Skúsenosti získané v 50.-70. rokoch 20. storočia budú v XXI. Storočí stále užitočné
Môže sa zdať zvláštne, že jadrová energia, ktorá je pevne zakorenená v zemi, v hydrosfére a dokonca aj vo vesmíre, sa vo vzduchu nepresadila. To je prípad, keď zdanlivé bezpečnostné aspekty (aj keď nielen ich) prevažujú nad zjavnými technickými a prevádzkovými výhodami zo zavedenia jadrových elektrární (NPS) v letectve.
Medzitým pravdepodobnosť vážnych následkov nehôd s takýmito lietadlami, ak sú dokonalé, je ťažko možné považovať za vyššiu v porovnaní s vesmírnymi systémami využívajúcimi jadrové elektrárne (JE). A kvôli objektivite stojí za pripomenutie: nehoda sovietskeho umelého zemského satelitu Kosmos-954 typu US-A, ku ktorej došlo v roku 1978 s pádom jeho fragmentov na územie Kanady, ku ktorému došlo v roku 1978., neviedli k obmedzeniu systému prieskumu námorného priestoru a systému určovania cieľov. (MKRT) „Legenda“, ktorej prvkom boli zariadenia US-A (17F16-K).
Na druhej strane, prevádzkové podmienky leteckej jadrovej elektrárne určenej na vytváranie ťahu generovaním tepla v jadrovom reaktore dodávanom do vzduchu v motore s plynovou turbínou sú úplne odlišné od prevádzkových podmienok satelitných jadrových elektrární, ktoré sú termoelektrickými generátormi. Dnes boli navrhnuté dva schematické schémy systému leteckého jadrového riadenia - otvorený a uzavretý typ. Schéma otvoreného typu zaisťuje ohrev stlačeného vzduchu kompresorom priamo v kanáloch reaktora s jeho následným odtokom prúdovou dýzou a uzavretý typ zaisťuje ohrev vzduchu pomocou výmenníka tepla, v uzavretej slučke chladiaca kvapalina cirkuluje. Uzavretý okruh môže byť jedno- alebo dvojokruhový a z hľadiska zaistenia prevádzkovej bezpečnosti je najvhodnejšia druhá možnosť, pretože blok reaktora s prvým okruhom môže byť umiestnený v ochrannom puzdre odolnom voči nárazom, tesnosť z toho zabraňuje katastrofickým následkom v prípade leteckých nehôd.
V leteckých jadrových systémoch uzavretého typu je možné použiť tlakovodné reaktory a rýchle neutrónové reaktory. Pri implementácii dvojokruhovej schémy s „rýchlym“reaktorom v prvom okruhu NPS sa ako chladivo použijú kvapalné alkalické kovy (sodík, lítium) a inertný plyn (hélium) a v druhom alkálie kovy (tekutý sodík, eutektická tavenina sodíka atď.) draslík).
VO VZDUCHU - REAKTOR
Myšlienku využitia jadrovej energie v letectve predložil v roku 1942 jeden z vodcov projektu Manhattan Enrico Fermi. Začala sa zaujímať o velenie amerického letectva a v roku 1946 sa Američania pustili do projektu NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), určeného na určenie možností vytvorenia bombardovacieho a prieskumného lietadla s neobmedzeným doletom.
V prvom rade bolo potrebné uskutočniť výskum súvisiaci s protiradiačnou ochranou posádky a personálu pozemnej služby a podať pravdepodobnostno-situačné hodnotenie možných havárií. Aby sa práce urýchlili, projekt NEPA v roku 1951 rozšírilo americké letectvo o cieľový program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). V jeho rámci vyvinula spoločnosť General Electric otvorený obvod a spoločnosť Pratt-Whitney vyvinula uzavretý obvod YSU.
Na testovanie budúceho leteckého jadrového reaktora (výlučne v režime fyzických štartov) a biologickej ochrany bol určený sériový strategický bombardér B-36H Peacemaker spoločnosti Convair so šiestimi piestovými a štyrmi prúdovými motormi. Nebolo to jadrové lietadlo, ale išlo len o lietajúce laboratórium, kde sa mal reaktor testovať, ale bolo označené NB -36H - Nuclear Bomber („Atómový bombardér“). Kokpit sa zmenil na olovenú a gumenú kapsulu s dodatočným oceľovým a oloveným štítom. Na ochranu pred neutrónovým žiarením boli do trupu vložené špeciálne panely naplnené vodou.
