Die ervaring wat in die 50-70's van die XX eeu opgedoen is, sal nog steeds nuttig wees in die XXI eeu
Dit mag vreemd lyk dat kernkrag, wat stewig gewortel is in die aarde, in die hidrosfeer en selfs in die ruimte, nie in die lug gewortel het nie. Dit is die geval wanneer oënskynlike veiligheidsoorwegings (hoewel nie net dit nie) swaarder weeg as die ooglopende tegniese en operasionele voordele van die bekendstelling van kernkragaanlegte (NPS) in die lugvaart.
Intussen kan die waarskynlikheid van ernstige gevolge van voorvalle met sulke vliegtuie, mits dit perfek is, kwalik as hoër beskou word in vergelyking met ruimtestelsels wat kernkragaanlegte gebruik (NPP). En ter wille van objektiwiteit is dit die moeite werd om te onthou: die ongeluk van die Sowjet-kunsmatige satelliet Kosmos-954 van die US-A-tipe, wat in 1978 plaasgevind het met die val van sy fragmente in die gebied van Kanada, wat in 1978 plaasgevind het., het nie gelei tot die inperking van die maritieme ruimteverkennings- en teikenaanwysingstelsel nie. (MKRT's) "Legend", waarvan die element die US-A (17F16-K) toestelle was.
Aan die ander kant is die bedryfstoestande van 'n lugvaartkernkragsentrale wat ontwerp is om krag te skep deur hitte op te wek in 'n kernreaktor wat in 'n gasturbinemotor aan die lug verskaf word, heeltemal anders as dié van satelliet -kernkragsentrales, wat termo -elektriese kragopwekkers is. Vandag is twee skematiese diagramme van 'n lugvaartkernbeheerstelsel voorgestel - 'n oop en 'n geslote tipe. Die oop tipe skema maak voorsiening vir die verhitting van die saamgeperste lug deur die kompressor direk in die reaktorkanale met die daaropvolgende uitvloei deur die straalmondstuk, en die geslote tipe maak voorsiening vir verhitting van die lug deur middel van 'n warmtewisselaar, in 'n geslote lus waarvan die koelmiddel sirkuleer. Die geslote kring kan een- of twee-kring wees, en vanuit die oogpunt van die versekering van operasionele veiligheid lyk die tweede opsie die beste, aangesien die reaktorblok met die eerste stroombaan in 'n beskermende skokvaste dop geplaas kan word, die digtheid waarvan katastrofiese gevolge in geval van vliegtuigongelukke voorkom.
In geslote lugvaartkernstelsels kan drukwaterreaktore en vinnige neutronreaktore gebruik word. By die implementering van 'n tweekringskema met 'n "vinnige" reaktor in die eerste stroombaan van die NPS, sal beide vloeibare alkalimetale (natrium, litium) en 'n inerte gas (helium) as 'n koelmiddel gebruik word, en in die tweede alkali metale (vloeibare natrium, eutektiese natriumsmelt, ens.) kalium).
IN LUG - REAKTEUR
Die idee om kernenergie in lugvaart te gebruik, is in 1942 deur een van die leiers van die Manhattan -projek, Enrico Fermi, voorgehou. Sy het geïnteresseerd geraak in die bevel van die Amerikaanse lugmag, en in 1946 het die Amerikaners begin met die NEPA-projek (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), wat ontwerp is om die moontlikhede te bepaal om 'n onbeperkte reeks bomwerper en verkenningsvliegtuie te skep.
In die eerste plek was dit nodig om navorsing te doen rakende die beskerming teen bestraling van die bemanning en gronddienspersoneel, en om 'n waarskynlikheids-situasionele beoordeling van moontlike ongelukke te gee. Om die werk te bespoedig, is die NEPA -projek in 1951 deur die Amerikaanse Lugmag uitgebrei na die teikenprogram ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Binne sy raamwerk het die General Electric-onderneming 'n oop kring ontwikkel, en die Pratt-Whitney-onderneming het 'n geslote YSU-stroombaan ontwikkel.
