии. Они с успехом были освоены в отделе неметаллов КБ под руководством А.С.Файнштейна. Новые защитные авиационные материалы и элементы конструкции из них были созданы совместно со специалистами химической промышленности, проверены
ядерщиками и признаны пригодными для применения в наземной установке и на летающей лаборатории.

    В 1958 году наземный стенд был построен и перевезен на испытательный
полигон под Семипалатинск, одновременно была подготовлена ядерная силовая установка для летающей лаборатории. Для удобства обслуживания реактор на стенде и на летающей лаборатории был выполнен на специальной
платформе с подъемником и, при необходимости, мог опускаться из грузоотсека самолета. В первой половине 1959
года был произведен экспериментальный запуск реактора на наземном стенде. В ходе наземных испытаний удалось
выйти на заданный уровень мощности реактора, теперь можно было переходить к работам на летающей лаборатории.

    Под летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ был выделен серийный Ту-95М №7800408. При переоборудовании в летающую лабораторию бомбардировщик лишился всего вооружения, в том числе и связанной с ним аппаратуры.
Сразу за кабиной пилотов установили пятисантиметровую свинцовую плиту и пакет из полимерных материалов толщиной в 15 см. В носу, хвосте и средней части фюзеляжа, а также на крыльях были установлены датчики, следящие за уровнем радиации. В заднем грузоотсеке разместили экспериментальный реактор. Его защита в некоторой мере напоминала примененную в кабине, однако активная зона реактора помещалась внутри круглого защитного кожуха.
Поскольку реактор использовался только в качестве источника излучения, пришлось оснастить его системой охлаждения. Дистиллированная вода циркулировала в непосредственной близости от ядерного топлива и охлаждала его. Далее тепло передавалось воде второго контура, который рассеивал полученную энергию при помощи радиатора. Последний обдувался набегающим потоком. Внешний кожух реактора в целом вписывался в обводы фюзеляжа бывшего бомбардировщика, однако сверху и по бокам в обшивке пришлось прорезать отверстия и прикрыть их обтекателями.
Кроме того, на нижнюю поверхность фюзеляжа вывели заборное устройство радиатора.

    В экспериментальных целях защитный кожух реактора был оснащен несколькими окнами, размещенными в разных его частях. Открытие и закрытие того или иного окна происходило по команде с пульта управления в кабине экипажа.
При помощи этих окон можно было увеличить излучение в определенную сторону и замерить уровень его отражения от окружающей среды. Все сборочные работы завершились к началу 1961 года.
После переоборудования он был передан заказчику для летных испытаний. С мая по
август 1961 года было на летающей лаборатории выполнено 34 полета. На летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ летали
и проводили испытания летчики-испытатели М.А.Нюхтиков,
Е.А.Горюнов, М.А.Жила и др, ведущим по машине был
Н.В.Лашкевич. Полеты проходили как с холодным реактором, так и с работающим. В
этих полетах в основном проверялась эффективность биологической защиты.
Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где был установлен
датчик, фиксирующий излучение. На борту имелась система управления реактором, подключенная к
пульту экспериментаторов.

    Проведенные летные испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую
эффективность примененной системы радиационной защиты, что позволяло продолжить работы по самолетам с ядерными силовыми установками.
В то же время, обнаружилось несколько проблем конструктивного характера, которые в дальнейшем планировалось исправить. И все же авария подобного атомолета, несмотря на все средства защиты, грозила серьезными экологическими последствиями. К счастью, все экспериментальные полеты Ту-95ЛАЛ прошли штатно и без неполадок.

    В августе 61-го с летающей лаборатории сняли реактор, а сам самолет поставили на стоянку аэродрома на полигоне. Несколько лет спустя Ту-95ЛАЛ без реактора перегнали в Иркутск, где он позже был списан и порезан на металлолом. Согласно некоторым источникам, причиной разделки самолета стали бюрократические дела времен Перестройки. В этот период летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ якобы посчитали боевым самолетом и обошлись с ней в соответствии с международными договоренностями.


    Следующим важным этапом в разработке самолета с ЯСУ должен был стать экспериментальный самолет, получивший по КБ обозначение
«119» (Ту-119). Но вскоре после проведенных испытаний Ту-95ЛАЛ
все работы по атомной авиационной тематике были свернуты по причине финансовых ограничений. Надо
вспомнить, что в это же время в СССР развертывались программы строительства ядерных подводных ракетоносцев,
межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования, и если бы сюда добавилась программа разработки и строительства атомных самолетов,
то даже такая богатая страна, как СССР, могла бы не выдержать таких расходов. В определенной степени
опасались также возможной аварии атомного самолета, способной вызывать заражение ядерными компонентами больших пространств.

    Испытанная на данном этапе биологическая зашита оказалась хоть и
надежной, но все же громоздкой и тяжелой для применения в авиации и требовались дальнейшие работы в этом
направлении. И еще один немаловажный фактор. К этому времени американцы, испытав свою летающую лабораторию с ядерной силовой установкой на базе В-36,
выполненной аналогично Ту-95ЛАЛ, практически свернули дальнейшие свои работы в этой области.
Догонять стало в этом направлении некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.

    Решение о прекращении работ по атомному самолету было принято, но
сама идея самолета с ядерной силовой установкой получила признание и стала вполне материальной в виде экспериментальных реакторов и летающих
лабораторий, построенных в СССР и США.

Описание
Конструкция	ОКБ А. Н.Туполева
Обозначение	Ту-95ЛАЛ
Тип	экспериментальный самолет с ЯСУ
Силовая установка
Число двигателей	4
Двигатель	ТВД НК-12М
Мощность, э.л.с.	15000

Источники информации:

1. Под знаками «АНТ» и «ТУ» / В.Ригмант, Авиация и космонавтика № 7.1999 /
2. Ту-95 / В.Ригмант, Авиация и космонавтика № 2. 2001 /
3. «Ядерная жар-птица» / Л.Н.Смиренный, «Наука и жизнь» №6, 2008 /
4. Ту-95 / Русская сила /

Самолет с ядерным двигателем. Атомолет

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:

1. Самолеты могли по нескольку дней находится в воздухе у границ противника.
2. 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?.

Написать комментарий

• ВМС США впервые за несколько десятилетий развернули новую торпеду
• ОБЛОМКИ КОРАБЛЕЙ В ЧЁРНОМ МОРЕ, ВОЗРАСТ КОТОРЫХ СОСТАВЛЯЕТ 2400 ЛЕТ

Создание атомных авиационных двигателей в ссср. Стратегический бомбардировщик с атомными двигателями

09:54 08.01.2016

В конце 1950-х годов в США и СССР конструкторы бились над созданием способа доставки смертоносного ядерного груза на территорию противника. Ракетная техника на тот момент еще не была достаточно надежной, и большие надежды возлагалась на бомбардировщики, причем нужную дальность предполагалось получить c помощью атомной энергии.

В конце 1950-х годов в США и СССР конструкторы бились над созданием способа доставки смертоносного ядерного груза на территорию противника. Ракетная техника на тот момент еще не была достаточно надежной, и много ожидали от бомбардировщиков, причем нужную дальность предполагалось получить c помощью атомной энергии.Время ядерных надежд
Использование ядерного реактора на борту самолета только сегодня кажется чем-то сумасшедшим. К концу 1950-х годов в Обнинске запущена первая в мире атомная электростанция, со стапелей в море уходит первая атомная подводная лодка, заложен первый в мире атомный ледокол «Ленин». Атомная энергия открывала перед военными и гражданскими конструкторами уникальные перспективы.Так, ледокол «Ленин» в сутки расходовал примерно 45 граммов ядерного топлива и без реактора для такой работоспособности ему потребовались бы тонны нефти. То же касалось и атомных подводных лодок, у которых значительно увеличилось время автономной работы и скоростные характеристики. Казалось, в скором времени в небе появятся самолеты, время полета которых было бы ограничено лишь физическими возможностями экипажа. Это было очень кстати для советских стратегических бомбардировщиков, которым требовалась для поражения отдаленных целей на территории США сумасшедшая дальность полета в 16-25 тыс. километров.Постановлением правительства от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию с двигателем КБ Н. Кузнецова, а ОКБ Мясищева – проект сверхзвукового бомбардировщика с ядерным двигателем КБ А. Люльки. Главной проблемой, которую необходимо было решить конструкторам, была защита экипажа от радиационного излучения силовой установки, а также безопасность летающего ядерного реактора в случае катастрофы.Реактор размером со шкаф
Двигатель на основе ядерной энергии имеет не такой уж сложный принцип работы, как может показаться на первый взгляд. В этой силовой установке теплота, генерируемая в ядерном реакторе, подводится в газотурбинный двигатель к воздуху и преобразуется в тягу. Различают открытую и закрытую схемы таких двигателей. В первом случае сжатый в компрессоре двигателя воздух нагревается непосредственно в каналах ядерного реактора до высокой температуры, поступает в турбину, а затем выбрасывается из сопла. При закрытой схеме тепловая энергия ядерного реактора подводится в теплообменнике (теплообменниках) газотурбинного двигателя к воздуху теплоносителем, циркулирующим в замкнутом контуре (контурах).Понятно, что открытая схема менее экологична: при ее использовании самолет оставляет за собой радиоактивный след. Но нужно понимать, что воздействие радиации в тот момент было не вполне изучено. Человечество еще не знало Чернобыля и связанной с ним боязни атомной энергии, а перспектива ядерной войны еще казалась чем-то фантастическим. Именно поэтому было решено разрабатывать двигатели двух схем: КБ Люльки было поручено создание «открытого» двигателя, КБ Кузнецова – «закрытого».Первой проблемой, с которой столкнулись конструкторы, был вес реактора. Если для атомной станции, подводной лодки или ледокола его вес не имел каких-то серьезных ограничений, то в авиации, как известно, каждый грамм на счету. Туполев выговаривал ядерщикам: «Ваш реактор похож на огромный дом. Так знайте же, что дома по воздуху не летают!».Конструкторам удалось решить проблему излишнего веса: получившийся реактор удивил даже самого Курчатова. Когда руководитель ядерной программы увидел реактор размером с небольшой шкаф, он не смог поверить, что перед ним его работающий прототип, а не макет. Параллельно с разработкой двигателей шло и создание проектов планера атомных бомбардировщиков.Смертоносный беспилотник
В КБ Мясищева был разработан уникальный проект бомбардировщика М-60, который до сих пор не имеет аналогов. Расчетная скорость составляла 3000-3200 км/ч, дальность полета – 25 000 км, практический потолок – 20 000 м. При этом взлетная масса супербомбардировщика была более 250 тонн.Экипаж машины находился в глухой многослойной свинцовой капсуле весом около 60 тонн, что позволяло защитить его от излучения. При этом для визуального обзора предполагалось использовать телевизионные, радиолокационные экраны и перископы. Ясно, что взлететь, а тем более благополучно приземлиться на машине весом в четверть тысячи тонн с помощью перископа почти невозможно, поэтому управление бомбардировщиком во многом ложилось на автоматику. Позже конструкторами было предложено и вовсе отказаться от экипажа, но идея была отвергнута военными, которые считали, что автоматика не сможет в случае необходимости совершить маневр, а значит, самолет будет более уязвимым. Да и, вообще, проект огромного беспилотника за десятилетия до «Бурана» выглядел дико.Для обслуживания атомного монстра были необходимы специальные комплексы и взлетно-посадочная полоса толщиной не менее полуметра. Двигатели предполагалось устанавливать на самолет непосредственно перед вылетом. Заправка, доставка экипажа, подвеска вооружения должны были осуществляться автоматизированно ввиду большого радиационного фона.Однако у самолета были большие проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды как в местах базирования, так и во время полета, а кроме того, авиакатастрофа неизбежно привела бы и к катастрофе экологической: урана в авиационном реакторе было примерно столько же, сколько и в Чернобыльской атомной станции во время аварии. Во многом именно это привело к тому, что проект М-60 был закрыт. Но это вовсе не означало, что на планах создания атомолета был поставлен крест.Никакой радиации в атмосферу!
В 1959 году прошло историческое совещание, участниками которого были Королев, Янгель, Келдыш и многие другие ключевые фигуры атомной, авиационной и космической отраслей СССР. Председателем был Курчатов, и именно его слова все ждали. Согласно воспоминаниям присутствовавшего на этом совещании инженера-конструктора Павла Гонина, тяжелобольной Курчатов, с трудом поднявшись из-за стола, сказал:«Работа выполнена большая. Однако есть одно «но». Вы подумали о том, какова будет судьба населения, на головы которого падут радиоактивные выбросы двигателя?».Ответ руководителя группы, что, дескать, судя по расчетам, выбросы эти будут не такими уж значительными, Курчатова не удовлетворил.«Ни грамма радиоактивных веществ в атмосферу! — категорично заявил он. — Иначе через пару десятилетий на планете нельзя будет жить…».После этого выступления всем стало понятно: приоритетной задачей в создании ядерного двигателя будет не тяга, а безопасность. Вскоре проблема была решена: от открытой схемы было решено отказаться, а закрытая была значительно модернизирована, фактически превратившись в летающую атомную станцию. Однако именно тогда внимание правительства переключилось на ракетную технику. Продолжение проект получил только через год благодаря тому, что появились сообщения: США далеко продвинулись в своих разработках, вплотную подойдя к созданию атомолета. Правительство СССР дало разрешение на испытание летающей лаборатории на базе Ту-95, которая уже была создана в ОКБ Туполева.Ядерный «Медведь»
Испытания Ту-95 с ядерным реактором на борту проходили на Семипалатинском полигоне, где «медведь» с ядерным реактором на борту поднимался в воздух 38 раз. В ходе испытаний в первую очередь проверялось «поведение» реактора в условиях полета: как он будет выдерживать перегрузки, вибрацию. Кроме того, испытывалась биологическая защита экипажа, психологическая реакция летчиков на то, что они подвергаются облучению. Дело в том, что хотя решить вопрос выбросов во время полета удалось, но экипаж по-прежнему испытывал на себе относительно небольшое воздействие радиации. Реактор устанавливался в хвосте самолета на максимальном удалении от кабины, которая имела двухслойную защиту, в которую входила в том числе и пятисантиметровая свинцовая плита. И все же, за время полноценного двухсуточного полета экипаж получал облучение, равное 5 БЭР (допустимое облучение для сотрудников атомной электростанции за год в нормальных условиях). И хотя это облучение не являлось опасным (для населения допускается разовая доза в 25 БЭР), предполагалось, что летать на атомолетах будут только летчики, достигшие 40 лет и имеющие детей. Кроме того, через 5-7 полетов их планировалось переводить на полеты в обычных Ту-95.Кроме того, испытания показали, что радиация опасно воздействует на смазку и электронную аппаратуру, которую приходилось одевать в специальную «защитную рубашку». Планер Ту-95 за время полета также становился радиоактивным и самолет приходилось после посадки помещать на несколько недель в наглухо закрытый отстойник. Проблемой была и остановка двигателя, который приходилось «расхолаживать», снимая тепло. И все же опытные полеты дали понять, что создание самолета с ядерной силовой установкой возможно, и в КБ Туполева начались работы по созданию планера для будущего атомолета, за которым закрепилось название Ту-120. Однако проект и этого атомолета был закрыт. Связано это с тем, что военным требовался сверхзвуковой бомбардировщик, что влекло за собой увеличение мощности реактора, а вслед за этим – облучения экипажа и веса машины. Кроме того, большие деньги из бюджета страны выделялись в тот момент на стратегические ракетные системы и ядерный морской флот, и на дорогостоящий проект атомолета их просто не хватило. Помимо всего прочего, в США указом Джона Кеннеди работы по созданию атомолета были свернуты.Антей-охотник
Последним советским проектом самолета с ядерной силовой установкой стал противолодочный Ан-22 «Антей», идея создания которого появилась в 1965 году. По задумке конструкторов, в случае кризисной ситуации эта машина могла несколько суток барражировать над американской подводной лодкой и в случае пуска ракеты сразу же потопить ее. Выбор пал на «Антей» потому, что на тот момент это был самый большой советский самолет, что позволяло установить более серьезную, чем на Ту-95ЛАЛ биологическую защиту.На взлете и посадке самолет использовал обычное топливо, после чего работу силовой установки обеспечивал реактор. Машина имела расчетную дальность полета в 27 тысяч километров, продолжительность полета составляла 50 часов. Всего «Антей» с реактором совершил 22 полета. Испытания показали, что воздействие радиации на экипаж является минимальным.Закрытие проекта Ан-22ПЛО было связано с начавшейся разрядкой отношений между СССР и США, а также тем, что в случае катастрофы опасность радиоактивного заражения местности по-прежнему оставалось.Ничто не забыто
После закрытия программ атомолетов многие конструкторы считали, что у ядерных двигателей большое будущее. И оказались правы. В начале XXI века многие проекты XX века с использованием ЯСУ были переосмыслены с использованием современных технологий.В 2003 году военно-исследовательская лаборатория ВВС США профинансировала разработку атомного двигателя для беспилотника-разведчика Global Hawk, благодаря которому он смог бы находиться в воздухе несколько месяцев. Причина ясна: один БПЛА с ядерным реактором смог бы заменить десятки таких же беспилотников с обычными силовыми установками. Ведутся в штатах также и исследования по созданию ракеты с ядерной силовой установкой для полета на Марс.В России проект ракетного ядерного двигателя включен в федеральную космическую программу Роскосмоса. Разработка этой силовой установки, которая необходима для освоения дальнего космоса, должна занять около пяти лет, а значит, первый образец ядерного двигателя для космоса мы можем увидеть в 2020 году.

Нетрудно догадаться, что идея самолета с ядерной энергетической установкой пришла в головы не только американских военных и конструкторов. В Советском Союзе, делавшем первые шаги в освоении атомных технологий, в конце сороковых годов тоже появились подобные предложения. Правда, из-за общего отставания в проектах ядерных боезарядов до определенного времени СССР не занимался этим вопросом всерьез. Тем не менее, со временем появилась возможность выделить определенные силы для создания атомолетов, к тому же стране по-прежнему были нужны подобные самолеты. Вернее, советским военно-воздушным силам были нужны не атомолеты как класс техники, а некое новое средство доставки ядерных вооружений на территорию вероятного противника.

Первые отечественные стратегические бомбардировщики имели недостаточную дальность. Так, после нескольких лет работы конструкторский коллектив под руководством В.М. Мясищева удалось поднять дальность самолета 3М до 11-11,5 тысяч километров. При применении системы дозаправки в полете этот показатель возрастал. Однако стратегические бомбардировщики того времени имели немало проблем. В свете повышения дальности наибольшей трудностью было обеспечение своевременной дозаправки в условиях риска атаки вражеских истребителей. В дальнейшем из-за развития средств противовоздушной обороны проблема дальности обострилась, а также понадобилось начать работы по созданию сверхзвуковых самолетов стратегического класса.

К концу пятидесятых годов, когда начали рассматриваться эти вопросы, появилась возможность провести изыскания по теме альтернативных силовых установок. Одним из основных вариантов стали ядерные энергоустановки. Помимо обеспечения высокой дальности полета, в том числе и сверхзвукового, они сулили большую экономию в финансовом плане. В условиях того времени полет на максимальную дальность одного полка стратегических бомбардировщиков с реактивными двигателями мог «съесть» несколько тысяч тонн керосина. Таким образом, все расходы на строительство сложной ядерной энергетической установки были полностью оправданными. Однако советские инженеры, как и американские, столкнулись с целым рядом проблем, свойственных таким силовым установкам.

Начало

Первые документальные свидетельства существования советской программы атомолетов относятся к 1952 году, когда директор Института физических проблем АН СССР будущий академик А.П. Александров отправил И.В. Курчатову документ, в котором говорилось о принципиальной возможности создания ядерной энергоустановки для самолетов. Следующие три года ушли на неспешное изучение теоретических сторон вопроса. Только в апреле 1955 году Совмин СССР издал постановление, согласно которому конструкторские бюро А.Н. Туполева, С.А. Лавочкина и В.М. Мясищева должны были начать разработку тяжелого самолета с ядерной энергоустановкой, а проектным организациям Н.Д. Кузнецова и А.М. Люльки поручалось создать двигатели для них. На этом этапе советская программа по созданию летательных аппаратов с ядерной силовой установкой разделилась на несколько проектов, отличавшихся друг от друга типом самого летательного аппарата, схемой двигателя и т.п.

