Erfaringen fra 50-70-årene av XX-tallet vil fortsatt være nyttig i XXI-tallet
Det kan virke rart at atomkraft, som er godt forankret i jorden, i hydrosfæren og til og med i verdensrommet, ikke har slått rot i luften. Dette er tilfellet når tilsynelatende sikkerhetshensyn (men ikke bare dem) oppveide de åpenbare tekniske og operasjonelle fordelene ved innføring av atomkraftverk (NPS) i luftfarten.
I mellomtiden kan sannsynligheten for alvorlige konsekvenser av hendelser med slike fly, forutsatt at de er perfekte, neppe betraktes som høyere i forhold til romsystemer som bruker atomkraftverk (NPP). Og for saklighetens skyld er det verdt å huske: ulykken av den sovjetiske kunstige jordsatellitten Kosmos-954 av typen US-A, som skjedde i 1978 med fallet av fragmentene på Canadas territorium, som skjedde i 1978, førte ikke til innskrenkning av det maritime romrekognoserings- og målbetegnelsessystemet. (MKRTs) "Legend", som var elementet US-A (17F16-K).
På den annen side er driftsforholdene til et luftfartskraftverk designet for å skape skyvekraft ved å generere varme i en atomreaktor som tilføres luften i en gassturbinmotor helt forskjellige fra de for satellittkjernekraftverk, som er termoelektriske generatorer. I dag har det blitt foreslått to skjematiske diagrammer over et luftfart atomkontrollsystem - en åpen og en lukket type. Den åpne typen gir mulighet for oppvarming av komprimert luft med kompressoren direkte i reaktorkanalene med den påfølgende utstrømningen gjennom dysen, og den lukkede typen sørger for oppvarming av luften ved hjelp av en varmeveksler, i en lukket sløyfe kjølevæsken sirkulerer. Den lukkede kretsen kan være en- eller to-krets, og med tanke på å sikre driftssikkerhet ser det andre alternativet det mest foretrukne ut, siden reaktorblokken med den første kretsen kan plasseres i et beskyttende støtsikkert skall, tettheten som forhindrer katastrofale konsekvenser ved flyulykker.
I lukkede luftfartkjernefysiske systemer kan trykkvannsreaktorer og raske nøytronreaktorer brukes. Ved implementering av et to-kretsopplegg med en "rask" reaktor i den første kretsen av NPS, vil både flytende alkalimetaller (natrium, litium) og en inert gass (helium) bli brukt som kjølevæske, og i den andre alkali metaller (flytende natrium, eutektisk natriumsmelte, etc.) kalium).
I LUFT - REAKTOR
Ideen om å bruke kjernekraft i luftfarten ble fremmet i 1942 av en av lederne for Manhattan -prosjektet, Enrico Fermi. Hun ble interessert i kommandoen til det amerikanske flyvåpenet, og i 1946 begynte amerikanerne på NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft) -prosjektet, designet for å bestemme mulighetene for å lage et bombefly og rekognoseringsfly med ubegrenset rekkevidde.
Først og fremst var det nødvendig å utføre forskning relatert til anti-strålingsbeskyttelse av mannskapet og bakketjenestepersonell, og å gi en sannsynlig situasjonsvurdering av mulige ulykker. For å få fart på arbeidet ble NEPA -prosjektet i 1951 utvidet av US Air Force til målprogrammet ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Innen sine rammer utviklet General Electric-selskapet en åpen krets, og Pratt-Whitney-selskapet utviklet en lukket YSU-krets.
For å teste den fremtidige atomreaktoren for luftfart (utelukkende i form av fysiske lanseringer) og biologisk beskyttelse, var den serielle B-36H Peacemaker strategiske bombeflyet fra Convair-selskapet beregnet med seks stempel- og fire turbojetmotorer. Det var ikke et atomfly, men var bare et flygende laboratorium, hvor reaktoren skulle testes, men ble betegnet NB -36H - Nuclear Bomber ("Atomic bomb"). Cockpiten ble omgjort til en bly- og gummikapsel med et ekstra stål- og blyskjerm. For å beskytte mot nøytronstråling ble spesielle paneler fylt med vann satt inn i flykroppen.
