Erfarenheterna från 50-70-talet av XX-talet kommer fortfarande att vara användbara under XXI-talet
Det kan tyckas konstigt att kärnkraften, som är fast förankrad i jorden, i hydrosfären och till och med i rymden, inte har rotat sig i luften. Detta är fallet när uppenbara säkerhetshänsyn (även inte bara dem) uppväger de uppenbara tekniska och operativa fördelarna med införandet av kärnkraftverk (NPS) inom luftfarten.
Samtidigt kan sannolikheten för allvarliga konsekvenser av incidenter med sådana flygplan, förutsatt att de är perfekta, knappast betraktas som högre jämfört med rymdsystem som använder kärnkraftverk (NPP). Och för saklighetens skull är det värt att påminna om: olyckan med den sovjetiska artificiella jordsatelliten Kosmos-954 av typen US-A, som inträffade 1978 med fallet av dess fragment på Kanadas territorium, som inträffade 1978, ledde inte till inskränkning av det marina rymdspanings- och målbeteckningssystemet. (MKRT) "Legend", vars element var US-A (17F16-K) -enheterna.
Å andra sidan är driftförhållandena för ett flygkärnkraftverk som är utformat för att skapa dragkraft genom att generera värme i en kärnreaktor som tillförs luften i en gasturbinmotor helt annorlunda än de för satellitkärnkraftverk, som är termoelektriska generatorer. Idag har två schematiska diagram för ett luftfartskärnkraftsystem föreslagits - en öppen och en stängd typ. Schemat med öppen typ möjliggör uppvärmning av tryckluften med kompressorn direkt i reaktorkanalerna med dess efterföljande utflöde genom strålmunstycket, och den slutna typen ger upphettning av luften med hjälp av en värmeväxlare, i en sluten slinga kylvätskan cirkulerar. Den slutna kretsen kan vara en- eller tvåkrets, och ur synvinkel för att säkerställa driftssäkerhet ser det andra alternativet ut som mest föredraget, eftersom reaktorblocket med den första kretsen kan placeras i ett skyddande stötsäkert skal, tätheten som förhindrar katastrofala konsekvenser vid flygolyckor.
I slutna luftfartskärnkraftsystem kan tryckvattenreaktorer och snabba neutronreaktorer användas. Vid implementering av ett tvåkretsschema med en "snabb" reaktor i NPS: s första krets, skulle både flytande alkalimetaller (natrium, litium) och en inert gas (helium) användas som kylmedel, och i den andra alkali metaller (flytande natrium, eutektisk natriumsmälta, etc.) kalium).
I LUFT - REAKTOR
Idén om att använda kärnkraft inom luftfart presenterades 1942 av en av ledarna för Manhattan -projektet, Enrico Fermi. Hon blev intresserad av ledningen för det amerikanska flygvapnet, och 1946 inledde amerikanerna NEPA-projektet (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), utformat för att bestämma möjligheterna att skapa ett obegränsat antal bombplan och spaningsflygplan.
Först och främst var det nödvändigt att utföra forskning relaterad till antistrålningsskyddet för besättningen och marktjänstpersonal, och att ge en sannolikhetsbedömning av möjliga olyckor. För att påskynda arbetet utökades NEPA -projektet 1951 av US Air Force till målprogrammet ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Inom ramen utvecklade General Electric-företaget en öppen krets och Pratt-Whitney-företaget utvecklade en sluten YSU-krets.
För att testa den framtida luftfartskärnreaktorn (uteslutande i form av fysiska sjösättningar) och biologiskt skydd, var den strategiska bombplanen B-36H Peacemaker från Convair-företaget avsedd med sex kolv- och fyra turbojetmotorer. Det var inte ett kärnvapenflygplan, utan var bara ett flyglaboratorium, där reaktorn skulle testas, men betecknades NB -36H - Kärnbomber ("Atomic bomb"). Cockpiten förvandlades till en bly- och gummikapsel med en extra stål- och blysköld. För att skydda mot neutronstrålning infördes speciella paneler fyllda med vatten i flygkroppen.
Prototypen för flygplanreaktorn ARE (Aircraft Reactor Experiment), som skapades 1954 av Oak Ridge National Laboratory, blev världens första homogena kärnreaktor med en kapacitet på 2,5 MW på bränsle från ett smält salt - natriumfluorid och zirkonium- och urantetrafluorider.
Fördelen med denna typ av reaktorer ligger i den grundläggande omöjligheten av en olycka med förstörelse av kärnan, och själva bränslesaltblandningen, i fallet med en NSU av sluten typ av flyg, skulle fungera som ett primärt kylvätska. När ett smält salt används som kylvätska, desto högre, i jämförelse, till exempel med flytande natrium, tillåter värmekapaciteten för det smälta saltet att använda cirkulationspumpar med små dimensioner och drar nytta av en minskning av metallförbrukningen i reaktoranläggningens konstruktion som helhet och den låga värmeledningsförmågan borde ha säkerställt stabiliteten hos kärnvapenmotorn mot plötsliga temperaturhopp i den första kretsen.
