Американский проект сверхзвукового бомбардировщика с ядерными двигателями
Ядерная эйфория пятидесятых годов прошлого века породила массу смелых идей. Энергию деления атомного ядра предлагали использовать во всех сферах науки и техники или даже в быту. Не оставили ее без внимания и авиаконструкторы. Большая эффективность ядерных реакторов в теории позволяла достичь невероятных летных характеристик: новые самолеты с атомными двигателями могли бы летать с высокими скоростями и преодолевать на одной «заправке» до нескольких сотен тысяч миль. Однако все эти плюсы ядерной энергетики с лихвой компенсировались минусами. Реактор, в том числе и авиационный, нужно было оснащать целым комплексом защитных средств, чтобы он не представлял опасность для экипажа и обслуживающего персонала. Кроме того, оставался открытым вопрос оптимальной системы ядерного реактивного двигателя.
Примерно в середине пятидесятых годов американские ученые-ядерщики и авиационные конструкторы определились с кругом проблем, которые нужно решить для успешного строительства пригодного к эксплуатации самолета с ядерной энергетической установкой. Главной проблемой, мешавшей создать полноценный атомолет, была радиационная опасность. Приемлемая защита реактора получалась слишком большой и тяжелой, чтобы ее могли поднять самолеты того времени. Габариты реактора приводили к массе других проблем как технического, так и эксплуатационного характера.
Среди прочих над проблемой облика практически применимого атомолета работали на фирме Northrop Aircraft. Уже в 1956-57 годах там выработали свои взгляды на подобную технику и определили основные черты такого самолета. По-видимому, на фирме «Нортроп» понимали, что атомолет, при всех своих преимуществах, остается слишком сложным для производства и эксплуатации, и поэтому не обязательно прятать основные идеи его облика под грифами секретности. Так, в апреле 1957 года журнал Popular Mechanics опубликовал интервью с несколькими учеными и сотрудниками компании Northrop, занимавшимися определением облика атомолета. Кроме того, эта тема впоследствии неоднократно поднималась другими изданиями.
Группа инженеров компании «Нортроп», которую возглавлял специалист по ядерным технологиям Ли А. Олинджер, занимаясь выработкой облика перспективного самолета, решала технические проблемы по мере их поступления и при этом применяла самые простые и очевидные решения. Так, основную проблему всех атомолетов – неприемлемо большие габариты и вес энергоустановки с ядерным реактором – попытались решить простым увеличением размеров самолета. Во-первых, это помогло бы оптимально распорядиться внутренними объемами самолета, а во-вторых, в таком случае можно было максимально разнести кабину экипажа и реактор.
При длине самолета не менее 60-70 метров можно было применить две основные компоновки. Первая подразумевала стандартное размещение кабины экипажа в носу фюзеляжа и реактор, расположенный в хвостовой его части. Вторая идея заключалась в установке реактора в носу самолета. Кабина в таком случае должна была располагаться на киле. Подобная конструкция была гораздо сложнее и поэтому ее рассматривали исключительно в качестве альтернативной.
Целью работ группы Олинджера было не просто определение облика перспективного атомолета, но создание предварительного проекта некоего сверхзвукового стратегического бомбардировщика. Кроме того, планировалось оценить возможность разработки и строительства пассажирского или транспортного самолета с высокими летными данными. Все это учитывалось при проработке облика базового бомбардировщика и ощутимо повлияло на его конструкцию.
Так, требования по скорости привели к тому, что проектируемый гипотетический самолет получил треугольное крыло, расположенное в задней части фюзеляжа. Схему «бесхвостка» посчитали наиболее перспективной в компоновочном отношении. Она позволяла сдвинуть реактор максимально далеко от кабины, находившейся в носу самолета, и тем самым улучшить условия работы экипажа. Ядерные турбореактивные двигатели предполагалось поместить в едином пакете над крылом. На верхней поверхности крыла предусмотрели два киля. В одном из вариантов проекта с целью улучшения летных качеств крыло соединялось с фюзеляжем при помощи длинного и мощного пилона.
Наибольшие вопросы вызывала ядерная энергоустановка. Имевшиеся в середине пятидесятых годов экспериментальные проекты реакторов, размеры которых теоретически позволяли устанавливать их на самолеты, не отвечали требованиям по весу. Приемлемый уровень защиты могла обеспечить только многослойная конструкция из металлов, бетона и пластика весом около 200 тонн. Естественно, это было слишком много даже для крупного и тяжелого самолета с расчетным весом не более 220-230 тонн. Поэтому авиаконструкторам оставалось надеяться на скорейшее появление менее тяжелых средств защиты с достаточными характеристиками.