Vir die toets van die toekomstige lugkernreaktor (uitsluitlik in die vorm van fisiese bekendstellings) en biologiese beskerming, was die reële strategiese bomwerper B-36H Peacemaker van die Convair-onderneming bedoel met ses suier- en vier turbo-enjins. Dit was nie 'n kernvliegtuig nie, maar was slegs 'n vlieënde laboratorium waar die reaktor getoets sou word, maar is aangewys as NB -36H - Kernbomwerper ("Atoombomwerper"). Die kajuit is omskep in 'n lood- en rubberkapsel met 'n ekstra staal en loodskerm. Om te beskerm teen neutronstraling, is spesiale panele gevul met water in die romp geplaas.
Die prototipe vliegtuigreaktor ARE (Aircraft Reactor Experiment), wat in 1954 deur die Oak Ridge National Laboratory geskep is, het die wêreld se eerste homogene kernreaktor geword met 'n kapasiteit van 2,5 MW op brandstof uit 'n gesmelte sout - natriumfluoried en sirkonium- en uraantetrafluoriede.
Die voordeel van hierdie tipe reaktore lê in die fundamentele onmoontlikheid van 'n ongeluk met die vernietiging van die kern, en die brandstofsoutmengsel self, in die geval van 'n geslote tipe NSU, sou as primêre koelmiddel dien. As 'n gesmelte sout as koelmiddel gebruik word, hoe hoër, in vergelyking, byvoorbeeld, met vloeibare natrium, die warmtekapasiteit van die gesmelte sout maak dit moontlik om sirkulerende pompe van klein afmetings te gebruik en baat by 'n afname in die metaalverbruik van die ontwerp van die reaktoraanleg in sy geheel en die lae termiese geleidingsvermoë moes die stabiliteit van die kernvliegtuigmotor verseker het teen skielike temperatuursprong in die eerste kring.
Op die basis van die ARE -reaktor het die Amerikaners 'n eksperimentele lugvaart YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment) ontwikkel. Sonder meer het General Dynamics die kernmotor van die X-39-vliegtuig ontwerp, gebaseer op die seriële J47-turbo-enjin vir strategiese bomwerpers B-36 en B-47 "Stratojet"-in plaas van 'n verbrandingskamer is die reaktorkern daarin geplaas.
Convair wou die X-39 aan die X-6 verskaf-miskien is sy prototipe die B-58 Hustler supersoniese strategiese bomwerper, wat sy eerste vlug in 1956 gemaak het. Daarbenewens is die atoomweergawe van 'n ervare subsoniese bomwerper van dieselfde YB-60-onderneming ook oorweeg. Die Amerikaners het egter die oop-lugvaart-kernbeheerstelsel laat vaar, aangesien die erosie van die mure van die lugkanale van die X-39-reaktorkern daartoe sal lei dat die vliegtuig 'n radioaktiewe spoor agterlaat en die omgewing besoedel.
Die hoop op sukses is beloof deur die meer stralingsveilige geslote tipe kernkragaanleg van die Pratt-Whitney-onderneming, waaraan General Dynamics ook betrokke was. Vir hierdie enjins het die onderneming "Convair" begin met die bou van eksperimentele vliegtuie NX-2. Beide turbojet- en turboprop -weergawes van kernbomwerpers met hierdie tipe kernkragaanlegte is uitgewerk.
Die aanneming in 1959 van die Atlas -interkontinentale ballistiese missiele, wat doelwitte in die USSR kon tref vanaf die kontinentale Verenigde State, het die ANP -program egter geneutraliseer, veral omdat produksiemonsters van atoomvliegtuie skaars voor 1970 sou verskyn het. Gevolglik is alle werk in hierdie gebied in die Verenigde State in Maart 1961 gestaak deur die persoonlike besluit van president John F. Kennedy, en 'n werklike atoomvliegtuig is nooit gebou nie.
Die vliegmonster van die vliegtuigreaktor ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), geleë in die bomkompartement van die NB-36H vlieënde laboratorium, was 'n 1 MW snel neutronreaktor wat nie aan die enjins gekoppel was nie en wat op uraandioksied werk en afgekoel het 'n lugstroom wat deur spesiale luginlate geneem word. Van September 1955 tot Maart 1957 het die NB-36H 47 vlugte met ASTR oor onbewoonde gebiede in die deelstate New Mexico en Texas gemaak, waarna die motor nooit in die lug gelig is nie.
