Iskustvo stečeno 50-70-ih godina XX. Stoljeća bit će korisno i u XXI. Stoljeću
Možda se čini čudnim da se nuklearna energija, koja je čvrsto ukorijenjena u zemlji, u hidrosferi, pa čak i u svemiru, nije ukorijenila u zraku. To je slučaj kada su očita sigurnosna razmatranja (iako ne samo ona) nadmašila očite tehničke i operativne koristi od uvođenja nuklearnih elektrana (NPS) u zrakoplovstvo.
U međuvremenu, vjerojatnost ozbiljnih posljedica incidenata s takvim zrakoplovima, pod uvjetom da su savršeni, teško se može smatrati većom u usporedbi sa svemirskim sustavima koji koriste nuklearne elektrane (NPP). Objektivnosti radi, valja se prisjetiti: nesreće sovjetskog umjetnog zemaljskog satelita Kosmos-954 tipa US-A, koja se dogodila 1978. padom njegovih fragmenata na teritorij Kanade, koja se dogodila 1978. godine., nije dovelo do skraćivanja pomorskog svemirskog sustava za izviđanje i označavanje ciljeva. (MKRT-ovi) "Legenda" čiji su element bili uređaji US-A (17F16-K).
S druge strane, radni uvjeti zrakoplovne nuklearne elektrane namijenjene stvaranju potiska generiranjem topline u nuklearnom reaktoru koji se dovodi u zrak u plinskoturbinskom motoru potpuno su različiti od onih u satelitskim nuklearnim elektranama, koje su termoelektrični generatori. Danas su predložena dva shematska dijagrama zrakoplovnog nuklearnog sustava upravljanja - otvorenog i zatvorenog tipa. Shema otvorenog tipa predviđa zagrijavanje komprimiranog zraka kompresorom izravno u reaktorskim kanalima s njegovim naknadnim istjecanjem kroz mlaznicu, a zatvoreni tip omogućuje zagrijavanje zraka pomoću izmjenjivača topline, u čijem zatvorenom krugu rashladna tekućina cirkulira. Zatvoreni krug može biti jednokružni ili dvokružni, a sa stajališta osiguranja pogonske sigurnosti druga opcija izgleda najpoželjnija budući da se reaktorski blok s prvim krugom može postaviti u zaštitnu ljusku otpornu na udarce. od čega se sprječavaju katastrofalne posljedice u slučaju zrakoplovnih nesreća.
U zrakoplovnim nuklearnim sustavima zatvorenog tipa mogu se koristiti reaktori s vodom pod tlakom i reaktori s brzim neutronima. Prilikom implementacije dvokružne sheme s "brzim" reaktorom u prvom krugu NPS-a, kao rashladno sredstvo koristili bi se i tekući alkalni metali (natrij, litij) i inertni plin (helij), a u drugom alkalni metali (tekući natrij, eutektička talina natrija itd.) kalij).
U ZRAKU - REAKTOR
Ideju o korištenju nuklearne energije u zrakoplovstvu iznio je 1942. jedan od vođa Manhattanskog projekta Enrico Fermi. Zainteresirala se za zapovjedništvo zračnih snaga SAD-a, a 1946. Amerikanci su krenuli u projekt NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), osmišljen kako bi se utvrdile mogućnosti stvaranja bombardera i izviđačkih zrakoplova s neograničenim dometom.
Prije svega, bilo je potrebno provesti istraživanje vezano za zaštitu od zračenja posade i osoblja zemaljske službe te dati vjerojatničko-situacijsku procjenu mogućih nesreća. Kako bi se ubrzao rad, NEPA projekt 1951. godine američko je zrakoplovstvo proširilo na ciljani program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). U svojim okvirima tvrtka General Electric razvila je otvoreni krug, a tvrtka Pratt-Whitney zatvoreni krug YSU-a.
