Izkušnje, pridobljene v 50-70-ih letih XX. Stoletja, bodo v XXI
Morda se zdi čudno, da jedrska energija, ki je trdno zakoreninjena v zemlji, v hidrosferi in celo v vesolju, ni zakoreninila v zraku. To je v primeru, ko so očitni varnostni vidiki (čeprav ne le oni) odtehtali očitne tehnične in operativne koristi od uvedbe jedrskih elektrarn (NPS) v letalstvo.
Medtem pa verjetnost hudih posledic incidentov s takšnimi letali, če so popolna, skoraj ni mogoče šteti za večjo v primerjavi s vesoljskimi sistemi, ki uporabljajo jedrske elektrarne (NEK). Zaradi objektivnosti je treba spomniti: nesrečo sovjetskega umetnega zemeljskega satelita Kosmos-954 tipa US-A, ki se je zgodila leta 1978 s padcem njegovih drobcev na ozemlje Kanade, ki se je zgodila leta 1978, ni privedlo do okrnitve pomorskega sistema za izvidovanje in označevanje ciljev. (MKRT) "Legenda", katerega element so bile naprave US-A (17F16-K).
Po drugi strani pa so pogoji delovanja letalske jedrske elektrarne, namenjene ustvarjanju potiska z ustvarjanjem toplote v jedrskem reaktorju, ki se dovaja v zrak v motorju s plinsko turbino, popolnoma drugačni od tistih v satelitskih jedrskih elektrarnah, ki so termoelektrični generatorji. Danes sta bila predlagana dva shematska diagrama letalskega jedrskega sistema za upravljanje - odprtega in zaprtega tipa. Shema odprtega tipa predvideva segrevanje stisnjenega zraka s kompresorjem neposredno v reaktorskih kanalih z njegovim kasnejšim odtokom skozi brizgalno šobo, zaprti tip pa ogrevanje zraka s toplotnim izmenjevalnikom, v zaprtem krogu katerega hladilno sredstvo kroži. Zaprto vezje je lahko eno- ali dvokrožno, z vidika zagotavljanja obratovalne varnosti pa je druga možnost videti najbolj zaželena, saj je reaktorski blok s prvim vezjem mogoče postaviti v zaščitno ohišje, odporno proti udarcem. od tega preprečuje katastrofalne posledice v primeru letalskih nesreč.
V letalskih jedrskih sistemih zaprtega tipa se lahko uporabljajo reaktorji z vodo pod pritiskom in reaktorji na hitre nevtrone. Pri izvajanju dvokrožne sheme s "hitrim" reaktorjem v prvem krogu NPS bi se kot hladilno sredstvo uporabljali tako tekoče alkalne kovine (natrij, litij) kot inertni plin (helij), v drugem pa alkalije kovine (tekoči natrij, evtektična natrijeva talina itd.) kalij).
V ZRAKU - REAKTOR
Zamisel o uporabi jedrske energije v letalstvu je leta 1942 predstavil eden od voditeljev projekta Manhattan Enrico Fermi. Zanimalo jo je poveljstvo ameriških letalskih sil, leta 1946 pa so se Američani lotili projekta NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), namenjenega ugotavljanju možnosti ustvarjanja bombnika in izvidniškega letala z neomejenim dosegom.
Najprej je bilo treba opraviti raziskave v zvezi z zaščito pred sevanjem posadke in osebja zemeljske službe ter dati verjetnostno-situacijsko oceno možnih nesreč. Da bi pospešili delo, so leta 1951 ameriško letalstvo razširile projekt NEPA na ciljni program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). V svojem okviru je podjetje General Electric razvilo odprto vezje, podjetje Pratt-Whitney pa zaprto vezje YSU.
Za preskušanje bodočega letalskega jedrskega reaktorja (izključno v načinu fizičnih izstrelitev) in biološko zaščito je bil namenjen serijski strateški bombnik B-36H Peacemaker podjetja Convair s šestimi batnimi in štirimi turboreaktivnimi motorji. To ni bilo jedrsko letalo, ampak le leteči laboratorij, kjer je bilo treba preskusiti reaktor, vendar je bil označen z NB -36H - jedrski bombnik ("atomski bombnik"). Kokpit je bil preoblikovan v svinčeno in gumijasto kapsulo z dodatnim jeklenim in svinčenim ščitnikom. Za zaščito pred nevtronskim sevanjem so bile v trup vstavljene posebne plošče, napolnjene z vodo.
