Iskustvo stečeno u 50-70-im godinama XX vijeka bit će korisno u XXI stoljeću
Možda se čini čudnim da nuklearna energija, koja je čvrsto ukorijenjena u zemlji, u hidrosferi, pa čak i u svemiru, nije ukorijenila u zraku. To je slučaj kada su očigledni sigurnosni razlozi (iako ne samo oni) nadmašili očigledne tehničke i operativne koristi od uvođenja nuklearnih elektrana (NPS) u zrakoplovstvo.
U međuvremenu, vjerovatnoća ozbiljnih posljedica incidenata sa takvim avionima, pod uslovom da su savršeni, teško se može smatrati većom u poređenju sa svemirskim sistemima koji koriste nuklearne elektrane (NPP). I radi objektivnosti, valja se prisjetiti: nesreće sovjetskog vještačkog zemaljskog satelita Kosmos-954 tipa US-A, koja se dogodila 1978. godine padom njegovih fragmenata na teritorij Kanade, koja se dogodila 1978. godine, nije dovelo do skraćivanja pomorskog svemirskog sistema za izviđanje i označavanje ciljeva. (MKRT-ovi) "Legenda", čiji su element bili uređaji US-A (17F16-K).
S druge strane, radni uvjeti zračne nuklearne elektrane dizajnirane za stvaranje potiska generiranjem topline u nuklearnom reaktoru koji se dovodi u zrak u motoru na plinsku turbinu potpuno su drugačiji od onih u satelitskim nuklearnim elektranama, koje su termoelektrični generatori. Danas su predložena dva shematska dijagrama zračnog nuklearnog sistema upravljanja - otvorenog i zatvorenog tipa. Shema otvorenog tipa predviđa zagrijavanje komprimiranog zraka kompresorom izravno u kanalima reaktora s njegovim naknadnim istjecanjem kroz mlaznicu, a zatvoreni tip omogućuje zagrijavanje zraka pomoću izmjenjivača topline, u čijem zatvorenom krugu rashladna tečnost cirkuliše. Zatvoreni krug može biti jedno ili dvokružan, a sa stajališta osiguranja operativne sigurnosti druga opcija izgleda najpoželjnije, budući da se reaktorski blok s prvim krugom može postaviti u zaštitnu zaštitnu školjku, nepropusnost od čega se sprečavaju katastrofalne posljedice u slučaju avionskih nesreća.
U zračnim nuklearnim sustavima zatvorenog tipa mogu se koristiti reaktori s vodom pod tlakom i reaktori s brzim neutronima. Prilikom implementacije dvokružne sheme sa "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 (tečni natrijum, eutektička talina natrijuma itd.) kalijum).
U ZRAKU - REAKTOR
Ideju o korištenju nuklearne energije u vazduhoplovstvu iznio je 1942. godine jedan od vođa Manhattanskog projekta Enrico Fermi. Zainteresirala se za zapovjedništvo američkih zračnih snaga, a 1946. Amerikanci su krenuli u projekt NEPA (Nuklearna energija za pogon zrakoplova), osmišljen kako bi se utvrdile mogućnosti stvaranja bombardera i izviđačkih aviona neograničenog dometa.
Prije svega, bilo je potrebno provesti istraživanje u vezi zaštite od zračenja posade i osoblja zemaljske službe, te dati vjerovatno-situacionu procjenu mogućih nesreća. Kako bi se ubrzao rad, zračne snage SAD -a 1951. proširile su projekt NEPA na ciljani program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). U svojim okvirima, kompanija General Electric razvila je otvoreni krug, a kompanija Pratt-Whitney zatvoreni krug YSU.
Za ispitivanje budućeg zrakoplovnog nuklearnog reaktora (isključivo u načinu fizičkog lansiranja) i biološke zaštite, bio je namijenjen serijski strateški bombarder B-36H Peacemaker kompanije Convair sa šest klipnih i četiri turboreaktivna motora. To nije bio nuklearni avion, već je to bila samo leteća laboratorija u kojoj 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 stvorila Nacionalna laboratorija Oak Ridge, postao je prvi homogeni nuklearni reaktor na svijetu s kapacitetom od 2,5 MW na gorivo iz rastopljene soli - natrij fluorida i cirkonij te uranij tetrafluorida.
