XX amžiaus 50–70-aisiais įgyta patirtis vis tiek pravers XXI amžiuje
Gali atrodyti keista, kad branduolinė energija, tvirtai įsišaknijusi žemėje, hidrosferoje ir net erdvėje, neįsišaknijo ore. Taip yra tuo atveju, kai akivaizdūs saugumo sumetimai (nors ne tik jie) nusveria akivaizdžią techninę ir eksploatacinę naudą, kurią aviacijoje diegtų atominės elektrinės (NPS).
Tuo tarpu sunkių incidentų su tokiais orlaiviais pasekmių tikimybė, jei jie yra tobuli, vargu ar gali būti laikoma didesnė, palyginti su kosmoso sistemomis, kuriose naudojamos atominės elektrinės (AE). O dėl objektyvumo verta prisiminti: JAV-A tipo sovietinio dirbtinio žemės palydovo „Kosmos-954“avarija, įvykusi 1978 m., Jos fragmentams nukritus į Kanados teritoriją, įvykusią 1978 m., nesumažino jūrų erdvės žvalgybos ir taikinių nustatymo sistemos. (MKRT) „Legenda“, kurios elementas buvo US-A (17F16-K) prietaisai.
Kita vertus, aviacijos atominės elektrinės, skirtos sukurti trauką, generuojant šilumą branduoliniame reaktoriuje, tiekiamame į orą dujų turbinų varikliu, eksploatavimo sąlygos visiškai skiriasi nuo palydovinių atominių elektrinių, kurios yra termoelektriniai generatoriai. Šiandien buvo pasiūlytos dvi aviacijos branduolinės kontrolės sistemos schemos - atvirojo ir uždarojo tipo. Atviro tipo schema numato, kad kompresorius šildo suspaustą orą tiesiai į reaktoriaus kanalus, o vėliau išleidžiamas per purkštuko antgalį, o uždaras tipas-orą šildyti naudojant šilumokaitį, kurio uždara kilpa aušinimo skystis cirkuliuoja. Uždara grandinė gali būti vienos ar dviejų grandinių, o eksploatavimo saugumo užtikrinimo požiūriu antrasis variantas atrodo tinkamiausias, nes reaktoriaus blokas su pirmąja grandine gali būti dedamas į apsauginį smūgiams atsparų apvalkalą. iš kurių išvengiama katastrofiškų pasekmių orlaivių avarijų atveju.
Uždaro tipo aviacijos branduolinėse sistemose gali būti naudojami suslėgto vandens reaktoriai ir greitojo neutrono reaktoriai. Įdiegus dviejų grandinių schemą su „greitu“reaktoriumi pirmojoje NPS grandinėje, kaip aušinimo skystis būtų naudojami ir skystieji šarminiai metalai (natris, ličio), ir inertinės dujos (helis), o antroje-šarminiai. metalai (skystas natris, eutektinis natrio lydinys ir kt.) kalis).
ORE - REAKTORIUS
Idėją panaudoti branduolinę energiją aviacijoje 1942 m. Iškėlė vienas iš Manheteno projekto lyderių Enrico Fermi. Ji susidomėjo JAV karinių oro pajėgų vadovavimu, o 1946 metais amerikiečiai ėmėsi projekto NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), kurio tikslas buvo nustatyti neriboto nuotolio bombonešių ir žvalgybinių orlaivių kūrimo galimybes.
Visų pirma, reikėjo atlikti tyrimus, susijusius su įgulos ir antžeminio aptarnavimo personalo apsauga nuo radiacijos, ir pateikti galimų avarijų tikimybinį-situacinį įvertinimą. Siekdamas pagreitinti darbą, JAV oro pajėgos 1951 m. Išplėtė NEPA projektą į tikslinę programą ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Pagal tai „General Electric“kompanija sukūrė atvirą grandinę, o „Pratt-Whitney“-uždarą YSU grandinę.
Norint išbandyti būsimą aviacijos branduolinį reaktorių (tik fizinio paleidimo režimu) ir biologinę apsaugą, „Convair“kompanijos serijinis bombonešis „B-36H Peacemaker“buvo skirtas su šešiais stūmokliniais ir keturiais turboreaktyviniais varikliais. Tai nebuvo branduolinis orlaivis, o tik skraidanti laboratorija, kurioje reikėjo išbandyti reaktorių, tačiau buvo paskirtas NB -36H - branduolinis bombonešis („atominis bombonešis“). Kabina buvo paversta švino ir gumos kapsule su papildomu plieno ir švino skydu. Siekiant apsaugoti nuo neutronų spinduliuotės, į korpusą buvo įdėtos specialios vandens pripildytos plokštės.