Межконтинентальная крылатая ракета «Буря» — бабушка «Бурана»

К примеру, ОКБ-301 (главный конструктор С.А. Лавочкин) поручили создание межконтинентальной крылатой ракеты «375». Основой для этого должна была стать ракета «Буря», также известная под обозначением «350». После ряда изысканий определился облик новой ракеты «375». Фактически это была все та же «Буря», но вместо прямоточного реактивного двигателя на керосине на нее предлагалось установить небольшой ядерный реактор. Проходя по каналам внутри ракеты, забортный воздух должен был соприкасаться с активной зоной реактора и нагреваться. Это одновременно предохраняло реактор от перегрева и обеспечивало достаточную тягу. Также планировалось изменить компоновку исходной конструкции ввиду отсутствия необходимости в баках для топлива. Разработка самой ракеты была сравнительно простой, но, как это нередко бывает, подвели смежники. ОКБ-670 под руководством М.М. Бондарюка довольно долго не могло справиться с созданием прямоточного ядерного двигателя для изделия «375». В результате новую крылатую ракету даже не построили в металле. Вскоре после смерти Лавочкина в 1960 году тема «375» вместе с оригинальной «Бурей» была закрыта. К этому времени проектирование ядерного двигателя сдвинулось с мертвой точки, но до испытаний готового образца по-прежнему было еще далеко.

Более сложное задание получили коллективы В.М. Мясищева и А.М. Люльки. Они должны были сделать стратегический бомбардировщик с ядерной силовой установкой. Проект самолета с индексом «60» или М-60 поначалу казался простым. Предполагалось поставить на разрабатываемый бомбардировщик М-50 ядерные турбореактивные двигатели, что не потребовало бы дополнительных затрат времени и сил. М-60 всерьез считался претендентом на звание первого полноценного атомолета не только в СССР, но и в мире. Только всего через несколько месяцев после начала проекта выяснилось, что строительство «Изделия 60» откладывается, как минимум, на несколько лет. В проекте нужно было решить массу специфических вопросов, которые ранее просто не вставали перед отечественными авиастроителями.

В первую очередь, вопросы вызывала защита экипажа. Конечно, можно было бы усадить летчиков в монолитную металлическую капсулу. Однако в таком случае нужно было каким-то образом обеспечить приемлемый обзор, а также сделать некие системы спасения. Вторая серьезная проблема проекта М-60 касалась безопасности наземного персонала. По предварительным расчетам, после всего одного полета подобный бомбардировщик должен был «фонить» в течение пары месяцев. Обслуживание подобной техники требовало нового подхода, например, создания неких систем для дистанционной работы с узлами и агрегатами. Наконец, самолет «60» нужно было делать из новых сплавов: конструкция, построенная в соответствии с имеющимися технологиями, имела бы недостаточный ресурс ввиду радиационных и тепловых нагрузок. Дополнительную сложность проекту придавал выбранный тип двигателя: турбореактивный открытой схемы.

Все технические проблемы, связанные с характерными особенностями в результате заставили конструкторов полностью пересмотреть свои первые идеи. Планер самолета М-50 нельзя было использовать вместе с ядерными двигателями. Так появился обновленный облик проекта «60». Теперь атомолет выглядел как среднеплан с тонким трапециевидным крылом. Стабилизатор аналогичной формы планировалось устанавливать на киле. В передней части фюзеляжа, перед крылом разместили воздухозаборники полукруглого сечения. Они шли вдоль фюзеляжа по всей его длине, огибая грузоотсек в средней части. Четыре ядерных турбореактивных двигателя открытого цикла поместили в самом хвосте фюзеляжа, собрав их в квадратный пакет 2х2.

В носу М-60 предполагалось устанавливать многослойную капсулу-кабину экипажа. Поддержание рабочего давления внутри кабины осуществлялось при помощи запаса сжиженного воздуха на борту. От забора атмосферного воздуха быстро отказались из-за возможности попадания в самолет радиоактивных частиц. Капсула-кабина для обеспечения должного уровня защиты не имела никакого остекления. Наблюдение за обстановкой летчики должны были вести через перископы, телесистемы, а также при помощи радиолокационной станции. Для обеспечения взлета и посадки планировалось создать специальную автоматическую систему. Интересно, что планы насчет автоматической системы управления чуть не привели к изменению статуса проекта. Появилась идея сделать М-60 полностью беспилотным. Однако в результате споров военные настояли на создании именно пилотируемого самолета. Одновременно с М-60 создавался проект летающей лодки М-60М. Такой атомолет не нуждался в уязвимых для удара с воздуха взлетных полосах, а также немного облегчал обеспечение ядерной безопасности. От оригинального самолета «60» летающая лодка отличалась расположением воздухозаборников и другим шасси лыжного типа.

Предварительные расчеты показали, что при взлетном весе порядка 250 тонн самолет М-60 должен иметь тягу двигателей на уровне 22-25 тонн каждый. При таких двигателях бомбардировщик на высотах около 20 километров мог бы летать со скоростью порядка 3000 км/ч. В конструкторском бюро А.М. Люльки рассматривалось два основных варианта подобных турбореактивных ядерных двигателей. Соосная схема подразумевала размещение ядерного реактора на том месте, где в обычных ТРД находится камера сгорания. В таком случае вал двигателя проходил прямо через конструкцию реактора, в том числе и через активную зону. Также рассматривалась схема двигателя, получившая условное название «Коромысло». В этом варианте двигателя реактор был вынесен в сторону от вала компрессора и турбины. Воздух от воздухозаборника по изогнутой трубе доходил до реактора и точно так же попадал к турбине. В плане безопасности агрегатов двигателя выгоднее была схема «коромысло», однако она проигрывала соосному двигателю в простоте конструкции. Что касается радиоактивной опасности, то в этом аспекте схемы почти не различались. Конструкторы ОКБ-23 прорабатывали два варианта компоновки двигателей с учетом их габаритов и конструктивных отличий.

М-30

К концу разработки проекта М-60 и заказчик, и конструкторы пришли к не слишком приятным выводам относительно перспектив атомолетов. Все признавали, что при своих преимуществах ядерные двигатели имеют ряд серьезных недостатков, как конструктивного, так и радиационного характера. При этом именно в создание ядерных двигателей упиралась вся программа. Несмотря на затруднения с созданием двигателей, Мясищев убедил военных в необходимости дальнейшего продолжения исследований и конструкторских работ. В то же время, новый проект подразумевал установку ядерных двигателей закрытого типа.

Новый самолет получил название М-30. Уже к концу пятидесятых годов конструкторы определились с его обликом. Это был летательный аппарат, выполненный по схеме «утка» и оснащенный двумя килями. В середине фюзеляжа самолета размещались грузоотсек и реактор, а в хвостовой части – шесть ядерных турбореактивных двигателей закрытого цикла. Энергетическая установка для М-30 разрабатывалась в конструкторском бюро Н.Д. Кузнецова и подразумевала передачу тепла от реактора к воздуху в двигателе через теплоноситель. В качестве последнего рассматривались литий и натрий в жидком состоянии. Кроме того, конструкция ядерных ТРД закрытого типа позволяла использовать в них обычный керосин, что обещало упростить эксплуатацию самолета. Характерной чертой нового двигателя закрытой схемы стало отсутствие необходимости в плотной компоновке двигателей. Благодаря применению трубопровода с теплоносителем, реактор можно было надежно закрыть изолирующими конструкциями. Наконец, двигатель не выбрасывал в атмосферу радиоактивное вещество, что позволило упростить систему вентиляции кабины пилотов.

В целом, использование двигателя закрытого типа оказалось более выгодным по сравнению с предыдущим вариантом. В первую очередь, выгода имела весовое «воплощение». Из 170 тонн взлетного веса самолета 30 приходилось на двигатели и систему переноса тепла и 38 на защиту реактора и экипажа. Одновременно с этим полезная нагрузка М-30 составляла 25 тонн. Расчетные летные характеристики М-30 незначительно отличались от данных М-60. Первый полет нового бомбардировщика с ядерной энергетической установкой был запланирован на 1966 год. Однако за несколько лет до этого все проекты с литерой «М» были свернуты. Сначала ОКБ-23 привлекли к работам по другой тематике, а позже его реорганизовали. Согласно некоторым источникам, инженеры этой организации не успели даже развернуть полноценное проектирование бомбардировщика М-30.

Ту-95ЛАЛ

Одновременно с ОКБ-23 над своим проектом работали конструкторы фирмы Туполева. Их задание было немного более простым: доработать имеющийся Ту-95 для использования с ядерной энергоустановкой. До конца 55-го года инженеры занимались проработкой различных вопросов, касавшихся конструкции самолета, специфической силовой установки и т.п. Примерно в это же время советские разведчики, работавшие в США, начали присылать первые сведения относительно аналогичных американских проектов. Советским ученым стало известно о первых полетах американской летающей лаборатории с ядерным реактором на борту. При этом имеющиеся сведения были далеко не полными. Поэтому нашим инженерам пришлось провести мозговой штурм, по результатам которого они пришли к выводу о простой «вывозке» реактора, без использования его в качестве источника энергии. Собственно говоря, так и было в действительности. Кроме того, целью пробных полетов наши ученые посчитали измерение различных параметров, прямо или косвенно связанных с влиянием радиации на конструкцию самолета и его экипаж. Вскоре после этого Туполев и Курчатов договорились о проведении подобных испытаний.

Ту-95 ЛАЛ, на фото виден выпуклый фонарь над реактором

Разработка летающей лаборатории на базе Ту-95 велась интересным способом. Конструкторы ОКБ-156 и ученые-атомщики регулярно устраивали семинары, в ходе которых последние рассказывали первым обо всех нюансах атомных энергоустановок, об их защите и особенностях конструирования. Таким образом, инженеры-авиастроители получали всю необходимую информацию, без которой не смогли бы сделать атомолет. По воспоминаниям участников тех мероприятий, одним из самых запоминающихся моментов стало обсуждение защиты реакторов. Как говорили атомщики, готовый реактор со всем системами защиты имеет размер небольшого дома. Отдел компоновки конструкторского бюро заинтересовался этой проблемой и вскоре разработал новую схему реактора, при которой все агрегаты имели приемлемые размеры и одновременно с этим обеспечивался должный уровень защиты. С аннотацией в стиле «на самолетах дома не возят» эта схема была продемонстрирована ученым-физикам. Новый вариант компоновки реактора был тщательно проверен, одобрен ядерщиками и принят в качестве основы для энергоустановки для новой летающей лаборатории.

Главной целью проекта Ту-95ЛАЛ (летающая атомная лаборатория) была проверка уровня защиты бортового реактора и отработка всех нюансов конструкции, связанных с ней. Уже на стадии проектирования был применен интересный подход. В отличие от коллектива Мясищева, туполевцы решили защищать экипаж только с наиболее опасных направлений. Основные элементы радиационной защиты разместили за кабиной, а остальные направления прикрывались менее серьезными пакетами различных материалов. Кроме того, получила дальнейшее развитие идея компактной защиты реактора, которая с некоторыми изменениями вошла в проект Ту-95ЛАЛ. На первой летающей лаборатории планировалось опробовать примененные идеи защиты агрегатов и экипажа, а полученные данные использовать для дальнейшего развития проекта и, если понадобится, изменения конструкции.

К 1958 году был построен первый пробный реактор, предназначенный для испытаний. Его поместили в габаритный имитатор фюзеляжа самолета Ту-95. Вскоре испытательный стенд вместе с реактором отправили на полигон под Семипалатинском, где в 1959 году работы дошли до пробного запуска реактора. До конца года его вывели на расчетную мощность, а также доработали системы защиты и управления. Одновременно с испытаниями первого реактора шла сборка второго, предназначенного для летающей лаборатории, а также переделка серийного бомбардировщика для использования в эксперименте.

Серийный Ту-95М №7800408 при переоборудовании в летающую лабораторию лишился всего вооружения, в том числе и связанной с ним аппаратурой. Сразу за кабиной пилотов установили пятисантиметровую свинцовую плиту и пакет из полимерных материалов толщиной в 15 см. В носу, хвосте и средней части фюзеляжа, а также на крыльях были установлены датчики, следящие за уровнем радиации. В заднем грузоотсеке разместили экспериментальный реактор. Его защита в некоторой мере напоминала примененную в кабине, однако активная зона реактора помещалась внутри круглого защитного кожуха. Поскольку реактор использовался только в качестве источника излучения, пришлось оснастить его системой охлаждения. Дистиллированная вода циркулировала в непосредственной близости от ядерного топлива и охлаждала его. Далее тепло передавалось воде второго контура, который рассеивал полученную энергию при помощи радиатора. Последний обдувался набегающим потоком. Внешний кожух реактора в целом вписывался в обводы фюзеляжа бывшего бомбардировщика, однако сверху и по бокам в обшивке пришлось прорезать отверстия и прикрыть их обтекателями. Кроме того, на нижнюю поверхность фюзеляжа вывели заборное устройство радиатора.

В экспериментальных целях защитный кожух реактора был оснащен несколькими окнами, размещенными в разных его частях. Открытие и закрытие того или иного окна происходило по команде с пульта управления в кабине экипажа. При помощи этих окон можно было увеличить излучение в определенную сторону и замерить уровень его отражения от окружающей среды. Все сборочные работы завершились к началу 1961 года.

В мае 1961 года Ту-95ЛАЛ впервые поднялся в воздух. За следующие три месяца было выполнено 34 полета с «холодным» и работающим реактором. Все эксперименты и замеры доказали принципиальную возможность размещения ядерного реактора на борту самолета. В то же время, обнаружилось несколько проблем конструктивного характера, которые в дальнейшем планировалось исправить. И все же авария подобного атомолета, несмотря на все средства защиты, грозила серьезными экологическими последствиями. К счастью, все экспериментальные полеты Ту-95ЛАЛ прошли штатно и без неполадок.

Демонтаж реактора из самолета Ту-95 ЛАЛ

В августе 61-го с летающей лаборатории сняли реактор, а сам самолет поставили на стоянку аэродрома на полигоне. Несколько лет спустя Ту-95ЛАЛ без реактора перегнали в Иркутск, где он позже был списан и порезан на металлолом. Согласно некоторым источникам, причиной разделки самолета стали бюрократические дела времен Перестройки. В этот период летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ якобы посчитали боевым самолетом и обошлись с ней в соответствии с международными договоренностями.

Проекты «119» и «120»

По результатам испытаний самолета Ту-95ЛАЛ ученые-атомщики доработали реактор для самолетов, а в конструкторском бюро Туполева начали работы по созданию нового атомолета. В отличие от предыдущего экспериментального самолета, новый предлагалось делать на основе пассажирского Ту-114 с фюзеляжем немного большего диаметра. Самолет Ту-119 предполагалось оснастить двумя керосиновыми турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя НК-14А, созданными на их базе. «Четырнадцатые» двигатели кроме стандартной камеры сгорания оснащались теплообменником для функционирования в режиме нагрева воздуха от реактора, по закрытой схеме. Компоновка Ту-119 в определенной мере напоминала размещение агрегатов на Ту-95ЛАЛ, однако на этот раз на самолете предусматривались трубопроводы для теплоносителя, соединявшие реактор и два двигателя.

Создание турбовинтовых двигателей с теплообменниками для передачи тепла от реакторов шло небыстро из-за постоянных задержек и проблем. Как результат, самолет Ту-119 так и не получил новые двигатели НК-14А. Планы на создание двух летающих лабораторий с двумя ядерными двигателями на каждой не были воплощены. Неудача с первыми экспериментальными самолетами «119» привела к срыву дальнейших планов, подразумевавших строительство самолета сразу с четырьмя НК-14А.

Закрытие проекта Ту-119 похоронило и все планы на проект «120». Этот высокоплан со стреловидным крылом должен был оснащаться четырьмя двигателями, а в фюзеляже нести противолодочное оборудование и вооружение. Такой противолодочный самолет, по расчетам, мог производить патрулирование в течение двух суток. Дальность и продолжительность полета фактически ограничивались лишь возможностями экипажа. Также в ходе проекта «120» прорабатывались возможности создания стратегического бомбардировщика наподобие Ту-95 или 3М, но с шестью двигателями и сверхзвукового ударного самолета с возможностью маловысотного полета. Ввиду проблем с двигателями НК-14А все эти проекты были закрыты.

Ядерный «Антей»

Несмотря на неудачное окончание проекта «119», военные не утратили желание получить сверхдальний противолодочный самолет с большой грузоподъемностью. В 1965 году за основу для него решили взять транспортный самолет Ан-22 «Антей». Внутри широкого фюзеляжа этого самолета можно было разместить и реактор, и целый набор вооружений, и рабочие места операторов вместе со специальной аппаратурой. В качестве двигателей для самолета АН-22ПЛО снова предложили НК-14А, работы по которым понемногу стали продвигаться вперед. По расчетам, продолжительность патрулирования такого самолета могла достигать 50 (пятидесяти!) часов. Взлет и посадка производились с использованием керосина, полет на крейсерской скорости – на выделяемом реактором тепле. Стоит отметить, 50 часов являлись лишь рекомендованной продолжительностью полета. На практике такой противолодочный самолет мог летать и больше, пока экипаж не потеряет способность к эффективной работе или пока не начнутся проблемы технического характера. 50 часов в этом случае являлись своеобразным гарантийным сроком, в течение которого Ан-22ПЛО не имел бы никаких проблем.

Сотрудники конструкторского бюро О.К. Антонова с умом распорядились внутренними объемами грузоотсека «Антея». Сразу за кабиной экипажа поместили отсек для целевого оборудования и его операторов, за ним предусмотрели бытовые помещения для отдыха, затем «вставили» отсек для спасательного катера на случай аварийной посадки на воду, а в задней части грузовой кабины поместили реактор с защитой. При этом почти не оставалось места для вооружения. Мины и торпеды предложили поместить в увеличенных обтекателях шасси. Однако после предварительных работ по компоновке вскрылась серьезная проблема: готовый самолет получался слишком тяжелым. Ядерные двигатели НК-14А мощностью в 8900 л.с. просто не могли обеспечить требуемые летные характеристики. Эту проблему решили путем изменения конструкции защиты реактора. После доработки ее масса ощутимо сократилась, но уровень защиты не только не пострадал, но даже немного вырос. В 1970 году Ан-22 №01-06 оснастили точечным источником излучения с защитой, выполненной в соответствии с поздними версиями проекта Ан-22ПЛО. В ходе десяти испытательных полетов выяснилось, что новый вариант защиты полностью себя оправдал, причем не только в весовом аспекте.

Полноценный реактор создавался под руководством А.П. Александрова. В отличие от предыдущих конструкций, новый авиационный реактор оснащался собственными системами управления, автоматической защитой и т. п. Для управления реакцией новый ядерный агрегат получил обновленную систему управления угольными стержнями. На случай экстренной ситуации предусмотрели специальный механизм, буквально выстреливавший эти стержни в активную зону реактора. Ядерную энергетическую установку смонтировали на самолете №01-07.

Программа испытаний под кодовым названием «Аист» началась в том же 1970 году. В ходе испытаний было проведено 23 полета, почти все прошли без нареканий. Единственная техническая проблема касалась разъема одного из блоков аппаратуры. Из-за отошедшего контакта в ходе одного из полетов не удалось включить реактор. Небольшой ремонт «в полевых условиях» позволил продолжить полноценные полеты. После 23-го полета испытания Ан-22 с работающим ядерным реактором на борту признали успешными, опытный самолет поставили на стоянку и продолжили изыскания и конструкторские работы по проекту Ан-22ПЛО. Однако и в этот раз недостатки конструкции и сложность ядерной силовой установки привели к закрытию проекта. Сверхдальний противолодочный самолет получался сверхдорогим и сверхсложным. В середине семидесятых проект Ан-22ПЛО был закрыт.

После прекращения работ по противолодочному варианту «Антея» в течение некоторого времени рассматривались другие варианты применения атомолетов. К примеру, всерьез предлагалось сделать на базе Ан-22 или подобной ему машины барражирующий носитель стратегических ракет. Со временем появились и предложения, касавшиеся повышения уровня безопасности. Основное заключалось в оборудовании реактора собственной системой спасения на основе парашютов. Таким образом, при аварии или серьезных повреждениях самолета его энергетическая установка могла самостоятельно совершать мягкую посадку. Району ее приземления не грозило заражение. Тем не менее, эти предложения не получили дальнейшего развития. Из-за былых неудач основной заказчик в лице министерства обороны охладел к атомолетам. Казавшиеся безграничными перспективы этого класса техники не устояли перед напором технических проблем и, как следствие, не привели к ожидавшемуся результату. В последние годы время от времени появляются сообщения о новых попытках создания самолетов с ядерной энергетической установкой, но и через полвека после полетов летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ ни один самолет не летал с использованием энергии деления ядер урана.