Prototyp leteckého reaktora ARE (Aircraft Reactor Experiment), vytvorený v roku 1954 Národným laboratóriom Oak Ridge, sa stal prvým homogénnym jadrovým reaktorom na svete s kapacitou 2,5 MW na palivo z roztavenej soli - fluorid sodný a tetrafluoridy zirkónia a uránu.
Výhoda tohto typu reaktorov spočíva v zásadnej nemožnosti havárie s deštrukciou jadra a samotná zmes palivovej soli by v prípade NSU uzavretého letectva pôsobila ako primárne chladivo. Keď sa ako chladivo používa roztavená soľ, tým vyššia je v porovnaní napríklad s kvapalným sodíkom tepelná kapacita roztavenej soli použitie obehových čerpadiel malých rozmerov a má prospech zo zníženia spotreby kovu konštrukcia reaktorového závodu ako celku a nízka tepelná vodivosť mala zaistiť stabilitu jadrového leteckého motora proti náhlym teplotným skokom v prvom okruhu.
Na základe reaktora ARE vyvinuli Američania experimentálne letecké YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Spoločnosť General Dynamics bez ďalších okolkov navrhla jadrový motor lietadla X-39 na základe sériového prúdového motora J47 pre strategické bombardéry B-36 a B-47 „Stratojet“-namiesto spaľovacej komory v ňom bolo umiestnené jadro reaktora.
Spoločnosť Convair mala v úmysle dodať X-39 k X-6-možno by jeho prototypom bol nadzvukový strategický bombardér B-58 Hustler, ktorý svoj prvý let uskutočnil v roku 1956. Okrem toho sa zvažovala aj atómová verzia skúseného podzvukového bombardéra tej istej spoločnosti YB-60. Američania však opustili jadrový systém riadenia letectva s otvoreným okruhom vzhľadom na to, že erózia stien vzduchových kanálov jadra reaktora X-39 povedie k tomu, že lietadlo zanechá za sebou rádioaktívnu stopu, ktorá znečisťuje životné prostredie.
Nádej na úspech sľubovala radiačne bezpečnejšia uzavretá jadrová elektráreň spoločnosti Pratt-Whitney, na ktorej vzniku sa podieľala aj spoločnosť General Dynamics. Pre tieto motory začala spoločnosť „Convair“stavbu experimentálneho lietadla NX-2. Pracovalo sa na prúdových aj turbovrtuľových verziách jadrových bombardérov s jadrovými elektrárňami tohto typu.
Prijatie medzikontinentálnych balistických rakiet Atlas v roku 1959, schopných zasiahnuť ciele v ZSSR z kontinentálnych Spojených štátov, však neutralizovalo program ANP, najmä preto, že vzorky výroby atómových lietadiel by sa pred rokom 1970 sotva objavili. Výsledkom bolo, že v marci 1961 boli všetky práce v tejto oblasti v USA zastavené osobným rozhodnutím prezidenta Johna F. Kennedyho a skutočné atómové lietadlo nebolo nikdy postavené.
Letová vzorka leteckého reaktora ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), umiestneného v priestore pre bomby lietajúceho laboratória NB-36H, bol 1 MW rýchly neutrónový reaktor, ktorý nebol pripojený k motorom a pracoval na oxid uraničitý a chladil ho prúd vzduchu nasávaný špeciálnymi prívodmi vzduchu. Od septembra 1955 do marca 1957 vykonal NB-36H 47 letov s ASTR nad neobývanými oblasťami štátov Nové Mexiko a Texas, po ktorých nebolo auto nikdy zdvihnuté do neba.
Treba poznamenať, že americké vojenské letectvo sa zaoberalo aj problémom jadrového motora pre riadené strely alebo, ako sa do 60. rokov minulého storočia zvykom hovorilo, pre projektilové lietadlá. V rámci projektu Pluto vytvorilo laboratórium Livermore dve vzorky jadrového nárazového motora Tory, ktorý bol plánovaný na inštaláciu na nadzvukovú riadenú strelu SLAM. Princíp „atómového zahrievania“vzduchu prechodom cez jadro reaktora bol tu rovnaký ako v motoroch jadrových plynových turbín otvoreného typu, iba s jedným rozdielom: v rametovom motore chýba kompresor a turbína. Toryovci, úspešne testovaní na zemi v rokoch 1961-1964, sú prvými a zatiaľ jedinou skutočne fungujúcou leteckou (presnejšie raketovou a leteckou) jadrovou elektrárňou. Ale tento projekt bol tiež uzavretý ako beznádejný na pozadí úspechov pri vytváraní balistických rakiet.