Za ispitivanje budućeg zrakoplovnog nuklearnog reaktora (isključivo u načinu fizičkog lansiranja) i biološku zaštitu, bio je namijenjen serijski strateški bombarder B-36H Peacemaker tvrtke Convair sa šest klipnih i četiri turboreaktivna motora. To nije bio nuklearni zrakoplov, već je to bio samo leteći laboratorij, gdje je trebalo testirati reaktor, ali je dobio oznaku NB -36H - nuklearni bombarder ("atomski bombarder"). Kokpit je pretvoren u olovnu i gumenu kapsulu s dodatnim čeličnim i olovnim štitnikom. Za zaštitu od neutronskog zračenja u trup su umetnute posebne ploče napunjene vodom.
Prototip zrakoplovnog reaktora ARE (Aircraft Reactor Experiment), koji je 1954. godine stvorio Nacionalni laboratorij Oak Ridge, postao je prvi homogeni nuklearni reaktor na svijetu s kapacitetom od 2,5 MW na gorivo iz otopljene soli - natrijevog fluorida i cirkonij te uranij tetrafluorida.
Prednost ove vrste reaktora leži u temeljnoj nemogućnosti nesreće s uništenjem jezgre, a sama mješavina soli goriva, u slučaju zrakoplovne jedinice zatvorenog tipa, djelovala bi kao primarno rashladno sredstvo. Kada se rastopljena sol koristi kao rashladno sredstvo, veći je, u usporedbi, na primjer, s tekućim natrijem, toplinski kapacitet rastaljene soli dopušta upotrebu cirkulacijskih crpki malih dimenzija i koristi se smanjenjem potrošnje metala projektiranje reaktorskog postrojenja u cjelini, a niska toplinska vodljivost trebala je osigurati stabilnost motora nuklearnog zrakoplova od naglih skokova temperature u prvom krugu.
Na temelju reaktora ARE Amerikanci su razvili pokusno zrakoplovstvo YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Bez daljnjeg je General Dynamics dizajnirao nuklearni motor zrakoplova X-39 temeljen na serijskom turboreaktivnom motoru J47 za strateške bombardere B-36 i B-47 "Stratojet"-umjesto komore za izgaranje u nju je smještena reaktorska jezgra.
Convair je namjeravao isporučiti X-39 X-6-možda bi njegov prototip bio supersonični strateški bombarder B-58 Hustler, koji je prvi put poletio 1956. godine. Osim toga, razmatrana je i atomska verzija iskusnog podzvučnog bombardera iste tvrtke YB-60. Međutim, Amerikanci su napustili sustav nuklearne kontrole zrakoplova s otvorenim krugom, smatrajući da će erozija zidova zračnih kanala jezgre reaktora X-39 dovesti do činjenice da će zrakoplov za sobom ostaviti radioaktivni trag, zagađujući okoliš.
Nadu u uspjeh obećala je nuklearna elektrana zatvorenog tipa sigurnija od zračenja tvrtke Pratt-Whitney, u čije je stvaranje uključena i General Dynamics. Za ove motore tvrtka "Convair" započela je izgradnju eksperimentalnih zrakoplova NX-2. Razrađivale su se i turboreaktivne i turbopropelerske verzije nuklearnih bombardera s nuklearnim elektranama ovog tipa.
Međutim, usvajanje 1959. godine interkontinentalnih balističkih projektila Atlas, sposobnih pogoditi ciljeve u SSSR -u iz kontinentalnih Sjedinjenih Država, neutraliziralo je program ANP, pogotovo jer bi se proizvodni uzorci atomskih zrakoplova teško pojavili prije 1970. godine. Kao rezultat toga, u ožujku 1961. svi su radovi na ovom području u Sjedinjenim Državama zaustavljeni osobnom odlukom predsjednika Johna F. Kennedyja, a pravi atomski avion nikada nije izgrađen.
Letni uzorak zrakoplovnog reaktora ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), smještenog u odjeljku za bombe letećeg laboratorija NB-36H, bio je reaktor s brzim neutronima od 1 MW koji nije bio spojen na motore, a radio je na uran-dioksid i hlađen struja zraka koja se uzima kroz posebne usisnike za zrak. Od rujna 1955. do ožujka 1957. NB-36H je s ASTR-om napravio 47 letova nad nenaseljenim područjima država Novi Meksiko i Teksas, nakon čega automobil nikada nije uzdignut u nebo.