По материалам сайтов:
http://vfk1.narod.ru/
http://testpilot.ru/
http://airwar.ru/
http://nkj.ru/
http://laspace.ru/
http://airbase.ru/

Ctrl
Enter

Заметили ошЫ
бку
Выделите текст и нажмите
Ctrl+Enter

Проект стратегического атомного бомбардировщика М-60

Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории, и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.

Туполевская летающая лаборатория, построенная на базе Ту-95 в рамках проекта «119″, оказалась фактически единственным летательным аппаратом, на котором идея атомной силовой установки была хоть как-то реализована в металле.

Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же, над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть, только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.

В то же время, в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны — в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.

Научным руководителем работ стал будущий академик А. П.Александров. Рассматривались несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывались различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и т.д. Исследовались приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 г. Александров докладывал Курчатову: «…Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых самолетов…».

Однако чтобы идея пробила себе дорогу, понадобилось еще три года. За это время успели подняться в небо первые М-4 и Ту-95, в Подмосковье начала работать первая в мире атомная электростанция, началась постройка первой советской атомной подлодки. Наша агентура в США стала передавать сведения о проводимых там масштабных работах по созданию атомного бомбардировщика. Эти данные воспринимались как подтверждение перспективности нового вида энергии для авиации. Наконец, 12 августа 1955 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, предписывавшее ряду предприятий авиационной промышленности начать работы по атомной тематике. В частности, ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева и ОКБ-301 С.А.Лавочкина должны были заняться проектированием и постройкой летательных аппаратов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки — разработкой таких СУ.

Наиболее простая в техническом отношении задача была поставлена перед ОКБ-301, возглавлявшимся С.А.Лавочкиным – разработать экспериментальную крылатую ракету «375» с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции ОКБ-670 М.М.Бондарюка. Место обычной камеры сгорания в этом двигателе занимал реактор, работавший по открытому циклу – воздух протекал прямо сквозь активную зону. За основу конструкции планера ракеты были приняты разработки по межконтинентальной крылатой ракете «350» с обычным ПВРД. Несмотря на сравнительную простоту, тема «375» не получила сколько-нибудь значительного развития, а смерть С.А.Лавочкина в июне 1960 г. и вовсе поставила точку в этих работах.

Атомный ТРД схемы «коромысло»

Атомный ТРД «соосной» схемы

Одна из возможных компоновок атомного гидросамолета Мясищева

Проект атомной летающей лаборатории
на базе М-50

Проект стратегического атомного бомбардировщика М-30

Коллективу Мясищева, занятому тогда созданием М-50, предписывалось выполнить предварительный проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора А.М.Люлька». В ОКБ тема получила индекс «60», ведущим конструктором по ней назначили Ю.Н.Труфанова. Поскольку в самых общих чертах решение задачи виделось в простом оснащении М-50 двигателями на ядерной энергии, причем работающими по открытому циклу (из соображений простоты), то считалось, что М-60 станет первым в СССР атомным самолетом. Однако уже к середине 1956 г. выяснилось, что так просто поставленную задачу не решить. Оказалось, что машина с новой СУ обладает целым рядом специфических особенностей, с которыми авиаконструкторы никогда ранее не сталкивались. Новизна возникших проблем была столь большой, что никто в ОКБ, да и во всей могучей советской авиапромышленности даже понятия не имел, с какой стороны подойти к их решению.

Первой проблемой стала защита людей от радиоактивного излучения. Какой она должна быть? Сколько должна весить? Как обеспечить нормальное функционирование экипажа, заключенного в непроницаемую толстостенную капсулу, в т.ч. обзор с рабочих мест и аварийное покидание? Вторая проблема – резкое ухудшение свойств привычных конструкционных материалов, вызванное мощными потоками радиации и тепла, исходящими от реактора. Отсюда — необходимость создавать новые материалы. Третья — необходимость разработки совершенно новой технологии эксплуатации атомных самолетов и постройки соответствующих авиабаз с многочисленными подземными сооружениями. Ведь оказалось, что после остановки двигателя открытого цикла ни один человек к нему не сможет подойти еще 2-3 месяца! А значит, есть необходимость в дистанционном наземном обслуживании самолета и двигателя. Ну и, конечно, проблемы безопасности — в самом широком понимании, особенно в случае аварии такого самолета.

Осознание этих и многих других проблем камня на камне не оставило от первоначальной идеи использовать планер М-50. Конструкторы сосредоточились на поиске новой компоновки, в рамках которой упомянутые проблемы представлялись решаемыми. При этом основным критерием выбора расположения атомной силовой установки на самолете было признано максимальное ее удаление от экипажа. В соответствии с этим был разработан эскизный проект М-60, на котором четыре атомных ТРД располагались в хвостовой части фюзеляжа попарно в «два этажа», образуя единый ядерный отсек. Самолет имел схему среднеплана с тонким свободнонесущим трапециевидным крылом и таким же горизонтальным оперением, расположенным на вершине киля. Ракетное и бомбовое вооружение планировалось размещать на внутренней подвеске. Длина самолета должна была составлять порядка 66 м, взлетная масса — превысить 250 т, а крейсерская скорость полета – 3000 км/ч на высоте 18000-20000 м.

Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания. Для этих целей пришлось использовать кислородно-азотную смесь, получаемую в специальных газификаторах путем испарения жидких газов, находящихся на борту. Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться перископами, телевизионным и радиолокационным экранами, а также установкой полностью автоматической системы управления самолетом. Последняя должна была обеспечивать все этапы полета, включая взлет и посадку, выход на цель и т.д. Это логически подводило к идее беспилотного стратегического бомбардировщика. Однако в ВВС настаивали на пилотируемом варианте как более надежном и гибком в использовании.

Наземный стенд для испытаний реактора

Ядерные турбореактивные двигатели для М-60 должны были развивать взлетную тягу порядка 22500 кгс. ОКБ А.М.Люльки разрабатывало их в двух вариантах: «соосной» схемы, в которой кольцевой реактор располагался позади обычной камеры сгорания, и сквозь него проходил вал турбокомпрессора; и схемы «коромысло» — с изогнутой проточной частью и выведением реактора за пределы вала. Мясищевцы пытались применить и тот, и другой тип двигателя, находя в каждом из них как преимущества, так и недостатки. Но главный вывод, который содержался в Заключении к предварительному проекту М-60, звучал так: «…наряду с большими трудностями создания двигателя, оборудования и планера самолета возникают совершенно новые проблемы обеспечения наземной эксплуатации и защиты экипажа, населения и местности в случае вынужденной посадки. Эти задачи… еще не решены. В то же время, именно возможностью решения этих проблем определяется целесообразность создания пилотируемого самолета с атомным двигателем». Воистину пророческие слова!

Чтобы перевести решение названных проблем в практическую плоскость, В.М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался бы в носовой части фюзеляжа. А с целью радикального повышения живучести баз атомных самолетов в случае начала войны было предложено вообще отказаться от использования бетонных ВПП, а атомный бомбардировщик превратить в сверхзвуковую (!) летающую лодку М-60М. Этот проект разрабатывался параллельно сухопутному варианту и сохранял с ним значительную преемственность. Конечно, при этом крыло и воздухозаборники двигателей были максимально подняты над водой. Взлетно-посадочные устройства включали в себя носовую гидролыжу, подфюзеляжные выдвижные подводные крылья и поворотные поплавки боковой устойчивости на концах крыла.

Размещение реактора и датчиков облучения на Ту-95ЛАЛ

Проблемы перед конструкторами стояли сложнейшие, однако работа шла, и складывалось впечатление, что все трудности можно преодолеть в сроки, существенно меньшие, чем повысить дальность полета обычных самолетов. В 1958 г. В.М.Мясищев по заданию Президиума ЦК КПСС подготовил доклад «Состояние и возможные перспективы стратегической авиации», в котором однозначно утверждал: «…В связи со значительной критикой проектов М-52К и М-56К [бомбардировщики на обычном топливе, – авт.] Министерством обороны по линии недостаточности радиуса действия таких систем, нам представляется полезным сосредоточить все работы по стратегическим бомбардировщикам на создании сверхзвуковой бомбардировочной системы с атомными двигателями, обеспечивающей необходимые дальности полета для разведки и для точечного бомбометания подвесными самолетами-снарядами и ракетами по подвижным и неподвижным целям».

Мясищев имел в виду, прежде всего, новый проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца с ядерной силовой установкой закрытого цикла, которую проектировало ОКБ Н.Д.Кузнецова. Эту машину он рассчитывал создать за 7 лет. В 1959 г. для нее была выбрана аэродинамическая схема «утка» с треугольными крылом и передним оперением значительной стреловидности. Шесть ядерных турбореактивных двигателей предполагалось расположить в хвостовой части самолета и объединить в один или два пакета. Реактор размещался в фюзеляже. В качестве теплоносителя предполагалось использовать жидкий металл: литий или натрий. Двигатели имели возможность работать и на керосине. Закрытый цикл работы СУ позволял сделать кабину экипажа вентилируемой атмосферным воздухом и намного снизить вес защиты. При взлетной массе примерно 170 т масса двигателей с теплообменниками предполагалась 30 т, защита реактора и кабины экипажа 38 т, полезная нагрузка 25 т. Длина самолета получалась около 46 м при размахе крыла примерно 27 м.

Первый полет М-30 планировался на 1966 г., однако ОКБ-23 Мясищева не успело даже приступить к рабочему проектированию. Постановлением правительства ОКБ-23 Мясищева привлекли к разработке многоступенчатой баллистической ракеты конструкции ОКБ-52 В.Н.Челомея, а осенью 1960 г. ликвидировали как самостоятельную организацию, сделав филиалом №1 этого ОКБ и полностью переориентировав на ракетно-космическую тематику. Таким образом, задел ОКБ-23 по атомным самолетам не был воплощен в реальные конструкции.

Ту-95ЛАЛ. На переднем плане — контейнер с датчиком излучения

В отличие от коллектива В.М.Мясищева, пытавшегося создать сверхзвуковой стратегический самолет, перед ОКБ-156 А.Н.Туполева первоначально поставили более реальную задачу – разработать дозвуковой бомбардировщик. Практически эта задача была точно такой же, как стоявшая перед американскими конструкторами – оснастить реактором уже существующую машину, в данном случае Ту-95. Однако не успели туполевцы даже осмыслить предстоявшую работу, как в декабре 1955 г. по каналам советской разведки стали поступать сообщения о проведении в США испытательных полетов В-36 с реактором на борту. Вспоминает Н.Н.Пономарев-Степной, ныне академик, а в те годы еще молодой сотрудник курчатовского института: «…Однажды Меркину [один из ближайших коллег Курчатова, – авт.] позвонил Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое нас так волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов предложил Туполеву провести аналогичные эксперименты…».

28 марта 1956 г. вышло Постановление СМ СССР, согласно которому в ОКБ Туполева началось проектирование летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного Ту-95. Непосредственные участники этих работ В.М.Вуль и Д.А.Антонов рассказывают о том времени: “…Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой — сначала все ясно понять — А.Н.Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны А. П.Александров, А.И.Лейпунский, Н.Н.Пономарев-Степной, В.И.Меркин и др. рассказывали нам о физических основах атомных процессов, устройстве реакторов, требованиях к защите, к материалам, системе управления и т.д. Очень скоро на этих семинарах начались оживленные обсуждения: как сочетать атомную технику с самолетными требованиями и ограничениями. Вот один из примеров таких дискуссий: объем реакторной установки атомщики первоначально обрисовали нам, как объем небольшого дома. Но компоновщики ОКБ сумели сильно «обжать» ее габариты, особенно защитных конструкций, выполнив при этом все заявленные требования по уровню защиты для ЛАЛ. На одном из семинаров А.Н.Туполев заметил, что “…домов на самолетах не возят” и показал нашу компоновку. Атомщики были удивлены — они впервые встретились с таким компактным решением. После тщательного анализа она была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95”.

Ту-95ЛАЛ. Обтекатели и воздухозаборник реактора

В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т. ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.

Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавлявшемуся И. Ф.Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии.

Ту-95ЛАЛ. Демонтаж реактора.

В летающую лабораторию, получившую обозначение Ту-95ЛАЛ, был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М №7800408 с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где также размещался датчик, фиксировавший проникающее излучение. За кабиной был установлен защитный экран из свинцовой 5-см плиты и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин) общей толщиной около 20 см. В бомбоотсеке, где в будущем должна была располагаться боевая нагрузка, был установлен второй датчик. За ним, ближе к хвосту самолета, располагался реактор. Третий датчик находился в задней кабине машины. Еще два датчика смонтировали под консолями крыла в несъемных металлических обтекателях. Все датчики были поворотными вокруг вертикальной оси для ориентации в нужную сторону.

Сам реактор был окружен мощной защитной оболочкой, также состоявшей из свинца и комбинированных материалов, и никакой связи с двигателями самолета не имел — служил только источником излучения. Дистиллированная вода использовалась в нем как замедлитель нейтронов и, одновременно, как теплоноситель. Нагретая вода отдавала тепло в промежуточном теплообменнике, входивший в замкнутый первичный контур циркуляции воды. Через его металлические стенки тепло отводилось в воду вторичного контура, в котором рассеивалось в водо-воздушном радиаторе. Последний продувался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник под фюзеляжем. Реактор немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам. Поскольку круговая защита реактора считалась достаточно эффективной, в ней были предусмотрены открываемые в полете окна для проведения экспериментов по отраженному излучению. Окна позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях. Управление их открытием и закрытием производилось с пульта экспериментаторов в кабине экипажа.

Проект атомного противолодочного самолета на базе Ту-114

Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 г. К весне 1961 г. «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, — продолжает рассказ Н.Н.Пономарев-Степной, — и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты от излучений: «…Надо, чтобы ни малейшей щели не было, иначе нейтроны через нее выйдут». «Ну и что?» — не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: «В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута – все замерзнет!». Министр рассмеялся – мол, теперь с нейтронами все понятно…».

С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В.Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н.Пономарев-Степной и оператор В.Мордашев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В.Мадеев и С.Королев.

Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств ядерными компонентами.

Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других самолетов в Советском Союзе – был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. Начальник училища генерал-майор С.Г.Калицов, прослуживший ранее много лет в дальней авиации, имел мечту о создании музея дальней авиации. Естественно, тепловыделяющие элементы из активной зоны реактора уже были изъяты. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет посчитали за боевую единицу, разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он исчез в металлолом.

Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением “120” (Ту-120). Предполагалось, что все они будут оснащены ядерными ТРД закрытого цикла разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова. Первым в этом ряду должен был стать дальний бомбардировщик, близкий по назначению к Ту-22. Самолет выполнялся по нормальной аэродинамической схеме и представлял собой высокоплан со стреловидными крылом и оперением, велосипедным шасси, реактором с двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа, на максимальном удалении от кабины экипажа. Вторым проектом был маловысотный ударный самолет с низкорасположенным треугольным крылом. Третьим стал проект дальнего стратегического бомбардировщика с

И все же туполевской программе, как и проектам Мясищева, не суждено было воплотиться в реальные конструкции. Пусть на несколько лет позже, но правительство СССР закрыло и ее. Причины, по большому счету, были такими же, что и в США. Главная – атомный бомбардировщик оказался неподъемно сложной и дорогой системой вооружения. Только что появившиеся межконтинентальные баллистические ракеты решали задачу тотального уничтожения противника гораздо дешевле, быстрее и, если так можно выразиться, гарантированней. Да и денег у советской страны не хватило — в тот период шло интенсивное развертывание МБР и ядерного подводного флота, на что уходили все средства. Свою роль сыграла и нерешенность проблем безопасной эксплуатации атомных самолетов. Политический азарт также покинул советское руководство: к тому времени американцы уже свернули работы в этой области, и догонять стало некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.

Тем не менее, закрытие атомной тематики в ОКБ Туполева вовсе не означало отказа от ядерной силовой установки как таковой. Военно-политическое руководство СССР отказалось лишь от использования атомного самолета в качестве средства доставки оружия массового поражения непосредственно к цели. Эту задачу возложили на баллистические ракеты, в т.ч. базирующиеся на подводных лодках. Субмарины могли скрытно месяцами дежурить у берегов Америки и в любой момент нанести молниеносный удар с близкого расстояния. Естественно, американцы стали предпринимать меры, направленные на борьбу с советскими подводными ракетоносцами, и лучшим средством такой борьбы оказались специально созданные атакующие подлодки. В ответ советские стратеги решили организовать охоту на эти скрытные и подвижные корабли, да еще в районах, удаленных на тысячи миль от родных берегов. Было признано, что наиболее эффективно с такой задачей мог бы справиться достаточно большой противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета, обеспечить которую мог только атомный реактор.

В общем, установили реактор на платформу, закатили в Ан-22 № 01-07 и в начале сентября вылетели в Семипалатинск. От ОКБ Антонова в программе участвовали летчики В.Самоваров и С.Горбик, ведущий инженер по двигателям В.Воротников, начальник наземной бригады А.Эскин и я – ведущий конструктор по спецустановке. С нами был представитель ЦИАМ Б.Н.Омелин. На полигоне присоединились военные, ученые-ядерщики из Обнинска, всего набралось человек 100. Руководил группой полковник Герасимов. Программа испытаний была названа «Аист», и мы нарисовали на боку реактора маленький силуэт этой птицы. На самолете никаких особенных внешних обозначений не было. Все 23 полета по программе «Аист» прошли гладко, было лишь одно ЧП. Однажды Ан-22 взлетел для трехчасового полета, но тут же приземлился. Реактор не включался. Причина оказалась в некачественном штепсельном разъеме, в котором все время нарушался контакт. Разобрались, вставили в ШР спичку – все заработало. Так и летали со спичкой до конца программы.

На прощание, как водится в подобных случаях, устроили небольшое застолье. Это был праздник мужчин, сделавших свое дело. Выпили, разговорились с военными, физиками. Радовались, что возвращаемся домой, к семьям. А вот физики все больше мрачнели: большинство из них были оставлены женами: 15-20 лет работы в области ядерных исследований негативно отразились на их здоровье. Зато у них были другие утешения: после наших полетов пятеро из них стали докторами наук, а человек пятнадцать – кандидатами».

Итак, новая серия летных экспериментов с реактором на борту завершилась успешно, были получены необходимые данные для проектирования достаточно эффективной и безопасной авиационной ядерной СУ. Советский Союз все-таки обогнал США, вплотную подойдя к созданию реального атомного самолета. Эта машина радикально отличалась от концепций 1950-х гг. с реакторами открытого цикла, эксплуатация которых была бы связана с огромными трудностями и нанесением колоссального вреда окружающей среде. Благодаря новой защите и закрытому циклу радиационное заражение конструкции самолета и воздуха сводилось к минимуму, а в экологическом плане такая машина даже имела определенные преимущества перед самолетами на химическом топливе. Во всяком случае, если все исправно работает, то выхлопная струя атомного двигателя не содержит ничего, кроме чистого нагретого воздуха.

4. Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель:

1 — электростартер; 2 — заслонки; 3 — воздуховод прямоточного контура; 4 — компрессор;

5 — камера сгорания; 6 — корпус атомного реактора; 7 — тепловыделяющая сборка.

Но это — если… На случай же летного происшествия проблемы экологической безопасности в проекте Ан-22ПЛО не были решены в достаточной мере. Выстреливание угольных стержней в активную зону действительно прекращало цепную реакцию, но опять же, если реактор не поврежден. А что будет, если это случится в результате удара о землю, и стержни не займут нужное положение? Представляется, что именно опасность подобного развития событий не позволила реализовать в металле этот проект.

Однако советские конструкторы и ученые продолжали поиск решения проблемы. Тем более, что кроме противолодочной функции, атомному самолету нашли новое применение. Оно возникло как логическое развитие тенденции повышения неуязвимости пусковых установок МБР в результате придания им мобильности. В начале 1980 гг. США разработали стратегическую систему МХ, в которой ракеты постоянно перемещались между многочисленными укрытиями, лишая противника даже теоретической возможности уничтожить их точечным ударом. В СССР межконтинентальные ракеты установили на автомобильное шасси и железнодорожные платформы. Следующим логическим шагом было бы поместить их на самолет, который бы барражировал над своей территорией либо над океанскими просторами. Ввиду своей подвижности он был бы неуязвим для средств ракетного нападения противника. Главным качеством такого самолета было как можно большее время пребывания в полете, а значит, ядерная СУ подходила ему как нельзя лучше.