Daar moet op gelet word dat die Amerikaanse lugmag ook die probleem van 'n kernmotor vir kruisraketten hanteer het, of, soos gebruiklik was tot in die 1960's, vir projektielvliegtuie. As deel van die Pluto -projek het Livermore Laboratory twee monsters gemaak van die Tory -kernramjetjin, wat beplan is om op die SLAM supersoniese kruisraket geïnstalleer te word. Die beginsel van "atoomverhitting" van lug deur die reaktorkern te gaan, was dieselfde as in die oop tipe kerngasturbine-enjins, met slegs een verskil: die ramjet-enjin het nie 'n kompressor en 'n turbine nie. Tories, wat suksesvol op die grond getoets is in 1961-1964, is die eerste en tot dusver die enigste werklike lugvaart (meer presies, missiel en lugvaart) kernkragaanlegte. Maar hierdie projek is ook as hopeloos afgesluit teen die agtergrond van suksesse in die skep van ballistiese missiele.
Haal in en haal in
Die idee om kernenergie in lugvaart te gebruik, onafhanklik van die Amerikaners, het natuurlik ook in die USSR ontwikkel. Eintlik het hulle in die Weste, nie sonder rede nie, vermoed dat sulke werk in die Sowjetunie uitgevoer word, maar met die eerste bekendmaking daarvan het hulle in 'n warboel beland. Op 1 Desember 1958 het Aviation Week berig: Die USSR skep 'n strategiese bomwerper met kernmotors, wat aansienlike opwinding in Amerika veroorsaak het en selfs gehelp het om die belangstelling in die ANP -program, wat reeds begin verdwyn het, te behou. In die tekeninge by die artikel het die redaksionele kunstenaar egter die M-50-vliegtuie van die eksperimentele ontwerpburo VM Myasishchev baie akkuraat uitgebeeld, met 'n heeltemal "futuristiese" voorkoms met konvensionele turbo-enjins.. Terloops, dit is nie bekend of hierdie publikasie gevolg is deur 'n "kragmeting" in die KGB van die USSR nie: werk aan die M-50 het plaasgevind in 'n atmosfeer van streng geheimhouding, die bomwerper het sy eerste vlug later as die vermelding in die Westerse pers, in Oktober 1959, en die motor is eers in Julie 1961 tydens die lugparade in Tushino aan die algemene publiek voorgehou.
Wat die Sowjet -pers betref, is die tydskrif "Technics - Youth" vir die eerste keer in 1955 in nommer 8 in nommer 8 vir die eerste keer oor die atoomvlak vertel: "Atoomenergie word toenemend gebruik in die nywerheid, energie, landbou en medisyne. Maar die tyd is nog nie ver dat dit in lugvaart gebruik sal word nie. Vanaf die vliegvelde sal reuse -masjiene maklik in die lug opklim. Kernvliegtuie sal amper so lank kan vlieg as wat jy wil, sonder om maande lank op die grond te sink, en tientalle ononderbroke vlugte wêreldwyd teen supersoniese spoed te maak. " Die tydskrif met 'n aanduiding van die militêre doel van die voertuig (burgerlike vliegtuie hoef nie in die lug te wees 'solank u wil'), het egter 'n hipotetiese skema van 'n vrag-passasiersvliegtuig met 'n oop tipe kernkragsentrale aangebied.
Die Myasishchevsky -kollektief, en nie alleen nie, het inderdaad te doen gehad met vliegtuie met kernkragaanlegte. Alhoewel Sowjet -natuurkundiges die moontlikheid van hul ontstaan sedert die einde van die veertigerjare bestudeer het, het praktiese werk in hierdie rigting in die Sowjetunie baie later begin as in die VSA, en die begin is gelê deur die besluit van die Ministerraad van die USSR nr. 1561-868 van 12 Augustus 1955. Volgens hom het OKB-23 V. M. Myasishchev en OKB-156 A. N. Tupolev, sowel as die vliegtuigmotor OKB-165 A. M. Lyulka en OKB-276 N. D. Kuznetsov die taak gehad om atoomstrategiese bomwerpers te ontwikkel.
Die kernreaktor van die vliegtuig is ontwerp onder toesig van akademici I. V. Kurchatov en A. P. Aleksandrov. Die doel was dieselfde as dié van die Amerikaners: om 'n motor te kry wat, nadat hy van die grondgebied van die land gestyg het, oral in die wêreld teikens sou kon tref (eerstens natuurlik in die VSA).