Orlaivio reaktoriaus prototipas ARE („Aircraft Reactor Experiment“), sukurtas 1954 m. „Oak Ridge“nacionalinės laboratorijos, tapo pirmuoju pasaulyje vienalyčiu branduoliniu reaktoriumi, kurio galia 2,5 MW, naudojant kurą iš išlydytos druskos - natrio fluorido ir cirkonio bei urano tetrafluoridų.
Šio tipo reaktorių pranašumas slypi iš esmės neįmanomoje avarijoje, kai sunaikinama šerdis, o pats kuro druskos mišinys uždaro tipo aviacijos NSU atveju veiktų kaip pagrindinis aušinimo skystis. Kai kaip aušinimo skystis naudojama išlydyta druska, tuo didesnė, pavyzdžiui, su skystu natriu, išlydytos druskos šiluminė talpa leidžia naudoti mažo dydžio cirkuliacinius siurblius ir sumažina metalo sunaudojimą. visos reaktoriaus jėgainės konstrukcija ir mažas šilumos laidumas turėjo užtikrinti branduolinio orlaivio variklio stabilumą nuo staigių temperatūros šuolių.
Remdamiesi ARE reaktoriumi, amerikiečiai sukūrė eksperimentinę aviaciją YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Be jokių papildomų veiksmų „General Dynamics“suprojektavo X-39 lėktuvo branduolinį variklį, pagrįstą serijiniu J47 turboreaktyviniu varikliu, skirtą strateginiams bombonešiams B-36 ir B-47 „Stratojet“-vietoje degimo kameros į jį buvo įdėta reaktoriaus šerdis.
„Convair“ketino tiekti X-39 į X-6-galbūt jo prototipas būtų viršgarsinis strateginis bombonešis „B-58 Hustler“, kuris pirmą kartą skrido 1956 m. Be to, taip pat buvo svarstoma tos pačios YB-60 kompanijos patyrusio pogarsinio bombonešio atominė versija. Tačiau amerikiečiai atsisakė atviros grandinės aviacijos branduolinės kontrolės sistemos, manydami, kad X-39 reaktoriaus šerdies oro kanalų sienų erozija sukels tai, kad orlaivis paliks radioaktyvų taką, teršdamas aplinką.
Sėkmės viltį žadėjo labiau spinduliuotę sauganti Pratt-Whitney kompanijos uždaro tipo atominė elektrinė, kurios kūrime taip pat dalyvavo „General Dynamics“. Šiems varikliams bendrovė „Convair“pradėjo eksperimentinių lėktuvų NX-2 statybą. Buvo kuriamos tiek branduolinių bombonešių su tokio tipo atominėmis elektrinėmis turboreaktyviniai, tiek turbopropelleriniai variantai.
Tačiau 1959 m. Priėmus tarpžemynines balistines raketas „Atlas“, galinčias pataikyti į taikinius SSRS iš kontinentinių Jungtinių Valstijų, ANP programa buvo neutralizuota, juolab, kad atominių orlaivių gamybos pavyzdžiai vargu ar būtų pasirodę iki 1970 m. Dėl to 1961 m. Kovo mėn. Visi darbai šioje srityje JAV buvo sustabdyti asmeniniu prezidento Johno F. Kennedy sprendimu, ir tikras atominis lėktuvas niekada nebuvo pastatytas.
Lėktuvo reaktoriaus ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), esančio skraidančios laboratorijos NB-36H bombų skyriuje, skrydžio pavyzdys buvo 1 MW galios greitas neutronų reaktorius, kuris nebuvo prijungtas prie variklių, veikė urano dioksidu ir atvėsintas oro srautas, paimtas per specialias oro įleidimo angas. Nuo 1955 m. Rugsėjo iki 1957 m. Kovo mėn. NB-36H atliko 47 skrydžius su ASTR virš negyvenamų Naujosios Meksikos ir Teksaso valstijų teritorijų, po to automobilis nebuvo pakeltas į dangų.