…Реализации этого проекта помешал конец «холодной войны» и распад Советского Союза. Повторился мотив, довольно часто встречающийся в истории отечественной авиации: как только все готово к решению задачи, исчезла сама задача. Но мы, пережившие чернобыльскую катастрофу, не очень расстроены по этому поводу. И лишь возникает вопрос: как относиться к тем колоссальным интеллектуальным и материальным затратам, которые понесли СССР и США, десятилетиями пытаясь создать атомный самолет? Ведь все впустую!.. Не совсем. У американцев есть выражение: «Мы заглядываем за горизонт». Так говорят, когда выполняют работу, зная, что сами никогда не воспользуются ее результатами, что эти результаты могут оказаться полезными лишь в отдаленном будущем. Может быть, когда-нибудь человечество вновь поставит перед собой задачу постройки летательного аппарата на ядерной энергии. Может даже, это будет не боевой самолет, а грузовое или, скажем, научное воздушное судно. И тогда будущие конструкторы смогут опереться на результаты труда наших современников. Которые всего лишь заглянули за горизонт…

Проект стратегического атомного бомбардировщика М-60
Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории, и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.

Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же, над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть, только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.

В то же время, в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны — в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.

Научным руководителем работ стал будущий академик А. П.Александров. Рассматривались несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывались различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и т.д. Исследовались приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 г. Александров докладывал Курчатову: «…Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых самолетов…».

Однако чтобы идея пробила себе дорогу, понадобилось еще три года. За это время успели подняться в небо первые М-4 и Ту-95, в Подмосковье начала работать первая в мире атомная электростанция, началась постройка первой советской атомной подлодки. Наша агентура в США стала передавать сведения о проводимых там масштабных работах по созданию атомного бомбардировщика. Эти данные воспринимались как подтверждение перспективности нового вида энергии для авиации. Наконец, 12 августа 1955 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, предписывавшее ряду предприятий авиационной промышленности начать работы по атомной тематике. В частности, ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева и ОКБ-301 С.А.Лавочкина должны были заняться проектированием и постройкой летательных аппаратов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки — разработкой таких СУ.

Наиболее простая в техническом отношении задача была поставлена перед ОКБ-301, возглавлявшимся С.А.Лавочкиным – разработать экспериментальную крылатую ракету «375» с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции ОКБ-670 М.М.Бондарюка. Место обычной камеры сгорания в этом двигателе занимал реактор, работавший по открытому циклу – воздух протекал прямо сквозь активную зону. За основу конструкции планера ракеты были приняты разработки по межконтинентальной крылатой ракете «350» с обычным ПВРД. Несмотря на сравнительную простоту, тема «375» не получила сколько-нибудь значительного развития, а смерть С.А.Лавочкина в июне 1960 г. и вовсе поставила точку в этих работах.

Коллективу Мясищева, занятому тогда созданием М-50, предписывалось выполнить предварительный проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора А.М.Люлька». В ОКБ тема получила индекс «60», ведущим конструктором по ней назначили Ю.Н.Труфанова. Поскольку в самых общих чертах решение задачи виделось в простом оснащении М-50 двигателями на ядерной энергии, причем работающими по открытому циклу (из соображений простоты), то считалось, что М-60 станет первым в СССР атомным самолетом. Однако уже к середине 1956 г. выяснилось, что так просто поставленную задачу не решить. Оказалось, что машина с новой СУ обладает целым рядом специфических особенностей, с которыми авиаконструкторы никогда ранее не сталкивались. Новизна возникших проблем была столь большой, что никто в ОКБ, да и во всей могучей советской авиапромышленности даже понятия не имел, с какой стороны подойти к их решению.

Первой проблемой стала защита людей от радиоактивного излучения. Какой она должна быть? Сколько должна весить? Как обеспечить нормальное функционирование экипажа, заключенного в непроницаемую толстостенную капсулу, в т.ч. обзор с рабочих мест и аварийное покидание? Вторая проблема – резкое ухудшение свойств привычных конструкционных материалов, вызванное мощными потоками радиации и тепла, исходящими от реактора. Отсюда — необходимость создавать новые материалы. Третья — необходимость разработки совершенно новой технологии эксплуатации атомных самолетов и постройки соответствующих авиабаз с многочисленными подземными сооружениями. Ведь оказалось, что после остановки двигателя открытого цикла ни один человек к нему не сможет подойти еще 2-3 месяца! А значит, есть необходимость в дистанционном наземном обслуживании самолета и двигателя. Ну и, конечно, проблемы безопасности — в самом широком понимании, особенно в случае аварии такого самолета.

Осознание этих и многих других проблем камня на камне не оставило от первоначальной идеи использовать планер М-50. Конструкторы сосредоточились на поиске новой компоновки, в рамках которой упомянутые проблемы представлялись решаемыми. При этом основным критерием выбора расположения атомной силовой установки на самолете было признано максимальное ее удаление от экипажа. В соответствии с этим был разработан эскизный проект М-60, на котором четыре атомных ТРД располагались в хвостовой части фюзеляжа попарно в «два этажа», образуя единый ядерный отсек. Самолет имел схему среднеплана с тонким свободнонесущим трапециевидным крылом и таким же горизонтальным оперением, расположенным на вершине киля. Ракетное и бомбовое вооружение планировалось размещать на внутренней подвеске. Длина самолета должна была составлять порядка 66 м, взлетная масса — превысить 250 т, а крейсерская скорость полета – 3000 км/ч на высоте 18000-20000 м.

Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания. Для этих целей пришлось использовать кислородно-азотную смесь, получаемую в специальных газификаторах путем испарения жидких газов, находящихся на борту. Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться перископами, телевизионным и радиолокационным экранами, а также установкой полностью автоматической системы управления самолетом. Последняя должна была обеспечивать все этапы полета, включая взлет и посадку, выход на цель и т.д. Это логически подводило к идее беспилотного стратегического бомбардировщика. Однако в ВВС настаивали на пилотируемом варианте как более надежном и гибком в использовании.

Ядерные турбореактивные двигатели для М-60 должны были развивать взлетную тягу порядка 22500 кгс. ОКБ А.М.Люльки разрабатывало их в двух вариантах: «соосной» схемы, в которой кольцевой реактор располагался позади обычной камеры сгорания, и сквозь него проходил вал турбокомпрессора; и схемы «коромысло» — с изогнутой проточной частью и выведением реактора за пределы вала. Мясищевцы пытались применить и тот, и другой тип двигателя, находя в каждом из них как преимущества, так и недостатки. Но главный вывод, который содержался в Заключении к предварительному проекту М-60, звучал так: «…наряду с большими трудностями создания двигателя, оборудования и планера самолета возникают совершенно новые проблемы обеспечения наземной эксплуатации и защиты экипажа, населения и местности в случае вынужденной посадки. Эти задачи… еще не решены. В то же время, именно возможностью решения этих проблем определяется целесообразность создания пилотируемого самолета с атомным двигателем». Воистину пророческие слова!

Чтобы перевести решение названных проблем в практическую плоскость, В.М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался бы в носовой части фюзеляжа. А с целью радикального повышения живучести баз атомных самолетов в случае начала войны было предложено вообще отказаться от использования бетонных ВПП, а атомный бомбардировщик превратить в сверхзвуковую (!) летающую лодку М-60М. Этот проект разрабатывался параллельно сухопутному варианту и сохранял с ним значительную преемственность. Конечно, при этом крыло и воздухозаборники двигателей были максимально подняты над водой. Взлетно-посадочные устройства включали в себя носовую гидролыжу, подфюзеляжные выдвижные подводные крылья и поворотные поплавки боковой устойчивости на концах крыла.

Проблемы перед конструкторами стояли сложнейшие, однако работа шла, и складывалось впечатление, что все трудности можно преодолеть в сроки, существенно меньшие, чем повысить дальность полета обычных самолетов. В 1958 г. В.М.Мясищев по заданию Президиума ЦК КПСС подготовил доклад «Состояние и возможные перспективы стратегической авиации», в котором однозначно утверждал: «…В связи со значительной критикой проектов М-52К и М-56К [бомбардировщики на обычном топливе, – авт.] Министерством обороны по линии недостаточности радиуса действия таких систем, нам представляется полезным сосредоточить все работы по стратегическим бомбардировщикам на создании сверхзвуковой бомбардировочной системы с атомными двигателями, обеспечивающей необходимые дальности полета для разведки и для точечного бомбометания подвесными самолетами-снарядами и ракетами по подвижным и неподвижным целям».

Мясищев имел в виду, прежде всего, новый проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца с ядерной силовой установкой закрытого цикла, которую проектировало ОКБ Н.Д.Кузнецова. Эту машину он рассчитывал создать за 7 лет. В 1959 г. для нее была выбрана аэродинамическая схема «утка» с треугольными крылом и передним оперением значительной стреловидности. Шесть ядерных турбореактивных двигателей предполагалось расположить в хвостовой части самолета и объединить в один или два пакета. Реактор размещался в фюзеляже. В качестве теплоносителя предполагалось использовать жидкий металл: литий или натрий. Двигатели имели возможность работать и на керосине. Закрытый цикл работы СУ позволял сделать кабину экипажа вентилируемой атмосферным воздухом и намного снизить вес защиты. При взлетной массе примерно 170 т масса двигателей с теплообменниками предполагалась 30 т, защита реактора и кабины экипажа 38 т, полезная нагрузка 25 т. Длина самолета получалась около 46 м при размахе крыла примерно 27 м.

Первый полет М-30 планировался на 1966 г., однако ОКБ-23 Мясищева не успело даже приступить к рабочему проектированию. Постановлением правительства ОКБ-23 Мясищева привлекли к разработке многоступенчатой баллистической ракеты конструкции ОКБ-52 В.Н.Челомея, а осенью 1960 г. ликвидировали как самостоятельную организацию, сделав филиалом №1 этого ОКБ и полностью переориентировав на ракетно-космическую тематику. Таким образом, задел ОКБ-23 по атомным самолетам не был воплощен в реальные конструкции.

В отличие от коллектива В.М.Мясищева, пытавшегося создать сверхзвуковой стратегический самолет, перед ОКБ-156 А.Н.Туполева первоначально поставили более реальную задачу – разработать дозвуковой бомбардировщик. Практически эта задача была точно такой же, как стоявшая перед американскими конструкторами – оснастить реактором уже существующую машину, в данном случае Ту-95. Однако не успели туполевцы даже осмыслить предстоявшую работу, как в декабре 1955 г. по каналам советской разведки стали поступать сообщения о проведении в США испытательных полетов В-36 с реактором на борту. Вспоминает Н.Н.Пономарев-Степной, ныне академик, а в те годы еще молодой сотрудник курчатовского института: «…Однажды Меркину [один из ближайших коллег Курчатова, – авт.] позвонил Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое нас так волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов предложил Туполеву провести аналогичные эксперименты…».

28 марта 1956 г. вышло Постановление СМ СССР, согласно которому в ОКБ Туполева началось проектирование летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного Ту-95. Непосредственные участники этих работ В.М.Вуль и Д.А.Антонов рассказывают о том времени: “…Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой — сначала все ясно понять — А.Н.Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны А.П.Александров, А.И.Лейпунский, Н.Н.Пономарев-Степной, В.И.Меркин и др. рассказывали нам о физических основах атомных процессов, устройстве реакторов, требованиях к защите, к материалам, системе управления и т.д. Очень скоро на этих семинарах начались оживленные обсуждения: как сочетать атомную технику с самолетными требованиями и ограничениями. Вот один из примеров таких дискуссий: объем реакторной установки атомщики первоначально обрисовали нам, как объем небольшого дома. Но компоновщики ОКБ сумели сильно «обжать» ее габариты, особенно защитных конструкций, выполнив при этом все заявленные требования по уровню защиты для ЛАЛ. На одном из семинаров А.Н.Туполев заметил, что “…домов на самолетах не возят” и показал нашу компоновку. Атомщики были удивлены — они впервые встретились с таким компактным решением. После тщательного анализа она была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95”.

В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т.ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.

Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавлявшемуся И.Ф.Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии.

Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 г. К весне 1961 г. «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, — продолжает рассказ Н.Н.Пономарев-Степной, — и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты от излучений: «…Надо, чтобы ни малейшей щели не было, иначе нейтроны через нее выйдут». «Ну и что?» — не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: «В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута – все замерзнет!». Министр рассмеялся – мол, теперь с нейтронами все понятно…».

С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В.Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н.Пономарев-Степной и оператор В.Мордашев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В.Мадеев и С.Королев.

Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств ядерными компонентами.

Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других самолетов в Советском Союзе – был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. Начальник училища генерал-майор С.Г.Калицов, прослуживший ранее много лет в дальней авиации, имел мечту о создании музея дальней авиации. Естественно, тепловыделяющие элементы из активной зоны реактора уже были изъяты. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет посчитали за боевую единицу, разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он исчез в металлолом.

Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением “120” (Ту-120). Предполагалось, что все они будут оснащены ядерными ТРД закрытого цикла разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова. Первым в этом ряду должен был стать дальний бомбардировщик, близкий по назначению к Ту-22. Самолет выполнялся по нормальной аэродинамической схеме и представлял собой высокоплан со стреловидными крылом и оперением, велосипедным шасси, реактором с двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа, на максимальном удалении от кабины экипажа. Вторым проектом был маловысотный ударный самолет с низкорасположенным треугольным крылом. Третьим стал проект дальнего стратегического бомбардировщика с

И все же туполевской программе, как и проектам Мясищева, не суждено было воплотиться в реальные конструкции. Пусть на несколько лет позже, но правительство СССР закрыло и ее. Причины, по большому счету, были такими же, что и в США. Главная – атомный бомбардировщик оказался неподъемно сложной и дорогой системой вооружения. Только что появившиеся межконтинентальные баллистические ракеты решали задачу тотального уничтожения противника гораздо дешевле, быстрее и, если так можно выразиться, гарантированней. Да и денег у советской страны не хватило — в тот период шло интенсивное развертывание МБР и ядерного подводного флота, на что уходили все средства. Свою роль сыграла и нерешенность проблем безопасной эксплуатации атомных самолетов. Политический азарт также покинул советское руководство: к тому времени американцы уже свернули работы в этой области, и догонять стало некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.

Тем не менее, закрытие атомной тематики в ОКБ Туполева вовсе не означало отказа от ядерной силовой установки как таковой. Военно-политическое руководство СССР отказалось лишь от использования атомного самолета в качестве средства доставки оружия массового поражения непосредственно к цели. Эту задачу возложили на баллистические ракеты, в т.ч. базирующиеся на подводных лодках. Субмарины могли скрытно месяцами дежурить у берегов Америки и в любой момент нанести молниеносный удар с близкого расстояния. Естественно, американцы стали предпринимать меры, направленные на борьбу с советскими подводными ракетоносцами, и лучшим средством такой борьбы оказались специально созданные атакующие подлодки. В ответ советские стратеги решили организовать охоту на эти скрытные и подвижные корабли, да еще в районах, удаленных на тысячи миль от родных берегов. Было признано, что наиболее эффективно с такой задачей мог бы справиться достаточно большой противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета, обеспечить которую мог только атомный реактор.В общем, установили реактор на платформу, закатили в Ан-22 № 01-07 и в начале сентября вылетели в Семипалатинск. От ОКБ Антонова в программе участвовали летчики В.Самоваров и С.Горбик, ведущий инженер по двигателям В.Воротников, начальник наземной бригады А.Эскин и я – ведущий конструктор по спецустановке. С нами был представитель ЦИАМ Б.Н.Омелин. На полигоне присоединились военные, ученые-ядерщики из Обнинска, всего набралось человек 100. Руководил группой полковник Герасимов. Программа испытаний была названа «Аист», и мы нарисовали на боку реактора маленький силуэт этой птицы. На самолете никаких особенных внешних обозначений не было. Все 23 полета по программе «Аист» прошли гладко, было лишь одно ЧП. Однажды Ан-22 взлетел для трехчасового полета, но тут же приземлился. Реактор не включался. Причина оказалась в некачественном штепсельном разъеме, в котором все время нарушался контакт. Разобрались, вставили в ШР спичку – все заработало. Так и летали со спичкой до конца программы.

На прощание, как водится в подобных случаях, устроили небольшое застолье. Это был праздник мужчин, сделавших свое дело. Выпили, разговорились с военными, физиками. Радовались, что возвращаемся домой, к семьям. А вот физики все больше мрачнели: большинство из них были оставлены женами: 15-20 лет работы в области ядерных исследований негативно отразились на их здоровье. Зато у них были другие утешения: после наших полетов пятеро из них стали докторами наук, а человек пятнадцать – кандидатами».

Итак, новая серия летных экспериментов с реактором на борту завершилась успешно, были получены необходимые данные для проектирования достаточно эффективной и безопасной авиационной ядерной СУ. Советский Союз все-таки обогнал США, вплотную подойдя к созданию реального атомного самолета. Эта машина радикально отличалась от концепций 1950-х гг. с реакторами открытого цикла, эксплуатация которых была бы связана с огромными трудностями и нанесением колоссального вреда окружающей среде. Благодаря новой защите и закрытому циклу радиационное заражение конструкции самолета и воздуха сводилось к минимуму, а в экологическом плане такая машина даже имела определенные преимущества перед самолетами на химическом топливе. Во всяком случае, если все исправно работает, то выхлопная струя атомного двигателя не содержит ничего, кроме чистого нагретого воздуха.

4. Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель:

1 — электростартер; 2 — заслонки; 3 — воздуховод прямоточного контура; 4 — компрессор;

5 — камера сгорания; 6 — корпус атомного реактора; 7 — тепловыделяющая сборка.

Но это — если… На случай же летного происшествия проблемы экологической безопасности в проекте Ан-22ПЛО не были решены в достаточной мере. Выстреливание угольных стержней в активную зону действительно прекращало цепную реакцию, но опять же, если реактор не поврежден. А что будет, если это случится в результате удара о землю, и стержни не займут нужное положение? Представляется, что именно опасность подобного развития событий не позволила реализовать в металле этот проект.

Однако советские конструкторы и ученые продолжали поиск решения проблемы. Тем более, что кроме противолодочной функции, атомному самолету нашли новое применение. Оно возникло как логическое развитие тенденции повышения неуязвимости пусковых установок МБР в результате придания им мобильности. В начале 1980 гг. США разработали стратегическую систему МХ, в которой ракеты постоянно перемещались между многочисленными укрытиями, лишая противника даже теоретической возможности уничтожить их точечным ударом. В СССР межконтинентальные ракеты установили на автомобильное шасси и железнодорожные платформы. Следующим логическим шагом было бы поместить их на самолет, который бы барражировал над своей территорией либо над океанскими просторами. Ввиду своей подвижности он был бы неуязвим для средств ракетного нападения противника. Главным качеством такого самолета было как можно большее время пребывания в полете, а значит, ядерная СУ подходила ему как нельзя лучше.

…Реализации этого проекта помешал конец «холодной войны» и распад Советского Союза. Повторился мотив, довольно часто встречающийся в истории отечественной авиации: как только все готово к решению задачи, исчезла сама задача. Но мы, пережившие чернобыльскую катастрофу, не очень расстроены по этому поводу. И лишь возникает вопрос: как относиться к тем колоссальным интеллектуальным и материальным затратам, которые понесли СССР и США, десятилетиями пытаясь создать атомный самолет? Ведь все впустую!.. Не совсем. У американцев есть выражение: «Мы заглядываем за горизонт». Так говорят, когда выполняют работу, зная, что сами никогда не воспользуются ее результатами, что эти результаты могут оказаться полезными лишь в отдаленном будущем. Может быть, когда-нибудь человечество вновь поставит перед собой задачу постройки летательного аппарата на ядерной энергии. Может даже, это будет не боевой самолет, а грузовое или, скажем, научное воздушное судно. И тогда будущие конструкторы смогут опереться на результаты труда наших современников. Которые всего лишь заглянули за горизонт…

Во время холодной войны стороны бросили все силы на поиск надежного средства доставки «спецгруза».
В конце 40-х чаша весов склонилась к бомбардировщикам. Следующее десятилетие стало «золотым веком» развития авиации.
Огромное финансирование способствовало появлению самых фантастических летательных аппаратов, но самыми невероятными и по сей день кажутся проекты сверхзвуковых бомбардировщиков с атомными реактивными установками, разрабатывавшиеся в СССР.