Prototypen flyreaktor ARE (Aircraft Reactor Experiment), opprettet i 1954 av Oak Ridge National Laboratory, ble verdens første homogene atomreaktor med en kapasitet på 2,5 MW på drivstoff fra et smeltet salt - natriumfluorid og zirkonium og urantetrafluorider.
Fordelen med denne typen reaktorer ligger i den grunnleggende umuligheten av en ulykke med ødeleggelse av kjernen, og selve drivstoffsaltblandingen, i tilfelle av en lukket type NSU, ville fungere som et primært kjølevæske. Når et smeltet salt brukes som kjølevæske, jo høyere, i sammenligning, for eksempel med flytende natrium, tillater varmekapasiteten til det smeltede saltet bruk av sirkulasjonspumper med små dimensjoner og fordeler med en reduksjon i metallforbruket til utformingen av reaktoranlegget som helhet, og den lave varmeledningsevnen burde ha sikret stabiliteten til atomflymotoren mot plutselige temperaturhopp. i den første kretsen.
På grunnlag av ARE -reaktoren har amerikanerne utviklet et eksperimentelt luftfarts YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Uten videre designet General Dynamics atomkraftmotoren X-39 basert på den serielle J47-turbojetmotoren for strategiske bombefly B-36 og B-47 "Stratojet"-i stedet for et forbrenningskammer ble reaktorkjernen plassert i den.
Convair hadde til hensikt å levere X-39 til X-6-kanskje prototypen ville være B-58 Hustler supersonisk strategisk bombefly, som foretok jomfruturen i 1956. I tillegg ble atomversjonen av en erfaren subsonisk bombefly fra det samme YB-60-selskapet også vurdert. Imidlertid forlot amerikanerne det åpne atomkontrollsystemet for luftfart, med tanke på at erosjonen av veggene i luftkanalene i reaktorkjernen X-39 vil føre til at flyet vil etterlate seg en radioaktiv sti og forurense miljøet.
Håp om suksess ble lovet av det mer strålingssikre atomkraftverket i lukket type i Pratt-Whitney-selskapet, som General Dynamics også var involvert i opprettelsen av. For disse motorene begynte selskapet "Convair" byggingen av eksperimentelle fly NX-2. Både turbojet- og turboprop -versjoner av atombomber med atomkraftverk av denne typen ble utarbeidet.
Imidlertid ble adopsjonen i 1959 av Atlas interkontinentale ballistiske missiler, i stand til å slå mål i USSR fra det kontinentale USA, nøytralisert ANP -programmet, spesielt siden produksjonsprøver av atomfly neppe ville ha dukket opp før 1970. Som et resultat, i mars 1961, ble alt arbeid i dette området i USA stoppet av personlig avgjørelse fra president John F. Kennedy, og et ekte atomfly ble aldri bygget.
Flyprøven til flyreaktoren ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), som ligger i bomberommet i NB-36H flygelaboratorium, var en 1 MW rask nøytronreaktor som ikke var koblet til motorene og opererte med urandioksid og ble avkjølt av en luftstrøm tatt gjennom spesielle luftinntak. Fra september 1955 til mars 1957 foretok NB-36H 47 flyvninger med ASTR over ubebodde områder i delstatene New Mexico og Texas, hvoretter bilen aldri ble løftet til himmelen.