På grundval av ARE -reaktorn har amerikanerna utvecklat ett experimentellt flyg YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Utan vidare konstruerade General Dynamics kärnkraftmotorn X-39 baserat på den seriella J47-turbomotorn för strategiska bombplan B-36 och B-47 "Stratojet"-istället för en förbränningskammare placerades reaktorkärnan i den.
Convair avsåg att leverera X-39 till X-6-kanske skulle dess prototyp vara det supersoniska strategiska bombplanet B-58 Hustler, som gjorde sitt första flyg 1956. Dessutom övervägdes också atomversionen av en erfaren subsonisk bombplan från samma YB-60-företag. Amerikanerna övergav emellertid det öppna kretsarnas kontrollsystem för luftfart, med tanke på att erosionen av väggarna i luftkanalerna i X-39-reaktorkärnan kommer att leda till att flygplanet kommer att lämna bakom sig ett radioaktivt spår och förorena miljön.
Hoppet om framgång lovades av det mer strålsäkra stängda kärnkraftverket i Pratt-Whitney-företaget, till vilket General Dynamics också var inblandat. För dessa motorer började företaget "Convair" byggandet av experimentflygplan NX-2. Både turbojet- och turboprop -versioner av kärnvapenbombare med kärnkraftverk av denna typ höll på att utarbetas.
Men antagandet 1959 av Atlas interkontinentala ballistiska missiler, som kunde slå mål i Sovjetunionen från kontinentala USA, neutraliserade ANP -programmet, särskilt eftersom produktionsprover av atomflygplan knappast skulle ha dykt upp före 1970. Som ett resultat stoppades allt arbete i detta område i USA i mars 1961 av president John F. Kennedys personliga beslut, och ett riktigt atomplan byggdes aldrig.
Flygprovet från flygplanets reaktor ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), som ligger i bombfacket i NB-36H flyglaboratorium, var en 1 MW snabb neutronreaktor som inte var ansluten till motorerna och som drivs med urandioxid och kyls av en luftström som tas genom speciella luftintag. Från september 1955 till mars 1957 gjorde NB-36H 47 flygningar med ASTR över obebodda områden i delstaterna New Mexico och Texas, varefter bilen aldrig lyftes till himlen.
Det bör noteras att det amerikanska flygvapnet också behandlade problemet med en kärnkraftsmotor för kryssningsmissiler eller, som det var vanligt att säga till 1960 -talet, för projektilflygplan. Som en del av Pluto -projektet skapade Livermore Laboratory två prover av Tory -kärnkraftsramjetmotorn, som var planerad att installeras på SLAM supersonisk kryssningsmissil. Principen om "atomuppvärmning" av luft genom att passera genom reaktorkärnan var här densamma som i öppna kärnkrafts gasturbinmotorer, med bara en skillnad: ramjetmotorn saknar en kompressor och en turbin. Tories, som framgångsrikt testades på marken 1961-1964, är de första och hittills de enda verkligt kärnkraftverken för luftfart (närmare bestämt missiler och luftfart). Men detta projekt stängdes också som hopplöst mot bakgrund av framgångar i skapandet av ballistiska missiler.
Kom ikapp och kör om
Naturligtvis utvecklades också tanken på att använda kärnkraft inom luftfarten, oberoende av amerikanerna, i Sovjetunionen. Egentligen, i väst, inte utan anledning, misstänkte de att sådant arbete utfördes i Sovjetunionen, men med det första avslöjandet av det faktum om dem kom de i en röra. Den 1 december 1958 rapporterade Aviation Week: Sovjetunionen skapar ett strategiskt bombplan med kärnkraftsmotorer, vilket orsakade stor spänning i Amerika och till och med hjälpte till att upprätthålla intresset för ANP -programmet, som redan hade börjat försvinna. Men på ritningarna som medföljer artikeln skildrade den redaktionella konstnären ganska exakt M-50-flygplanet från VM Myasishchev experimentella designbyrå, som faktiskt utvecklades vid den tiden, med ett helt "futuristiskt" utseende, som hade konventionella turbojetmotorer. Det är förresten inte känt om denna publikation följdes av en "uppgörelse" i KGB i Sovjetunionen: arbetet med M-50 ägde rum i en atmosfär av strängaste sekretess, bombplanet gjorde sin första flygning senare än omnämnandet i västerländsk press, i oktober 1959, och bilen presenterades för allmänheten först i juli 1961 vid flygparaden i Tushino.