М-60

Бомбардировщик М-60 должен был стать первым в СССР самолетом, работающим на атомном двигателе. Он создавался по адаптированным под атомный реактор чертежам его предшественника М-50. Разрабатываемый самолет должен был развивать скорость до 3200 км/ч, при весе свыше 250 тонн.

Особый двигатель

Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) создан на основе обычного турбореактивного двигателя (ТРД). Только в отличие от двигателя ТРД, тягу в атомном движке обеспечивает нагретый воздух, проходящий через реактор, а не выделяемые при сжигании керосина раскаленные газы.

Особенность конструкции

Глядя на макеты и эскизы всех атомных самолетов того времени, можно заметить одну важную деталь: в них отсутствует кабина для экипажа. Для защиты от радиационного излучения экипаж ядерного самолета располагался в герметичной свинцовой капсуле. А отсутствие визуального обзора заменили оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.

Автономное управление

Осуществлять взлеты и посадки при помощи перископа – задача не из легких. Когда инженеры это осознали, появилась логичная мысль – сделать самолет беспилотным. Это решение также позволяло уменьшить вес бомбардировщика. Однако по стратегическим соображениям проект в ВВС не одобрили.

Атомный гидросамолет М-60

Вместе с тем, под индексом М-60М параллельно разрабатывался сверхзвуковой самолет с атомным двигателем, способный осуществлять посадку на воду. Такие гидросамолеты размещали в специальных самоходных доках на базах на побережье. В марте 1957 года проект был закрыт, так как самолеты на атомном двигателе излучали сильный радиационный фон в местах базирования и прилегающей акватории.

М-30

Отказ от проекта М-60 вовсе не означал прекращения работ в этом направлении. И уже в 1959 году авиаконструкторы принимаются за разработку нового реактивного самолета. На этот раз тягу его двигателей обеспечивает новая атомная силовая установка «закрытого» типа. К 1960 году предварительный проект М-30 был готов. Новый двигатель снижал радиоактивный выброс, и на новый самолет стало возможным установить кабину для экипажа. Считалось, что уже не позднее 1966 года М-30 поднимется в воздух.

Похороны ядерного самолета

Но в 1960 году Хрущев на совещании по перспективам развития стратегических систем оружия принял решение, за которое его до сих пор называют могильщиком авиации. После разобщенных и нерешительных докладов авиаконструкторов, им было предложено взять на себя часть заказов по ракетным темам. Все разработки самолетов на атомном двигателе были заморожены. По счастью или к сожалению, узнать каким был бы наш мир, если бы авиаконструкторы прошлого все-таки завершили свои начинания, теперь уже не представляется возможным.

Ядерный реактивный двигатель, керамические турбины и другие жемчужины из истории полетов

Самолет был еще подростком, когда Соединенные Штаты вступили в Первую мировую войну, и молодое авиационное подразделение армии США хотело, чтобы его самолеты летали выше без потеря власти.
У Сэнфорда Мосса, инженера GE и одного из самых ярких умов в области паровых турбин, возникла идея. Он и его команда разработали устройство под названием турбокомпрессор. Он использовал выхлопные газы авиационного двигателя для питания небольшой турбины. Турбина увеличила давление воздуха в цилиндрах двигателя и придала ему больше мощности, особенно на больших высотах, где воздух разрежен.

В 1918 году Мосс взял устройство на Пайкс-Пик в Колорадо, отм. 14 000 футов ( см. выше ) и доказали, что авиационный двигатель Liberty V-12 с наддувом работает на этой высоте намного лучше, чем стандартная версия. Правительство было удовлетворено, и GE начала производить нагнетатели для армии.

Мосс уменьшил свой турбонагнетатель Пайкс-Пик, чтобы он поместился на самолете.

Именно этот контракт запустил GE в воздух. Сегодня в эксплуатации находится более 30 000 авиационных двигателей GE, от тубовинтовых двигателей пригородных самолетов до самых высокогорных аэропортов мира в Гималаях и до самого большого и мощного реактивного двигателя из когда-либо построенных. Взгляните на основные моменты.

Первый авиационный турбонагнетатель: В 1921 году биплан LePere ( выше ), оснащенный турбокомпрессором Мосса, установил мировой рекорд высоты, достигнув высоты 40 800 футов. рейс из Ньюарка, штат Нью-Джерси, в Лос-Анджелес продолжительностью 7 часов 28 минут и 25 секунд. GE Aviation производила турбокомпрессоры в течение нескольких десятилетий. Более поздние версии этой технологии использовались на бомбардировщиках B-17, B-24 и B-29 во время Второй мировой войны. Поскольку GE еще не производила двигатели, они работали с поршневыми двигателями Pratt & Whitney и Curtiss-Wright.

Обогреваемый высотный летный костюм: Эти бомбардировщики времен Второй мировой войны выполняли миссии на высоте более 25 000 футов без герметичных или обогреваемых кабин. На такой высоте экипажам приходилось носить кислородные маски, чтобы оставаться в сознании и защищать себя от настолько низких температур, что открытая кожа превращалась в металл. На помощь пришли инженеры GE. Они разработали летный костюм с подогревом для больших высот, опираясь на предыдущий опыт успешного, но явно невоенного продукта: электрических одеял.

Первый реактивный двигатель в США: Осенью 1941 года сверхсекретная группа инженеров GE по прозвищу Hush-Hush Boys (вверху) использовала конструкцию британского реактивного двигателя сэра Фрэнка Уиттла для создания первого в Америке реактивного двигателя. Прототип поднялся в воздух в 1942 году, а в 1944 году реактивный двигатель поступил на вооружение Lockheed P-80 Shooting Star, первого реактивного истребителя в арсенале ВВС США.

Первый коммерческий реактивный двигатель в США:  В 1947 году двигатель GE J47 стал первым реактивным двигателем, сертифицированным для коммерческой авиации в США. GE произвела более 35 000 таких двигателей. Они нашли несколько применений за пределами авиации. Реактивный автомобиль Spirit of America использовал один, и пара из них приводила в движение то, что до сих пор остается самым быстрым в мире поездом с реактивным двигателем ( выше ). Они также служили на железной дороге в качестве мощных снегоочистителей.

Ранние сверхзвуковые двигатели: В 1948 году GE наняла немецкого пионера авиации Герхарда Ноймана, который быстро приступил к работе над реактивным двигателем. Он разработал революционную конструкцию, названную регулируемым статором (вверху). Это позволяло пилотам поворачивать лопасти на статоре двигателя, изменять давление внутри турбины и заставлять самолеты летать со скоростью, превышающей скорость звука.

Когда GE приступила к испытаниям первого реактивного двигателя с переменным статором Неймана, инженеры подумали, что их приборы работают со сбоями из-за мощности, которую он производит. В 1960-х годах самолет XB-70 Valkyrie с двигателем GE ( выше ) летал со скоростью, превышающей 3 Маха, что в три раза превышает скорость звука.

Два экспериментальных реактора для испытаний ядерных реактивных двигателей в Арко, штат Айдахо. Изображение предоставлено:  Wtshymanski

Ядерный реактивный двигатель:  В 1954 году GE даже поставила реактивный двигатель на атомной энергии на испытательный стенд в Арко, штат Айдахо. Он проработал более 100 часов безотказно, прежде чем проект был отложен. Идея заключалась в том, что двигатель будет использовать тепло, выделяемое ядерным реактором на борту самолета, для создания тяги. Самолет с такими двигателями теоретически мог находиться в воздухе дни и недели. Хотя ВВС США модифицировали бомбардировщик B-36 Peacemaker, чтобы нести ядерный реактор, они никогда не использовали двигатели.

Первый турбовентиляторный двигатель с большой степенью двухконтурности:  В 1960-х годах инженеры GE начали работу над новым мощным реактивным двигателем, который мог бы поднимать тяжелые грузы на большие расстояния, а также повышал топливную экономичность самолетов. Они придумали двигатель TF39 ( над ), который создавал рекордную тягу в 40 000 фунтов. Хотя он был разработан для военных, более поздние версии двигателя запустили семейство двигателей CF-6, которыми оснащались пассажирские самолеты DC-10, Lockheed L1011 и Boeing 747, включая Air Force One.

Первый турбовентиляторный двигатель без воздуховода:  После нефтяного кризиса 1970-х годов GE и NASA разработали забавную конструкцию двигателя под названием «турбовентиляторный двигатель без воздуховода» ( на фото выше, а также в верхней части GIF). Двигатель, названный GE36, представлял собой нечто среднее между реактивным и винтовым двигателем. Впервые в экономичной машине использовались лопасти вентилятора, изготовленные из легких и прочных композитов из углеродного волокна. GE по-прежнему является единственной компанией в сфере производства реактивных двигателей, использующей эти материалы для изготовления вентиляторов двигателей. В 1988 года пассажирский самолет MD-80 с двигателем GE36 вылетел из США на авиасалон Фарнборо в Англии.

Самый большой и самый мощный двигатель в мире:  Хотя ТРДД без воздуховода не прижился, технология лопастей из углеродного волокна позволила инженерам GE создать новую линейку массивных ТРДД с большой степенью двухконтурности, включая GE90- 115B ( выше ). Это самый мощный в мире реактивный двигатель, способный развивать тягу в 115 000 фунтов. Его следующая версия получила название GE9.X будет самым большим в мире двигателем с вентилятором диаметром 11 футов (этот двигатель все еще находится в разработке).

Первые двигатели с 3D-печатными деталями и новыми керамическими материалами:  Реактивный двигатель LEAP – это первый реактивный двигатель с топливными форсунками, напечатанными на 3D-принтере, и компонентами, изготовленными из прочных композитов с керамической матрицей (КМЦ), которые намного легче, чем даже высококачественные сплавы. LEAP, топливная экономичность которого на 15% выше, чем у сопоставимых двигателей GE, разработана CFM International, совместным предприятием GE Aviation и французской Snecma (Safran). CFM получила заказы и обязательства на сумму более 100 миллиардов долларов (цена в США) на более чем 7700 LEAP. Он будет введен в эксплуатацию до 2016 года.

Первые прядильные детали из керамики: Компания GE потратила два десятилетия на разработку КМЦ. Ученые из GE Global Research попытались прострелить образец стальным шаром, летящим со скоростью 150 миль в час, но потерпели неудачу ( см. выше ).   Компания добилась прорыва, когда впервые успешно испытала вращающиеся детали, изготовленные из КМЦ, внутри турбины реактивного двигателя. «Переход от никелевых сплавов к вращающейся керамике внутри двигателя — это действительно большой скачок», — говорит Джонатан Бланк, который возглавляет исследования CMC и передовых полимерно-матричных композитов в GE Aviation. «CMC позволяют революционно изменить конструкцию реактивного двигателя».

Суперджет: Инженеры GE Aviation разработали новый двигатель с адаптивным циклом для истребителей шестого поколения. Он называется ADVENT и может переключаться между режимами высокой мощности и высокой эффективности ( см. выше и ниже ). «Благодаря этой технологии мы совершаем скачок на поколение», — говорит Дэн Маккормик, менеджер программ двигателей с адаптивным циклом в GE Aviation. «Мы смотрим на скорость и производительность, а также на 25-процентную экономию топлива. Это дополнительное топливо может увеличить дальность полета военного самолета на 35 процентов. Это огромно».

Полет на вершину мира:  Аэропорт Тенцинг-Хиллари в Лукле в Непале, вероятно, является самым экстремальным коммерческим аэропортом в мире ( см. ниже ). Расположенный на высоте 9 382 фута, в долине, наполненной злым сдвигом ветра, он имеет устрашающую взлетно-посадочную полосу длиной всего четыре футбольных поля, которая заканчивается каменной стеной. Некоторые самолеты, которые там летают, оснащены пропеллерными двигателями производства GE.

Почему нет атомных самолетов

ВМС США недавно запросили у Конгресса 139 миллиардов долларов на обновление своего флота атомных подводных лодок. В отличие от «обычных» подводных лодок, которым необходимо часто всплывать на поверхность, атомные подводные лодки могут плавать под водой на высоких скоростях в течение десятилетий без необходимости дозаправки топливом. Планировщики обороны ожидают, что новые подводные лодки будут работать на одной заправке в течение всего развертывания — до полувека.

Преимущества атомных подводных лодок перед их обычными собратьями вызывают вопрос о другом компоненте военного арсенала: почему самолеты не работают на ядерной энергии?

Причин много. Сделать ядерный реактор пригодным к полету сложно. Защитить его от извержения опасной радиации на тела экипажа может быть невозможно. Во время холодной войны, когда угроза ядерного апокалипсиса привела к удивительно прагматичным планам, инженеры предложили решить проблему, наняв пожилых экипажей ВВС для пилотирования гипотетических ядерных самолетов, потому что они умрут до того, как облучение вызовет у них смертельный рак.

Американский физик итало-американского происхождения Энрико Ферми выдвинул идею о ядерном полете еще в 1942 года, когда работал над Манхэттенским проектом по созданию атомной бомбы. Когда Вторая мировая война подошла к концу, Соединенные Штаты начали работу по реализации мечты Ферми о полетах на ядерных двигателях. С 1946 по 1961 год огромные группы инженеров, стратегов и администраторов трудились в водовороте чертежей, официальных документов и зеленых счетов, пытаясь воплотить эту идею в жизнь.

Преимущества атомных самолетов не уступают преимуществам атомных подводных лодок. Атомным подводным лодкам не нужно было подниматься на поверхность для получения топлива, а ядерным самолетам не нужно было садиться. А 1945 предложение в Министерстве войны (теперь Министерство обороны) обещало: «С ядерной силовой установкой сверхзвуковой полет вокруг света становится непосредственной возможностью». В секретном меморандуме Комиссии по атомной энергии, хранящемся сейчас в Президентской библиотеке Эйзенхауэра, перспектива полета на ядерном двигателе объяснялась более сдержанным тоном. Ядерная энергетика «должна сделать возможным дальность полета один или несколько раз вокруг земного шара при одной загрузке реактора». Идея бомбардировщика с ядерным двигателем стала для военных стратегической мечтой; он мог оставаться в воздухе в течение нескольких дней, чтобы покрыть любое количество целей по всему миру, прежде чем вернуться в Соединенные Штаты без дозаправки.

Проблема дозаправки самолетов занимала многие умы времен холодной войны. Бомбардировщики будут напрягаться, чтобы достичь своих целей, и застрять на вражеской территории с недостаточным запасом топлива, чтобы вернуться домой, если они будут летать только на одном баке. Дозаправка в воздухе предлагала решение, но плохое. Самолеты, застигнутые врасплох над территорией противника, подверглись зенитному обстрелу. Маневры уклонения разъединят два самолета, помешают успешной дозаправке и поставят под угрозу миссию.

Чтобы свести к минимуму потребность в опасной дозаправке, Соединенные Штаты полагались на глобальную сеть баз ВВС. Такие базы — обычно недалеко от СССР — позволяли самолетам достигать своих целей и возвращаться на одном баке топлива. Однако приобретение баз оказалось дорогим и непопулярным. В какой-то момент Соединенные Штаты предложили 100 миллионов долларов в золоте, чтобы купить Гренландию у Дании и получить новое стратегическое расположение для баз. В конце концов, Дания решила сохранить Гренландию, но это предложение иллюстрирует, на что Соединенным Штатам пришлось пойти, чтобы компенсировать ограниченную дальность полета своих самолетов. Самолет с ядерным двигателем мог бы избежать всех этих проблем.

Но у атомной энергетики были свои проблемы. Реактор должен был быть достаточно маленьким, чтобы поместиться на самолете, а это означало, что он выделял бы гораздо больше тепла, чем стандартный. Тепло может расплавить реактор, а вместе с ним и самолет, отправив радиоактивный кусок жидкого металла к Земле.

Проблема защиты пилотов от излучения реактора оказалась еще более сложной. Какой прок от самолета, убившего собственных пилотов?

Для защиты экипажа от радиоактивности реактору требовались толстые и тяжелые слои защиты. Но для взлета самолет должен был быть максимально легким. Адекватная защита казалась несовместимой с полетом.

Тем не менее, инженеры предположили, что веса, сэкономленного за счет отсутствия топлива, может быть достаточно, чтобы компенсировать реактор и его защиту. Соединенные Штаты потратили 16 лет на разработку этой идеи, но безрезультатно. Советский Союз также занимался ядерными двигателями для самолетов, сталкиваясь с теми же проблемами. К 1958 году печально известная статья в журнале Aviation Week , по большей части выдуманная, утверждала, что Советы уже испытывают работоспособный ядерный самолет. Вскоре после этого президент Дуайт Эйзенхауэр посоветовал сохранять спокойствие и осудил статью как надуманную. Представитель советской программы пояснил, что «если бы мы летали на атомном самолете, мы бы очень гордились этим достижением и сообщили бы об этом всем». К несчастью для энтузиастов атомных полетов, обеим странам нечем было похвастаться.

Ни одной из программ не удалось решить проблемы экранирования и веса. Более того, разработка межконтинентальных баллистических ракет в 1950-х годах ослабила аргументы в пользу разработки бомбардировщиков с ядерными двигателями. Атомный самолет стал излишним с военной точки зрения, так как межконтинентальные баллистические ракеты избегали проблем пилотируемых ядерных полетов. У них были только односторонние миссии, они не нуждались в дозаправке и не имели пилотов для защиты. Без военного обоснования атомного полета финансирование прекратилось.

Атомный самолет начал умирать медленной смертью. В конце 1950-х администрация Эйзенхауэра урезала бюджет программы. Никита Хрущев урезал финансирование советского аналога. К 1961 году обе страны свернули свои проекты пилотируемых самолетов с ядерными двигателями. Атомный полет казался обреченным.

В последней отчаянной попытке сохранить ядерный самолет на столе военные стратеги нашли радикальное решение: они могли бы использовать пилотов ближе к смерти. Военно-воздушные силы будут использовать экипажи, достаточно старые, чтобы умереть естественной смертью до того, как проявится вредное воздействие радиации, и таким образом, по логике вещей, обойти проблему экранирования. Как объяснил эксперт по ядерной политике Леонард Вайс в статье для Бюллетень ученых-атомщиков , предложение сделало бы ненужной радиационную защиту и значительно уменьшило бы вес самолета. Возможно, это позволило бы атомному самолету взлететь.

Образ отряда облученных пожилых пилотов, патрулирующих небеса мира, готовых развязать ядерную катастрофу, опирался на форму эйджизма, которая пронизывала планирование апокалипсиса времен холодной войны. В планах гражданской обороны по выживанию в условиях ядерного апокалипсиса в жертву всегда приносились старые. Джо Мартин с факультета истории и философии науки Кембриджского университета объяснил мне, что Герман Кан, один из предполагаемых вдохновителей доктора Стрейнджлава, составил рейтинг пищевых продуктов после ядерной катастрофы, отражающий эту предвзятость эпохи холодной войны. Шкала варьировалась от класса A (высококачественная пища, предназначенная для беременных женщин) до класса E (радиоактивная пища, подходящая только для кормления животных). Группа, состоящая из людей старше 50 лет, Д. Кан прямо выразился в своей книге О Термоядерная война : «Большинство этих людей умрут от других причин, прежде чем заболеют раком».

Даже это шокирующее предложение не спасло атомный самолет. Администрация Эйзенхауэра пришла к выводу, что программа была ненужной, опасной и слишком дорогой. 28 марта 1961 года только что вступивший в должность президент Джон Ф. Кеннеди отменил программу. С тех пор появлялись предложения по созданию самолетов с ядерными двигателями, но страх перед радиацией и нехватка финансирования сдерживали все подобные идеи.

Военно-воздушные силы все еще сохраняют свою привязанность к старшим пилотам. У него самый высокий возрастной предел для призывников среди всех родов войск, и в 2014 году этот предел был увеличен до 39 лет. Некоторые пилоты могут быть намного старше. В прошлом году, в ответ на нехватку почти 2000 пилотов, ВВС призвали обратно отставных военнослужащих в рамках программы «Добровольное возвращение пенсионеров на действительную службу» (VRRAD). VRRAD дает 1000 бывшим летчикам и летчицам возможность вернуться на действительную службу, возможно, включая боевую службу. Говоря о размещении этих пенсионеров, представитель ВВС сказал в прошлом году: «Все на столе». По крайней мере, почти все: ни один из этих пилотов никогда не будет летать на ядерном самолете.

Советские эксперименты с ядерными бомбардировщиками

Советские эксперименты с атомными бомбардировщиками

	Советские эксперименты с ядерными бомбардировщиками Рауль Колон
	Домашняя страница	Указатель статей
			Туполев Ту-95М использовался в качестве летающего стенда для разработки атомного бомбардировщика и получил обозначение Ту-9.5ЛАЛ.

