(Сразу хочу оговориться - статья большей частью переводная - перевод в источнике, на мой взгляд, изначально был безобразный. Начал, было, местами править, но быстро надоело - проще заново написать :-)).
Но сама фактура, по-моему, интересна - так что заранее извиняюсь...- прим. Nikkuro)
***
В 1945 году сразу же после того как радиоактивный гриб рассеялся над Хиросимой, ученые и инженеры начали изыскивать новые пути возможного применения атомной энергии. Ядерное топливо содержало в себе столько энергии, что казалось идеальным источником питания для самолета. Возможно ли построить бомбардировщик, который будет в состоянии находиться в боевом патрулировании дни, недели, месяцы и который все это время будет для противников сдерживающим фактором?
В мае 1946 года ВВС Армии США инициировали проект NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft ) применения ядерной энергии в качестве топлива авиационных силовых установок.
NB-36H с характерным знаком радиационной опасности на киле во время одного из своих испытательных полетов
Были проведены первичные исследования, в ходе которых было определено, что существуют три основных препятствия для создания пилотируемого ядерного самолета:
- необходимо разработки материалов, способных выдерживать интенсивное излучение реактора;
- противорадиационная защита, которая потребуется для обеспечения безопасности экипажа, может оказаться слишком тяжелой для практической осуществимости конструкции самолета;
- в повседневной эксплуатации и в случае аварий цена ущерба населению может оказаться неприемлемо высокой.
Самолет NB-36H готовится к старту
Сформированная в 1946 году Комиссия по атомной энергии (Atomic Energy Commission - AEC) в 1948 году провела аналогичное исследование. В своем докладе AEC пришла к тем же выводам, что и проект NEPA: полеты самолетов с ядерной силовой установкой возможны, но это будет технически сложно, а сама разработка потребует много времени и средств — по предварительным оценкам временные и финансовые затраты составили бы 15 лет и более одного миллиарда долларов.
Тем не менее, в докладе AEC ядерные силовые установки самолетов рассматривались как более технически реализуемые, нежели ядерные ПВРД или ядерные ракетно-космические двигатели. Воодушевленная этими рекомендациями AEC создала собственную программу.
В 1950 году ВВС США и AEC решили отменить свои собственные проекты и начать совместную программу ANP (Aircraft Nuclear Propulsion - «Самолет с ядерной энергетической установкой»). Ее задачами были разработка материалов для ядерного реактора, защиты реактора, силовых установок и конструкции воздушного судна до того момента, когда самолет с ядерной силовой установкой может быть построен.
Полностью герметичная освинцованная кабина экипажа NB-36H весила около 11 тонн
В следующем году было решено, что эта программа будет расширена за счет включения в нее летных испытаний самолета. Контракты были выданы компаниям General Electric (GE), которая должна была исследовать принцип работы ядерных реактивных двигателей с прямым воздушным циклом (direct-air cycle), и Pratt & Whitney, задачей которой были исследования принципа работы ядерных реактивных двигателей с конструктивно более сложным косвенным воздушным циклом (indirect-air cycle).
Также были выданы контракты компаниям Convair и Lockheed, задачей которых стала разработка планера будущего самолета.
Сам самолет, в который имплантировали атомный реактор, достоин внимания не меньше, чем его экспериментальная версия.
Стратегический бомбардировщик B-36 Peacemaker («Миротворец») – самый высокий боевой самолет за всю историю авиации. И с самым большим размахом крыла (70 метров). Его начали разрабатывать еще в 1941 году, а первый полет машина совершила семь лет спустя. На поздних модификациях это был очень необычный самолет по силовой установке: на огромном крыле располагалось десять (!) двигателей – шесть турбовинтовых с толкающими винтами и четыре турбореактивных (первые версии были только с шестью турбовинтовыми двигателями).
B-36 (ранней модификации) в сравнении с B-29
Эту систему прозвали «Шесть крутятся, четыре горят» (six turning, four burning), но поскольку «движки» оказались очень ненадежными и часто горели, экипажи эту формулу переделали в two turning, two burning, two smoking, two choking, and two more unaccounted for (два крутятся, два горят, два дымят, два чихают, а еще два куда-то делись). Естественно, после появления надежного и целиком турбореактивного B-52, «тридцать шестые» быстренько списали.
Компания Convair планировала модифицировать два своих массивных межконтинентальных бомбардировщика B-36 в самолеты с ядерной силовой установкой X-6. Другой B-36H должен был быть модифицирован в вариант NB-36H Crusader: самолет с обычной силовой установкой, но способный нести в бомбовом отсеке ядерный реактор мощностью 1 МВт. Этот реактор, получивший название «авиационный реактор для испытаний биологической защиты» (Aircraft Shield Test Reactor — ASTR) был предназначен для тестирования экранирования и радиационной безопасности.
Внутренности обитаемой капсулы NB-36H; слева кабина пилотов, справа рабочее место борт-инженера
Из множества задач, стоявших перед инженерами, самыми сложными были проектирование реактора и его защиты. Обычные «медленные» реакторы проектировались относительно легко, но в их конструкцию были включены громоздкие материалы для «сдерживания» и замедления нейтронов с целью создания устойчивой цепной реакции.
Все это означало, что защита реактора должна была весить около 200 тонн — слишком много для возможности выполнять полеты. «Быстрые» реакторы использовали высокоскоростные нейтроны и весили значительно меньше — примерно 50 тонн. Однако температура внутри них была очень высокой и достигала 1000 °C. Температура была настолько высокой, что были необходимы новые материалы, иначе реактор просто бы расплавился. В этом отношении косвенный воздушный цикл имел преимущество в виде более эффективной передачи тепла, позволявшей применить менее мощный реактор, хотя дополнительный вес теплообменника и трубопроводов для охлаждающей жидкости несколько нивелировал выигрыш в массе.
