Все части статьи

Содержание:

Предисловие редакции: Представьте себе мир, в котором самолеты, работающие на энергии атома, будут летать, никогда не приземляясь. никогда не приземляясь. Это ужасающая история о бомбардировщиках, и в более широком смысле об атомных самолетах – одной из самых головокружительных программ в истории авиации.

Эта история начинается в 1944 году, когда американские бомбардировщики все еще бороздили небеса Европы и Азии. В военно-воздушных силах армии США были несколько провидцев, которые уже смотрели в далекое будущее. Они представляли себе самолет, который был освобожден от всех ограничений в дальности полета, освобожденный от иностранных баз, работающий на самой радикальной энергии своего времени: атоме. В воздухе носилась идея: использовать энергию деление атомного ядра не для разрушения, а для полета. В августе 1945 года в Хиросиме и Нагасаки атом показал свою самую темную сторону. Однако в командовании ВВС армии США уже мечтали о другом: о бомбардировщике, способном совершать беспосадочные перелеты над всем земным шаром и летать неделями напролет, используя в качестве топлива всего несколько килограммов урана. Мечта, которая в первые часы холодной войны превратилась в одержимость.

Безудержная послевоенная нуклеомания

Первые годы после окончания Второй Мировой войны были о отмечены безудержным технологическим оптимизмом в отношении ядерной энергии. Это была эпоха великой «нуклеомании». В те годы много говорили об атомных автомобилях, поездах с миниатюрными реакторами, плавучих атомных электростанциях и даже атомных бомбах, используемых для прокладки каналов или изменения климата. Атом, который еще вчера был синонимом апокалипсиса, становился символом светлого будущего, в котором энергия будет изобильной, дешёвой и, прежде всего, неограниченной. На этом фоне идея самолета с ядерной силовой установкой (ЯСУ) казалась почти естественной. Инженеры были полны идей: гигантские гидросамолеты, достойные «Елового гуся» Говарда Хьюза, футуристические летательные аппараты в форме стрелы с реактором в задней части и кабиной пилота, расположенной в передней части в районе острия. Некоторые даже предлагали «небесный поезд», в котором обычные бомбардировщики будут буксироваться бомбардировщиками с ЯСУ и оставаться в воздухе в течение нескольких недель, подобно гигантским планерам, парящим над океанами. Но за этими научно-фантастическими мечтами скрывалась гораздо более прозаическая реальность: ВВС армии США, ставшие в 1947 году отдельным видом войск, хотели получить межконтинентальный бомбардировщик, способный наносить удары в любой точке земного шара. Расчет был прост: один килограмм урана позволял облететь земной шар 80 раз. Как шутили в коридорах Пентагона, такая продолжительность полета означала, что единственная необходимая остановка – это позволить экипажу поступить на сверхсрочную службу. Но пропасть между теорией и практикой была огромной.

NEPA или проклятое дитя атома

Старт работам по созданию бомбардировщика с ЯСУ был дан в 1948 году в рамках программы NEPA (Nuclear Energy Propulsion for Aircraft – Двигательная установка на ядерной энергии для самолетов). Исследования были начаты с большим энтузиазмом. Однако были и критики проекта, такие как «отец» атомной бомбы Роберт Оппенгеймер, который назвал проект

«несбыточной мечтой»

и предупредил своих коллег о рисках, которым они подвергнутся, участвуя в нем. В мае 1951 года было принято новое направление с запуском программы ANP (Aircraft Nuclear Propulsion – Авиационная ядерная силовая установка). Контракты на создания реактора были заключены с компаниями General Electric и Pratt & Whitney. С компаниями Convair, Lockheed и Northrop были проведены консультации относительно проекта самолета. После американских сверхзвуковых экспериментальных самолетов серии X, раздвинувших диапазон скоростей, для будущих летных испытаний на базе гигантского дальнего бомбардировщика Convair B-36 Peacemaker, предназначенного для нанесения ударов по СССР с американского континента, был создан экспериментальный самолет X-6, задача которого заключалась в неограниченном увеличении дальности полета. Крупнейший в мире бомбардировщик того времени необходимо было модифицировать, чтобы его силовой установкой был ядерный реактор. Хотя идея самолета с ЯСУ была привлекательной, её реализация была сопряжена с колоссальными техническими проблемами.

в конце 1950-х годов компания Northrop работала над проектом этого бомбардировщика аэродинамической схемы «летающее крыло» с ядерной силовой установкой. Для защиты экипажа от радиоактивного излучения, излучаемого ЯСУ, его кабина расположена в законцовке крыла. Рисунок Жюльена Лепеллетье

Основная проблема, которая преследовала программу до самого конца, была проста: как спроектировать реактор, который был бы достаточно мощным, чтобы приводить в движение самолет, был бы достаточно легким, чтобы самолет мог летать, и был бы достаточно бронированным, чтобы защитить экипаж, электронику и планер от смертельного излучения?