В конце 1940-х годов, когда холодная война начала разгораться, Советский Союз начал исследования по разработке ядерных реакторов в качестве источников энергии для военных кораблей. Работу выполнил сначала русский академический инженер И.В. Курчатова, что добавило авиацию как возможного получателя новых АЭС. 12 августа 1955 г. Совет Министров СССР издал распоряжение, предписывающее определенным группам авиационной промышленности объединить усилия в этих исследованиях. Непосредственно в результате этого мандата конструкторские бюро Андрея Туполева и Владимира Мясищева стали назначенными головными конструкторскими группами по проекту разработки и производства нескольких конструкций самолетов с ядерной силовой установкой, а бюро, возглавляемое Н.Д. Кузнецовым и А.М. Люльке поручили разработать двигатели для самолета. Они быстро выбрали метод передачи энергии — Прямой Цикл . Этот метод позволит двигателям использовать энергию, вырабатываемую реактором, который заменит камеру сгорания реактивного двигателя. Были испытаны несколько типов ядерных двигателей: прямоточный, турбовинтовой и турбореактивный, с различными передаточными механизмами для передачи вырабатываемой ядерной тепловой энергии. После обширных экспериментов с различными двигателями и передаточными системами советские инженеры пришли к выводу, что турбореактивный двигатель с прямым циклом предлагает лучшую альтернативу. В конфигурации передачи мощности с прямым циклом поступающий воздух поступает через компрессорный механизм турбореактивного двигателя, затем проходит через нагнетательную камеру, направляющую воздух в активную зону реактора. Тогда воздух, к этому времени выполняющий роль теплоносителя реактора, постоянно нагревается по мере своего движения по активной зоне. После выхода из активной зоны воздух возвращается в другую камеру и оттуда направляется в турбинную часть двигателей для создания тяги. Также были испытаны новые системы охлаждения, поскольку они служили защитным экраном для кабины экипажа. Это, а также размер первоначальных атомных электростанций были главной проблемой, с которой столкнулись инженеры, работавшие над проектом. Защита экипажа и уменьшение размера и веса реакторов для размещения одного из них на планере стали главными техническими препятствиями в проекте. В бюро Туполева, зная о сложности поставленной перед ними задачи, подсчитали, что пройдет два десятилетия, прежде чем программа сможет создать рабочий прототип. Они предполагали, что первый действующий самолет с ядерным двигателем может подняться в воздух в конце 1970-х или начале 1980-х годов. Программа была разработана для работы на этапах разработки. Первым этапом было проектирование и испытания небольшого ядерного реактора, которые должным образом начались в конце 1955 года. В марте 1956 года перед ОКБ Туполева Советом Министров СССР была поставлена ​​задача в кратчайший срок изготовить летающий испытательный самолет. Туполевские инженеры решили взять существующий Ту-95М и использовать его в качестве летающей ядерной лаборатории, окончательное обозначение самолета должно было быть Ту-95ЛАЛ.

Самолет Туполев Ту-95ЛАЛ.

К 1958 году наземная фаза программы, установка для установки ядерного реактора на самолет, была готова к испытаниям. Где-то летом 1958 года атомная электростанция была запущена и начались испытания. Сразу же был достигнут требуемый уровень мощности реактора, что открыло путь к этапу летных испытаний. С мая по август 1961 года Ту-95ЛАЛ совершил 34 исследовательских полета. Многие из них сделаны при остановленном реакторе. Основной целью этапа полета была проверка эффективности радиационной защиты, что было одной из главных задач инженеров. Огромное количество жидкого натрия, оксида бериллия, кадмия, парафина и стальных пластин; были единственным источником защиты экипажа от смертельной радиации, исходящей из активной зоны. Результаты снова были многообещающими. Уровень радиации в кабине экипажа был низким, что дало бюро возможность спроектировать новый планер. Следующим этапом программы было производство испытательного самолета, изначально спроектированного для использования ядерной энергии в качестве основной движущей силы. Это должен был быть Aircraft 119. Этот самолет был основан на конструкции Ту-95. Главное отличие заключалось в том, что два из четырех внутренних двигателей должны были быть новыми турбовинтовыми двигателями НК14а с теплообменниками. НК14а работает очень похоже на двигатели прямого цикла, главное отличие в том, что воздух после прохождения через компрессор не поступает в реактор, а поступает непосредственно в систему теплообмена. В то же время тепло, вырабатываемое реактором, переносится в виде теплоносителя; перейти к системе теплообмена. Комбинация этих двух сил позволила бы турбореактивному двигателю создать необходимую тягу. Два других подвесных двигателя останутся НК12М.

Ядерный двигатель размещался в бомбоотсеке.

ОКБ Н. К. Кузнецова приступило к работам над двигателями одновременно с составлением чертежей самолета 119. Как и на Ту-95ЛАЛ, во внутреннем бомбоотсеке размещался реактор. Соединения, ведущие от реактора к двигателям, будут проходить через основной фюзеляж к крыльям, а затем непосредственно к теплообменникам, прикрепленным к двум внутренним двигателям. Туполев подсчитал, что первые 119должны были быть доступны для взлетно-посадочных испытаний к концу 1965 года. После испытаний 119 двигателей должны были быть заменены четырехдвигательной схемой НК14а на базе коммерческого лайнера Ту-114. Однако модель 119 так и не вышла из чертежной доски. Бюджетные ограничения и разработка новых конструкций обычных самолетов были названы основной причиной отмены программы в августе 1966 года. Отмена Aircraft 119 не означала, что Советский Союз прекратил исследования по созданию самолета с ядерным двигателем. Было предпринято несколько попыток создания сверхзвукового бомбардировщика с ядерной силовой установкой. Примерно в то же время, когда Туполев начал работать над 119, существовала параллельная программа под кодовым названием Aircraft 120. В этот проект было вложено огромное количество часов исследований. Большинство из них касалось конструкции нового турбореактивного двигателя и компоновки новой системы ядерного реактора, которая могла бы обеспечить большую защиту экипажа и чувствительных систем авионики самолета. Самолет 120 должен был быть оснащен двумя ТРД разработки Кузнецова. Реактор предполагалось установить в задней части самолета, как можно дальше от кабины. Экипаж состоял из пилота, второго пилота и штурмана; заключен в кабину с защитой от радиации из тяжелого свинца. 120 будет иметь обычную аэродинамическую конфигурацию с высоко установленным крылом со стреловидностью 45 градусов, стреловидным оперением и трехопорным шасси. Цель Туполева — выйти на этап испытаний 120-го в конце 19-го.70-е никогда не материализовались, как и в случае с 119, существование 120 было только на чертежной доске. Прекращение программы произошло в основном по тем же причинам, что и для 119-х. Следующим для Туполева был Aircraft 132. Еще одна попытка Советов создать пригодный к эксплуатации бомбардировщик с ядерным двигателем. 132 задумывался как ударный самолет малой высоты. В конструкции 132 реактор должен был размещаться в передней части, два ТРД, весь пакет размещался в задней части планера. Двигатели должны были быть рассчитаны на работу на ядерной энергии или на обычном керосине. Керосин будет использоваться только для взлета и посадки, а топливо будет храниться в баке, установленном перед реактором. Как и 120-й, 132-й имел бы обычную конфигурацию, опять же с сильно экранированной кабиной. Основное отличие заключалось в конфигурации крыльев. 132 должен был быть самолетом с треугольным крылом. Хвостовое оперение также должно было быть стреловидным, а горизонтальный стабилизатор располагался над килем. Как и другие проекты, 132-й был закрыт в середине 1960-х годов из-за бюджетных и, что наиболее важно, технических трудностей.

Исходный М-60 с трапециевидным крылом. ( Изображение предоставлено Авикопресс ©)

ОКБ Туполева предприняло последнюю попытку создать самолет с ядерным двигателем. Этот самолет должен был быть сверхзвуковым бомбардировщиком дальнего действия, предназначенным для конкуренции со сверхзвуковым средним бомбардировщиком Convairs B-58 Hustler. На этот раз до чертежной доски самолет не дошел. В конце 1960-х годов Советский Союз решил отказаться от дальнейших исследований возможности создания самолета с ядерным двигателем. Основная причина, указанная бюро, участвовавшим в проекте, заключалась в том, что с внедрением более точных и менее дорогих межконтинентальных баллистических ракет на борту советских атомных подводных лодок; Советский Союз мог достичь такой же степени ядерного потенциала за небольшую часть стоимости. Также рассматривались, но редко упоминались Советами, экологические последствия аварии во время операций. Если бы один из этих самолетов разбился в населенном пункте, радиоактивные осадки могли быть катастрофическими. Летом 1955 г. в ОКБ Мясищева была начата еще одна программа создания атомных самолетов. 19 мая 1955 г.; постановление Совмина, предписывающее Мясищеву приступить к разработке сверхзвукового атомного бомбардировщика. Первый проект бюро имел кодовое название М-60. Первый набросок проекта был завершен в июле 1956 года. В то же время Люлька разработал новую конструкцию двигателя, которая включала бы ядерный / турбореактивный двигатель с теплом, выделяемым реактором, передающимся через воздух к реактивному двигателю, конфигурация силовой установки, известная как Открытая система ; даст М-60 49 600 фунтов тяги. Самолет взлетал и приземлялся, используя химическую смесь топлива в качестве двигателя. При достижении заданной рабочей высоты ядерная система включалась и обеспечивала М-60 крейсерскую скорость. Такая конфигурация двигателя и тяга дали бы М-60 возможность развивать скорость 2 Маха. Жилые помещения экипажа должны были размещаться в центре фюзеляжа, опять же, в полностью закрытой кабине со свинцовым экраном. Конфигурация кабины ограничивала визуальное наблюдение. В соответствии с другими советскими ядерными конфигурациями, реактор будет размещен в задней части самолета для обеспечения дополнительной защиты. Первоначальная конфигурация фюзеляжа требовала длинного тонкого самолета с трапециевидным крылом и трапециевидным Т-образным хвостовым оперением. Ядерные/реактивные двигатели должны были быть размещены в фюзеляже бок о бок. Длина М-60 была предложена на уровне 169 футов 3,5 дюйма; с размахом крыла 86 футов 11 дюймов. В более поздних модификациях М-60 самолет был оснащен четырьмя двигателями, соединенными попарно в задней части планера. Как и в случае с другими ядерными программами, для М-60 была выбрана трехопорная ходовая часть.

Баундер М-50.

Позже, в декабре 1957 года, был представлен вариант конструкции М-60 со стреловидным крылом — он предусматривал, что М-60 будет иметь треугольное крыло с обоими двигателями, размещенными на пилонах под крылом и в концевых гондолах, которые напоминают конфигурацию М. -50 Баундер. После обширных исследований бюро Мясищева определило, что при правильных ядерных силовых установках стратегический бомбардировщик с 1,9Скорость 89 миль в час, рабочий диапазон 15 500 миль и практический потолок 65 600 футов были достижимы. М-60 также не вышел из стадии планирования. После отмены программы М-60 в 1959 году бюро Мясищева направило большую часть своих исследовательских активов на программу М-30, которая началась еще в 1953 году; но к этому времени интерес СовМина к атомным самолетам пошел на убыль. Было предпринято несколько других попыток разработать действующий ядерный самолет, в основном М-30, но также и программа М-62, аналогичная М-60. Окончательный удар по программе самолетов с ядерными двигателями был нанесен в начале 1961, когда советское руководство призвало отказаться от всех связанных программ, положив конец одной из их самых дорогих и технически сложных программ. Конец М-60 и М-30 был также концом связи Мясищева с проектированием и производством тяжелых бомбардировщиков. На момент отмены программы общее состояние имеющихся технологий, атомной науки и аэродинамических разработок достигло такого уровня, что, если бы программа работала, вполне вероятно, что Советский Союз достиг бы своего апогея. целью развертывания платформы бомбардировщика с ядерной силовой установкой к концу 1970-е годы. Вместо этого в качестве причины отмены был назван поток новой аэродинамической информации и проектов, огромное количество экономических ресурсов, необходимых в программе не только для разработки бомбардировщика с ядерным двигателем, но и для его обслуживания. Также появление новой советской доктрины, которая будет в значительной степени опираться на новые межконтинентальные баллистические ракеты, запускаемые с подводных лодок; с улучшенным механизмом наведения в сочетании с огромным количеством межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования, которые Советы быстро развертывали, обрекли советскую программу бомбардировщиков с ядерной мощностью. Примерно в то же время, когда Советы начали свою программу создания самолетов с ядерными двигателями, другой воин времен холодной войны, Соединенные Штаты, уже в ускоренном темпе работал над созданием собственного ядерного бомбардировщика, но эта история для другого раза. Автор Пол Колон — писатель-фрилансер, проживающий в Сан-Хуане, Пуэрто-Рико. [email protected]

Источники

* Местные бомбардировщики (1945-2000 гг.) Часть I: Ганин С.М., Карпенко А.В., Колногоров В.В.; Bastion 2001 * Советские X-Planes: Алан Доус; Key Publishing 2001 * Яколев Самолет с 1924 года: Билл Ганстон и Ефим Гордон; Putnam 1996 * Сверхзвуковые Мясищевы; Петр Бутовски; Air Enthusiast No.82, 19 января/февраля98

Вернуться к указателю статей.

© Онлайн-музей истории авиации.
Все права защищены.
Обновлено 7 марта 2009 г.

Может ли это быть первым авиалайнером с ядерной установкой?

Загрузка

HyperDrive | Самолет

Может быть, это первый авиалайнер с ядерной установкой?

(Изображение предоставлено Оскаром Виналсом)

Стивен Доулинг, 14 июля 2016 г.

Сверхзвуковой авиалайнер, который летит со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, и работает на ядерном синтезе. Стивен Даулинг исследует проблемы, связанные с запуском авиалайнеров на атомной энергии.

I

Он может унести вас из лондонского аэропорта Хитроу и через три часа поднять на воздушный мост в нью-йоркском аэропорту имени Джона Ф. Кеннеди. Он доставит вас с немалым комфортом — роскошным, если вы в первом классе — на скоростях, приближающихся к 2300 миль в час (3680 км/ч), когда Атлантический океан мчится под вашими ногами.

Flash Falcon, похожий на космический корабль из франшизы видеоигр Halo, представляет собой футуристическую затычку, чтобы заполнить дыру, образовавшуюся после вывода из эксплуатации сверхзвукового Concorde в 2003 году. Однако прототипы еще не построены — дизайн пока живет только в воображение испанского дизайнера Оскара Винальса, который также спроектировал гигантский авиалайнер в форме кита, представленный BBC Future еще в 2014 году.

Гигантский самолет будет перевозить до 250 пассажиров со скоростью, в три раза превышающей скорость звука. 39 метров) длиннее «Конкорда» и с вдвое большим размахом крыльев. Его двигатели даже смогут наклоняться на угол до 20 градусов, чтобы самолет мог взлетать и приземляться, как вертолет.

В основе Flash Falcon лежит нечто еще более революционное; Самолет Vinals предназначен для полетов на ядерной энергии, а термоядерный реактор перекачивает энергию в его шесть электрических двигателей.

«Я думаю, что ядерный синтез может стать в будущем лучшим источником для получения большого количества электроэнергии», — говорит Виналс BBC Future. «В то же время это «зелено», не создавая опасных отходов.

«Флэш-сокол» сможет взлетать и приземляться, как вертолет, благодаря своим подвижным двигателям. над ним работает множество проектов, таких как Токамак, Итер и Стелларатор. Я очень оптимистичен, что в ближайшие пять-семь лет у нас будет первый стабильный и продуктивный термоядерный реактор», — говорит Винальс.

Несмотря на то, что долгожданный ключ к дешевой и обильной энергии появляется так быстро, концепция Винальса возрождает мечту, которая занимала авиаконструкторов с 1950-х годов, — как встроить ядерный реактор в самолет.

ВВС США рассмотрели возможность переоборудования бомбардировщиков B-36 с ядерной силовой установкой. (Фото: Getty Images) в 1950-х годах были введены в эксплуатацию первые реакторы, достаточно маленькие, чтобы их можно было использовать на судне. Всего за несколько лет они уменьшились настолько, что их можно было использовать для питания подводной лодки.

1950-е годы были одним из золотых веков проектирования самолетов, с гигантскими технологическими скачками, подпитывающими как рынок авиаперевозок, возникающий в послевоенном мире, так и холодную войну. По мере роста напряженности в отношениях между США и Советским Союзом США искали способ как можно дольше удерживать свои дальние ядерные бомбардировщики в воздухе, делая их гораздо менее уязвимыми для нападения на их аэродромы.

Ядерные реакторы теоретически могут оставаться в воздухе месяцами — если у вас есть достаточно большой самолет, чтобы иметь экипаж, который может летать и спать посменно.

Но, как говорит Саймон Уикс из Института аэрокосмических технологий, есть несколько серьезных проблем, связанных с установкой ядерного реактора на самолет. Вам понадобится не только «система с замкнутым контуром» — реактор, который повторно использует отработанное топливо, — но также потребуется большое количество мощной защиты. «При делении ядер образуется много нейтронов, и они могут быть очень вредными», — говорит Уикс.

Одноместный NB-36H совершил десятки вылетов, но реактор ни разу не использовался для питания самолета в полете (Фото: Министерство обороны США)

Единственным атомным самолетом, летавшим на Западе, был сильно модифицированный бомбардировщик Convair B-36 в начале 1950-х годов. И без того гигантский самолет был дополнительно утяжелен 11-тонной защитой для защиты от радиации. Хотя NB-36H летал 47 раз, бортовой реактор был испытан только в воздухе и фактически никогда не использовался для питания самолета.

Потенциально катастрофические последствия крушения самолета с ядерным двигателем остановили дальнейшее развитие. И хотя военные экипажи могли выполнять приказы и управлять самолетом с ядерным двигателем, идея о том, что пассажиры добровольно ступят на борт самолета с ядерным реактором всего в нескольких метрах от них, кажется маловероятной. Атомный авиалайнер остался в памяти художников о том, как могут выглядеть воздушные путешествия через 50 или 100 лет.

Однако не расщепление ядер будет основой концепции Винальса. «Люди часто слышат слова «ядерная энергетика» и думают, что это опасно, но в случае ядерного синтеза это не так». Вместо создания цепной реакции, такой как ядерное деление, термоядерный синтез — слияние двух или более атомов в более крупный — создает больше энергии, но не создает загрязняющих отходов.

Энергия, необходимая для питания такого большого самолета, будет огромной (Фото: Оскар Виналс)

Винальса не смущает тот факт, что ядерный синтез остается недостижимым с технологической точки зрения. Такие концепции, как Flash Falcon, не должны быть отягощены ограничениями технологий, которые у нас есть сегодня; часть их роли состоит в том, чтобы представить, как может выглядеть дизайн с использованием технологий, которые мы еще не освоили.

Однако до Fusion еще далеко. «Ядерный синтез всегда будет через 50 лет», — говорит Уикс.

Реакторы все еще находятся на экспериментальной стадии; например, проект Итер, строящийся в настоящее время во Франции, все еще находится в стадии реализации через 10 лет.

Даже если такие реакторы окажутся практичными и смогут генерировать обещанную дешевую чистую энергию, это только начало головоломки.

«Задача состоит в том, чтобы сделать его очень маленьким и очень легким, — говорит Уикс.

«В период с 1940-х по 1980-е годы мы наблюдали значительное развитие технологии ядерного деления, и это было относительно быстро. Мы работаем над термоядерным синтезом с 1950-х годов, и мы еще не построили практически работающий реактор. До этого еще 20 или 30 лет».

Американский бомбардировщик XB-70 был еще одним американским бомбардировщиком, который рассматривался для ядерных экспериментов. (Фото: Getty Images) По словам Уикса, это гораздо более сложная задача, чем создание авиалайнера, который мог бы летать со скоростью, в три раза превышающей скорость звука.

У любого альтернативного топлива есть большие проблемы: керосин, топливо, используемое в реактивных двигателях, является невероятно универсальным топливом. «Это невероятно хорошая среда для создания энергии. Он энергоемкий, с ним легко обращаться, и он хорошо работает во всем диапазоне температур», — говорит Уикс.