ASTR и отсек экипажа размещены на испытательном стенде перед установкой на NB-36H
Учитывая весовые ограничения, налагаемые на реактор, не было никаких возможностей разместить реактор в защитной оболочке и предотвратить ее разгерметизацию в случае аварии. В ВВС США при шли к выводу, что радиоактивные осадки могут носить относительно локальный характер и что радиоактивность будет сконцентрирована в самом реакторе и в топливных стержнях, которые могут оказаться снаружи. При этом из виду упускалась возможность эффекта «свертывания», который был обнаружен в 1950 году. Поскольку реактор был очень тяжелым, то во время аварии он почти наверняка отделился бы от конструкции самолета и покатился бы по поверхности. В данном случае тяжелая экранировка могла сжать ядро до критического состояния, приведя в лучшем случае к расплавлению ядерных топливных элементов реактора, а в худшем к ядерному взрыву малой мощности.
Экранировака, установленная на самолете NB-36H, относилась к разделенно-теневому типу (divided-shadow type). Вместо размещения экранирования вокруг всего реактора, она была разделена между реактором и отсеком экипажа. Реактор был размещен в задней части фюзеляжа, тогда как в носу самолета находился отсек экипажа, защищенный одиннадцатитонным свинцовым экраном. Та часть оборудования, которая была способна выдерживать более высокий уровень радиации, нежели экипаж, была размещена за пределами экранировки, уменьшая, тем самым, её размеры и вес, а также частично беря на себя функции защиты.
ASTR, который устанавливался в заднем бомбоотсеке NB-36H
Основная часть экранирования размещалась между отсеком экипажа и реактором. Хотя экипаж находился в тени излучения активной зоны реактора, воздействие от конструкции самолета и воздуха означали, что обитаемому отсеку по-прежнему была необходима некоторая защита. Выбор места расположения обитаемой зоны был сделан исходя из компромисса между требованиями к защите и весу. Перенос этой зоны подальше от реактора позволял снизить требования к защите экипажа, но одновременно увеличивал вес конструкции. В силу этого с определенного момента уже не было никакой пользы от дальнейшего перемещения вперед.
В ходе работ обсуждался вопрос о безопасном уровне радиации, поскольку одним из самых простых способов повышения характеристик самолета было уменьшение уровня защиты. Были сделаны весьма и весьма странные заявления о повышении допустимой дозы облучения и выборе членов экипажей из числа отцов семейств, не желающих иметь больше детей.
Также предлагалось проводить большую часть подготовки на тренажерах, а время полета ограничить двумя часами и одним боевым вылетом! Учитывая, что одним из достоинств самолетов с ядерной силовой установкой должна была стать большая продолжительность полета — с соответствующим длительным радиационным воздействием — вызывает удивление, насколько мало внимания было уделено этому вопросу. С другой стороны, экспериментальная проверка допустимой дозы облучения по этическим соображениям не могла быть выполнена на людях.
В ВВС США для испытаний других человеческих факторов построили симулятор отсека экипажа, в котором должны были быть оценены физические и психологические аспекты пятидневной миссии, в том числе количество потребляемых калорий (в оценке использовалось чисто американское меню с такими блюдами как курица с соусом и персиковый пирог) и количество выполненных опорожнений кишечника.
В 1953 году новая администрация Эйзенхауэра уменьшила военный бюджет США, и совместная программа ANP стала ее первой жертвой. Министр обороны Чарльз Э. Уилсон под давлением бюджетных сокращений был вынужден закрыть этот проект.
Несмотря на формальное закрытие, проект ANP, тем не менее, продолжался, но финансирование со стороны ВВС США было крайне скромным. Работы, в которые AEC также внесла свой вклад, были сосредоточены на разработке двигателя и реактора. В 1954 году ВВС США снова попытались получить бомбардировщик, выпустив спецификацию на дозвуковой самолет со возможностью сверхзвукового «броска». В 1956 году программа была отменена.
Планируемый X-6 так и не стал эффективным боевым самолетом. Работы по нему были отменены.
Работы по NB-36H продвинулись достаточно далеко и самолет в общей сложности выполнил 47 испытательных полетов, после чего он, в конце концов, был отправлен на разделку. Каждый полет NB-36H проходил в сопровождении Boeing B-50 или Douglas C-47 со взводом вооруженных «морских котиков» и медиками. В случае аварии они должны были десантироваться, обезопасить место крушения и по возможности оказать помощь.
Летно-технические характеристики NB-36H:
Размах крыла, м: 70,10;
Длина, м: 49,40;
Высота, м: 14,22;
Площадь крыла, м2: 443,32;
Масса, кг: пустого самолета - 77890, максимальная взлетная - 187960;
Тип двигателя: взлетные - 6 х ПД Рratt Whitney R-4360-53, маршевые - 4 х ТРД General Electric J47-GE-19;
Мощность двигателей: взлетных, л. с. - 6 х 3800, маршевых, кгс - 4 х 2360;
Экипаж, чел.: 16
*****
Развивались проекты атомного самолета и в нашей стране. Базой для него стал бомбардировщик Ту-95, и здесь удалось дойти не только до тестов «горячего» реактора в полете (Ту-95ЛАЛ), но и до использования атомной энергии на двух их четырех двигателей (Ту-119).
Ту-119
Дальше планировалось создание полностью атомного противолодочного самолета, длительность полета которого ограничивалась только возможностями экипажа… Но в начале 1960-х годов программы как в США, так и в СССР свернули. Любой, самый надежный самолет может упасть – в том числе, и на собственную территорию. Никому не хотелось иметь в небе десятки потенциальных Чернобылей. Хорошо, что все летные эксперименты обошлись без катастроф.
Оценили 22 человека
33 кармы