Amerikanisches Projekt eines Überschallbombers mit Atomtriebwerken

Amerikanisches Projekt eines Überschallbombers mit Atomtriebwerken
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Video: Amerikanisches Projekt eines Überschallbombers mit Atomtriebwerken

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Anonim

Die nukleare Euphorie der fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts hat viele kühne Ideen hervorgebracht. Die Spaltungsenergie des Atomkerns sollte in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik oder sogar im Alltag genutzt werden. Auch Flugzeugkonstrukteure ließen sie nicht unbeaufsichtigt. Die hohe Effizienz von Kernreaktoren ermöglichte theoretisch unglaubliche Flugeigenschaften: Neue Flugzeuge mit Atomtriebwerken konnten mit hohen Geschwindigkeiten fliegen und bei einer "Betankung" bis zu mehrere hunderttausend Meilen zurücklegen. All diese Pluspunkte der Atomkraft wurden jedoch durch Minuspunkte mehr als ausgeglichen. Der Reaktor, auch der für die Luftfahrt, musste mit einer ganzen Reihe von Schutzausrüstungen ausgestattet werden, damit er für Besatzung und Servicepersonal keine Gefahr darstellte. Außerdem blieb die Frage nach dem optimalen System eines nuklearen Strahltriebwerks offen.

Amerikanisches Projekt eines Überschallbombers mit Atomtriebwerken
Amerikanisches Projekt eines Überschallbombers mit Atomtriebwerken

Um die Mitte der fünfziger Jahre entschieden sich amerikanische Nuklearwissenschaftler und Flugzeugkonstrukteure für eine Reihe von Problemen, die für den erfolgreichen Bau eines funktionsfähigen Flugzeugs mit Kernkraftwerk gelöst werden müssen. Das Hauptproblem, das die Entwicklung einer vollwertigen Atommaschine verhinderte, war die Strahlengefahr. Der akzeptable Schutz des Reaktors erwies sich als zu groß und zu schwer, um von den damaligen Flugzeugen angehoben zu werden. Die Abmessungen des Reaktors führten zu einer Reihe weiterer technischer und betrieblicher Probleme.

Unter anderem beschäftigten sie sich bei Northrop Aircraft mit dem Problem des Erscheinens eines praktisch anwendbaren Atomflugzeugs. Bereits 1956-57 entwickelten sie ihre eigenen Ansichten zu einer solchen Technologie und bestimmten die Hauptmerkmale eines solchen Flugzeugs. Offenbar hat die Firma Northrop verstanden, dass die Atommaschine mit all ihren Vorteilen für Produktion und Betrieb zu kompliziert bleibt und es daher nicht notwendig ist, die Hauptideen ihres Aussehens unter Geheimhaltungsetiketten zu verbergen. Im April 1957 veröffentlichte die Zeitschrift Popular Mechanics Interviews mit mehreren Wissenschaftlern und Mitarbeitern von Northrop, die an der Definition der Form eines Atomflugzeugs beteiligt waren. Darüber hinaus wurde dieses Thema in der Folge auch in anderen Publikationen immer wieder aufgeworfen.

Ein Team von Ingenieuren bei Northrop unter der Leitung des Nukleartechnik-Spezialisten Lee A. Olinger arbeitete an der Konstruktion eines vielversprechenden Flugzeugs, löste technische Probleme, sobald sie auftauchten, und wandte die einfachsten und naheliegendsten Lösungen an. Das Hauptproblem aller atomgetriebenen Flugzeuge - die inakzeptabel großen Abmessungen und das Gewicht eines Kraftwerks mit Kernreaktor - wurde also versucht, einfach durch eine Vergrößerung des Flugzeugs zu lösen. Dies würde zum einen helfen, die Innenvolumina des Flugzeugs optimal zu verwalten, zum anderen wäre es in diesem Fall möglich, Cockpit und Reaktor weitestgehend zu trennen.

Bei einer Flugzeuglänge von mindestens 60-70 Metern könnten zwei Grundlayouts verwendet werden. Die erste implizierte die Standardplatzierung des Cockpits in der Nase des Rumpfes und des Reaktors im Heck davon. Die zweite Idee war, einen Reaktor in der Nase des Flugzeugs zu installieren. In diesem Fall hätte sich das Cockpit auf dem Kiel befinden sollen. Diese Konstruktion war wesentlich komplexer und wurde daher ausschließlich als Alternative betrachtet.

