«Летать быстрее, дальше и выше» — таков девиз авиации. Но чем длиннее путь и больше скорость, тем больше нужно топлива и тем тяжелее становится самолет.

Самолетам, чтобы летать очень и очень далеко, нужно снова заправляться топливом на земле или в воздухе. В настоящее время невозможно построить самолет с обычными реактивными двигателями, работающими на химическом топливе, который мог бы совершить без пополнения запасов горючего хотя бы один кругосветный рейс. Ведь на такой полет нужно более 300 т керосина! Кроме того, химическое топливо не позволяет получить большую скорость полета. Поэтому конструкторы летательных аппаратов стремятся применить в авиации новые источники энергии и в первую очередь энергию атомного ядра.

Скоро со стапелей Ленинградского судостроительного завода сойдет первый в мире атомный ледокол. Имеются сведения о постройке за рубежом атомных подводных лодок.

Уже проведены первые летные испытания атомной авиационной силовой установки.

Значит, 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 воздушные и космические корабли? На эти и ряд других вопросов мы постараемся ответить в этой статье.

При ядерном распаде в окружающее пространство излучается поток атомных частиц и гамма-лучей. Двигаясь с колоссальной скоростью, они врезаются в стенки реактора, при этом их кинетическая энергия переходит в тепловую — реактор разогревается до нескольких тысяч градусов.

Значит, чтобы материал., из которого сделан реактор, не расплавился, надо сделать его жароупорным, и, помимо того, его необходимо непрерывно и интенсивно охлаждать. Однако материалов, которые смогли бы выдержать огромное тепловое напряжение, и хороших охладителей пока нет. В этом состоит первая трудность.

Далее. Выбрасываемые в ходе ядерной реакции частицы обладают большой проникающей способностью и губительно действуют на живой организм. Поэтому реактор нужно изолировать от помещений, где находятся пассажиры и экипаж самолета. Но легких и эффективно поглощающих ядерное излучение материалов пока еще тоже нет. Это вторая трудность.

Очень трудно также создать малогабаритные, легкие, высокотемпературные реакторы, найти надежные способы управления ими, чтобы регулировать скорость полета самолета, а также разработать методы эксплуатации атомных двигателей на земле и в воздухе.

Как же предполагают ученые и инженеры преодолеть эти трудности, чтобы использовать атомную энергию в авиации и космонавтике?

Если использовать тепло атомного реактора для нагревания какой-либо жидкости или воздуха, можно получить массу сильно нагретого газа. Выбрасывая его через сопло, можно будет заставить летательный аппарат ускоренно двигаться, подобно тому, как это происходит на современных реактивных самолетах. По этому принципу и разрабатываются в настоящее время атомные авиационные реактивные двигатели.

Их можно подразделить на четыре основных типа. Это, во-первых, атомный жидкостный ракетный двигатель (АЖРД), в котором нагревается какая-либо жидкость, например жидкий водород. Образующийся газ используется в качестве движущей силы.

Второй тип — атомный турбовинтовой двигатель (AT БД). Здесь рабочим телом служит также жидкость, например вода. Она непрерывно циркулирует по замкнутому контуру, соединяющему реактор с конденсатором. В реакторе вода превращается в пар, который вращает многоступенчатую турбину, а уж от нее вращаются винты. После этого пар попадает в конденсатор, где охлаждается, снова превращается в воду, которая под давлением подается в реактор.

Третий тип — атомный турбокомпрессорный реактивный двигатель (АТРД). В нём поступающий через воздухозаборники из атмосферы воздух нагревается в реакторе до высокой температуры, а затем с большой скоростью выбрасывается через сопло назад, создавая реактивную тягу.