Prednost ove vrste reaktora leži u fundamentalnoj nemogućnosti nesreće s uništavanjem 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 rastopljene soli dopušta upotrebu cirkulacijskih pumpi 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 bazi reaktora ARE, Amerikanci su razvili eksperimentalnu avijaciju YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Bez odlaganja, General Dynamics je dizajnirao nuklearni motor aviona X-39 zasnovan na serijskom turboreaktivnom motoru J47 za strateške bombardere B-36 i B-47 "Stratojet"-umjesto komore za sagorijevanje, 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 kompanije 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 ostaviti radioaktivni trag, zagađujući okoliš.
Nada u uspjeh obećala je nuklearna elektrana zatvorenog tipa zaštićenija od radijacije kompanije Pratt-Whitney, u čije je stvaranje uključena i General Dynamics. Za ove motore kompanija "Convair" započela je izgradnju eksperimentalnih aviona NX-2. Razrađivale su se i turboreaktivne i turbopropelerske verzije nuklearnih bombardera sa nuklearnim elektranama ovog tipa.
Međutim, usvajanje 1959. godine interkontinentalnih balističkih raketa Atlas, sposobnih da pogađaju ciljeve u SSSR -u iz kontinentalnih Sjedinjenih Država, neutraliziralo je program ANP, pogotovo jer bi se proizvodni uzorci atomskih aviona teško mogli pojaviti prije 1970. godine. Kao rezultat toga, u ožujku 1961. svi su radovi na ovom području u Sjedinjenim Državama obustavljeni ličnom odlukom predsjednika Johna F. Kennedyja, a pravi atomski avion nikada nije izgrađen.
Uzorak leta avionskog reaktora ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), smještenog u odjeljku za bombe leteće laboratorije NB-36H, bio je reaktor s brzim neutronima od 1 MW koji nije bio povezan s motorima, a radio je na uranij-dioksidu i hlađen struja zraka koja se uzima kroz posebne usisnike za zrak. Od septembra 1955. do marta 1957. godine, NB-36H je sa ASTR-om obavio 47 letova nad nenaseljenim područjima država Novi Meksiko i Teksas, nakon čega automobil nikada nije uzdignut u nebo.
Valja napomenuti da su se američke zračne snage također bavile problemom nuklearnog motora za krstareće rakete ili, kako je to bio običaj da se kaže do 1960 -ih, za avione sa projektilima. U sklopu projekta Pluton, Laboratorija Livermore stvorila je dva uzorka nuklearnog ramjetnog motora Tory, koji se planirao instalirati na supersoničnu krstareću raketu SLAM. Princip "atomskog zagrijavanja" zraka prolaskom kroz reaktorsko jezgro bio je ovdje isti kao i kod nuklearnih plinsko-turbinskih motora otvorenog tipa, s samo jednom razlikom: ramjetnom motoru nedostaju kompresor i turbina. Torijevci, uspješno testirani na zemlji 1961-1964, prve su i do sada jedine nuklearne elektrane koje zaista rade (točnije raketne i zrakoplovne). Ali 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, također se razvila 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. Aviation Week je 1. decembra 1958. izvijestio: SSSR stvara strateški bombarder s nuklearnim motorima, koji je izazvao veliko uzbuđenje u Americi, pa čak i pomogao u održavanju interesa za program ANP, koji je već počeo nestajati. Međutim, na crtežima koji prate članak, urednički umjetnik prilično je precizno prikazao avion M-50 eksperimentalnog projektantskog biroa VM Myasishchev, koji se u to vrijeme zapravo razvijao, s potpuno "futurističkim" izgledom, koji je imao konvencionalne turboreaktivne motore. Usput, nije poznato je li nakon ove publikacije 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 zapadnoj štampi, u oktobru 1959., a automobil je predstavljen široj javnosti tek u julu 1961. na vazdušnoj paradi u Tušinu.