«И его можно использовать не только для топлива, но и для других целей. Его можно использовать как охлаждающую жидкость, как смазку и даже как гидравлическую жидкость». Изменение климата может быть насущной причиной поиска альтернативного топлива для самолетов, но невероятное количество энергии необходимо для полета самолета на таких высоких скоростях. Тип батарей, используемых в самолетах, таких как Solar Impulse, может генерировать только 1/20 часть энергии из эквивалентного веса керосина.

Может пройти много-много десятилетий, прежде чем полетит самолет, подобный Flash Falcon (Фото: Оскар Виналс)

В следующем столетии будет слишком сложно создать самолет, работающий на ядерном синтезе. Гораздо более вероятно, говорит Уикс, что это будут формы гибридной власти; например, пропеллер, который помогает генерировать энергию, которая хранится на борту и используется для взлета самолета.

Flash Falcon слишком амбициозен, чтобы летать с современными технологиями. Но история авиации усеяна достижениями, которые когда-то считались невозможными. Возможно, однажды к ним присоединится ядерный синтез.

Другие изображения Flash Falcon, сделанные Оскаром Виньялесом, можно увидеть здесь.

Join 600,000+ Future fans by liking us on Facebook , or follow us on Twitter , Google+ , LinkedIn and Инстаграм .

Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельную рассылку новостей bbc.com под названием «Если вы прочитаете только 6 статей на этой неделе ». Подборка историй из BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel и Autos, доставляемая на ваш почтовый ящик каждую пятницу.

Попытки США и СССР разработать атомный самолет закончились неудачей

Проблемы ядерной защиты и веса оказались непреодолимыми как для США, так и для Советского Союза.

USAF/Wikimedia Commons

В 1950-х годах люди мечтали использовать ядерную энергию для питания всех видов транспорта — от автомобилей до самолетов и дирижаблей. В США отец ядерного реактора Энрико Ферми придумал самолет с ядерной силовой установкой, а в СССР главный конструктор советской атомной бомбы Александр Курчатов считал, что можно построить «тяжелый самолет» с ядерной силовой установкой.

Атомный бомбардировщик казался легкой задачей, поскольку теоретически он может оставаться в воздухе бесконечно долго, обеспечивая эффективное сдерживание ядерной атаки. И США, и Советский Союз исследовали самолеты с ядерными двигателями, но ни одна из стран не разработала боевую версию из-за проблем, присущих конструкции. К ним относятся защита воздушных и наземных экипажей от радиации и возможных последствий аварии.

РОДСТВЕННАЯ РОССИЯ ПРЕДСТАВЛЯЕТ НОВЫЙ АТОМНЫЙ ЛЕДОКОЛ, ЧТОБЫ ОТКРЫТЬ ПОТЕПЛЕНИЕ АРКТИКА

На сегодняшний день не создано ни одного гражданского самолета с атомным двигателем.

Ядерные реактивные двигатели

В мае 1946 ВВС США инициировали программу «Ядерная энергия для движения самолетов» (NEPA). В 1951 NEPA был вытеснен программой Aircraft Nuclear Propulsion (ANP), которой руководила Комиссия по атомной энергии.

ANP изучала два разных типа ядерных реактивных двигателей: прямой воздушный цикл General Electric и непрямой воздушный цикл Pratt & Whitney.

В рамках программы Direct Air Cycle, которая базировалась в Эвендейле, штат Огайо, воздух всасывался непосредственно через ядерную зону, где он нагревался, затем направлялся через турбину и выхлоп в качестве тяги. Недостатком этой конструкции было то, что воздух облучался и оставлял след из радиоактивных частиц за самолетом.

В методе косвенного воздушного цикла, который был основан недалеко от Мидлтауна, штат Коннектикут, использовался теплообменник, в котором тепло от ядерного реактора нагревало либо воду под давлением, либо жидкий металл. Это, в свою очередь, нагревало воздух, который двигался через турбину и выходил из выхлопных газов, создавая тягу.

Хотя непрямой метод был более безопасным из двух, его программа никогда не могла производить оборудование, готовое к полету, до того, как программа была отменена.

Эксперимент с авиационным реактором

Несмотря на то, что двигатель был основан на прямом методе, реактор, который мог бы летать на борту самолета, по-прежнему был необходим. Эксперимент с авиационным реактором США (ARE) был создан для разработки ядерного реактора с высокой плотностью мощности и высокой выходной температурой для использования на самолете.

Конструкция, на которой остановились исследователи, стала первым реактором на расплавленных солях (MSR). Он использовал расплавленную фторидную соль (NaF-ZrF ₄ -UF ₄₎ в качестве топлива и замедлялся оксидом бериллия (BeO). Реактор достиг пиковой температуры 860°С и пика 2,5 МВт _th .

Проект МХ-1589

Теперь, когда были созданы двигательная установка и реактор, понадобился самолет для испытаний. 5, 19 сентября51 , ВВС заключили контракт с Convair на запуск ядерного реактора на борту ее самолета Convair B-36 Peacemaker.

Самый популярный

Компания Convair появилась в результате слияния компаний Consolidated Aircraft и Vultee Aircraft. В 1953 Convair была куплена General Dynamics и стала одним из ее подразделений.

B-36 Peacemaker — стратегический бомбардировщик, который использовался ВВС США с 1948 по 1959 . Между 1948 и 1955 , B-36 был основным средством доставки ядерного оружия Стратегического авиационного командования (SAC), но был заменен реактивным Boeing B-52 Stratofortress. Все, кроме , пять «Миротворец» были утилизированы.

На высоте 230 футов ( 70,1 м ) B-36 имел самый длинный размах крыльев из всех когда-либо построенных боевых самолетов, и это был первый бомбардировщик, способный доставить любую из ядерных бомб США из своих четырехместных самолетов. бомбоотсеков без доработок.

Peacemaker имел дальность полета 10 000 миль ( 16 000 км ), максимальную полезную нагрузку 87 200 фунтов ( 39 600 кг ), и он был способен совершать межконтинентальные полеты без дозаправки.

Ядерный испытательный самолет NB-36H (NTA) был создан для изучения требований к защите бортового ядерного реактора. Он имел модифицированную кабину и поднятую носовую часть, и с июля 1955 г. по марта 1957 г. совершил в общей сложности 9 полетов.0426 47 раз над Западным Техасом и Южным Нью-Мексико.

Ядерный испытательный самолет NB-36H  Источник: Wikimedia Commons

Хотя реактор, получивший название Защитный испытательный реактор (ASTR), работал, он не приводил самолет в действие. Новости о полетах просочились в Россию, которая неверно истолковала это как успешное испытание ядерного двигателя, и это побудило Советы удвоить свои усилия по созданию конкурирующего самолета.

Россияне придумали испытательный самолет «Самолет 119 ЛАЛ (Летающая атомная лаборатория), , что переводится как «Летающая атомная лаборатория». бомбардировщик на тот момент.

Летом 1961 , как и на американских испытаниях, «Ласточка» поднялась в воздух с реактором на борту, но без тяги.

В сентябре 1959 , первый Межконтинентальные баллистические ракеты поступили на вооружение и устранили необходимость в самолетах с ядерными двигателями.0426 26 марта 1961 г., новый президент Джон Ф. Кеннеди отменил программу создания самолета с ядерной силовой установкой, сославшись на ее высокую стоимость и отсутствие пригодного к полетам реактора.

Ядерные реактивные двигатели

В 1956 программа ANP запускала модифицированные реактивные двигатели General Electric J47 на ядерной энергии из испытательной сборки реактора под названием «Реактор с теплопередачей Эксперимент 1» (HTRE-1).

Реактивный двигатель J-47  Источник: Wikimedia Commons

В HTRE-1 использовались вертикальные управляющие стержни, а в преемнике HTRE-2 был съемный сердечник. HTRE-3 имел горизонтальные тяги управления, которые лучше подходили для планера.

HTRE-3  Источник: Wikimedia Commons

Сегодня вы можете увидеть выведенные из эксплуатации реакторы HTRE-2 и HTRE-3 и испытательные сборки на объекте Experimental Breeder Reactor I в Национальной лаборатории Айдахо.

HTRE-2 и HTRE-3 в INL  Источник: Wtshymanski/Wikimedia Commons

В дополнение к истории с самолетами с ядерными двигателями военные США рассматривали возможность решения проблемы экранирования путем найма пожилых экипажей для управления самолетами с ядерными двигателями. . Они думали, что экипаж умрет естественной смертью до того, как их убьет воздействие радиации.

More Stories

инновации Ракета Blue Origin взорвалась, но система эвакуации капсулы сработала

Крис Янг| 13.09.2022

наукаУченые обнаружили 100-летнюю математическую ошибку, изменившую восприятие цвета людьми

Пол Ратнер| 11.09.2022

здоровьеПоедающие белок раковые клетки можно заставить голодать, как показывают исследования

Лукия Пападопулос| 14.09.2022

Ядерные двигатели — обзор

ScienceDirect

RegisterSign in

Кроме того, ядерная двигательная установка позволила «Наутилусу» оставаться под водой гораздо дольше, чем дизель-электрическим подводным лодкам, и совершить 1800-мильный переход подо льдами Арктики летом 1958 года от Берингова пролива до восточного побережья Гренландия.

Из: Fundamentals of Thermal and Nuclear Power Generation, 2021

PlusAdd to Mendeley

Raymond L. Murray, in Nuclear Energy (Sixth Edition), 2009

Резюме издателя

В этой главе основное внимание уделяется ядерным двигателям. Ядерные реакторы служат источником энергии для подводных лодок и авианосцев. Проводятся испытания реакторов для самолетов и ракет, рассматриваются реакторы для будущих космических полетов. Термоэлектрические генераторы, использующие плутоний-238, обеспечивали электроэнергией исследования Луны в рамках программы «Аполлон» и межпланетные путешествия космических кораблей «Вояджер», «Галилео», «Улисс» и «Кассини». Для источников питания, использующих радиоизотопы, герметизация Pu-238 иридием и ограждение системы графитовым волокном снижает возможность выброса радиоактивности. Для космических миссий проводится анализ риска, аналогичный анализу для энергетических реакторов. Когда-нибудь в отдаленном будущем может быть использована электрическая тяга. Заряженные частицы выбрасываются назад, создавая тягу вперед. Его достоинством является малая масса топлива, необходимая для увеличения полезной нагрузки или сокращения времени в пути.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123705471000201

Raymond L. Murray, in Nuclear Energy (Fourmond L. Murray),

, издание 1909 г.

20.2 Космические реакторы

За много лет до появления космической программы была предпринята попытка разработать авиационный реактор. Проект с аббревиатурой NEPA (ядерная энергия для движения самолетов) был начат в Ок-Ридже в 1919 г.46 ВВС США. Основой программы было то, что для доставки ядерного оружия потребуются сверхзвуковые бомбардировщики большой дальности (12 000 миль), не нуждающиеся в дозаправке. Важный технический вопрос, который все еще существует, заключается в том, как защитить экипаж, не подвергая его чрезмерному весу. Как описано Хьюлеттом и Дунканом (см. Ссылки), программа страдала от большой неопределенности, смены руководства и частых перенаправлений. Он был переведен из Ок-Риджа в Цинциннати по программе General Electric в рамках программы ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Усилия были прекращены по нескольким причинам, как описано в отчете Национального исследовательского совета (см. Ссылки): (а) потребность в самолете гораздо большего размера, чем ожидалось, (б) улучшение характеристик реактивных двигателей, работающих на химическом топливе, и (в) выбор межконтинентальных баллистических ракет как носителей ядерного оружия. Была получена некоторая полезная техническая информация, но проект так и не приблизился к своей цели.

Космическая программа получила новый импульс в 1961 году, когда президент Кеннеди поставил перед собой цель высадить человека на Луну. Другими визуализированными миссиями были пилотируемые исследования планет и, в конечном итоге, колонизация космоса. Для таких дальних рейсов, требующих большой мощности, легкий вес ядерного топлива сделал реакторы логичным выбором как для электроэнергии, так и для движения. Одной из концепций, которая широко изучалась, была ионная тяга с реактором, обеспечивающим энергию, необходимую для ускорения ионов, создающих тягу. Второй подход включал реактор с газовой активной зоной, в котором смесь урана и газа нагревалась в результате реакции деления и выбрасывалась в качестве топлива. Другая, более экзотическая идея заключалась в том, чтобы взорвать несколько небольших ядерных боеприпасов рядом с плитой, установленной на космическом корабле, с реакцией на взрыв, создающей повторяющуюся тягу. Классическим справочником по ядерным ракетным двигателям является книга Бюссара и де Лауэра (см. Ссылки).

Реакторы деления с системами термоэлектрического преобразования были разработаны в период 1955–1970 годов Комиссией по атомной энергии. Его подрядчик, Atomics International, реализовал программу SNAP (Systems for Auxiliary Nuclear Power). Самым успешным из них был SNAP-10A, который был первым и единственным американским реактором, запущенным в космос. Были построены две системы: одна испытана на Земле, другая выведена на орбиту. Их топливом был сплав обогащенного урана и гидрида циркония для работы при высоких температурах (810К). Хладагентом был жидкий натрий-калий (NaK) для эффективной теплопередачи. NaK циркулировал через реактор и систему термоэлектрического преобразователя, которая производила 580 Вт электроэнергии. Общий вес одной системы составил 435 кг. Космическая версия была запущена в 1965 ракетой Agena и запускалась дистанционно. Он безотказно работал на орбите в течение 43 дней, пока не был случайно остановлен из-за отказа электричества в космическом корабле. Наземный вариант удовлетворительно проработал 10 000 часов. Дальнейшие подробности предоставлены Беннеттом (см. Ссылки). В другом успешном реакторе SNAP-8 в качестве теплоносителя использовалась ртуть с преобразованием в 50 кВт электроэнергии по циклу Ренкина. Более подробная информация об этих реакторах содержится в книге Анджело и Бадена (см. Ссылки).

Ядерной системой, которая привлекла наибольшее внимание в космической программе, была ядерная ракета с твердой сердцевиной. Жидкий водород будет нагреваться до высокой температуры в виде газа при прохождении через отверстия в реакторе с графитовым замедлителем и высокообогащенным урановым топливом. В предлагаемом транспортном средстве водород будет выпускаться в качестве топлива через сопло. Проект Rover в Лос-Аламосе был инициирован с целью пилотируемой миссии на Марс. Время полета будет сведено к минимуму при использовании водорода в качестве топлива, потому что его удельный импульс будет примерно в два раза больше, чем у типичного химического топлива. Ряд реакторов под названиями Kiwi, NRX, Pewee, Phoebus и XE’ был построен и испытан на Станции разработки ядерных ракет, расположенной в Неваде. В системах использовалось топливо из карбида урана, графитовый замедлитель и прямоточный водородный хладагент, входивший в виде жидкости и выходящий в виде газа. Наилучшей производительностью, полученной в программе NERVA (ядерный двигатель для ракетных транспортных средств), была мощность 4000 МВт в течение 12 минут. Программа имела технический успех, но была прекращена в 1973 из-за изменения планов НАСА. После посадки на Луну в рамках программы «Аполлон» было принято решение не проводить пилотируемый полет на Марс. Было решено, что радиоизотопных генераторов и солнечной энергии будет достаточно для всех будущих космических потребностей.

Был перерыв на несколько лет, пока в 1979 году в Лос-Аламосе не было начато исследование космического реактора, предназначенного для получения электроэнергии мощностью 100 кВт. Программа под названием SPAR (Space Power Advanced Reactor) частично использовала существующие технологии и проверяла возможность передачи тепловой энергии с помощью тепловых трубок вместо конвективного охлаждения. В тепловой трубе жидкость испаряется на одном конце и конденсируется на другом, с обратным потоком за счет капиллярного действия вдоль фитиля на внутренней стенке трубы. Преимущество заключается в том, что для передачи тепла не требуются движущиеся механические части. Эталонный дизайн включает высокообогащенный (93%) уранового топлива как UO ₂ , со слоями сплава Mo-Re между уложенными друг на друга топливными пластинами, центральной трубой тепловой трубы и литием в качестве хладагента. Отражатель из оксида бериллия имеет вращающиеся управляющие барабаны с секторами B ₄ C. Тепло излучается от тепловых трубок к термоэлектрическим преобразователям. Около 7% тепловой энергии пойдет на электричество, остальное будет излучаться в космос. Критичность во время запуска предотвращается центральной заглушкой из бора-10, которая будет заменена BeO при запуске реактора. Дополнительные подробности появляются в материалах дела 1984 симпозиума (см. Ссылки).

Расширение ядерной космической программы стало результатом создания в 1983 году совместных усилий трех агентств: Министерства энергетики, НАСА и DARPA (Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов). Выявлены две потребности. Первый, в программе СП-100, представляет собой реактор в диапазоне электрической мощности 100 кВт–1 МВт, со сроком службы 7 лет, массой менее 7500 кг и размерами, которые поместятся в грузовом космическом корабле. залив. Реактор будет обеспечивать питанием электрическую двигательную установку. Второй — это мультимегаваттный реактор, способный работать на постоянной мощности или всплесках мощности. Возможными концепциями-кандидатами являются реакторы с газовым охлаждением, термоэмиссионные реакторы и быстрые реакторы с жидкометаллическим охлаждением. Исследования различных типов реакторов промышленными и государственными лабораториями приведут к выбору одного или нескольких типов реакторов для разработки. Предметы исследования включают реакторное топливо, материалы, управление тепловым режимом, преобразование энергии, хранение энергии, безопасность, нейтронную электронику, защиту, теплогидравлику реактора, а также контрольно-измерительные приборы и средства управления.

Просмотр книги Глава Чита

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780080421254500327

Michele Laraia,

Michele Laraia,

Michele Laraia,

Michele Laraia,

,

.

. .1 процесс вывода из эксплуатации; возникшая проблема; воздействии

Программа авиационных ядерных двигателей началась вскоре после Второй мировой войны и вскоре стала главным национальным приоритетом: с самого начала было ясно, что вес радиационного экрана имеет решающее значение. В 1952 Окриджская национальная лаборатория (ORNL) предложила изучить проблемы защиты, подвешивая высоко в воздухе тестируемые модели реактора и защиты. После утверждения в отдаленной части ORNL был построен объект Tower Shielding Facility (TSF). ХБО (рис. 7.7) состоял из четырех 100-метровых башен, удаленных друг от друга на 60 м в одном измерении и на 30 м в другом. Кабели, подключенные к башням, могли поднимать реакторы и щиты на высоту 60 м над землей. Со временем на ПХО были испытаны четыре типа реакторов. При эксплуатации реактора был испытан широкий спектр защитных материалов; кроме того, было получено много информации о воздушном рассеянии. За последние годы эксплуатации перед окончательной остановкой объекта в 1992 реактор в основном эксплуатировался внутри бетонного экрана на земле как более практичный источник излучения. Башни также использовались для проведения испытаний на падение с целью проверки прочности контейнеров для транспортировки отработавшего топлива. Устаревшее загрязнение все еще остается в некоторых частях объекта. Выгрузка топлива из хвостохранилища была завершена в 2003 г., но окончательная очистка отложена (Muckenlhaler, 1992).

Рисунок 7.7. Устройство экранирования башни.

(Источник: USDOE, Wiki Commons).

В период с конца 1997 г. по начало 19 г.98, субподрядчик осматривал излишки материалов на хвостохранилище. Поскольку многие металлические детали подвергались воздействию нейтронов реактора, основным радионуклидом был ⁶⁰ Co. α-Излучатели были менее значительными. Из-за нехватки времени, ограниченного количества квалифицированного персонала, слишком малого количества α-мониторов и истории умеренного α-загрязнения субподрядчик прекратил практику проверки α-излучения на всех предметах. Нанятые РКИ продолжали заполнять теги «α не обнаружено» (рис. 7.8).

Рисунок 7. 8. Проект ограждения башни, металл и бетон проданы на переработку.

(Источник: USDOE, Wiki Commons).

В июне 1998 года РКИ ORNL обнаружили ²⁴¹ Am, α-излучатель, на куске коробки, который был охарактеризован только на предмет β-γ-загрязнения. Содержимое оригинальной коробки ранее было отделено для удаления загрязненной фракции, а оставшаяся часть была проверена только на β-γ-загрязнение и помечена для неограниченного выпуска. Некоторое время назад эта часть ящика была продана как недействующий лом местному плавильному заводу.