Valja napomenuti da su se zračne snage SAD -a bavile i problemom nuklearnog motora za krstareće rakete ili, kako je to bio običaj do 1960 -ih, za zrakoplove s projektilima. U sklopu projekta Pluton, Laboratorij Livermore stvorio je dva uzorka nuklearnog ramjetskog motora Tory, koji se planirao instalirati na nadzvučnu krstareću raketu SLAM. Princip "atomskog zagrijavanja" zraka prolaskom kroz reaktorsku jezgru bio je ovdje isti kao i kod nuklearnih plinsko-turbinskih motora otvorenog tipa, s samo jednom razlikom: ramjetnom motoru nedostaju kompresor i turbina. Tory, uspješno testirani na zemlji 1961.-1964., Prve su i zasad jedine stvarno operativne zrakoplovne (točnije, raketne i zrakoplovne) nuklearne elektrane. No ovaj je projekt također zatvoren kao beznadan zbog pozadine uspjeha u stvaranju balističkih projektila.
Uhvatite korak i prestignite
Naravno, ideja o korištenju nuklearne energije u zrakoplovstvu, neovisno o Amerikancima, razvila se i u SSSR -u. Zapravo, na Zapadu su, bez razloga, posumnjali da se takav posao obavlja u Sovjetskom Savezu, ali su prvim otkrivanjem činjenice o njima upali u nered. 1. prosinca 1958. objavljen je tjedan zrakoplovstva: SSSR stvara strateški bombarder s nuklearnim motorima, koji je izazvao veliko uzbuđenje u Americi, pa čak i pomogao održati interes za program ANP, koji je već počeo nestajati. Međutim, na crtežima koji prate članak, urednički je umjetnik prilično točno prikazao zrakoplov M-50 eksperimentalnog projektantskog biroa VM Myasishchev, koji se u to vrijeme zapravo razvijao, potpuno „futurističkog“izgleda, koji je imao konvencionalne turboreaktivne motore. Usput, nije poznato je li nakon ove objave uslijedio "obračun" u KGB-u SSSR-a: rad na M-50 odvijao se u atmosferi najstrože tajnosti, bombarder je prvi let napravio kasnije spominjanje u zapadnom tisku, u listopadu 1959., a automobil je predstavljen široj javnosti tek u srpnju 1961. na zračnoj paradi u Tushinu.
Što se tiče sovjetskog tiska, prvi je put o atomskom zrakoplovu najopćenitije rečeno u časopisu "Technics - Youth" još u broju 8 za 1955. godinu: "Atomska se energija sve više koristi u industriji, energetici, poljoprivredi i lijek. No nije daleko vrijeme kada će se koristiti u zrakoplovstvu. S aerodroma će se divovski strojevi lako dizati u zrak. Nuklearni zrakoplovi moći će letjeti gotovo koliko god želite, a da pritom mjesecima ne potonu na tlo, čineći na desetke neprekidnih letova oko svijeta nadzvučnom brzinom. " Časopis koji je nagovještavao vojnu namjenu vozila (civilni zrakoplovi ne moraju biti na nebu "koliko god želite"), ipak je predstavio hipotetičku shemu teretnog i putničkog zrakoplova s nuklearnom elektranom otvorenog tipa.
Međutim, kolektiv Myasishchevsky, a ne sam, doista se bavio zrakoplovima s nuklearnim elektranama. Iako su sovjetski fizičari mogućnost njihovog stvaranja proučavali od kraja 40 -ih, praktični rad u tom smjeru u Sovjetskom Savezu počeo je znatno kasnije nego u SAD -u, a početak je postavljen dekretom Vijeća ministara SSSR broj 1561-868 od 12. kolovoza 1955. godine. Prema njegovim riječima, OKB-23 V. M. Myasishchev i OKB-156 A. N. Tupolev, kao i zrakoplovni motor OKB-165 A. M. Lyulka i OKB-276 N. D. Kuznetsov bili su zaduženi za razvoj atomskih strateških bombardera.
Nuklearni reaktor zrakoplova projektiran je pod nadzorom akademika I. V. Kurchatova i A. P. Aleksandrova. Cilj je bio isti kao i kod Amerikanaca: nabaviti automobil koji bi, nakon što je poletio s teritorija zemlje, mogao pogoditi ciljeve bilo gdje u svijetu (prije svega, naravno, u SAD -u).