Što se tiče sovjetske štampe, prvi put je o atomskoj ravni najopćenitije rečeno u časopisu "Technics - Youth" još u broju 8 za 1955. godinu: "Atomska energija se sve više koristi u industriji, energetici, poljoprivredi i lijek. No nije daleko vrijeme kada će se koristiti u zrakoplovstvu. S aerodroma će se divovske mašine lako dizati u zrak. Nuklearni avioni moći će letjeti gotovo koliko god želite, a da mjesecima ne potonu na tlo, čineći na desetine neprestanih letova oko svijeta nadzvučnom brzinom. " Časopis je nagovještavao vojnu namjenu vozila (civilni zrakoplovi ne moraju biti na nebu "koliko god želite"), ali je ipak predstavio hipotetičku shemu teretnog i putničkog zrakoplova s nuklearnom elektranom otvorenog tipa.
Međutim, kolektiv Myasishchevsky, a ne sam, zaista 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. avgusta 1955. godine. Prema njegovim riječima, OKB-23 V. M. Myasishchev i OKB-156 A. N. Tupolev, kao i avionski motor OKB-165 A. M. Lyulka i OKB-276 N. D. Kuznetsov bili su zaduženi za razvoj atomskih strateških bombardera.
Nuklearni reaktor aviona 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 teritorije zemlje, bio u stanju 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.
Prilikom stvaranja nuklearnog sistema kontrole, dijagrami otvorenog i zatvorenog kruga su temeljno analizirani. Dakle, prema shemi otvorenog tipa, koja je dobila kod "B", Dizajnerski biro Lyulka razvio je dvije vrste atomsko -turboreaktivnih motora -aksijalne, s prolaskom vratila turbokompresora kroz prstenasti reaktor, i "klackalice" - sa vratilom izvan reaktora, smještenim u zakrivljenoj putanji protoka. Zauzvrat, Dizajnerski biro Kuznetsov radio je na motorima prema zatvorenoj shemi "A".
Dizajn biro Myasishchev odmah je pristupio rješavanju najtežeg, naizgled najtežeg zadatka-dizajniranja atomskih superbrzih teških bombardera. Čak i danas, gledajući dijagrame budućih automobila napravljenih kasnih 50 -ih, definitivno se mogu vidjeti karakteristike tehničke estetike 21. stoljeća! Riječ je o projektima aviona "60", "60M" (nuklearni hidroavion), "62" za ljuulkovske motore "B" sheme, kao i "30" - već pod motorima Kuznjecova. Očekivane karakteristike bombardera "30" su impresivne: maksimalna brzina - 3600 km / h, krstareća brzina - 3000 km / h.
Međutim, stvar nije došla do detaljnog projekta nuklearnog zrakoplova Myasishchev zbog likvidacije OKB-23 u nezavisnom svojstvu i njegovog uvođenja u raketu i svemirski OKB-52 V. N. Chelomeyja.
U prvoj fazi sudjelovanja u programu, Tupoljev tim trebao je stvoriti leteću laboratoriju sličnu namjeni američkoj NB-36H s reaktorom na brodu. Dobio je oznaku Tu-95LAL, izgrađen je na bazi serijskog turboelisnog teškog strateškog bombardera Tu-95M. Naš reaktor, poput američkog, nije bio uparen sa motorima aviona -nosača. Temeljna razlika između sovjetskog zrakoplovnog reaktora i američkog bila je u tome što je bio hlađen vodom, s mnogo manjom snagom (100 kW).
Domaći reaktor hlađen je vodom iz primarnog kruga, što je zauzvrat davalo toplinu vodi sekundarnog kruga, koje se hladilo strujanjem zraka koji je prolazio kroz usisnik zraka. Tako je rađen shematski dijagram atomskog turbopropelerskog motora NK-14A Kuznetsov.
Leteća nuklearna laboratorija Tu-95LAL 1961.-1962. Podigla je reaktor u zrak 36 puta i u radnom i u "hladnom" stanju radi proučavanja efikasnosti sistema biološke zaštite i uticaja zračenja na sisteme aviona.. Prema rezultatima ispitivanja, predsjednik Državnog komiteta 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 rad se mora nastaviti."