När det gäller den sovjetiska pressen, för första gången om atomplanet berättades i de mest allmänna termerna av tidningen "Technics - Youth" tillbaka i nr 8 för 1955: "Atomenergi används alltmer inom industri, energi, jordbruk och medicin. Men det är inte långt kvar när den kommer att användas inom luftfarten. Från flygfältet kommer gigantiska maskiner lätt att stiga upp i luften. Kärnkraftsplan kommer att kunna flyga nästan hur länge du vill, utan att sjunka till marken i månader och göra dussintals oavbrutna flygningar runt om i världen med supersonisk hastighet. " Tidningen, som antyder fordonets militära syfte (civila flygplan behöver inte vara på himlen "så länge du vill"), presenterade ändå ett hypotetiskt schema för ett passagerarflygplan med ett öppet kärnkraftverk.
Men Myasishchevsky -kollektivet, och inte ensamma, hanterade verkligen flygplan med kärnkraftverk. Även om sovjetiska fysiker har studerat möjligheten till deras skapande sedan slutet av 40 -talet, började praktiskt arbete i denna riktning i Sovjetunionen mycket senare än i USA, och början lades av dekretet från ministerrådet för Sovjetunionen nr 1561-868 av den 12 augusti 1955. Enligt honom fick OKB-23 V. M. Myasishchev och OKB-156 A. N. Tupolev, liksom flygmotorn OKB-165 A. M. Lyulka och OKB-276 N. D. Kuznetsov i uppdrag att utveckla atomstrategiska bombplan.
Flygplanets kärnreaktor konstruerades under överinseende av akademikerna I. V. Kurchatov och A. P. Aleksandrov. Målet var detsamma som amerikanernas: att skaffa en bil som, efter att ha lyft från landets territorium, skulle kunna träffa mål var som helst i världen (först och främst i USA).
En egenskap hos det sovjetiska atomflygprogrammet var att det fortsatte även när ämnet redan var glömt i USA.
Under skapandet av kärnkraftkontrollsystemet analyserades öppna och slutna kretsscheman noggrant. Så under det öppna systemet, som fick koden "B", utvecklade Lyulka Design Bureau två typer av atom -turbojetmotorer -axiella, med turbokompressoraxelns passage genom en ringformad reaktor och "vipparmar" - med en axel utanför reaktorn, belägen i en krökt flödesbana. I sin tur arbetade Kuznetsov Design Bureau på motorerna enligt det stängda "A" -schemat.
Myasishchev Design Bureau gick omedelbart igång med att lösa den mest uppenbarligen svåra uppgiften-att designa atom-superhöghastighetstunga bombplan. Än idag, när man tittar på diagrammen över framtida bilar gjorda i slutet av 50 -talet, kan man definitivt se funktionerna i den tekniska estetiken på 2000 -talet! Detta är projekten för flygplan "60", "60M" (kärnvattenssjöflygplan), "62" för Lyulkovskmotorerna i "B" -schemat, liksom "30" - redan under motorerna i Kuznetsov. De förväntade egenskaperna hos "30" bombplanen är imponerande: maximal hastighet - 3600 km / h, marschfart - 3000 km / h.
Emellertid kom frågan inte till den detaljerade konstruktionen av kärnflygplanet Myasishchev på grund av likvidationen av OKB-23 i en oberoende kapacitet och dess införande i raketen och rymden OKB-52 av V. N. Chelomey.
I den första etappen av deltagande i programmet skulle Tupolev-teamet skapa ett flyglaboratorium som liknade den amerikanska NB-36H med en reaktor ombord. Fick beteckningen Tu-95LAL, den byggdes på grundval av den seriella turboprop tunga strategiska bombplanen Tu-95M. Vår reaktor, liksom den amerikanska, var inte kopplad till motorerna i flygplanet. Den grundläggande skillnaden mellan den sovjetiska flygplanreaktorn och den amerikanska var att den var vattenkyld, med en mycket lägre effekt (100 kW).
Den inhemska reaktorn kyldes av vattnet i den primära kretsen, vilket i sin tur gav värme till vattnet i den sekundära kretsen, som kyldes av luftflödet som rann genom luftintaget. Så här togs det schematiska diagrammet för NK-14A Kuznetsov atomturbopropmotor ut.
Tu-95LAL flygande kärnkraftslaboratorium 1961-1962 lyfte reaktorn upp i luften 36 gånger både i drift och i "kallt" tillstånd för att studera effektiviteten av det biologiska skyddssystemet och effekten av strålning på flygsystemen. Enligt testresultaten noterade dock ordföranden för State Committee for Aviation Technology P. V. Dementyev i sin anteckning till landets ledning i februari 1962: med YSU utvecklades i OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), eftersom det forskningsarbete som utförs är otillräckligt för utveckling av prototyper av militär utrustning, måste detta arbete fortsätta."