'N Kenmerk van die Sowjet -program vir atomiese lugvaart was dat dit voortduur, selfs al was die onderwerp reeds in die Verenigde State vergete.
Tydens die skepping van die kernbeheerstelsel is die oop en geslote stroombaan diagramme deeglik ontleed. Onder die oop tipe skema, wat die kode "B" ontvang het, het die Lyulka Design Bureau twee tipes atoom -turbo -enjins ontwikkel -aksiaal, met die deur van die turbokompressoras deur 'n ringvormige reaktor en "tuimelaars" - met 'n as buite die reaktor, geleë in 'n geboë vloei. Op sy beurt het die Kuznetsov -ontwerpburo volgens die geslote "A" -skema aan die enjins gewerk.
Die Myasishchev Design Bureau het onmiddellik die moeilikste taak opgelos-om atoomsuper-hoëspoed-swaar bomwerpers te ontwerp. Selfs vandag nog, as ons kyk na die diagramme van toekomstige motors wat in die laat 50's gemaak is, kan u beslis die kenmerke van die tegniese estetika van die 21ste eeu sien! Dit is die projekte van vliegtuie "60", "60M" (kern seevliegtuig), "62" vir die Lyulkovsk -enjins van die "B" -skema, sowel as "30" - reeds onder die enjins van Kuznetsov. Die verwagte eienskappe van die "30" bomwerper is indrukwekkend: maksimum spoed - 3600 km / h, kruissnelheid - 3000 km / h.
Die gedagte kom egter nie by die gedetailleerde ontwerp van die Myasishchev-kernvliegtuig nie weens die likwidasie van OKB-23 in 'n onafhanklike hoedanigheid en die bekendstelling daarvan in die raket en ruimte OKB-52 van V. N. Chelomey.
In die eerste fase van deelname aan die program sou die Tupolev-span 'n vlieënde laboratorium met die doel om die Amerikaanse NB-36H op te stel met 'n reaktor aan boord. Het die benaming Tu-95LAL ontvang, dit is gebou op die basis van die seriële turboprop swaar strategiese bomwerper Tu-95M. Ons reaktor, soos die Amerikaanse een, was nie gekoppel aan die enjins van die vliegtuig nie. Die fundamentele verskil tussen die Sowjet-vliegtuigreaktor en die Amerikaanse was dat dit watergekoel was, met 'n baie laer krag (100 kW).
Die huishoudelike reaktor is afgekoel deur die water van die primêre stroombaan, wat op sy beurt hitte gegee het aan die water van die sekondêre stroombaan, wat afgekoel is deur die vloei van lug wat deur die luginlaat loop. Dit is hoe die skematiese diagram van die NK-14A Kuznetsov atoomturboprop-enjin uitgewerk is.
Die Tu-95LAL vlieënde kernlaboratorium in 1961-1962 het die reaktor 36 keer in die lug en in die "koue" toestand in die lug gelig om die effektiwiteit van die biologiese beskermingstelsel en die effek van bestraling op die vliegtuigstelsels te bestudeer. Volgens die toetsuitslae merk die voorsitter van die staatskomitee vir lugvaarttegnologie P. V. Dementyev egter op in sy nota aan die land se leierskap in Februarie 1962: met YSU is ontwikkel in OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), Aangesien die uitgevoerde navorsingswerk onvoldoende is vir die ontwikkeling van prototipes van militêre toerusting, moet hierdie werk voortgesit word."
By die ontwikkeling van die ontwerpreserwe van OKB-156 het die Tupolev Design Bureau op grond van die Tu-95-bomwerper 'n projek ontwikkel van 'n eksperimentele Tu-119-vliegtuig met NK-14A-atoomturboprop-enjins. Aangesien die taak om 'n ultra-langafstand-bomwerper te skep met die voorkoms in die USSR van interkontinentale ballistiese missiele en ballistiese missiele op see (op duikbote) sy kritieke relevansie verloor het, het die Tupolevs die Tu-119 as 'n oorgangsmodel beskou die manier om 'n kern-anti-duikbootvliegtuig te skep, gebaseer op die passasiersvliegtuig Tu-114 wat ook van die Tu-95 af was. Hierdie doelwit stem baie ooreen met die kommer van die Sowjet -leierskap oor die ontplooiing deur die Amerikaners in die sestigerjare van 'n duikboot -missielstelsel met Polaris ICBM's en dan Poseidon.