Prototip letalskega reaktorja ARE (Aircraft Reactor Experiment), ki ga je leta 1954 ustvaril Nacionalni laboratorij Oak Ridge, je postal prvi homogeni jedrski reaktor na svetu z zmogljivostjo 2,5 MW na gorivo iz staljene soli - natrijevega fluorida ter cirkonijevega in uranovega tetrafluorida.
Prednost tovrstnih reaktorjev je v temeljni nemožnosti nesreče z uničenjem jedra, sama mešanica gorivne soli pa bi v primeru letalskega NSU zaprtega tipa delovala kot primarno hladilno sredstvo. Kadar se staljena sol uporablja kot hladilno sredstvo, višja je toplotna zmogljivost staljene soli v primerjavi s tekočim natrijem, na primer, toplotna zmogljivost staljene soli, kar zmanjšuje porabo kovin. zasnovo reaktorske naprave kot celote in nizka toplotna prevodnost bi morala zagotoviti stabilnost motorja jedrskega letala pred nenadnimi temperaturnimi skoki v prvem krogu.
Na podlagi reaktorja ARE so Američani razvili eksperimentalno letalstvo YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). General Dynamics je brez večjih zadržkov zasnoval jedrski motor letala X-39 na osnovi serijskega turboreaktivnega motorja J47 za strateške bombnike B-36 in B-47 "Stratojet"-namesto zgorevalne komore je bilo vanj nameščeno jedro reaktorja.
Convair je nameraval X-39 dobaviti X-6-morda bi bil njegov prototip nadzvočni strateški bombnik B-58 Hustler, ki je prvič poletel leta 1956. Poleg tega je bila upoštevana tudi atomska različica izkušenega podzvočnega bombnika istega podjetja YB-60. Vendar pa so Američani opustili sistem jedrskega nadzora letalstva z odprtim krogom, saj menijo, da bo erozija sten zračnih kanalov jedra reaktorja X-39 povzročila, da bo letalo za seboj pustilo radioaktivno sled in onesnažilo okolje.
Upanje v uspeh je obljubljala bolj sevalno varna jedrska elektrarna zaprtega tipa podjetja Pratt-Whitney, k nastanku katere je sodeloval tudi General Dynamics. Za te motorje je podjetje "Convair" začelo gradnjo poskusnega letala NX-2. Tako turboreaktivne kot turbopropelerske različice jedrskih bombnikov s takšnimi jedrskimi elektrarnami so bile v izdelavi.
Vendar pa je sprejetje medcelinskih balističnih raket Atlas leta 1959, ki so lahko iz celinskih Združenih držav Amerike zadele cilje v ZSSR, nevtraliziralo program ANP, še posebej, ker bi se proizvodni vzorci atomskih letal komaj pojavili pred letom 1970. Posledično je bilo marca 1961 vsa dela na tem področju v Združenih državah ustavljena z osebno odločitvijo predsednika Johna F. Kennedyja, pravega atomskega letala pa nikoli niso zgradili.
Letalski vzorec letalskega reaktorja ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), ki se je nahajal v oddelku za bombo letečega laboratorija NB-36H, je bil 1 MW hitri nevtronski reaktor, ki ni bil povezan z motorji in je deloval na uranov dioksid in ga hladil z tok zraka, ki poteka skozi posebne odprtine za dovod zraka. Od septembra 1955 do marca 1957 je NB-36H opravil 47 letov z ASTR nad nenaseljenimi območji zveznih držav New Mexico in Texas, nato pa avtomobila nikoli niso dvignili v nebo.