Рассматривались реакторы двух типов. В реакторе первого типа, известном как «медленный реактор», для поддержания цепной реакции использовались нейтроны, скорость которых уменьшалась замедлителем (графитом или водой). Это была наиболее хорошо зарекомендовавшая себя технология, но её недостаток был существенным: необходимая защита весила от 180 до 200 тонн, что значительно превышало грузоподъемность бомбардировщика B-36. В реакторе второго типа, известном как «быстрый реактор», использовались незамедленные нейтроны как в атомной бомбе. Реактор был более компактным и весил «всего» 50 тонн. Но при температурах, превышающих 1000°C, выделяемое тепло было настолько интенсивным, что материалы того времени расплавились бы как масло на солнце.

Компания General Electric, которой было поручено разработать реактор X-6, выбрала схему с прямым воздушным циклом (direct-air cycle): воздух всасывается турбореактивными двигателями, проходит через активную зону реактора, где нагревается до больших температур, а затем выбрасывается для создания тяги.

В 1954 году, после триумфа ВМС США с вводом в строй первой в мире атомной подводной лодки «Наутилус», на военно-воздушные силы США оказывалось всё большее давление с целью запуска нового самолёта. Во время морских испытаний атомная подлодка «Наутилус» вызвала восхищение и удивление у американцев. Подлодка, способная двигаться под водой на полной скорости без необходимости всплывать и заряжать батареи, воплощала собой то чудо, которого все ожидали от атомной эры. Члены Конгресса США также возлагали большие надежды.

В начале 1955 года Объединенный комитет Конгресса по атомной энергии провел специальное заседание на борту «Наутилуса», находившегося на глубине 90 метров под поверхностью Атлантического океана, где, согласно сообщению прессы, он приказал ВВС США и Комиссии по атомной энергии

«прекратить затягивание … и … ускорить разработку самолётов с ядерными двигателями.»

Комиссия объяснила задержку некомпетентным управлением:

«Они заключили контракты с этой целью, но координация и надзор, в отличие от ситуации с «Наутилусом», практически отсутствуют.»

Атомная электростанция в небе

Военно-воздушные силы должны были сделать сильное заявление и произвести впечатление на общественность. В 1954 году бомбардировщик B-36H (серийный номер 51-5712) был подвергнут значительным изменениям в рамках программы ANP. Модифицированная машина, получившая новое обозначение NB-36H, должна была ответь на простой и в то же время вызывающий головную боль вопрос: может ли экипаж летать в непосредственной близости от действующего ядерного реактора и при этом не рисковать своими жизнями? Реактор, установленный в грузовом отсеке, был предназначен только для одной цели: вырабатывать радиацию в реальных условиях полета, чтобы измерить ее воздействие на людей, конструкции и оборудование.

на борт экспериментального самолета NB-36H устанавливается капсула для защиты экипажа. В бомбоотсеке был установлен ядерный реактор. Снимок ВВС США. Изображение обработано сайтом lmarena.ai

Кабина экипажа была изолирована от остальной части планера толстой переборкой, усиленной передней бронеплитой. Масса всей конструкции составляла 12 тонн. Необычно толстые окна изготовлены из просвинцованного стекла и акрила, а критически важные приборы были продублированы и были защищены настолько, насколько это возможно. За исключением этой миниатюрной крепости остальная часть самолета оставалась уязвимой и подверженной радиационному облучению. Перед каждым полетом реактор загружался на самолет. После 20-минутной работы наземных служб реактор выводился из бокса и устанавливался на самолет.

В период с сентября 1955 по март 1957 года самолет NB-36H совершил 47 полетов с работающим реактором на борту. Каждый полет тщательно планировался, контролировался и сопровождался. На приличном расстоянии от NB-36H летал B-50, в котором находилась группа персонала с оборудованием, измерявшим возможные выбросы от NB-36H. Транспортный самолет C-97 или C-119 перевозил отряд морских пехотинцев, готовых вмешаться в случае аварии. Их задача заключалась в обеспечении безопасности территории, извлечении реактора и предотвращении любого загрязнения. На сленге экипажей их вскоре стали называть

«отрядом светящихся в темноте» (glow-in-the-dark squad).

экспериментальный самолет NB-36H с работающим реактором в бомбоотсеке. Его сопровождает B-50 для измерения возможных радиоактивных осадков. Снимок ВВС США. Изображение взято на ferra.ru

Результаты испытаний были одновременно обнадеживающими и тревожными. В ходе испытаний было установлено, что экипаж мог летать, находясь в непосредственной близости от реактора и не повергаясь немедленному воздействию смертельных доз радиации, и что защита кабины экипажа в целом выполняет свою функцию. Одновременно испытания показали более мрачную картину: планер самолета постепенно становится радиоактивным, некоторые материалы разрушались под воздействием нейтронных потоков, а совокупное воздействие в течение длительных полетов представляло собой неприемлемый риск. С каждым полетом атом оставлял свой след.