Еще одним спорным моментом стали двигатели. На большинстве «концепт-артов» перспективного атомолета изображены летательные аппараты с восемью реактивными двигателями. По объективным причинам, а именно из-за отсутствия готовых ядерных турбореактивных двигателей, инженеры фирмы Northrop рассматривали два варианта силовой установки, с моторами открытого и закрытого цикла. Друг от друга они отличались тем, что в двигателе первого типа, с открытым циклом, атмосферный воздух после компрессора должен был идти прямо в активную зону реактора, где нагревался, после чего перенаправлялся на турбину. В двигателе с закрытым циклом воздух не должен был покидать канал и нагреваться от находящегося в потоке теплообменника с циркулирующим в нем теплоносителем из контура реактора.
Обе схемы были очень сложны и при этом представляли опасность для окружающей среды. Двигатель с открытым циклом, в котором забортный воздух соприкасался с элементами активной зоны, оставлял бы за собой радиоактивный след. Закрытый цикл был менее опасен, но передача достаточного количества энергии от реактора к теплообменнику оказалась достаточно сложной задачей. Необходимо помнить, что американские конструкторы начали работать над созданием ядерных реактивных двигателей для самолетов еще в конце сороковых годов. Однако в течение десяти с лишним лет им так и не удалось построить работоспособный двигатель, пригодный для монтажа хотя бы на экспериментальном самолете. По этой причине команде Олинджера пришлось оперировать лишь некими гипотетическими цифрами и обещанными параметрами создаваемых двигателей.
Исходя из заявленных разработчиками двигателей характеристик, инженеры компании «Нортроп» определили примерные летные данные самолета. По их расчетам, бомбардировщик мог бы разгоняться до скорости, в три раза превышающей скорость звука. Что касается дальности полета, то этот параметр ограничивался лишь возможностями экипажа. В теории можно было даже оснастить бомбардировщик бытовым блоком с комнатами отдыха, кухней и санузлом. В таком случае на самолете могло бы находиться сразу несколько экипажей, работающих посменно. Однако это было бы возможно только при применении мощной защиты. В противном случае длительность полета не должна была превышать 18-20 часов. Расчеты показали, что на одной заправке ядерным топливом такой самолет мог бы пролететь не менее 100 тыс. миль.
Вне зависимости от схемы и типа готового двигателя или летных характеристик новый самолет получался большим и тяжелым. Кроме того, его предполагалось оснастить треугольным крылом, имеющим специфические аэродинамические качества. Таким образом, ядерный стратегический бомбардировщик нуждался в особо длинной взлетной полосе. Строительство подобного объекта сулило огромные расходы, из-за которых всего несколько новых аэродромов могли «прогрызть» солидную дыру в военном бюджете. Кроме того, военные не смогли бы быстро построить широкую сеть подобных аэродромов, из-за чего перспективные бомбардировщики рисковали остаться привязанными всего к нескольким базам.
Проблему базирования предложили решить достаточно простым, но оригинальным способом. Наземные аэродромы предполагалось оставить только для транспортных самолетов или не строить их вовсе. Стратегические бомбардировщики, в свою очередь, должны были служить на прибрежных базах и взлетать с воды. Для этого группа Олинджера внесла в облик атомолета лыжное шасси, приспособленное для взлета и посадки на воду. При необходимости, вероятно, бомбардировщик можно было бы оснащать и колесным шасси, но в качестве взлетно-посадочной полосы предполагалось использовать только поверхность воды.
В интервью для журнала Popular Mechanics Л.А. Олинджер оценивал сроки создания первого опытного атомолета в 3-10 лет. Таким образом, уже к концу шестидесятых годов компания «Нортроп» могла начать создание полноценного проекта стратегического сверхзвукового бомбардировщика с ядерными турбореактивными двигателями. Однако потенциальный заказчик такой техники посчитал иначе. Все работы пятидесятых годов в области ядерных двигателей для самолетов не дали почти никакого результата. Удалось освоить ряд новых технологий, но предполагаемого результата не было, как не было и полноценных предпосылок к нему.
В 1961 году на президентских выборах победил Дж.Ф. Кеннеди, который сразу же проявил интерес перспективными проектами в области авиации. К нему на стол среди прочих легли и документы по проектам ядерных авиационных двигателей, из которых следовало, что расходы на программы растут, а результат по-прежнему далек. Кроме того, к этому времени появились баллистические ракеты, способные заменить стратегические бомбардировщики. Кеннеди распорядился закрыть все проекты, связанные с ядерными турбореактивными двигателями и заняться менее фантастическими, но более перспективными вещами. В результате гипотетический самолет, определением облика которого занимались сотрудники Northrop Aircraft, остался без двигателей. Дальнейшие работы в этом направлении признали бесперспективными и проект закрыли. Самый амбициозный проект атомолета так и остался на стадии проработки облика.
По материалам:
http://secretprojects.co.uk/
http://air-and-space.com/
http://raigap.livejournal.com/
A Round Table Conference Looks at The Atomic Airplane. Popular Mechanics, №4 1957