Четвертый тип — атомный прямоточный воздушно-реактивный двигатель (АПВРД). Здесь поступающий из атмосферы воздух также нагревается за счет тепла, выделяемого в реакторе. Но если в АТРД воздух предварительно сжимается многоступенчатым компрессором, то в АПВРД сжатие воздуха происходит за счет скоростного напора. Поэтому чтобы летательный аппарат достиг скорости, когда будет создано необходимое сжатие воздуха, надо предварительно разогнать аппарат при помощи турбокомпрессорных двигателей или специальных ракет.

В атомных турбокомпрессорных и прямоточных ВРД поступающий из атмосферы воздух может нагреваться как непосредственно в реакторе (на рис.— 1),так и в специальном теплообменнике (2). Теплообменник — это устройство, состоящее из большого количества трубок с малым сечением, в которых циркулирует вещество — теплоноситель. Проходя через реактор, оно поглощает тепло, переносит его в теплообменник и передает проходящему здесь воздуху. В качестве теплоносителя могут быть использованы гелий, тяжелая вода, ртуть или расплавленные металлы: натрий, литий, свинец.

Использование теплообменника очень выгодно. Нагретый в нем воздух менее радиоактивен, кроме того, здесь можно одновременно нагревать большую массу воздуха, что приводит к возрастанию силы тяги и, следовательно, скорости полета.

На первых порах трудности защиты людей на аэродроме и самого аэродрома от радиоактивного излучения могут вызвать появление самолетов с комбинированной силовой установкой — атомной и обычной реактивной. В этом случае взлет и набор высоты будут происходить на обычном реактивном двигателе, а дальнейший полет будет совершаться на атомном двигателе.

Скорость полета атомного самолета можно регулировать температурой реактора или изменением сечения сопла.

На цветной вкладке нарисован предполагаемый внешний вид атомного самолета. Сразу бросается в глаза его необычная длина.

Это сделано для того, чтобы обезопасить пассажиров от радиоактивного излучения. Кроме того, на самолете будет иметься специальная биологическая защита. Она, по-видимому, будет состоять из двух экранов: первичного — вокруг реактора и вторичного — у пассажирской кабины. Установлено, что для защиты от альфа— и бета-частиц достаточно легкого экрана, но для предохранения от нейтронов и гамма-лучей потребуются массивные экраны из бора, свинца, бетона, воды или других материалов, хорошо поглощающих вредное излучение.

Такая раздельная защита будет меньше весить, ее можно более равномерно распределить внутри самолета.

Не так давно считали, что при мощности двигателя в 75 тыс. л. с. необходим экран весом около 60 т. Однако в результате проведенных исследований ученым и инженерам удалось значительно снизить вес защиты, так что проблема установки атомного двигателя на тяжелый самолет весом в 100 и более тонн перестала казаться неразрешимой.

Атомному самолету нужно очень немного топлива, поэтому его взлетный вес будет равен посадочному. Значит, необходимо сделать всю его конструкцию и особенно органы приземления очень прочными.

Можно поступить и так: сократить число посадок атомного гиганта. Заправившись, такой самолет взлетит и будет совершать один за другим облеты Земли. Пассажиры, которым нужно сойти, разместятся в небольших пересадочных самолетах, которые и доставят их на Землю. А новые пассажиры пройдут через специальный отсек (на рис. — 5) и займут места в кабинах атомного самолета. Такой «летающий аэродром» и нарисован на цветной вкладке.

Тяжелые атомные воздушные корабли должны будут совершать полеты в стратосфере, где воздух сильно разрежен и не оказывает сопротивления. Нагрев корпуса самолета от трения о воздух там будет значительно меньше.

Но все же корпус атомного самолета должен быть сделан из жароупорных материалов — титановых, никелевых и других сплавов — и хорошо охлаждаться изнутри.

Управление атомным самолетом и силовой установкой должно быть максимально автоматизировано.

Пройдет совсем немного времени, и мы с вами будем свидетелями первых полетов атомных самолетов. Обычными станут сверхскоростные беспосадочные кругосветные перелеты. Атомные двигатели сначала поднимут человека к верхней границе стратосферы, а затем проложат нам путь в космические просторы вселенной.