Det skal bemerkes at det amerikanske luftvåpenet også behandlet problemet med en atommotor for cruisemissiler eller, som det var vanlig å si til 1960 -tallet, for prosjektilfly. Som en del av Pluto -prosjektet opprettet Livermore Laboratory to prøver av Tory atomrammemotoren, som var planlagt installert på SLAM supersonisk cruisemissil. Prinsippet om "atomoppvarming" av luft ved å passere gjennom reaktorkjernen var her det samme som i kjernefysiske gasturbinmotorer av åpen type, med bare en forskjell: Ramjet-motoren mangler en kompressor og en turbin. Tories, vellykket testet på bakken i 1961-1964, er de første og så langt de eneste som virkelig opererer luftfart (nærmere bestemt missiler og luftfart) atomkraftverk. Men dette prosjektet ble også avsluttet som håpløst på bakgrunn av suksesser i opprettelsen av ballistiske missiler.
Ta igjen og ta forbi
Selvfølgelig utviklet ideen om å bruke kjernekraft i luftfarten, uavhengig av amerikanerne, også i Sovjetunionen. Faktisk, i Vesten, ikke uten grunn, mistenkte de at slikt arbeid ble utført i Sovjetunionen, men med den første avsløringen av det faktum om dem kom de i rot. 1. desember 1958 rapporterte Aviation Week: Sovjetunionen oppretter et strategisk bombefly med kjernefysiske motorer, noe som forårsaket stor spenning i Amerika og til og med bidro til å opprettholde interessen for ANP -programmet, som allerede hadde begynt å forsvinne. Men på tegningene som fulgte med artikkelen, skildret redaksjonen ganske nøyaktig M-50-flyet fra VM Myasishchev eksperimentelle designbyrå, som faktisk ble utviklet på den tiden, med et helt "futuristisk" utseende, som hadde konvensjonelle turbojet-motorer. Det er forresten ikke kjent om denne publikasjonen ble fulgt av et "oppgjør" i KGB i Sovjetunionen: arbeidet med M-50 fant sted i en atmosfære av den strengeste hemmelighold, bombeflyet gjorde sin første flytur senere enn omtale i den vestlige pressen, i oktober 1959, og bilen ble presentert for allmennheten først i juli 1961 på luftparaden i Tushino.
Når det gjelder den sovjetiske pressen, ble for første gang om atomplanet fortalt i de mest generelle termer av magasinet "Technics - Youth" tilbake i nr. 8 for 1955: "Atomenergi blir stadig mer brukt i industri, energi, landbruk og medisin. Men tiden er ikke langt unna når den skal brukes i luftfart. Fra flyplassene vil gigantiske maskiner lett stige opp i luften. Kjernefysiske fly vil kunne fly nesten så lenge du vil, uten å synke til bakken i flere måneder, og gjøre dusinvis av direktefly rundt om i verden med supersonisk hastighet. " Magasinet, som antydet kjøretøyets militære formål (sivile fly trenger ikke å være på himmelen "så lenge du vil"), presenterte likevel en hypotetisk plan for et passasjerfly med et åpent atomkraftverk.
Imidlertid håndterte Myasishchevsky -kollektivet, og ikke alene, fly med atomkraftverk. Selv om sovjetiske fysikere har studert muligheten for opprettelse siden slutten av 40 -årene, begynte praktisk arbeid i denne retningen i Sovjetunionen mye senere enn i USA, og begynnelsen ble lagt ved dekretet fra Ministerrådet for USSR nr. 1561-868 av 12. august 1955. Ifølge ham hadde OKB-23 V. M. Myasishchev og OKB-156 A. N. Tupolev, samt flymotor OKB-165 A. M. Lyulka og OKB-276 N. D. Kuznetsov i oppgave å utvikle atomstrategiske bombefly.
Atomreaktoren til flyet ble designet under tilsyn av akademikere I. V. Kurchatov og A. P. Aleksandrov. Målet var det samme som for amerikanerne: å få en bil som, etter å ha tatt av fra landets territorium, ville være i stand til å slå mål hvor som helst i verden (først og fremst selvfølgelig i USA).