Treba je opozoriti, da so se ameriške letalske sile ukvarjale tudi s problemom jedrskega motorja za križarske rakete ali, kot je bilo običajno govoriti do šestdesetih let, za letala z izstrelki. V okviru projekta Pluton je laboratorij Livermore ustvaril dva vzorca jedrskega motorja Tory Tory, ki so ga nameravali namestiti na nadzvočno križarsko raketo SLAM. Načelo "atomskega segrevanja" zraka pri prehodu skozi jedro reaktorja je bilo tukaj enako kot pri jedrsko plinskoturbinskih motorjih odprtega tipa, le z eno razliko: v motorju s krožnim zrakom ni kompresorja in turbine. Torije, uspešno preizkušene na terenu v letih 1961-1964, so prve in doslej edine resnično delujoče letalske (natančneje raketne in letalske) jedrske elektrarne. Toda ta projekt je bil tudi zaradi brezupa zaprt zaradi uspehov pri ustvarjanju balističnih izstrelkov.
Dohitite in prehitejte
Seveda se je ideja o uporabi jedrske energije v letalstvu, neodvisno od Američanov, razvila tudi v ZSSR. Pravzaprav so na Zahodu ne brez razloga sumili, da se takšno delo izvaja v Sovjetski zvezi, vendar so s prvim razkritjem dejstva o njih zašli v nered. 1. decembra 1958 je Letalski teden poročal: ZSSR ustvarja strateški bombnik z jedrskimi motorji, ki je v Ameriki povzročil precejšnje navdušenje in celo pomagal ohraniti zanimanje za program ANP, ki je že začel izginjati. Vendar pa je uredniški umetnik na risbah, ki spremljajo članek, dokaj natančno upodobil letalo M-50 eksperimentalnega oblikovalskega biroja VM Myasishchev, ki se je takrat pravzaprav razvijalo, s popolnoma "futurističnim" videzom, ki je imel običajne turboreaktivne motorje.. Mimogrede, ni znano, ali je tej objavi sledil "obračun" v KGB ZSSR: delo na M-50 je potekalo v ozračju najstrožje tajnosti, bombnik je prvi let opravil kasneje kot omenjanje v zahodnem tisku, oktobra 1959, širši javnosti pa je bil avto predstavljen šele julija 1961 na letalski paradi v Tushinu.
Kar zadeva sovjetski tisk, je revija "Technics - Youth" prvič o atomski ravnini prvič v 8. številki za leto 1955 povedala: "Atomska energija se vse bolj uporablja v industriji, energetiki, kmetijstvu in zdravilo. Ni pa daleč čas, ko ga bodo uporabili v letalstvu. Z letališč se bodo v zrak zlahka dvignili velikanski stroji. Jedrska letala bodo lahko letela skoraj tako dolgo, kot želite, ne da bi mesece potonili na tla, kar bo naredilo na desetine neprekinjenih letov okoli sveta z nadzvočno hitrostjo. " Revija, ki je namigovala na vojaški namen vozila (civilna letala ni treba biti na nebu "kolikor želite"), je vseeno predstavila hipotetično shemo tovorno-potniškega letala z jedrsko elektrarno odprtega tipa.
Vendar se je kolektiv Myasishchevsky in ne sam res ukvarjal z letali z jedrskimi elektrarnami. Čeprav so sovjetski fiziki možnost njihovega nastanka preučevali že od konca 40. let, se je praktično delo v tej smeri v Sovjetski zvezi začelo veliko pozneje kot v ZDA, začetek pa je postavil odlok Sveta ministrov ZSSR št. 1561-868 z dne 12. avgusta 1955. Po njegovih besedah sta bila za razvoj atomskih strateških bombnikov naložena OKB-23 V. M. Myasishchev in OKB-156 A. N. Tupolev ter letalski motor OKB-165 A. M. Lyulka in OKB-276 N. D. Kuznetsov.
Letalski jedrski reaktor je bil zasnovan pod nadzorom akademikov I. V. Kurchatova in A. P. Aleksandrova. Cilj je bil enak kot pri Američanih: dobiti avto, ki bi po vzletu z ozemlja države lahko zadel tarče kjer koli na svetu (najprej seveda v ZDA).