Vid utvecklingen av designreserven för OKB-156 utvecklade Tupolev Design Bureau på grundval av Tu-95-bombplanet ett projekt av ett experimentellt Tu-119-flygplan med NK-14A atomturbopropmotorer. Eftersom uppgiften att skapa en ultralångdistansbombare med utseende i Sovjetunionen av interkontinentala ballistiska missiler och havsbaserade ballistiska missiler (på ubåtar) har förlorat sin kritiska relevans, ansåg Tupolevs Tu-119 som en övergångsmodell på vägen till att skapa ett kärnkrafts-ubåtsflygplan baserat på passagerarflygplanet Tu-114, som också "växte" från Tu-95. Detta mål överensstämde ganska mycket med den sovjetiska ledningens oro över att amerikanerna under 1960 -talet skulle sätta ett ubåtskärnmissilsystem med Polaris ICBM och sedan Poseidon.
Projektet med ett sådant flygplan genomfördes dock inte. Stannade kvar på designstadiet och planerna för att skapa en familj av Tupolev överljudsbombare med YSU under kodenamnet Tu-120, som liksom atomluftsjägaren för ubåtar var planerade att testas på 70-talet …
Kreml gillade dock tanken på att ge marinflyget ett anti-ubåtsflygplan med obegränsat flygintervall för att bekämpa Natos kärnbåtar i alla regioner i haven. Dessutom var det meningen att den här maskinen skulle bära så mycket ammunition som möjligt av anti -ubåtsvapen - missiler, torpeder, djupladdningar (inklusive kärnvapen) och ekolodbojar. Det var därför valet föll på ett tungt militärt transportflygplan An-22 "Antey" med en bärighet på 60 ton-världens största bredkropps turbopropflygplan. Det framtida flygplanet An-22PLO var planerat att utrustas med fyra atomturbopropmotorer NK-14A istället för standard NK-12MA.
Programmet för skapandet av en sådan osynlig i någon annan flotta av en bevingad maskin fick kodnamnet "Aist", och reaktorn för NK-14A utvecklades under ledning av akademiker A. P. Aleksandrov. År 1972 började tester av reaktorn ombord på flyglaboratoriet An-22 (totalt 23 flygningar) och en slutsats gjordes om dess säkerhet vid normal drift. Och vid en allvarlig olycka var det tänkt att separera reaktorenheten och den primära kretsen från det fallande flygplanet med en mjuk landning med fallskärm.
I allmänhet har flygreaktorn "Aist" blivit den mest perfekta prestationen för kärnteknik och teknik inom sitt tillämpningsområde.
Med tanke på att det på grundval av An-22-flygplanet också var planerat att skapa ett An-22R interkontinentalt strategiskt luftfartmissilsystem med en ballistisk missil R-27, är det klart vilken kraftfull potential en sådan transportör kan få om det var överförd till "atomkraft" »Med NK-14A-motorer! Och även om saker och ting inte kom till genomförandet av både An-22PLO-projektet och An-22R-projektet, måste det konstateras att vårt land ändå har passerat USA när det gäller att skapa ett flygkärnkraftverk.
Det råder ingen tvekan om att denna erfarenhet, trots sin exotism, fortfarande kan vara användbar, men på en högre kvalitetsnivå för genomförandet.
Utvecklingen av obemannade ultralångdistansspanings- och strejkflygsystem kan mycket väl följa vägen för att använda kärnkraftssystem på dem-sådana antaganden görs redan utomlands.
Forskare förutspådde också att i slutet av detta århundrade kommer miljontals passagerare sannolikt att transporteras med kärnkraftsdrivna passagerarflygplan. Förutom de uppenbara ekonomiska fördelarna med att ersätta flygfotogen med kärnbränsle talar vi om en kraftig minskning av luftfartens bidrag, som med övergången till kärnkraftssystem kommer att upphöra att "berika" atmosfären med koldioxid, till den globala växthuseffekten.
Enligt författarens uppfattning skulle flygkärnkraftsystem perfekt passa in i framtidens kommersiella flygtransportkomplex baserade på supertunga lastflygplan: till exempel samma gigantiska "flygfärja" M-90 med en bärighet på 400 ton, föreslagits av konstruktörerna av den experimentella maskinbyggnadsanläggningen uppkallad efter VM Myasishchev.
Naturligtvis finns det problem när det gäller att ändra opinionen till förmån för kärnkrafts civil luftfart. Allvarliga frågor relaterade till att säkerställa dess kärnkrafts- och antiterrorsäkerhet måste också lösas (förresten, experter nämner den inhemska lösningen med fallskärmens "skjutning" av reaktorn i en nödsituation). Men vägen, som slogs för mer än ett halvt sekel sedan, kommer att bemästras av rullatorn.
