Содержание
САМОЛЁТ С АТОМНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ | Наука и жизнь
В середине 50-х — начале 60-х годов прошлого века в СССР начали разрабатывать самолёт с ядерной силовой установкой. Летающая атомная лаборатория на базе самолёта Ту-95М, пройдя испытания на наземном стенде, в 1962—1963 годах провела серию опытных полётов, но вскоре программа была свёрнута (см. «Наука и жизнь» № 6, 2008 г.). Результаты тех испытаний сегодня практически забыты. А тех, кто создавал атомный самолёт, кто может собрать и обобщить уникальный опыт, в живых остаётся, увы, всё меньше. Вспоминает участник проекта, учёный секретарь НИИ авиационного оборудования Александр Васильевич Курганов, в прошлом ведущий инженер по лётным испытаниям Лётно-исследовательского института и руководитель бригады по испытаниям бортового оборудования на летающей атомной лаборатории.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Летающая атомная лаборатория, созданная на базе самолёта Ту-95М и оснащённая атомным реактором — имитатором реальной атомной силовой установки.
Распределение потока нейтронов, выбрасываемых атомным реактором ВВР-2, установленным на Ту-95М. Испытательный полёт проходил при одном открытом шибере (заслонке) защиты реактора.
Схема водо-водяного энергетического реактора ВВЭР-2, на котором проводились первые испытания авиационного оборудования на радиационную стойкость.
Эти часы и записку А. В. Курганов получил из рук Генерального конструктора А. Н. Туполева за участие в создании самолёта с атомным двигателем.
‹
›
Открыть в полном размере
В 1950-х годах Советский Союз делал успешные шаги в развитии атомной энергетики. Уже работала первая отечественная атомная электростанция, разрабатывались проекты атомных ледоколов и подводных лодок. Руководитель советского атомного проекта Игорь Васильевич Курчатов решил, что пришло время поставить вопрос о создании атомного самолёта.
Преимущества ядерных двигателей были очевидны: практически неограниченная дальность и длительность полёта при минимальном расходе топлива — всего несколько граммов урана на десятки часов полёта.
Такой самолёт открывал самые заманчивые перспективы перед военной авиацией. Однако первые проработки проекта показали, что полностью защитить самолёт от выхода радиоактивных излучений за пределы конструкции реактора не удаётся. Тогда было принято решение создать так называемую теневую защиту кабины пилотов, а всё бортовое оборудование вне кабины, подверженное гамма-нейтронному облучению, самым тщательным образом обследовать. Первым делом надо было выяснить, как поведут себя незащищённые приборы при работающем реакторе.
Влияние радиоактивного излучения на бортовое оборудование изучали сотрудники Лётно-исследовательского института (ЛИИ) и Института атомной энергии (ИАЭ). Так сложилось содружество инженеров и конструкторов, специалистов по авиационному оборудованию и физиков-ядерщиков. Для исследований в ИАЭ нам предоставили реактор ВВЭР-2, в котором вода охлаждает аппарат и одновременно служит замедлителем нейтронов до энергий, требуемых для поддержания управляемой цепной реакции.
Руководил группой В. Н. Сучков. От Лётно-исследовательского института в ней работали А. В. Курганов, Ю. П. Гаврилов, Р. М. Костригина, М. К. Бушуев,
Б. М. Сорокин, В. П. Конарев, В. К. Селезнёв, Л. В. Романенко, Н. И. Макаров, В. П. Федоренко, И. Т. Смирнов, Г. П. Брусникин, Н. Н. Солдатов, И. Г. Хведченя, А. С. Михайлов, В. М. Груздов, В. С. Лисицин и другие. От Института атомной энергии экспериментальными работами руководили Г. Н. Степанов, Н. А. Ухин, А. А. Шапкин.
Ещё в самом начале экспериментов специалисты столкнулись с рядом трудностей. Во-первых, исследуемые приборы и аппаратура довольно сильно нагревались за счёт поглощения энергии излучения. Во-вторых, полностью исключался визуальный контроль, да и какой-либо контакт с исследуемыми образцами. В-третьих, для чистоты экспериментов было очень важно проводить исследования в условиях, по возможности близких к условиям полёта, а на высоте негерметичная авиационная аппаратура работает в разрежённой атмосфере.
Чтобы создать разрежение воздуха, сконструировали малогабаритные барокамеры, из которых специальный компрессор откачивал воздух. Исследуемые приборы устанавливали в барокамеры и помещали их в канал атомного реактора вблизи его активной зоны.