Značilnost sovjetskega programa za atomsko letalstvo je bila, da se je nadaljeval tudi, ko je bila tema v ZDA že pozabljena.
Med ustvarjanjem jedrskega nadzornega sistema so bili diagrami odprtega in zaprtega kroga temeljito analizirani. Tako je v okviru sheme odprtega tipa, ki je prejel oznako "B", oblikovalski urad Lyulka razvil dve vrsti atomsko -turboreaktivnih motorjev -aksialni, s prehodom gredi turbokompresorja skozi obročasti reaktor in "zibalne roke" - z jaškom zunaj reaktorja, ki se nahaja v ukrivljeni poti pretoka. Po drugi strani je oblikovalski urad Kuznetsov delal na motorjih po zaprti shemi "A".
Oblikovalski urad Myasishchev se je takoj lotil reševanja najbolj očitne, težke naloge-oblikovanja atomskih super hitrih težkih bombnikov. Še danes lahko ob pogledu na diagrame prihodnjih avtomobilov, izdelanih v poznih 50. letih, zagotovo vidimo značilnosti tehnične estetike 21. stoletja! To so projekti letal "60", "60M" (jedrsko hidroplan), "62" za motorje Lyulkovsk po shemi "B", pa tudi "30" - že pod motorji Kuznetsova. Pričakovane lastnosti bombnika "30" so impresivne: največja hitrost - 3600 km / h, potovalna hitrost - 3000 km / h.
Vendar zadeva ni prišla do podrobne zasnove jedrskega letala Myasishchev zaradi likvidacije OKB-23 v samostojni vlogi in njegove uvedbe v raketo in vesoljski OKB-52 V. N. Chelomeyja.
Na prvi stopnji sodelovanja v programu naj bi ekipa Tupoleva ustvarila leteči laboratorij, po namenu podoben ameriškemu NB-36H z reaktorjem na krovu. Prejel je oznako Tu-95LAL in je bil zgrajen na podlagi serijskega turbopropelerskega težkega strateškega bombnika Tu-95M. Naš reaktor, tako kot ameriški, ni bil povezan z motorji letala -nosilca. Temeljna razlika med sovjetskim letalskim reaktorjem in ameriškim je bila v tem, da je bil vodno hlajen z veliko manjšo močjo (100 kW).
Domači reaktor je hladila voda primarnega kroga, ta pa je dajala toploto vodi sekundarnega kroga, ki se je hladila s tokom zraka, ki je tekel skozi dovod zraka. Tako je bil izdelan shematski diagram atomskega turbopropelerskega motorja NK-14A Kuznetsov.
Leteči jedrski laboratorij Tu-95LAL je v letih 1961-1962 reaktor dvignil v zrak 36-krat, tako v delujočem kot v "hladnem" stanju, da bi preučil učinkovitost sistema biološke zaščite in učinek sevanja na sisteme letal.. Glede na rezultate preskusov je predsednik državnega odbora za letalsko tehnologijo P. V. Dementyev v svojem zapisku vodstvu države februarja 1962 zapisal: z YSU je bil razvit v OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), ker raziskovalno delo ne zadošča za razvoj prototipov vojaške opreme, je treba to delo nadaljevati."
Oblikovalska rezerva OKB-156 je oblikovalski biro Tupolev na podlagi bombnika Tu-95 razvil projekt poskusnega letala Tu-119 z atomsko-turbopropelerskimi motorji NK-14A. Ker je naloga ustvarjanja bombnika ultra dolgega dosega s pojavom v ZSSR medcelinskih balističnih izstrelkov in balističnih raket z morsko bazo (na podmornicah) izgubila kritični pomen, so Tupoljevi obravnavali Tu-119 kot prehodni model pot do ustvarjanja jedrskega protipodmorniškega letala na podlagi potniškega letala za dolge razdalje Tu-114, ki je prav tako "zraslo" iz Tu-95. Ta cilj je bil povsem skladen z zaskrbljenostjo sovjetskega vodstva glede namestitve Američanov v šestdesetih letih podmorniškega jedrskega raketnega sistema z ICBM Polaris in nato s Poseidonom.