Reikėtų pažymėti, kad JAV oro pajėgos taip pat sprendė branduolinio variklio, skirto kruizinėms raketoms arba, kaip buvo įprasta sakyti, iki septintojo dešimtmečio, sviediniams skirtų lėktuvų problemą. Vykdydama projektą „Plutonas“, „Livermore Laboratory“sukūrė du „Tory“branduolinio raketinio variklio pavyzdžius, kuriuos buvo planuojama montuoti ant viršgarsinės sparnuotosios raketos SLAM. Oro „atominio šildymo“principas, praeinant pro reaktoriaus šerdį, čia buvo toks pat kaip ir atviro tipo branduolinių dujų turbinų varikliuose, tik vienas skirtumas: ramjet variklyje trūksta kompresoriaus ir turbinos. Toriai, sėkmingai išbandyti ant žemės 1961–1964 m., Yra pirmosios ir kol kas vienintelės tikrai veikiančios aviacijos (tiksliau raketų ir aviacijos) atominės elektrinės. Tačiau šis projektas taip pat buvo uždarytas kaip beviltiškas, atsižvelgiant į sėkmę kuriant balistines raketas.
Susivok ir aplenk
Žinoma, idėja panaudoti branduolinę energiją aviacijoje, nepriklausomai nuo amerikiečių, taip pat išsivystė SSRS. Tiesą sakant, Vakaruose ne be reikalo jie įtarė, kad toks darbas buvo vykdomas Sovietų Sąjungoje, tačiau pirmą kartą atskleidus faktą apie juos, jie pateko į netvarką. 1958 m. Gruodžio 1 d. „Aviacijos savaitė“pranešė: SSRS kuria strateginį bombonešį su branduoliniais varikliais, kuris sukėlė nemažą jaudulį Amerikoje ir netgi padėjo išlaikyti susidomėjimą jau pradėjusia nykti ANP programa. Tačiau prie straipsnio pridedamuose brėžiniuose redakcijos dailininkas gana tiksliai pavaizdavo VM Myasishchev eksperimentinio projektavimo biuro orlaivį M-50, kuris tuo metu buvo kuriamas, su visiškai „futuristine“išvaizda, turinčia įprastus turboreaktyvinius variklius.. Beje, nežinoma, ar po šio leidinio įvyko „demonstravimas“SSRS KGB: darbas su M-50 vyko griežčiausios paslapties atmosferoje, bombonešis pirmą kartą skrido vėliau nei minimas Vakarų spaudoje, 1959 m. spalio mėn., o automobilis plačiajai visuomenei buvo pristatytas tik 1961 m. liepos mėn. Tušino oro parade.
Kalbant apie sovietinę spaudą, žurnalas „Technics - Youth“1955 m. Pirmą kartą apie atominį lėktuvą papasakojo bendriausiai: „Atominė energija vis dažniau naudojama pramonėje, energetikoje, žemės ūkyje ir vaistas. Tačiau laikas toli gražu nebus panaudotas aviacijoje. Iš aerodromų milžiniškos mašinos lengvai pakils į orą. Branduoliniai lėktuvai galės skristi beveik tiek laiko, kiek jums patinka, nesileisdami į žemę kelis mėnesius, todėl dešimtys be perstojo skraidančių skrydžių aplink pasaulį viršgarsiniu greičiu “. Žurnalas, užsimindamas apie karinę transporto priemonės paskirtį (civiliniams orlaiviams nereikia būti danguje „tol, kol jums patinka“), vis dėlto pateikė hipotetinę schemą, kurioje nurodomas keleivinio keleivinio lėktuvo su atviro tipo atomine elektrine schema..
Tačiau Myasishchevsky kolektyvas, ir ne vienas, iš tikrųjų susidūrė su orlaiviais su atominėmis elektrinėmis. Nors sovietų fizikai nuo pat 40 -ųjų pabaigos studijavo jų sukūrimo galimybę, praktinis darbas šia kryptimi Sovietų Sąjungoje prasidėjo daug vėliau nei JAV, o pradžia buvo padaryta Ministrų Tarybos dekretu. SSRS Nr. 1561-868, 1955 m. Rugpjūčio 12 d. Pasak jo, OKB-23 V. M. Myasishchev ir OKB-156 A. N. Tupolev, taip pat lėktuvo variklis OKB-165 A. M. Lyulka ir OKB-276 N. D. Kuznecovas buvo įpareigoti sukurti atominius strateginius bombonešius.
Orlaivio branduolinis reaktorius buvo sukurtas prižiūrint akademikams I. V. Kurchatovui ir A. P. Aleksandrovui. Tikslas buvo toks pat, kaip ir amerikiečių: gauti automobilį, kuris, pakilęs iš šalies teritorijos, galės pataikyti į taikinius bet kurioje pasaulio vietoje (pirmiausia, žinoma, JAV).
Sovietinės atominės aviacijos programos bruožas buvo tas, kad ji tęsėsi net tada, kai ši tema jau buvo pamiršta JAV.