Dohnať a predbehnúť
Myšlienka využívania jadrovej energie v letectve, nezávisle od Američanov, sa samozrejme vyvinula aj v ZSSR. V skutočnosti na Západe nie bez dôvodu mali podozrenie, že sa taká práca vykonáva v Sovietskom zväze, ale s prvým zverejnením informácií o nich sa dostali do neporiadku. 1. decembra 1958 Aviation Week oznámil: ZSSR vytvára strategický bombardér s jadrovými motormi, čo v Amerike vyvolalo značné vzrušenie a dokonca pomohlo udržať záujem o program ANP, ktorý už začal slabnúť. Na výkresoch sprevádzajúcich článok však redaktor celkom presne vykreslil lietadlo M-50 experimentálnej konštrukčnej kancelárie VM Myasishchev, ktoré sa v tom čase skutočne vyvíjalo, s úplne „futuristickým“vzhľadom, ktorý mal konvenčné prúdové motory.. Mimochodom, nie je známe, či po tejto publikácii nasledovalo „zúčtovanie“v KGB ZSSR: práce na letúne M-50 prebiehali v atmosfére najprísnejšieho utajenia, bombardér vykonal svoj prvý let neskôr ako zmienka v západnej tlači, v októbri 1959, a auto bolo predstavené širokej verejnosti až v júli 1961 na leteckej prehliadke v Tushine.
Pokiaľ ide o sovietsku tlač, o atómovej rovine po prvýkrát v najobecnejších termínoch informoval časopis „Technics - Youth“v čísle 8 z roku 1955: „Atómová energia sa čoraz viac používa v priemysle, energetike, poľnohospodárstve a medicína. Nie je však ďaleko doba, kedy sa bude používať v letectve. Z letiskových plôch ľahko vystúpia do vzduchu obrovské stroje. Jadrové lietadlá budú schopné lietať takmer tak dlho, ako budete chcieť, bez toho, aby ste sa celé mesiace potopili na zem, a vďaka tomu urobili desiatky nepretržitých letov po celom svete nadzvukovou rýchlosťou. “Časopis, ktorý naznačuje vojenský účel vozidla (civilné lietadlá nemusia byť na oblohe „tak dlho, ako chcete“), napriek tomu predstavil hypotetickú schému nákladného a osobného lietadla s otvorenou jadrovou elektrárňou.
Myasishchevsky kolektív, a nie sám, sa skutočne zaoberal lietadlami s jadrovými elektrárňami. Napriek tomu, že sovietski fyzici študovali možnosť ich vzniku od konca 40. rokov, praktická práca v tomto smere v Sovietskom zväze začala oveľa neskôr ako v USA a začiatok bol položený vyhláškou Rady ministrov z r. ZSSR č. 1561-868 z 12. augusta 1955. Podľa neho mali OKB-23 V. M. Myasishchev a OKB-156 A. N. Tupolev, ako aj letecký motor OKB-165 A. M. Lyulka a OKB-276 N. D. Kuznetsov za úlohu vyvinúť atómové strategické bombardéry.
Letecký jadrový reaktor bol navrhnutý pod dohľadom akademikov I. V. Kurchatova a A. P. Aleksandrova. Cieľ bol rovnaký ako pre Američanov: získať auto, ktoré by po vzlete z územia krajiny dokázalo zasiahnuť ciele kdekoľvek na svete (predovšetkým samozrejme v USA).
Zvláštnosťou sovietskeho programu atómového letectva bolo, že pokračoval, aj keď na tému už boli v USA zabudnutí.
Pri vytváraní systému jadrového riadenia boli podrobne analyzované schémy otvoreného a uzavretého obvodu. V rámci schémy otvoreného typu, ktorá dostala kód „B“, vyvinula Lyulka Design Bureau dva typy atómovo -prúdových motorov -axiálne s prechodom hriadeľa turbokompresora prstencovým reaktorom a „vahadlá“- so šachtou mimo reaktora, umiestnenou v zakrivenej dráhe toku. Kuznetsov Design Bureau zase pracovala na motoroch podľa uzavretej schémy „A“.