Сразу же после этого руководство ORNL направило бригаду RCT и менеджера TSF на плавильный завод для повторного осмотра этой секции ящика. Измерения РКИ привели к выводу, что в секции ящика не было α-загрязнения, но было обнаружено α-загрязнение в другом ящике, происходящем из хвостохранилища. Эта зараженная коробка была обеззаражена на плавильном заводе, а затем отправлена ​​обратно в ORNL.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128237007000072

Neil Todreas, в справочнике по малым модульным реакторам (Seconular Handbook of Small Modular Reactors), издание Seconular. 2021

Приложение: Номенклатура

AGR

усовершенствованный газовый реактор (CO ₂ охлаждаемый британского производства)0004

ARE

US aircraft reactor experiment

ASTR

aircraft shield test reactor

AVR

German pebble bed (uranium) helium-cooled reactor (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor)

B&W

Babcock and Wilcox Company

BOR

Российский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем

BWR

Реактор с кипящей водой

DFR

Dounreay fast reactor

DOE

Department of Energy

EBR-II

experimental breeder reactor II

FHR

fluoride-salt-cooled high-temperature reactor

ПОКОЛЕНИЕ III +

поколение III + реактор.

GEN IV

Реактор поколения IV

ГВт

гигаватт электроэнергии

HTGR

high-temperature gas reactor

HTRE-1

heat transfer reactor experiment-1

HTRE-2

heat transfer reactor experiment-2

HTRE-3

Эксперимент по реактору теплопередачи-3

IHM

Начальный тяжелый металл

KLT

Russian Pwr Ice Breaker

Loca

3

Loca

5

3

Loca

3

Loca

9 9000 3

.0004

LUEC

levelized unit electricity cost

LWR

light water reactor

Monju

Japanese sodium-cooled fast reactor

NEPA

nuclear energy for the propulsion of aircraft

NGNP

АЭС нового поколения

NRC

Комиссия по ядерному регулированию

NSSS

nuclear system steam supply

PWR

pressurized water reactor

RITM

Russian PWR ice-breaker reactor (new development)

SMR

small modular reactor

SNAP

systems для ядерной вспомогательной энергетики

SVBR

свинцово-висмутовый реактор на быстрых нейтронах

THTR

ториевый высокотемпературный реактор (немецкий ториевый реактор с гелиевым слоем)

TRISO

tristructural isotropic type

UO ₂

uranium dioxide

UZr

uranium zirconium

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https:/ /www. sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128239162000011

Бахман Зохури, Функциональность, усовершенствования и промышленное применение тепловых труб, 2020 г.

2.4.14 Нейтронная защита

Гидрид лития (LiH) ранее использовался в технологии защиты от нейтронов в авиационном ядерном двигателе (ANP)xe «Авиационный ядерный двигатель (ANP)» и космической ядерной вспомогательной силовой установке (SNAP)xe Программы космических ядерных реакторов «Космическая ядерная вспомогательная энергетика (SNAP)» Из возможных экранирующих материалов LiH имеет наилучшее ослабление нейтронов на единицу массы из-за его низкой плотности (0,775 г/мл) и высокого содержания водорода 12,68 весовых процентов.

Обратите внимание, что: Программа космической ядерной вспомогательной энергии (SNAP) была начата в 1955 году и завершена в 1973 году. В течение этого периода около 850 миллионов долларов США на тот год долларов США было потрачено на разработку ядерных источников энергии, способных производить от 500 Вт до 1000 кВт. Технологическая база была обширной и включала широкий спектр материалов и систем преобразования энергии.

Водород в первую очередь отвечает за замедление нейтронов в LiH и обладает плохими термодинамическими свойствами, такими как низкая теплопроводность и высокий коэффициент теплового расширения. LiH сложно изготовить, и единственная производственная возможность в США находится в Комплексе национальной безопасности Y12 в Ок-Ридже, штат Теннесси.

При температуре выше 700 К резко выражена диссоциация водорода, и в горячих точках может создаваться поток нейтронов с более высокой энергией, что приводит к потере эффективности защиты. Верхнюю рабочую температуру можно увеличить, поместив LiH в тонкостенный сосуд высокого давления из нержавеющей стали. При температурах выше 800 К давление диссоциации и скорость проникновения водорода через нержавеющую сталь неприемлемо высоки. Однако при температуре ниже 600 К радиационно-индуцированное распухание и растрескивание являются значительными.

В программе реактора SP-100 материал экрана LiH был ограничен 600–700 K для окончательной конструкции. Кроме того, другие возможные кандидаты для экранирования включают литий-магниевый сплав, ZrH, TiH и пенопласт гидрогенизированного графита.

Гидрозащита будет самым дешевым методом защиты, поскольку имеется большой наземный опыт работы с нержавеющей сталью и водой. Воздействие облучения на систему водяной защиты было бы легко и недорого проверить на Земле. Одна проблема с водяной защитой заключается в том, что давление паров воды значительно возрастает, когда температура защиты приближается к 400 К, что требует более прочного сосуда под давлением и приспособления для дополнительного объема для водяного пара. При более высоких температурах масса сосуда высокого давления из нержавеющей стали может стать чрезмерно большой. Чтобы поддерживать температуру ниже 400 К, папское решение состоит в том, чтобы включить тепловые трубки (ТН) xe «Тепловые трубки (ТН)», прикрепленные к экрану и подключенные к радиатору.

В исследовании Poston et al. [57], количество тепловой мощности, которая будет отбрасываться из радиального отражателя в водяной экран, составляет около ∼2% от общей тепловой мощности реактора. Важным соображением в отношении излучения является то, что большой радиатор будет вызывать большее рассеяние нейтронов, увеличивая воздействие излучения на людей. Основным недостатком использования гидрозащиты является масса. Дальнейшая миссия выиграет от открытия местной воды для снабжения ресурсами для защиты и других потребностей человека.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012819819300002X

Jason William C. Systems, 2016

1.6.2 Криогенные склады топлива в космосе

Возможно, лучшим будущим применением криогенных ЛАД будут склады криогенного топлива. Скорее всего, потребуются большие химические или ядерные двигательные установки, чтобы пилотируемые миссии могли совершать полеты за пределами НОО. Для лунной или марсианской миссии по возвращению на поверхность базовым методом будет запуск с Земли со всем топливом, необходимым для достижения пункта назначения и безопасного возвращения на Землю, как показано на рисунке 1.4. Этот традиционный метод серьезно снижает объем полезной нагрузки, которую одна система может отправить на LEO или за его пределы. Это также сильно препятствует конечной достижимой скорости отлета Земли.

Альтернативный подход заключается в запуске программируемых роботов и горнодобывающего оборудования за месяцы или годы до того, как люди доберутся до места назначения, чтобы извлечь или произвести необходимое количество топлива для обратной части миссии на поверхности. ISRU предлагает извлечение на месте необходимых химических элементов для временного поддержания человеческой жизни (например, O ₂ ), а также для добычи топлива на поверхности (например, H ₂ или CH ₄ ). Как только будет произведено достаточное количество топлива, люди смогут стартовать с Земли с пустыми или многоразовыми баками, приземлиться на поверхность, выполнить миссию, а затем заправиться перед отлетом. Хотя этот метод устраняет необходимость нести дополнительную полезную нагрузку, существует множество предположений о его принципиальной осуществимости и стоимости. Концепция ISRU все еще находится в зачаточном состоянии из-за отсутствия достаточных экспериментальных данных, проведенных на месте на Луне или Марсе.

Топливные склады — гораздо лучший вариант для проведения длительных роботизированных и пилотируемых космических миссий. Топливный склад определяется как находящееся на околоземной орбите судно для хранения топлива, в котором может храниться криогенное топливо в течение неопределенного времени, а затем передавать топливо любому другому орбитальному аппарату. Космический корабль может стартовать с запасом топлива, достаточным для преодоления земной гравитации, сближения и стыковки с топливным складом, а затем дозаправиться по пути к конечному пункту назначения. Депо будет использовать LAD для подачи жидкости в резервуар для хранения транспортных средств, чтобы сначала охладить, а затем пополнить топливный бак. Этот процесс аналогичен заправке автомобиля на заправке на земле. Таким образом, большие топливные склады могут содержать большой процент топлива, необходимого для полета в дальний космос, что позволяет запускать на орбиту больше сухой массы. Из-за своего размера склад топлива, вероятно, придется запускать поэтапно и собирать его на НОО. Первоначальные затраты на сборку быстро окупятся долгосрочным непрерывным использованием склада топлива для обычных коммерческих космических полетов. Высокопроизводительные космические криогенные двигатели в сочетании с большим количеством топлива означают значительно более высокие скорости полета с Земли и / или гораздо более длительные миссии за пределами НОО. Более низкая общая стоимость, меньший риск и меньшее количество неопределенностей в конструкции и эксплуатации делают хранилище криогенного топлива основным кандидатом для обеспечения будущих длительных миссий.

Предлагаемые полномасштабные склады потенциально могут содержать хранимое или криогенное топливо. Преимущество хранения криогенного топлива, такого как LH ​​ ₂ , заключается в значительном повышении производительности космического корабля, как указано в разделе 1.3. Однако системы активного охлаждения с нулевым выкипанием (ZBO) для LH ₂ должны быть сначала продемонстрированы на земле, чтобы доказать, что холодное топливо может храниться неограниченно долго (Guernsey et al., 2005). Кроме того, хранение и транспортировка криогенного топлива в космосе также должна быть продемонстрирована в рамках небольшой демонстрационной миссии, такой как миссия, предлагаемая в настоящее время Проектом хранения и транспортировки криогенного топлива (CPST) в НАСА.

Предпринятые ранее, но никогда не проводившиеся демонстрационные миссии депо обсуждаются в Приложении A. На рис. 1.5 показана типичная концепция склада криогенного топлива, на которой показаны баки LH ₂ и LOX, а также пристыкованная верхняя ступень Centaur (Kutter, 2010). . Это конкретное депо рассчитано на одну миссию; полномасштабные склады, поддерживающие обычные коммерческие космические путешествия, очевидно, будут намного больше. Недавние примеры предлагаемых концепций полномасштабных топливных складов доступны в общей литературе (Kutter et al., 2005; Fikes et al., 2006; Street, 2006; Kutter et al., 2008; Goff et al., 2009).; Зеглер и Каттер, 2010 г.; McLean et al., 2011), Lunar (Young et al., 2006; Chandler et al., 2007; Zegler et al., 2009), а также марсианские архитектуры (Tanner et al., 2006). По сравнению с предыдущими проектами, более новые предлагаемые полномасштабные склады намного больше и гибки в том смысле, что они потенциально могут обслуживать ракеты-носители в качестве заправочной станции, а также способствовать продлению срока службы существующих спутников, используя преимущества новых технологических достижений в области хранения криогенной жидкости. Каттер, 2010).

Рисунок 1.5. Концепция склада криогенного топлива.

Бернард Каттер, United Launch Alliance

Депо будут оставаться в условиях микрогравитации НОО на период от нескольких месяцев до неопределенного времени. Следовательно, в дополнение к внедрению технологии ZBO, LAD также потребуются для контроля и поддержания потока жидкости из резервуара хранения депо. Резервуары транспортных средств клиентов потребуют очень высокого конечного объема заполнения фракций жидкости, что требует установки надежных LAD перед резервуаром для хранения. Хотя требования к расходу депо, вероятно, меньше, чем потребности космических двигателей, депо могут не иметь возможности отстаивать жидкость над выпускным отверстием бака перед перекачкой топлива, как это работает в большинстве двигателей; потребность в неосаждающемся криогенном топливе с низким поверхностным натяжением в условиях микрогравитации НОО делает LAD отличным кандидатом для удовлетворения этого требования.

Просмотр книги Глава Чита

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780128039892000012

. Подготовка ядерных авиационных двигателей для публичного показа

Две сборки авиационных ядерных двигателей использовались в INL для испытаний прототипов ядерных реакторов в рамках программы Aircraft Nuclear Propulsion (ANP). Эти большие узлы были сделаны переносными за счет их установки на удлиненных железнодорожных платформах двойной ширины. Затем для перемещения реакторных сборок между закрытым «теплым цехом» и испытательным полигоном, расположенным на территории ИЭТ ИЯЛ, использовался специально разработанный экранированный двигатель поезда. Теплый цех, расположенный на севере испытательного полигона, находился примерно в одной миле от района ИЭПП. Две зоны были соединены железнодорожными путями двойной ширины для размещения паровоза и платформ. В ИЭТ ядерные двигатели были подключены к воздуховоду, который присоединялся к описанной выше выхлопной трубе. После испытаний двигатели были отсоединены от воздуховодов и штабеля и перемещены обратно в теплый цех для обслуживания, модификации и замены приборов. Чтобы защитить рабочих и сократить время между испытаниями, реакторы были расположены внутри больших концентрических стальных резервуаров на платформах. Кольцевое пространство между концентрическими баками заполняли ртутью, пока реакторы находились в теплом цехе и ремонтировались. Во время реальных ядерных испытаний ртуть сливали и заменяли водой. Около 75% запасов ртути в свободном мире находилось в INL и использовалось этой программой.

В течение многих лет после завершения испытаний и прекращения программы АНП два атомных авиационных двигателя и платформы простаивали на открытой площадке за теплым цехом. Хотя ртуть была слита и утилизирована, сборки были радиоактивно загрязнены и все еще содержали некоторое остаточное загрязнение ртутью. Поскольку двигатели находились рядом с другими активными проектами и движением персонала, было принято решение их утилизировать. Первоначальные планы предусматривали простое разрезание массивных блоков на мелкие части и размещение их в деревянных контейнерах для отходов на полигоне захоронения радиоактивных отходов. Поскольку каждая сборка была примерно 30 футов в высоту и занимала двойной железнодорожный вагон, это, очевидно, представляло собой огромный объем очень дорогой работы. Это также подвергло бы рабочих ненужному излучению и заняло бы много места в месте захоронения. Ядерные авиационные двигатели также представляли собой значительное историческое событие в ядерной истории США.

Поэтому было принято решение обеззаразить сборки, удалить оставшуюся ртуть и переместить их в зону INL, где они будут доступны для просмотра публикой. Поскольку каждая сборка весила примерно 750 тонн, это действие представляло собой формируемую задачу. Для переезда потребовался транспорт примерно на 30 миль и пересечение двух небольших мостов. Для выполнения этой задачи был нанят подрядчик, специализирующийся на очень тяжелых грузах. Осмотр показал, что два моста должны быть усилены, прежде чем по ним можно будет безопасно перевозить грузы такого веса. Оставшаяся ртуть была удалена из двух узлов двигателя, они были подвергнуты радиоактивной дезактивации в максимально возможной степени (остался лишь очень низкий уровень радиоактивности, поскольку короткоживущие изотопы в основном распались), и были сделаны другие приготовления к их перемещению.

Рядом с участком EBR-I, который уже был в состоянии принимать посетителей, была сооружена площадка с бетонной площадкой, ограждением и закрытым выставочным залом для посетителей. Защитное ограждение было размещено на расстоянии всего нескольких футов от сборок, и расстояние было выбрано таким образом, чтобы зрители получали практически нулевое радиационное облучение во время просмотра. Экранирование было размещено в стратегических точках на собраниях, чтобы обеспечить защиту зрителей.

После того, как два моста были усилены, был проведен пробный заезд с использованием стальных грузов на транспортном средстве для проверки процедуры перемещения и достаточности усиления моста. Прицеп, использовавшийся для перевозки этого тяжелого груза, имел 156 колес. На мостах были размещены приборы для определения уровня движения и напряжения. После успешного тестового прогона две сборки были успешно перемещены на новое место. Во время перевозки скорость грузовика была ограничена до 15 миль в час, и переезд был сделан рано утром в воскресенье, когда на участках используемой дороги общего пользования ожидалось небольшое движение.

Испытательные сборки ядерных авиационных двигателей показаны на рис. 25.7 и 25.8. На рис. 25.7 показана одна из сборок во время транспортировки, а на рис. 25.8 они обе показаны в своем конечном месте. Этот вариант вывода из эксплуатации позволил сэкономить большие суммы денег, время, риск и воздействие на рабочих, а также пространство для захоронения отходов и привел к очень интересному публичному показу, который сохраняет часть нашей ядерной истории (McCusker, 1989). Двигатели и прилегающий объект EBR-I каждое лето принимают тысячи посетителей.

25.7. Атомный авиационный двигатель во время транспортировки в публичную экспозицию.

25.8. Два атомных авиационных двигателя после прибытия на площадку для всеобщего обозрения.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL-адрес: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97808570

500257

Suhn, справочник по малым модульным реакторам (Sehnact Edition Choi), в справочнике по ядерным исследованиям малых размеров (Sehnact Choi), 2021

18.

3.5.2 План на будущее

Первоначально разработка KAIST-MMR была больше сосредоточена на применении наземных баз. Однако, поскольку во всем мире растет интерес к гражданским морским ядерным силовым установкам для снижения выбросов парниковых газов, применение KAIST-MMR для корабельных силовых установок также находится в стадии изучения. На данный момент KAIST-MMR показал отличную производительность после загрузки для этих вышеупомянутых приложений. В ближайшее время будет завершен этап концептуального проектирования, за которым последуют этапы базового и рабочего проектирования с возможным формированием консорциума с заинтересованными организациями.

Просмотр книги Глава Чита

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780128239162000187

Michele Laraia,

Michele Laraia,

Michele Laraia,

9000.

. .1.1 Процесс вывода из эксплуатации; возникшая проблема; воздействии

Лаборатория Атомной Энергии Беттиса (далее Беттис) является научным и инженерным учреждением, которому поручено проектирование, разработка и техническое обслуживание ядерных силовых установок для ВМС США. Bettis принадлежит Министерству энергетики и управляется по контракту с Министерством энергетики компанией Bechtel Bettis, Inc. (BBI) в качестве генерального подрядчика. В Bettis работает около 2000 сотрудников подрядчиков и 80 сотрудников Министерства энергетики. 19 сентября77, Беттис инициировал долгосрочную программу D&D по обеззараживанию и сокращению количества радиологически контролируемых объектов и зон. Например, в течение 2014, 2015 и 2016 годов в рамках программы Д и Д было выполнено следующее:

•

Перевезено более 2400 т активных отходов, в основном образовавшихся в результате работ по сносу.

•

Отгружено почти 12 т смешанных отходов.

•

Отгружено 4600+ т неактивных отходов.

•

Восстановлено для повторного использования около 2400 м ² поверхностей зданий, большая часть которых ранее подвергалась радиологическому контролю.

Инцидент, описанный в этом тематическом исследовании, произошел за пределами ограждения станции (но рядом с ним) и не был напрямую связан с работами по выводу из эксплуатации. , особенно когда большое количество подрядчиков приезжает и работает на месте. В феврале 2004 года сотрудник BBI собирался на работу. Сотрудник споткнулся о неровный асфальт на пешеходной дорожке стоянки для персонала (территория, которая находится в полной ответственности организации площадки), примерно в 30 м от главного пешеходного входа на завод. Сотрудник упал на четвереньки, получив незначительные поверхностные травмы. Вероятно, из-за мороза асфальт, на который упал сотрудник, приподнялся примерно на 1,5 см вдоль трещины, пересекающей всю ширину дорожки. Первая помощь была оказана оперативно, и вскоре после инцидента сотрудник вышел на работу. Позже стало известно, что незначительная травма колена работника ухудшила ранее существовавшие заболевания. Эти осложнения привели к длительной госпитализации работника, интенсивному лечению и физической реабилитации.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128237007000059

Gurunadh Velidi Technology and Nuclear Reactization20, Ugur20

13.2.4 Преимущества использования ядерной энергии в космических приложениях

Как указывалось в предыдущих разделах, использование ядерной энергии для приведения в движение космических аппаратов может иметь множество преимуществ как с технической, так и с финансовой точки зрения.

Несколько преимуществ применения ядерной энергии в космических миссиях включают:

▪

Возможность запуска миссий в дальний космос стала бы возможной с использованием ядерных двигателей. Например, даже самая простая марсианская миссия потребует 2 года для завершения с использованием стандартных химических двигателей и гравитационных методов, в то время как можно было бы запланировать выполнение этой миссии за месяцы, а не годы с методами ядерных двигателей.

▪

Зависимость от солнечной энергии для космических полетов будет значительно снижена, поскольку это важно, поскольку солнечная энергия не всегда может быть доступна в космических полетах в зависимости от выбранных орбит. Таким образом, можно запитать все бортовые и навигационные системы космического корабля за счет энергии, вырабатываемой ядерным реактором [6].

▪

Системы ядерных реакторов более долговечны, что позволяет космическим кораблям выполнять более продолжительные миссии.

▪

Топливо не будет проблемой, поскольку с очень ограниченным топливом (с точки зрения массы) ядерный реактор внутри космического корабля может использоваться десятилетиями без ограничений по топливу.