Et trekk ved det sovjetiske atomflyprogrammet var at det fortsatte selv om emnet allerede var glemt i USA.
Under opprettelsen av atomkontrollsystemet ble diagrammene med åpen og lukket krets grundig analysert. Så under den åpne typen, som mottok koden "B", utviklet Lyulka Design Bureau to typer atom -turbojet -motorer -aksiale, med passering av turbokompressorakselen gjennom en ringformet reaktor og "vippearmer" - med en aksel utenfor reaktoren, plassert i en buet strømningsbane. På sin side jobbet Kuznetsov Design Bureau på motorene i henhold til det lukkede "A" -opplegget.
Myasishchev Design Bureau satte umiddelbart i gang med å løse den mest tilsynelatende vanskelige oppgaven-å designe atom-super-høyhastighets tunge bombefly. Selv i dag, når man ser på diagrammene over fremtidige biler laget på slutten av 50 -tallet, kan man definitivt se funksjonene i den tekniske estetikken i det 21. århundre! Dette er prosjektene med fly "60", "60M" (atom -sjøfly), "62" for Lyulkovsk -motorene i "B" -ordningen, samt "30" - allerede under motorene til Kuznetsov. De forventede egenskapene til "30" bombefly er imponerende: maksimal hastighet - 3600 km / t, marsjfart - 3000 km / t.
Saken kom imidlertid ikke til detaljutformingen av atomflyet Myasishchev på grunn av likvidasjonen av OKB-23 i en uavhengig kapasitet og introduksjonen i raketten og rommet OKB-52 til V. N. Chelomey.
På den første fasen av deltakelse i programmet skulle Tupolev-teamet lage et flygende laboratorium som liknet den amerikanske NB-36H med en reaktor om bord. Fikk betegnelsen Tu-95LAL, den ble bygget på grunnlag av den serielle turboprop-tunge strategiske bombeflyet Tu-95M. Vår reaktor, som den amerikanske, var ikke parret med motorene til transportflyet. Den grunnleggende forskjellen mellom den sovjetiske flyreaktoren og den amerikanske var at den var vannkjølt, med en mye lavere effekt (100 kW).
Den innenlandske reaktoren ble avkjølt av vannet i den primære kretsen, som igjen ga varme til vannet i den sekundære kretsen, som ble avkjølt av luftstrømmen som rant gjennom luftinntaket. Slik ble det skjematiske diagrammet for NK-14A Kuznetsov atomturbopropmotor utarbeidet.
Tu-95LAL flygende kjernefysiske laboratorium i 1961-1962 løftet reaktoren opp i luften 36 ganger både i drift og i "kald" tilstand for å studere effektiviteten av det biologiske beskyttelsessystemet og effekten av stråling på flysystemene. I følge testresultatene bemerket imidlertid formannen for State Committee for Aviation Technology P. V. Dementyev i sitt notat til landets ledelse i februar 1962: med YSU ble utviklet i OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), Siden forskningsarbeidet som er utført er utilstrekkelig for utvikling av prototyper av militært utstyr, må dette arbeidet fortsette."
Under utviklingen av designreserven til OKB-156 utviklet Tupolev Design Bureau på grunnlag av Tu-95 bombefly et prosjekt av et eksperimentelt Tu-119 fly med NK-14A atomturbopropmotorer. Siden oppgaven med å lage et ultra-langdistanse bombefly med utseende i Sovjetunionen av interkontinentale ballistiske missiler og sjøbaserte ballistiske missiler (på ubåter) har mistet sin kritiske relevans, anså Tupolevene Tu-119 som en overgangsmodell på veien til å lage et atombasert ubåtfly basert på langdistansepassasjerflyet Tu-114, som også "vokste" fra Tu-95. Dette målet var ganske i samsvar med bekymringen fra den sovjetiske ledelsen om amerikanernes utplassering på 1960 -tallet av et ubåt kjernefysisk missilsystem med Polaris ICBM og deretter Poseidon.