Vendar projekt takega letala ni bil izveden. Ostali so v fazi načrtovanja in načrti za ustvarjanje družine nadzvočnih bombnikov Tupolev z YSU pod kodnim imenom Tu-120, ki so jih, tako kot lovca atomskega zraka na podmornice, načrtovali v 70-ih letih …
Kljub temu je bila Kremlju všeč ideja, da se mornariškemu letalstvu dodeli protipodmorniško letalo z neomejenim dosegom letenja za boj proti Natovim jedrskim podmornicam v kateri koli regiji oceanov. Poleg tega naj bi ta stroj nosil čim več streliva protipodmorniškega orožja - rakete, torpeda, globinske naboje (vključno z jedrskimi) in sonarne boje. Zato je izbira padla na težko vojaško transportno letalo An-22 "Antey" z nosilnostjo 60 ton-največje svetovno širokokrilno turbopropelersko letalo. Prihodnje letalo An-22PLO je bilo namesto standardnega NK-12MA opremljeno s štirimi atomsko-turbopropelerskimi motorji NK-14A.
Program za ustvarjanje takega, ki ga v drugih flotah krilatega stroja ni bilo videti, je dobil kodno ime "Aist", reaktor za NK-14A pa je bil razvit pod vodstvom akademika A. P. Aleksandrova. Leta 1972 so se na krovu letečega laboratorija An-22 (skupaj 23 letov) začeli preskusi reaktorja in sklenili o njegovi varnosti pri normalnem delovanju. In v primeru resne nesreče je bilo predvideno ločitev reaktorske enote in primarnega kroga od padajočega letala z mehkim pristankom s padalom.
Na splošno je letalski reaktor "Aist" postal najbolj popoln dosežek jedrske znanosti in tehnologije na svojem področju uporabe.
Glede na to, da je bilo na podlagi letala An-22 načrtovano tudi ustvarjanje medcelinskega raketnega sistema strateškega letalstva An-22R s podmorsko balistično raketo R-27, je jasno, kakšen močan potencial bi tak nosilec lahko dobil, če bi bil prenesli na "atomski potisk" »Z motorji NK-14A! In čeprav pri izvedbi projekta An-22PLO in projekta An-22R stvari niso prišle, je treba ugotoviti, da je naša država kljub temu prehitela ZDA na področju ustvarjanja letalske jedrske elektrarne.
Nobenega dvoma ni, da je lahko ta izkušnja, kljub svoji eksotičnosti, še vedno uporabna, vendar na višji kakovostni ravni izvajanja.
Razvoj izvidniških in udarnih letalskih sistemov brez posadke bi lahko sledil poti uporabe jedrskih sistemov na njih-takšne predpostavke se že pojavljajo v tujini.
Znanstveniki so tudi predvideli, da bodo do konca tega stoletja milijoni potnikov verjetno prepeljani z potniškimi letali na jedrski pogon. Poleg očitnih gospodarskih koristi, povezanih z zamenjavo letalskega kerozina z jedrskim gorivom, govorimo o močnem zmanjšanju prispevka letalstva, ki bo s prehodom na sisteme jedrske energije prenehalo "bogatiti" ozračje z ogljikovim dioksidom do svetovnega učinka tople grede.
Po mnenju avtorja bi se letalski jedrski sistemi popolnoma prilegali komercialnim letalsko-transportnim kompleksom prihodnosti na osnovi super težkih tovornih letal: na primer isti velikanski "letalski trajekt" M-90 s nosilnostjo 400 ton, predlagali oblikovalci eksperimentalnega strojegradnje po imenu VM Myasishchev.
Seveda obstajajo težave v smislu spreminjanja javnega mnenja v korist jedrskega civilnega letalstva. Rešiti bo treba tudi resna vprašanja, povezana z zagotavljanjem njegove jedrske in protiteroristične varnosti (mimogrede, strokovnjaki omenjajo domačo rešitev s padalom "streljanje" reaktorja v nujnih primerih). A cesto, prehojeno pred več kot pol stoletja, bo obvladal sprehajalec.