Впоследствии к экспериментам были подключены: первая атомная электростанция в Физико-энергетическом институте им. А. И. Лейпунского (ФЭИ), облучательные установки в филиале Физико-химического института им. Л. Я. Карпова (ФХИ) в Обнинске. В результате этих работ впервые в стране были определены реальная радиационная стойкость бортового авиационного оборудования и наиболее чувствительные изделия, элементы и материалы, выявлена «иерархия» радиационной стойкости по видам оборудования, решены другие важные вопросы.
Следующим этапом работы по программе создания атомного самолёта стали разработка и строительство наземного стенда летающей атомной лаборатории (ЛАЛ). Стенд нужен был для проведения дозиметрических исследований в реальной конфигурации самолёта Ту-95М, а также для оценки работоспособности изделий в реальных условиях.
На стенде исследовали радиотехническую бортовую аппаратуру и электротехнические агрегаты, оценивали величину радиоактивности, вызванной воздействием нейтронов, а также её спад во времени. Эти данные были очень важны с точки зрения эксплуатации и послеполётного обслуживания самолёта.
Вспоминается переполошивший всю группу эпизод, связанный с работой реактора. Однажды во время контрольного осмотра оператор заметил на водной поверхности бака обильную белую пену, похожую на пену стирального порошка. Атомщики забеспокоились: если это органическая пена, ещё полбеды — где-нибудь прокладка «газит», а если неорганическая — гораздо хуже — возможна коррозия алюминия, из которого сделаны корпуса тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), а в них находится ядерное горючее — уран. Все понимали, что разрушение корпусов ТВЭЛов может привести к катастрофическим последствиям.
Чтобы разобраться в ситуации, в первую очередь надо было определить химический состав пены. Взяли образцы и поехали в Семипалатинск, в ближайшую лабораторию.
Но химики так и не разобрались, органика это или нет.
На объект срочно прилетел один из ведущих специалистов ИАЭ и посоветовал первым делом промыть бак реактора спиртом. Но эта процедура не помогла — аппарат продолжал гнать пену. Тогда решили ещё раз тщательно осмотреть всю конструкцию реактора изнутри. Чтобы не «схватить» повышенную дозу радиации, работать внутри бака можно было не более пяти минут. Осмотром занимались молодые механики из ОКБ им. А. Н. Туполева. Наконец, один из них с криком «Нашёл!» выбрался из бака, держа в руках кусок микропористой резины. Как туда попал этот посторонний предмет, можно только догадываться.
В мае 1962 года начался этап лётных испытаний, в котором участвовала наша бригада. Дозиметрические и другие исследования в условиях полёта показали, что во время работы реактора дальность радиосвязи сокращается под воздействием потока нейтронов, а находящийся в специальных ёмкостях вне защищённой кабины кислород, которым экипаж дышит во время высотного полёта, подвергается активации (в нём обнаружили молекулы озона — О3).
При этом элементы электрооборудования работали достаточно устойчиво.
Масштабная и очень интересная работа по созданию атомного самолёта, к сожалению, не была завершена. Программу закрыли, но участие в ней осталось в памяти на всю жизнь. В дальнейшем мне приходилось заниматься разными лётно-космическими экспериментами, лётными испытаниями на первом сверхзвуковом пассажирском самолёте Ту-144 и запуском космического корабля многоразового использования «Буран». Я получал разные награды, но самая дорогая среди них — часы, которые вручил мне Генеральный конструктор академик Андрей Николаевич Туполев за участие в проекте создания атомного самолёта. Часы до сих пор великолепно работают и стали семейной реликвией.
Первый в мире авиалайнер с термоядерным реактором: как скоро?
- Стивен Даулинг
- BBC Future
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
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
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.
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 созданных. Взгляните на основные моменты.
Первый авиационный турбокомпрессор: В 1921 году биплан LePere ( выше ), оснащенный турбокомпрессором Мосса, установил мировой рекорд высоты, достигнув 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 г., а реактивный двигатель поступил на вооружение в 1944 г. на Lockheed P-80 Shooting Star, первом реактивном истребителе 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 лопаток 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 деталями, напечатанными на 3D-принтере, 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
Технология
Стратеги решили пожертвовать старшими пилотами для патрулирования неба на летающих реакторах. Наглядный урок.
Кристиан РулБомбардировщик времен холодной войны (Кристофер Ферлонг / Гетти)
Недавно ВМС США запросили у Конгресса 139 миллиардов долларов на обновление 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 поднимают 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 радиационное облучение вызовет у них смертельный рак.
Американский физик итало-американского происхождения Энрико Ферми выдвинул идею полета на ядерном двигателе еще в 1942 году, 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 , в основном 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, 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.