Prosjektet til et slikt fly ble imidlertid ikke implementert. Forble på designstadiet og planene for å opprette en familie av Tupolev supersoniske bombefly med YSU under kodenavnet Tu-120, som, i likhet med atomlugerjegeren for ubåter, var planlagt testet på 70-tallet …
Likevel likte Kreml tanken på å gi sjøflyget et anti-ubåtfly med ubegrenset flyvning for å bekjempe NATOs atomubåter i alle områder av havene. Dessuten skulle denne maskinen bære så mye ammunisjon som mulig av ubåter mot ubåt - missiler, torpedoer, dybdeladninger (inkludert atom) og ekkoloddbøyer. Derfor falt valget på et tungt militært transportfly An-22 "Antey" med en bæreevne på 60 tonn-verdens største bredformede turbopropfly. Det fremtidige flyet An-22PLO var planlagt å være utstyrt med fire atom-turbopropmotorer NK-14A i stedet for standard NK-12MA.
Programmet for opprettelse av et slikt usett i en annen flåte av en bevinget maskin mottok kodenavnet "Aist", og reaktoren for NK-14A ble utviklet under ledelse av akademiker AP Aleksandrov. I 1972 begynte tester av reaktoren ombord på fly-laboratoriet An-22 (totalt 23 flyvninger), og det ble gjort en konklusjon om sikkerheten ved normal drift. Og i tilfelle en alvorlig ulykke ble det tenkt å skille reaktorenheten og hovedkretsen fra det fallende flyet med en myk landing i fallskjerm.
Generelt har luftfartsreaktoren "Aist" blitt den mest perfekte prestasjonen innen kjernefysisk vitenskap og teknologi innen sitt anvendelsesområde.
Med tanke på at det på grunnlag av An-22-flyet også var planlagt å lage et An-22R interkontinentalt strategisk luftfartmissilsystem med et ballistisk missil R-27, er det klart hva et kraftig potensial en slik transportør kunne motta hvis det var overført til "atomkraft" »Med NK-14A-motorer! Og selv om ting ikke kom til implementering av både An-22PLO-prosjektet og An-22R-prosjektet, må det fastslås at landet vårt likevel har overhalet USA når det gjelder å lage et luftfartskraftverk.
Det er ingen tvil om at denne opplevelsen, til tross for sin eksotisme, fortsatt kan være nyttig, men på et høyere kvalitetsnivå for implementering.
Utviklingen av ubemannede ultralange rekkevidde rekognoserings- og streikflysystemer kan godt følge veien for å bruke atomsystemer på dem-slike forutsetninger er allerede gjort i utlandet.
Forskere spådde også at det mot slutten av dette århundret sannsynligvis vil bli transportert millioner av passasjerer med atomdrevne passasjerfly. I tillegg til de åpenbare økonomiske fordelene forbundet med å bytte luftfartsfyrtol med kjernebrensel, snakker vi om en kraftig nedgang i luftfartens bidrag, som med overgangen til atomkraftsystemer vil slutte å "berike" atmosfæren med karbondioksid, til den globale drivhuseffekten.
Etter forfatterens mening ville luftfartens atomsystemer passe perfekt inn i fremtidens kommersielle luftfartstransportkomplekser basert på supertunge lastefly: for eksempel den samme gigantiske "luftfergen" M-90 med en bæreevne på 400 tonn, foreslått av designerne av det eksperimentelle maskinbygningsanlegget oppkalt etter VM Myasishchev.
Selvfølgelig er det problemer med å endre opinionen til fordel for nuklear sivil luftfart. Alvorlige spørsmål knyttet til å sikre atom- og antiterroristsikkerheten må også løses (forresten, eksperter nevner den innenlandske løsningen med fallskjerm "skyting" av reaktoren i nødstilfeller). Men veien, slått for mer enn et halvt århundre siden, vil bli mestret av rullatoren.