Die projek van so 'n vliegtuig is egter nie geïmplementeer nie. In die ontwerpfase gebly en die planne om 'n gesin van Tupolev supersoniese bomwerpers met YSU te skep onder die kodenaam Tu-120, wat, net soos die atoomlugjagter vir duikbote, in die 70's beplan sou word …
Tog het die Kremlin gehou van die idee om die lugvaart 'n anti-duikbootvliegtuig met 'n onbeperkte vlugreeks te gee om NAVO-kern duikbote in enige gebied van die oseane te bestry. Boonop moes hierdie masjien soveel as moontlik ammunisie van anti -duikbootwapens dra - missiele, torpedo's, dieptelaad (insluitend kernkrag) en sonarboeie. Daarom val die keuse op 'n swaar militêre vervoervliegtuig An-22 "Antey" met 'n drakrag van 60 ton-die grootste turbopropvliegtuig ter wêreld. Die toekomstige vliegtuig An-22PLO sou in plaas van die standaard NK-12MA toegerus wees met vier atoomturboprop-enjins NK-14A.
Die program vir die skepping van so 'n onsigbare in 'n ander vloot van 'n gevleuelde masjien het die kodenaam "Aist" gekry, en die reaktor vir die NK-14A is ontwikkel onder leiding van die akademikus AP Aleksandrov. In 1972 begin toetse van die reaktor aan boord van die An-22 vlieënde laboratorium ('n totaal van 23 vlugte), en 'n gevolgtrekking is gemaak oor die veiligheid daarvan tydens normale werking. En in die geval van 'n ernstige ongeluk, was dit die bedoeling om die reaktoreenheid en die primêre kring van die valende vliegtuig te skei met 'n sagte landing per valskerm.
Oor die algemeen het die lugvaartreaktor "Aist" die mees volmaakte prestasie van kernwetenskap en -tegnologie op sy toepassingsgebied geword.
Aangesien daar op die basis van die An-22-vliegtuig ook beplan is om 'n An-22R interkontinentale strategiese lugvaartmissielstelsel te skep met 'n R-27-duikboot ballistiese missiel, is dit duidelik wat 'n kragtige potensiaal so 'n draer sou kon kry as dit so was oorgedra na "atoomkrag" »Met NK-14A-enjins! En alhoewel die implementering van beide die An-22PLO-projek en die An-22R-projek nie gebeur het nie, moet dit verklaar word dat ons land die Verenigde State nogtans verbygesteek het op die gebied van die oprigting van 'n lugvaart-kernkragsentrale.
Daar bestaan geen twyfel dat hierdie ervaring, ondanks sy eksotisme, steeds nuttig kan wees, maar op 'n hoër implementeringsvlak.
Die ontwikkeling van onbemande ultra-langafstand-verkennings- en aanvalvliegtuigstelsels kan die pad volg om kernstelsels daarop te gebruik-sulke aannames word reeds in die buiteland gemaak.
Wetenskaplikes het ook voorspel dat teen die einde van hierdie eeu waarskynlik miljoene passasiers per vliegtuig met kernkrag aangedryf sal word. Benewens die voor die hand liggende ekonomiese voordele verbonde aan die vervanging van lugvaartkerosine met kernbrandstof, praat ons van 'n skerp afname in die bydrae van lugvaart, wat met die oorgang na kernkragstelsels sal ophou om die atmosfeer te verryk met koolstofdioksied, tot die globale kweekhuiseffek.
Na die mening van die skrywer, sal lugvaartkernstelsels perfek pas in die kommersiële lugvaart-komplekse van die toekoms, gebaseer op super-swaar vragvliegtuie: byvoorbeeld dieselfde reuse "lugboot" M-90 met 'n drakrag van 400 ton, voorgestel deur die ontwerpers van die eksperimentele masjienbou-fabriek vernoem na VM Myasishchev.
Daar is natuurlik probleme met die verandering van die publieke opinie ten gunste van kernsiviele lugvaart. Ernstige kwessies wat verband hou met die versekering van sy kern- en terroriste-veiligheid, sal ook opgelos moet word (terloops, kenners noem die binnelandse oplossing met die valskerm "skiet" van die reaktor in geval van nood). Maar die pad, wat meer as 'n halwe eeu gelede geslaan is, sal deur die stapper bemeester word.