Kuriant branduolinės kontrolės sistemą, buvo kruopščiai išanalizuotos atviros ir uždaros grandinės schemos. Taigi, pagal atviro tipo schemą, kuri gavo kodą „B“, „Lyulka“projektavimo biuras sukūrė dviejų tipų atominius turboreaktyvinius variklius -ašinius, turbo kompresoriaus veleną praleidžiant per žiedinį reaktorių, ir „svirtines rankas“- su velenu už reaktoriaus ribų, esančio išlenktame srauto kelyje. Savo ruožtu Kuznecovo projektavimo biuras dirbo prie variklių pagal uždarą „A“schemą.
Myasishchevo projektavimo biuras nedelsdamas ėmėsi spręsti pačią sunkiausią, matyt, sudėtingiausią užduotį-suprojektuoti atominius itin greitus greituosius bombonešius. Net ir šiandien, pažvelgus į ateities automobilių schemas, pagamintas 50 -ųjų pabaigoje, tikrai galima pamatyti XXI amžiaus techninės estetikos bruožų! Tai orlaivių „60“, „60M“(branduolinis hidroplanas), „62“projektai, skirti „B“schemos „Lyulkovsk“varikliams, taip pat „30“- jau pagal Kuznecovo variklius. Tikėtinos „30“bombonešio charakteristikos yra įspūdingos: maksimalus greitis - 3600 km / h, kreiserinis greitis - 3000 km / h.
Tačiau klausimas nebuvo išspręstas dėl išsamaus Miašiševo branduolinio orlaivio projekto dėl OKB-23 likvidavimo nepriklausomai ir jo įvedimo į V. N. Chelomey raketą ir erdvę OKB-52.
Pirmajame dalyvavimo programoje etape Tupolevo komanda turėjo sukurti skraidančią laboratoriją, panašią į Amerikos NB-36H su reaktoriumi. Gavo pavadinimą „Tu-95LAL“, jis buvo pagamintas remiantis serijiniu turbopropelleriniu sunkiu strateginiu bombonešiu „Tu-95M“. Mūsų reaktorius, kaip ir amerikietiškas, nebuvo suporuotas su vežėjo orlaivio varikliais. Esminis skirtumas tarp sovietinio lėktuvo reaktoriaus ir amerikietiško buvo tas, kad jis buvo aušinamas vandeniu, o jo galia daug mažesnė (100 kW).
Buitinis reaktorius buvo aušinamas pirminės grandinės vandeniu, o tai savo ruožtu suteikė šilumą antrinio kontūro vandeniui, kurį atvėsino oro srautas, einantis per oro įsiurbimo angą. Taip buvo sukurta NK-14A Kuznecovo atominio turbokompresoriaus variklio schema.
1961–1962 m. Skraidanti branduolinė laboratorija „Tu-95LAL“36 kartus pakėlė į orą veikiančią ir „šaltą“būseną, kad ištirtų biologinės apsaugos sistemos efektyvumą ir radiacijos poveikį orlaivių sistemoms.. Remiantis bandymų rezultatais, Valstybinio aviacijos technologijų komiteto pirmininkas P. V. Dementjevas savo pastaboje šalies vadovybei 1962 m. Vasario mėn. Pažymėjo: su YSU buvo sukurta OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), kadangi atlikto tyrimo darbo nepakanka karinės technikos prototipams kurti, šį darbą reikia tęsti “.
Kurdamas OKB-156 projektinį rezervą, Tupolevo projektavimo biuras, remdamasis bombonešiu „Tu-95“, sukūrė eksperimentinio „Tu-119“lėktuvo su atominiais turbokompresoriais NK-14 projektą. Kadangi užduotis sukurti itin didelio nuotolio bombonešį, kuris SSRS būtų rodomas tarpžemynines balistines raketas ir jūrines balistines raketas (povandeniniuose laivuose), prarado savo svarbą, Tupolevai laikė „Tu-119“pereinamuoju modeliu. būdas sukurti branduolinį priešpovandeninį lėktuvą, pagrįstą tolimojo nuotolio keleiviniu lėktuvu „Tu-114“, kuris taip pat „išaugo“iš „Tu-95“. Šis tikslas visiškai atitiko sovietų vadovybės susirūpinimą dėl to, kad praėjusio amžiaus septintajame dešimtmetyje amerikiečiai dislokavo povandeninių branduolinių raketų sistemą su „Polaris ICBM“, o paskui „Poseidon“.