U razvoju projektne rezerve OKB-156, Konstrukcijski biro Tupolev razvio je na osnovu bombardera Tu-95 projekat eksperimentalnog aviona Tu-119 sa atomskim turbopropelerskim motorima NK-14A. Budući da je zadatak stvaranja bombardera iznimnog dometa s pojavom u SSSR-u interkontinentalnih balističkih raketa i balističkih raketa na bazi mora (na podmornicama) izgubio kritičku važnost, Tupoljevi su Tu-119 smatrali prijelaznim modelom put do stvaranja nuklearnog protivpodmorničkog aviona zasnovanog na putničkom avionu velikog dometa Tu-114, koji je također "izrastao" iz Tu-95. Ovaj cilj bio je sasvim u skladu sa zabrinutošću sovjetskog rukovodstva zbog raspoređivanja Amerikanaca šezdesetih godina podmorničkog nuklearnog raketnog sistema s ICBM -om Polaris, a zatim i Poseidonom.
Međutim, projekt takvog zrakoplova nije proveden. Ostali su u fazi projektiranja i planovi za stvaranje porodice superponičnih bombardera Tupolev s YSU pod kodnim imenom Tu-120, koji su, poput lovca atomskih zraka na podmornice, trebali biti testirani 70-ih godina …
Ipak, Kremlju se svidjela ideja da se pomorskoj avijaciji da protupodmornički avion s neograničenim dometom leta za borbu protiv nuklearnih podmornica NATO-a u bilo kojoj regiji okeana. Štoviše, ova je mašina trebala nositi što je moguće više streljiva protupodmorničkog naoružanja - projektila, torpeda, dubinskih naboja (uključujući nuklearne) i sonarskih plutača. Zato je izbor pao na teški vojno-transportni avion An-22 "Antey" nosivosti 60 tona-najveći svjetski širokokrilni turbopropelerski avion. Budući avion An-22PLO trebao je biti opremljen sa četiri atomsko-turbopropelerska motora NK-14A umjesto standardnog NK-12MA.
Program za stvaranje takve neviđene u bilo kojoj drugoj floti krilate mašine dobio je kodno ime "Aist", a reaktor za NK-14A razvijen je pod vodstvom akademika A. P. Aleksandrova. 1972. godine započela su ispitivanja reaktora na letećoj laboratoriji 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 aviona u padu 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 bazi aviona An-22 bilo planirano i stvaranje interkontinentalnog raketnog sistema strateške avijacije An-22R sa balističkom raketom podmornicom R-27, jasno je koliki bi snažan potencijal takav nosač mogao dobiti da je prebačeno na „atomski potisak“»S motorima NK-14A! I premda stvari nisu došle do implementacije i projekta An-22PLO i projekta An-22R, mora se konstatirati da je naša zemlja ipak prestigla Sjedinjene Države na polju stvaranja zrakoplovne nuklearne elektrane.
Nema sumnje da ovo iskustvo, unatoč egzotičnosti, još uvijek može biti korisno, ali na višem nivou kvalitete implementacije.
Razvoj bespilotnih izviđačkih i udarnih aviona velikog dometa mogao bi slijediti put korištenja nuklearnih sistema na njima-takve se pretpostavke već prave u inozemstvu.
Naučnici su takođe predvideli da će do kraja ovog veka milioni putnika verovatno biti prevezeni putničkim avionima na nuklearni pogon. Osim očiglednih ekonomskih koristi povezanih sa zamjenom avio kerozina nuklearnim gorivom, govorimo o naglom smanjenju doprinosa zrakoplovstva koje će prelaskom na nuklearne energetske sisteme prestati "obogaćivati" atmosferu ugljičnim dioksidom, do globalnog efekta staklene bašte.
Po mišljenju autora, zračni nuklearni sustavi savršeno bi se uklopili u komercijalne zrakoplovno-transportne komplekse budućnosti zasnovane na superteškim teretnim avionima: na primjer, isti gigantski "zračni trajekt" M-90 nosivosti 400 tona, koje su predložili projektanti eksperimentalnog postrojenja za proizvodnju mašina 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 sa padobranskim "gađanjem" reaktora u slučaju nužde). No, put, probijen prije više od pola stoljeća, hodat će.