Der Zweck der Arbeit der Olinger-Gruppe bestand nicht nur darin, das Aussehen eines vielversprechenden Atomflugzeugs zu bestimmen, sondern einen Vorentwurf eines bestimmten strategischen Überschallbombers zu erstellen. Darüber hinaus war geplant, die Möglichkeit zu prüfen, ein Passagier- oder Transportflugzeug mit hoher Flugleistung zu entwickeln und zu bauen. All dies wurde bei der Ausarbeitung des Erscheinungsbildes des Basisbombers berücksichtigt und dessen Design maßgeblich beeinflusst.

Die Anforderungen an die Geschwindigkeit führten also dazu, dass das projizierte hypothetische Flugzeug einen Deltaflügel erhielt, der sich am Heck des Rumpfes befand. Das schwanzlose Schema galt als das vielversprechendste in Bezug auf das Layout. Es ermöglichte, den Reaktor so weit wie möglich vom Cockpit in der Nase des Flugzeugs zu entfernen und dadurch die Arbeitsbedingungen der Besatzung zu verbessern. Nukleare Turbojet-Triebwerke sollten in einem einzigen Paket über dem Flügel platziert werden. An der Oberseite des Flügels waren zwei Kiele vorgesehen. In einer der Varianten des Projekts wurde zur Verbesserung der Flugleistung der Flügel über einen langen und leistungsstarken Pylon mit dem Rumpf verbunden.

Die größten Fragen hat das Atomkraftwerk aufgeworfen. Die Mitte der fünfziger Jahre verfügbaren Versuchskonzepte von Reaktoren, deren Abmessungen theoretisch den Einbau in Flugzeuge erlaubten, entsprachen nicht den Gewichtsanforderungen. Ein akzeptables Schutzniveau könnte nur ein mehrschichtiger Aufbau aus Metallen, Beton und Kunststoff mit einem Gewicht von etwa 200 Tonnen bieten. Das war natürlich selbst für ein großes und schweres Flugzeug mit einem geschätzten Gewicht von nicht mehr als 220-230 Tonnen zu viel. Daher konnten Flugzeugkonstrukteure nur auf das baldige Erscheinen leichterer Schutzmittel mit ausreichenden Eigenschaften hoffen.

Motoren wurden ein weiterer umstrittener Punkt. Der Großteil der "Konzeptkunst" eines vielversprechenden Atomflugzeugs zeigt Flugzeuge mit acht Strahltriebwerken. Aus objektiven Gründen, nämlich aufgrund des Mangels an vorgefertigten nuklearen Turbojet-Triebwerken, haben die Ingenieure von Northrop zwei Optionen für ein Kraftwerk in Betracht gezogen, mit Motoren mit offenem und geschlossenem Kreislauf. Sie unterschieden sich dadurch, dass beim ersten Triebwerkstyp mit offenem Kreislauf die atmosphärische Luft nach dem Verdichter direkt in den Reaktorkern gelangen musste, wo sie erhitzt und dann zur Turbine geleitet wurde. Bei einem Motor mit geschlossenem Kreislauf sollte die Luft den Kanal nicht verlassen und vom Wärmetauscher in der Strömung mit dem darin zirkulierenden Kühlmittel aus der Reaktorschleife erwärmt werden.

Beide Systeme waren sehr komplex und umweltgefährdend. Ein offenes Triebwerk, bei dem die Außenluft mit den Elementen des Kerns in Kontakt stand, würde eine radioaktive Spur hinterlassen. Der geschlossene Kreislauf war weniger gefährlich, aber es erwies sich als ziemlich schwierig, genügend Energie vom Reaktor zum Wärmetauscher zu übertragen. Es muss daran erinnert werden, dass amerikanische Designer Ende der vierziger Jahre mit der Entwicklung von nuklearen Düsentriebwerken für Flugzeuge begannen. Mehr als zehn Jahre lang gelang es ihnen jedoch nicht, ein funktionsfähiges Triebwerk zu bauen, das auch in einem Versuchsflugzeug eingebaut werden kann. Aus diesem Grund musste Olingers Team nur mit einigen hypothetischen Zahlen und den versprochenen Parametern der zu erstellenden Motoren operieren.

