Аннотация: Самолёт с атомным двигателем - отнюдь не фантастика. Это очень, очень хорошая вещь.
ВЕРХОМ НА АТОМНОМ ЯДРЕ!
В отличие от барона Мюнхгаузена генералы и конструкторы, задумавшие в начале 1950-х оседлать атом, во-первых, были не склонны к фантазиям, а во-вторых, всячески сторонились саморекламы. И было отчего.
Реальным авиационным генералам в Вашингтоне и Москве настоятельно требовался боевой самолёт с грузоподъёмностью порядка 5 тонн и дальностью полёта не менее 15 000 км. Его назначением могли быть нанесение ядерных ударов на межконтинентальную дальность (замыслы Пентагона) и длительное слежение за атомными подводными лодками противника (планы советских адмиралов). Достичь таких параметров с обычной силовой установкой, поршневой или газотурбинной, на тот момент не представлялось возможным.
Вполне реальная энергетика
Как это ни покажется странным, в создании самолётной ЯЭУ нет ничего принципиально невозможного. Ведь ядерный реактор, в сущности, представляет собой просто очень мощный источник тепла. Это та же самая котельная топка или камера сгорания с тем отличием, что в него не требуется подавать ни органическое топливо, ни окислитель, тепло как бы "сами собой" выделяют особые сборки из активного материала - тепловыделяющие элементы, ТВЭЛы, за счет распада атомных ядер. В свою очередь, авиационной турбине тоже ничего, кроме тепла, для работы не нужно. Принцип её работы прост: компрессор нагнетает атмосферный воздух в камеру сгорания, туда же подается жидкое топливо. При окислении топлива кислородом воздуха, т. е. сгорании, образующаяся газовая смесь нагревается до высоких, свыше 1000 град, температур и стремится к расширению. А расширяться ей можно только в сторону сопла. Истекая через сопло, струя раскалённого газа, во-первых, толкает двигатель с приделанным к нему самолётом вперёд, а во-вторых, раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор. Круг замкнулся.
Так вот, турбине совершенно неважно, каким образом нагревается газовая смесь - за счёт сжигания керосина, электрогрелкой или ядерными ТВЭЛами. Так что задача состоит только в том, как тепловыделяющие элементы приспособить к турбине. Нерешаемой она отнюдь не выглядела, и, например, такой мэтр, как Кларенс Джонсон, главный конструктор концерна "Локхид", смотрел на создание атомного самолёта с большим оптимизмом.
Множество ложек дёгтя
К серьёзной проработке авиационной ЯЭУ в США приступили уже в 1947 г, в СССР же решение о развертывании таких работ было принято спустя целых 8 лет - в августе 1955 г. Что же получилось "на выходе" потраченного времени и средств?
Привязка реактора к турбине может быть открытого и закрытого типа. В первой схеме частокол из ТВЭЛов устанавливается прямо в воздушном тракте двигателя между роторами компрессора и турбины, вместо камеры сгорания. Это предельно упрощает конструкцию, но... страшно усложняет жизнь и лётчикам, и особенно наземному техперсоналу, поскольку сопло такого двигателя извергает поток радиоактивного воздуха, а сама камера становится источником смертоносного ионизирующего излучения. Такую установку - агрегат Р-1 - в США разработала фирма "Дженерал Электрик" для перспективного бомбардировщикаYB-60 компании "Конвэр". Самолётчики, привязывая Р-1 к самолёту, просто утонули в океане проблем! Американская конструкция радиационной защиты экипажа строилась по принципу "прячем лётчиков от реактора": кабина заключалась в мощный кокон из стали, свинца и водяных ёмкостей. Пилотов-то защитили, а всё остальное? Излучение непредсказуемым образом меняло физические свойства, казалось бы, вдоль и поперек изученных материалов, применяемых в конструкции самолётов. Алюминий становился хрупким, пластик начинал проводить ток, техобслуживание нещадно "фонящей" машины вообще можно было проводить только в подземных бетонированных ангарах с помощью дистанционных манипуляторов, управляемых по проводам из защищённых кабин, поскольку эксперимент показал, что к машине после посадки можно будет более-менее без опаски подойти лишь через месяц! В общем, наземная инфраструктура для "царь-бомбардировщика по-американски" оказывалась в сотни раз дороже самого самолёта. Но и это не всё. Запускать Р-1 на аэродроме было бы уж вовсе чистым безумием, поэтому YB-60 нёс комбинированную силовую установку. Взлетал и садился он на 6 обычных турбореактивных двигателях, лишь на маршруте переходя на атомную тягу. Понятно, что весь полёт обычные ТРД были, по сути, бесполезным балластом! В итоге, когда наметился успех в создании межконтинентальных баллистических ракет, ВВС США закрыли тему атомного самолёта.