Tačiau tokio orlaivio projektas nebuvo įgyvendintas. Liko projektavimo etape ir planai sukurti Tupolevo viršgarsinių bombonešių šeimą su YSU kodiniu pavadinimu Tu-120, kuriuos, kaip ir atominį povandeninių laivų medžiotoją, planuota išbandyti 70-aisiais …
Nepaisant to, Kremliui patiko idėja jūrų aviacijai suteikti neribotą skrydžio nuotolio povandeninį lėktuvą, skirtą kovoti su NATO branduoliniais povandeniniais laivais bet kuriame vandenynų regione. Be to, ši mašina turėjo gabenti kuo daugiau priešpovandeninių ginklų šaudmenų - raketų, torpedų, gylio užtaisų (įskaitant branduolinius) ir sonarų plūdurus. Būtent todėl pasirinkimas krito ant sunkiojo karinio transporto lėktuvo An-22 „Antey“, kurio keliamoji galia yra 60 tonų-didžiausio pasaulyje plataus korpuso turbosraigtinio lėktuvo. Planuojama, kad būsimame lėktuve „An-22PLO“vietoj standartinio „NK-12MA“bus sumontuoti keturi NK-14A atominiai turbininiai varikliai.
Tokio nematyto kūrimo programa bet kuriame kitame sparnuoto mašinos parke gavo kodinį pavadinimą „Aist“, o NK-14A reaktorius buvo sukurtas vadovaujant akademikui A. P. Aleksandrovui. 1972 m. Skraidymo laboratorijoje „An-22“buvo pradėti reaktoriaus bandymai (iš viso 23 skrydžiai) ir padaryta išvada apie jo saugumą normaliai veikiant. O rimtos avarijos atveju buvo numatyta reaktoriaus bloką ir pirminę grandinę atskirti nuo krintančio lėktuvo minkštu nusileidimu parašiutu.
Apskritai aviacijos reaktorius „Aist“tapo tobuliausiu branduolinio mokslo ir technologijų pasiekimu savo taikymo srityje.
Atsižvelgiant į tai, kad remiantis lėktuvu „An-22“taip pat buvo planuojama sukurti tarpžemyninę strateginę aviacinių raketų sistemą „An-22R“su povandenine balistine raketa R-27, aišku, kokį galingą potencialą toks vežėjas galėtų gauti, jei būtų perkelta į „atominę trauką“»Su NK-14A varikliais! Ir nors viskas nepasiekė tiek An-22PLO projekto, tiek An-22R projekto įgyvendinimo, reikia konstatuoti, kad mūsų šalis vis dėlto aplenkė JAV aviacijos atominės elektrinės kūrimo srityje.
Neabejotina, kad ši patirtis, nepaisant jos egzotiškumo, vis tiek gali būti naudinga, tačiau aukštesnės kokybės įgyvendinimo lygmeniu.
Plėtojant nepilotuojamus ypač ilgo nuotolio žvalgybos ir smogiamųjų orlaivių sistemas gali būti naudojamasi branduolinių sistemų panaudojimo keliu-tokios prielaidos jau daromos užsienyje.
Mokslininkai taip pat prognozavo, kad iki šio amžiaus pabaigos branduoliniais varomais keleiviniais lėktuvais gali būti gabenami milijonai keleivių. Be akivaizdžios ekonominės naudos, susijusios su aviacijos žibalo pakeitimu branduoliniu kuru, kalbame apie staigų aviacijos indėlio sumažėjimą, kuris, pereinant prie branduolinės energetikos sistemų, nustos „praturtinti“atmosferą anglies dioksidu, į pasaulinį šiltnamio efektą.
Autoriaus nuomone, aviacijos branduolinės sistemos puikiai tiktų į komercinius ateities aviacijos ir transporto kompleksus, pagrįstus itin sunkiais krovininiais orlaiviais: pavyzdžiui, tas pats milžiniškas „oro keltas“M-90, kurio keliamoji galia yra 400 tonų, pasiūlė VM Myasishchevo vardu pavadintos eksperimentinės mašinų gamybos gamyklos projektuotojai.
Žinoma, kyla problemų keičiant visuomenės nuomonę branduolinės civilinės aviacijos naudai. Taip pat turės būti išspręstos rimtos problemos, susijusios su branduolinio ir antiteroristinio saugumo užtikrinimu (beje, ekspertai mini buitinį sprendimą-avariniu atveju reaktoriaus „šaudymas“parašiutu). Tačiau kelią, įveiktą prieš daugiau nei pusę amžiaus, įvaldys vaikštynė.