полет с ядерной силовой установкой: Этап 1, NB-36H. Экспериментальный самолет Convair NB-36H со стандартной десятимоторной силовой установкой. NB-36H совершил 47 полетов с работающим реактором. Установленный на самолет ядерный реактор использовался не в качестве силовой установкой, а для проверки уровней загрязнения, требований к защите и других практических аспектов, связанных с авиационными ЯСУ. Цифрами показаны: 1) Теплообменник: рассеивал тепло, выделяемое реактором, одновременно охлаждая воду замедлителя и экранирующую жидкость. 2) Реактор – см. подробную схему ниже. 3) Отсек экипажа – закрытый отсек, экранированный свинцом, который защищал экипаж от воздействия радиации.
Авиационный экранированный реактор, литерами показано: A) Входное отверстие замедлителя. B) Циркулирующая вода замедлителя. Она выполняла две функции: 1. поглощение радиоактивного тепла и как следствие охлаждение реактора, 2. замедление быстрых нейтронов и повышение эффективности реактора. C) Герметичный корпус из свинца. D) Передняя решетка. Удерживала топливные элементы на месте. E) Свинцовые диски. F) Передний экран. G) Основные баки с экранирующей жидкостью. Баки могли быть наполнены водой, свинцом или оставлены пустыми в зависимости от требуемых условий испытаний. H) Топливные элементы. Изготовленные из обогащенного урана, они инициировали ядерную реакцию внутри активной зоны для получения необходимой энергии. I) Регулирующие стержни. При введении в реактор они поглощали нейтроны, тем самым замедляя или останавливая ядерную цепную реакцию. J) Выходное отверстие замедлителя. Рисунок Яна Ботта (Ian Bott). www.ianbottillustration.co.uk

полет с ядерной силовой установкой: Этап 2, X-6. В соответствии с контрактом ВВС США два бомбардировщика B-36 должны быть переоборудованы в экспериментальные самолеты X-6, каждый из которых должен был быть оснащен ЯСУ P-1, однако программа была закрыта до начала его изготовления. Цифрами показаны: 1) ЯСУ P-1 – см. подробную схему ниже. 2) Обычные поршневые и турбореактивные двигатели. Силовая установка бомбардировщика B-36 была оставлена и должна была использоваться в X-6 для взлета и посадки.
ЯСУ P-1. Состоит из одного реактора и четырех турбореактивных двигателей J53. ЯСУ P-1 так и не была изготовлена, но часть системы была испытана на B-36 во время упомянутых в статье экспериментов с HTRE. Схема работы ЯСУ P-1: (1) Воздух проходит через компрессор турбореактивного двигателя обычным способом. (2) Вместо того, чтобы поступать в камеру сгорания, сжатый воздух направляется в заднюю часть реактора. (3) Воздух поступает в активную зону реактора, где он нагревается энергией ядерной реакции. (4) Нагретый воздух перенаправляется в турбореактивный двигатель. (5) Воздух, выходящий из задней части J53, создает тягу, необходимую для движения самолета, как и в обычном турбореактивном двигателе. Литерами и цифрами показаны: A) Передний экран. B) Реактор R-1. С воздушным охлаждением и водяным замедлителем. C) Регулирующие стержни. D) Задний экран. E) Центральный экран. F) Турбореактивный двигатель J53. Обычный турбореактивный двигатель компании General Electric, без камеры сгорания, поскольку она заменена реактором. a) Турбина. b) Вал турбины. Расположен после реактора. c) Вал компрессора. d) Каналы к реактору и от него. e) Компрессор. f) Воздухозаборник. Рисунок Яна Ботта www.ianbottillustration.co.uk

Еще более серьезной была проблема возможной аварии, мучавшая командование ВВС США. В случае выхода самолета из строя, экипаж должен был направить свой NB-36H в ненаселенную зону. Сама идея ядерной аварии в воздухе над американской территорией была политически взрывоопасной. Атом, допустимый в пустыне Невады, в небе Техаса был категорически неприемлем.

В марте 1957 года, после своего последнего полета, NB-36H был тихо снят с эксплуатации и утилизирован. Ни один музей не захотел принять его в свою коллекцию. Ни один памятник не увековечил его полеты. Слишком громоздкий, слишком радиоактивный и слишком символичный и к тому же относящийся к эпохе, когда еще считалось, что технология может решить все проблемы.

источник: Alexis Rocher «Le rêve fou de l’atome volant. La chimère de l’avion nucléaire» «Le Fana de L’Aviation» 2026-04, Pages 18-29

перевод впервые опубликован – https://vk.ru/@710541705-le-reve-fou-de-atome-volant-la-chimere-de-avion-nucleaire-01