Футуризм по-русски
Советские конструкторы, столкнувшись, естественно, с теми же проблемами, что и их заокеанские коллеги, решали их с точностью до наоборот. Во-первых, к реализации была принята закрытая схема ЯЭУ. В таком агрегате реактор нагревает не входящий воздух, а промежуточный теплоноситель, например, воду, а уже вода в теплообменнике двигателя раскаляет воздух. Это усложняет конструкцию ЯЭУ, но зато каков выигрыш! При такой схеме возможно "запереть" радиацию в замкнутом объёме реактора, исключив всякое радиационное воздействие на экипаж (прячем реактор от людей, а не наоборот!), на конструкции самолёта, на обслуживающий наземный персонал и аэродромное оборудование. Что же касается технических проблем обеспечения циркуляции теплоносителя, то они оказались вполне решаемы.
И наконец, в двигателестроительном ОКБ-276 Николая Кузнецова сумели совместить "два в одном флаконе". На базе хорошо отработанного и освоенного в эксплуатации турбовинтового двигателя НК-12 был создан комбинированный НК-14А. Изюминка его заключалась в том, на взлётно-посадочных режимах и в режиме боевого маневрирования он работал, как обычный - на керосине, развивая мощность 13 000 л. с., а на маршруте переходил на атомную тягу с мощностью 8 900 л.с. Таким образом, движок честно "отрабатывал свой хлеб" на протяжении всего полёта, что в сравнении с американской смешанной схемой было куда функциональней и приносило огромный весовой выигрыш. Достигалось это благодаря наличию в воздушном тракте двигателя как обычной камеры сгорания, так и теплообменника с подводом теплоносителя от ЯЭУ.
Крылья, подрезанные на взлёте
Логично, что новый противолодочный самолёт решили создавать на базе самого большого на тот момент советского транспортника, знаменитого Ан-22 "Антей" ОКБ им. О.К. Антонова. Огромная грузоподъёмность машины позволила разместить на борту двухсменный экипаж, мощный поисково-ударный комплекс, включавший радиолокационную станцию, магнитный детектор, комплект радиогидроакустических буёв и разнообразное оружие, включая атомные глубинные бомбы. Нормальная продолжительность полёта составляла 50 часов, дальность полёта - 27 500 км, но при возникновении реальной военной угрозы самолёт мог находиться в воздухе до двух недель! Особое внимание уделили антоновцы обеспечению безопасности реактора. Мало того, что ЯЭУ заключалась в герметичную капсулу-моноблок, способную выдержать попадание танкового снаряда. При возникновении нештатной ситуации в активную зону с помощью пороховых зарядов буквально "вбивались" стержни-поглотители, мгновенно гасившие ядерную реакцию, после чего моноблок отделялся от носителя и мягко приземлялся на парашюте. Звучит парадоксально, но экологически атомный самолёт был безопаснее обычных самолётов, сжигающих десятки тонн керосина за полёт, и отработанных ступеней космических ракет, содержащих остатки крайне токсичного топлива - гидразина.
Всё было практически готово к запуску проекта в серийное производство, когда грянула пресловутая "перестройка". Потери от варварской расправы "новорусского" правительства с прорывными технологиями, накопленными СССР к концу 80-х годов, просто не поддаются оценке. Касается это и проекта самолётной ЯЭУ. Ведь такой самолёт мог бы стать практически идеальной летающей платформой для метеорологических, гидрологических, геофизических исследований, рыбопромысловой и ледовой разведки, высокоширотных антарктических экспедиций и решения множества других задач! Компактная и в высшей степени безопасная ЯЭУ могла бы раз и навсегда решить проблему энергоснабжения удалённых объектов Крайнего Севера и антарктических полярных станций, избавив полярников от необходимости ежегодно совершать подвиг, доставляя в глубину Шестого континента сотни тонн жидкого топлива санно-гусеничными караванами. Наконец, послужить основой энергетики глубоководных и космических колоний. Увы, проект был закрыт. Остаётся лишь надеяться, что текущее положение вещей в отечественной энергетике, определяемое лишь погоней за сиюминутной выгодой, всё-таки не вечно.