Anhand der von den Entwicklern der Triebwerke deklarierten Eigenschaften haben die Ingenieure der Firma Northrop die ungefähren Flugdaten des Flugzeugs ermittelt. Nach ihren Berechnungen konnte der Bomber auf die dreifache Schallgeschwindigkeit beschleunigen. Was die Flugreichweite betrifft, wurde dieser Parameter nur durch die Fähigkeiten der Besatzung begrenzt. Theoretisch war es sogar möglich, einen Bomber mit einem Haushaltsblock mit Aufenthaltsräumen, einer Küche und einem Badezimmer auszustatten. In diesem Fall könnten mehrere Besatzungen gleichzeitig im Flugzeug sein und in Schichten arbeiten. Dies wäre jedoch nur mit dem Einsatz eines leistungsstarken Schutzes möglich. Ansonsten sollte die Flugdauer 18-20 Stunden nicht überschritten haben. Berechnungen haben gezeigt, dass ein solches Flugzeug bei einer Betankung mit Kernbrennstoff mindestens 100.000 Meilen fliegen könnte.

Unabhängig von Schema und Art des fertigen Triebwerks oder den Flugeigenschaften erwies sich das neue Flugzeug als groß und schwer. Außerdem sollte es mit einem Deltaflügel ausgestattet werden, der über spezifische aerodynamische Qualitäten verfügt. Daher brauchte ein nuklear-strategischer Bomber eine besonders lange Start- und Landebahn. Der Bau eines solchen Objekts versprach enorme Kosten, weshalb nur wenige neue Flugplätze ein festes Loch in den Militärhaushalt "nagen" konnten. Zudem konnte das Militär nicht schnell ein breites Netz solcher Flugplätze aufbauen, weshalb vielversprechende Bomber riskierten, an nur wenige Stützpunkte gebunden zu bleiben.

Es wurde vorgeschlagen, das Problem der Basierung auf eine ziemlich einfache, aber originelle Weise zu lösen. Bodenflugplätze sollten nur für Transportflugzeuge übrig bleiben oder gar nicht gebaut werden. Strategische Bomber wiederum sollten auf Küstenstützpunkten dienen und vom Wasser abheben. Zu diesem Zweck führte Olingers Gruppe ein für Start und Landung auf dem Wasser angepasstes Ski-Chassis in Form des Atomflugzeugs ein. Bei Bedarf könnte der Bomber wohl mit einem Radfahrwerk ausgestattet werden, aber nur die Wasseroberfläche sollte als Start- und Landebahn genutzt werden.

In einem Interview mit dem Popular Mechanics Magazin L. A. Olinger schätzte den Zeitrahmen für die Erstellung des ersten Atomflugzeug-Prototyps auf 3-10 Jahre. So konnte die Firma Northrop Ende der sechziger Jahre mit der Entwicklung eines vollwertigen Projekts eines strategischen Überschallbombers mit nuklearen Turbojet-Triebwerken beginnen. Der potenzielle Kunde solcher Geräte dachte jedoch anders. Alle Arbeiten der fünfziger Jahre auf dem Gebiet der Nuklearmotoren für Flugzeuge ergaben fast kein Ergebnis. Es war möglich, eine Reihe neuer Technologien zu beherrschen, aber es gab kein beabsichtigtes Ergebnis und auch keine vollwertigen Voraussetzungen dafür.

1961 wurde J. F. Kennedy, der sofort Interesse an vielversprechenden Luftfahrtprojekten zeigte. Auf seinem Tisch lagen unter anderem Dokumente zu den Projekten von nuklearen Flugtriebwerken, woraus hervorging, dass die Kosten der Programme stiegen und das Ergebnis noch in weiter Ferne lag. Darüber hinaus waren zu diesem Zeitpunkt ballistische Raketen aufgetaucht, die strategische Bomber ersetzen konnten. Kennedy befahl, alle Projekte im Zusammenhang mit nuklearen Turbojet-Triebwerken zu schließen und weniger fantastische, aber vielversprechendere Dinge zu tun. Infolgedessen blieb das hypothetische Flugzeug, das Mitarbeiter von Northrop Aircraft mit der Bestimmung des Aussehens befassten, ohne Triebwerke. Weitere Arbeiten in diese Richtung wurden als aussichtslos erkannt und das Projekt geschlossen. Das ehrgeizigste Projekt eines Atomflugzeugs blieb im Stadium der Ausarbeitung des Erscheinungsbildes.

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