Петр Хохлов: Атомная энергия и флот

Создание самолета с двигателем, работающим на ядерном горючем, — новая проблема, которую начинают решать современная наука и техника. В США уже проведены испытания в полете экспериментальной атомной авиационной силовой установки. Видимо, недалеко то время, когда в воздух поднимутся первые атомные самолеты. Они откроют эру атомной авиации и космического флота. Но почему они еще не созданы до сих пор? Какие трудности предстоит преодолеть? Как будут выглядеть атомные гидросамолеты и космические корабли?

Ввиду малого расхода ядерного топлива перед новыми самолетами открываются блестящие перспективы, особенно перед аппаратами, обладающими возможностью вертикального взлета и посадки. Если предположить, что реактивный самолет, имеющий двигательную установку весом 10 тонн, в состоянии взять на борт 70 тонн керосина и пролететь без посадки около 10 000 километров, то самолет с новым двигателем, вес которого равен весу топлива обычного реактивного бомбардировщика, сможет несколько раз облететь вокруг Земли, расходуя на каждый кругосветный рейс не более 400 граммов ядерного горючего. Наряду с увеличением дальности полета атомный двигатель может обеспечить весьма высокие скорости, намного превосходящие скорость звука.

Основой такого воздушного корабля служит атомный двигатель, создание которого связано с решением сложных технических проблем. Сердцем силовой установки самолета явится атомный реактор. В нем в результате ядерной реакции урана или плутония в окружающее пространство излучается поток частиц — нейтронов и гамма-лучей, обладающих большой проникающей способностью и губительно действующих на живые организмы. Поэтому ядерный реактор необходимо изолировать от помещений экипажа толстым слоем специальных материалов, поглощающих радиоактивное излучение.

Кроме того, частицы, выбрасываемые при преобразованиях ядер, имея огромные скорости, тормозятся в материалах реактора, вследствие чего их кинетическая энергия переходит в тепловую, разогревая их до высокой температуры (порядка нескольких тысяч градусов). В связи с этим возникает необходимость в непрерывном и интенсивном охлаждении реактора. Тепло, уносимое с охлаждающим реактор веществом (водой, расплавленным металлом либо воздухом под высоким давлением), и становится источником движущей силы. Атомное «пламя» в реакторе атомохода «Ленин» будет нагревать воду, циркулирующую в системе, и превращать ее в пар. Во всех этих случаях используется тепло, получаемое в результате расщепления ядра. Но сейчас на очереди стоит вопрос овладения способами управления термоядерными реакциями. И тогда человечество получит новый неисчерпаемый источник колоссальной энергии.

Как же предполагается использовать атомную энергию в качестве движущей силы самолетов? По сообщению журналов «Авиэйшен уик», «Ройял эйр форс флаинг ревю» и «Аэро дайджест», разрабатываемые в настоящее время в США конструкции авиационных двигателей на ядерном горючем можно разделить на четыре основных типа. Это, во-первых, ракетный, в котором в качестве теплоносителя используется жидкий водород или другое какое-либо жидкое топливо, нагреваемое в реакторе. Обладая хорошей теплопроводностью, водород в результате нагревания из жидкого состояния превращается в газ, который и используется в качестве движущей силы.

Второй тип атомного двигателя — прямоточный воздушно-реактивный. В нем, как и в обычном прямоточном двигателе, работающем на химическом топливе, поступающий из атмосферы воздух сжимается за счет скоростного напора во входном канале. Проходя через реактор, сжатый воздух сильно нагревается и с огромной скоростью выбрасывается через сопло двигателя, создавая реактивную тягу. Однако этот тип двигателя можно использовать лишь на больших скоростях, обеспечивающих такое сжатие воздуха, которого достаточно для создания необходимой силы тяги. Кроме того, для взлета и разгона такого самолета необходимы дополнительные установки.

Атомный турбореактивный двигатель также будет иметь много общего с обычным двигателем этого типа. Различие между ними заключается в том, что в новом двигателе воздух будет нагреваться за счет тепла, выделяемого в реакторе.

Четвертый возможный тип двигателя — турбовинтовой. В нем рабочее тело, например вода, циркулирует по замкнутому кольцу-контуру, соединяющему реактор с конденсатором. В реакторе вода превращается в пар, поступающий в многоступенчатую турбину, которая вращает воздушные винты. Пройдя турбину, пар попадает в конденсатор, где превращается в воду. Последняя под давлением снова подается в реактор.