Značajka sovjetskog programa za atomsko zrakoplovstvo bila je da se nastavio čak i kad je tema već bila zaboravljena u Sjedinjenim Državama.
Tijekom stvaranja sustava nuklearne kontrole, dijagrami otvorenog i zatvorenog kruga temeljito su analizirani. Dakle, prema shemi otvorenog tipa, koja je dobila kod "B", Konstrukcijski biro Lyulka razvio je dvije vrste atomsko -turboreaktivnih motora -aksijalne, s prolaskom vratila turbokompresora kroz prstenasti reaktor, i "klackalice" - s osovinom izvan reaktora, smještenom na zakrivljenom putu protoka. Zauzvrat, Dizajnerski biro Kuznetsov radio je na motorima prema zatvorenoj shemi "A".
Dizajn biro Myasishchev odmah je krenuo u rješavanje najtežeg, naizgled najtežeg zadatka-projektiranja atomskih superbrzih teških bombardera. I danas se, gledajući dijagrame budućih automobila izrađenih krajem 50 -ih, definitivno mogu vidjeti značajke tehničke estetike 21. stoljeća! To su projekti zrakoplova "60", "60M" (nuklearni hidroavion), "62" za Lyulkovske motore sheme "B", kao i "30" - već pod motorima Kuznjecova. Očekivane karakteristike bombardera "30" su impresivne: najveća brzina - 3600 km / h, krstareća brzina - 3000 km / h.
Međutim, stvar nije došla do detaljnog projekta nuklearnog zrakoplova Myasishchev zbog likvidacije OKB-23 u neovisnom svojstvu i njegovog uvođenja u raketu i svemirski OKB-52 V. N. Chelomeya.
U prvoj fazi sudjelovanja u programu, Tupoljev je tim trebao stvoriti leteći laboratorij sličan namjeni američkom NB-36H s reaktorom na brodu. Dobio je oznaku Tu-95LAL, izgrađen je na temelju serijskog turboelisnog teškog strateškog bombardera Tu-95M. Naš reaktor, poput američkog, nije bio uparen s motorima aviona -nosača. Temeljna razlika između sovjetskog zrakoplovnog reaktora i američkog bio je u tome što je bio vodeno hlađen, s mnogo manjom snagom (100 kW).
Domaći reaktor hladila se vodom primarnog kruga, što je zauzvrat davalo toplinu vodi sekundarnog kruga, koje se hladilo strujanjem zraka koji je prolazio kroz usisnik zraka. Tako je razrađen shematski dijagram atomskog turbopropelerskog motora NK-14A Kuznetsov.
Leteći nuklearni laboratorij Tu-95LAL 1961.-1962. Podigao je reaktor u zrak 36 puta i u radnom i u "hladnom" stanju radi proučavanja učinkovitosti sustava biološke zaštite i utjecaja zračenja na sustave zrakoplova.. Prema rezultatima ispitivanja, predsjednik Državnog odbora za zrakoplovnu tehnologiju P. V. Dementjev je, međutim, u svojoj bilješci vodstvu zemlje u veljači 1962. primijetio: s YSU -om razvijen je u OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), budući da je istraživački rad nedovoljan za razvoj prototipova vojne opreme, taj se rad mora nastaviti."
U razvoju projektne rezerve OKB-156, Konstrukcijski biro Tupolev razvio je na temelju bombardera Tu-95 projekt eksperimentalnog zrakoplova Tu-119 s atomskim turbopropelerskim motorima NK-14A. Budući da je zadatak stvaranja bombardera iznimnog dometa s pojavom u SSSR-u interkontinentalnih balističkih projektila i balističkih projektila na bazi mora (na podmornicama) izgubio kritičku važnost, Tupoljevi su Tu-119 smatrali prijelaznim modelom način stvaranja nuklearnog protupodmorničkog zrakoplova na temelju putničkog zrakoplova velikog dometa Tu-114, koji je također "izrastao" iz Tu-95. Taj je cilj bio sasvim dosljedan zabrinutosti sovjetskog vodstva zbog raspoređivanja Amerikanaca šezdesetih godina prošlog stoljeća podmorničkog nuklearnog raketnog sustava s ICBM -om Polaris, a zatim i Poseidonom.
Međutim, projekt takvog zrakoplova nije proveden. Ostali su u fazi projektiranja i planovi za stvaranje obitelji nadzvučnih bombardera Tupolev s YSU pod kodnim imenom Tu-120, koji su se, poput lovca atomskog zraka na podmornice, planirali testirati 70-ih …
Ipak, Kremlju se svidjela ideja da se pomorskom zrakoplovstvu da protupodmornički zrakoplov s neograničenim dometom leta za borbu protiv nuklearnih podmornica NATO-a u bilo kojoj regiji oceana. Štoviše, ovaj stroj trebao je nositi što je moguće više streljiva protupodmorničkog naoružanja - projektila, torpeda, dubinskih naboja (uključujući nuklearne) i sonarskih bova. Zato je izbor pao na teški vojno-transportni zrakoplov An-22 "Antey" nosivosti 60 tona-najveći svjetski širokokrilni turboprop avion. Budući zrakoplov An-22PLO trebao je biti opremljen s četiri atomsko-turbopropelerska motora NK-14A umjesto standardnog NK-12MA.
Program za stvaranje takvog neviđenog u bilo kojoj drugoj floti krilatog stroja dobio je kodni naziv "Aist", a reaktor za NK-14A razvijen je pod vodstvom akademika A. P. Aleksandrova. 1972. godine započela su ispitivanja reaktora na letećem laboratoriju An-22 (ukupno 23 leta), te je donesen zaključak o njegovoj sigurnosti u normalnom radu. A u slučaju ozbiljne nesreće bilo je predviđeno odvajanje reaktorske jedinice i primarnog kruga od padajućeg zrakoplova mekim slijetanjem padobranom.
Općenito, zračni reaktor "Aist" postao je najsavršenije postignuće nuklearne znanosti i tehnologije u svom području primjene.
S obzirom na to da je na temelju zrakoplova An-22 bilo planirano i stvaranje interkontinentalnog raketnog sustava strateškog zrakoplovstva An-22R s balističkom raketom podmornicom R-27, jasno je koliki bi snažan potencijal takav nosač mogao dobiti da je prebačen na “atomski potisak” »S motorima NK-14A! I premda stvari nisu došle do provedbe i projekta An-22PLO i projekta An-22R, mora se konstatirati da je naša zemlja ipak prestigla Sjedinjene Države na području stvaranja zrakoplovne nuklearne elektrane.
Nema sumnje da ovo iskustvo, unatoč egzotičnosti, još uvijek može biti korisno, ali na kvalitetnijoj razini provedbe.
Razvoj bespilotnih izviđačkih i udarnih zrakoplova velikih udaljenosti mogao bi slijediti put korištenja nuklearnih sustava na njima-takve se pretpostavke već donose u inozemstvu.
Znanstvenici su također predvidjeli da će do kraja ovog stoljeća milijune putnika vjerojatno prevesti putnički zrakoplovi na nuklearni pogon. Uz očite gospodarske koristi povezane sa zamjenom zrakoplovnog kerozina nuklearnim gorivom, govorimo o naglom smanjenju doprinosa zrakoplovstva koje će prijelaskom na sustave nuklearne energije prestati "obogaćivati" atmosferu ugljikovim dioksidom, do globalnog efekta staklenika.
Po mišljenju autora, zrakoplovni nuklearni sustavi savršeno bi se uklopili u komercijalne zrakoplovno-transportne komplekse budućnosti na temelju superteških teretnih zrakoplova: na primjer, isti divovski "zračni trajekt" M-90 nosivosti 400 tona, koju su predložili projektanti pokusnog strojogradnje po imenu VM Myasishchev.
Naravno, postoje problemi u smislu promjene javnog mnijenja u korist nuklearnog civilnog zrakoplovstva. Morat će se riješiti i ozbiljna pitanja vezana za osiguranje njegove nuklearne i antiterorističke sigurnosti (usput, stručnjaci spominju domaće rješenje s padobranskim "gađanjem" reaktora u slučaju nužde). No, cestom, utabanom prije više od pola stoljeća, hodat će.