Myasishchev Design Bureau sa okamžite pustilo do riešenia zrejme najťažšej úlohy-navrhnúť atómové superrýchle ťažké bombardéry. Aj dnes, pri pohľade na schémy budúcich automobilov vyrobených na konci 50. rokov, možno rozhodne vidieť vlastnosti technickej estetiky 21. storočia! Ide o projekty lietadiel „60“, „60M“(jadrový hydroplán), „62“pre lyulkovské motory schémy „B“a „30“- už pod motormi Kuznetsova. Očakávané vlastnosti bombardéra „30“sú pôsobivé: maximálna rýchlosť - 3 600 km / h, cestovná rýchlosť - 3 000 km / h.
Vec sa však nedostala k podrobnému návrhu jadrového lietadla Myasishchev kvôli likvidácii OKB-23 v nezávislej kapacite a jeho zavedeniu do rakety a priestoru OKB-52 V. N. Chelomeya.
V prvej fáze účasti na programe mal tím Tupolev vytvoriť lietajúce laboratórium účelovo podobné americkému NB-36H s reaktorom na palube. Dostal označenie Tu-95LAL a bol postavený na základe sériového turbovrtuľového ťažkého strategického bombardéra Tu-95M. Náš reaktor, podobne ako americký, nebol spojený s motormi nosného lietadla. Zásadný rozdiel medzi sovietskym leteckým reaktorom a americkým bol v tom, že bol chladený vodou s oveľa nižším výkonom (100 kW).
Domáci reaktor bol chladený vodou primárneho okruhu, ktorá zase dávala teplo vode sekundárneho okruhu, ktorá bola chladená prúdom vzduchu, ktorý prechádzal prívodom vzduchu. Takto bol vypracovaný schematický diagram atómového turbovrtuľového motora NK-14A Kuznetsov.
Lietajúce jadrové laboratórium Tu-95LAL v rokoch 1961-1962 zdvihlo reaktor do vzduchu 36-krát v prevádzkovom aj v „studenom“stave, aby študovalo účinnosť systému biologickej ochrany a vplyv žiarenia na systémy lietadiel.. Podľa výsledkov testov predseda Štátneho výboru pre leteckú technológiu P. V. Dementjev však vo svojej poznámke vedeniu krajiny vo februári 1962 poznamenal: s YSU bol vyvinutý v OKB -301 SA Lavočkin. - K. Ch.), pretože vykonaná výskumná práca je nedostatočná na vývoj prototypov vojenského vybavenia, v tejto práci sa musí pokračovať. “
Pri vývoji konštrukčnej rezervy OKB-156 vyvinula Tupolev Design Bureau na základe bombardéra Tu-95 projekt experimentálneho lietadla Tu-119 s atómovými turbovrtuľovými motormi NK-14A. Pretože úloha vytvoriť bombardér ultra dlhého doletu s výskytom medzikontinentálnych balistických rakiet a balistických rakiet na mori (na ponorkách) v ZSSR stratila svoj kritický význam, Tupolevovci považovali Tu-119 za prechodný model cesta k vytvoreniu jadrového protiponorkového lietadla na základe diaľkového osobného lietadla Tu-114, ktoré tiež „vyrástlo“z Tu-95. Tento cieľ bol celkom v súlade s obavami sovietskeho vedenia z nasadenia Američanov v 60. rokoch minulého storočia s podmorským jadrovým raketovým systémom s Polaris ICBM a potom Poseidonom.
Projekt takéhoto lietadla však nebol realizovaný. Zostalo vo fáze návrhu a plánov na vytvorenie rodiny nadzvukových bombardérov Tupolev s YSU pod krycím názvom Tu-120, ktoré sa podobne ako lovec atómových lietadiel pre ponorky plánovali testovať v 70. rokoch …
Kremľu sa napriek tomu páčila myšlienka poskytnúť námornému letectvu protiponorkové lietadlo s neobmedzeným letovým dosahom na boj proti jadrovým ponorkám NATO v akejkoľvek oblasti oceánov. Navyše tento stroj mal niesť čo najviac munície protiponorkových zbraní - rakiet, torpéd, hĺbkových náloží (vrátane jadrových) a sonarových bójí. Preto padla voľba na ťažké vojenské dopravné lietadlo An-22 „Antey“s nosnosťou 60 ton-najväčšie širokoplošné turbovrtulové lietadlo na svete. Budúce lietadlo An-22PLO bolo plánované vybaviť štyrmi atómovo-turbovrtuľovými motormi NK-14A namiesto štandardného NK-12MA.
Program na vytvorenie takého nevídaného v akejkoľvek inej flotile okrídleného stroja dostal krycie meno „Aist“a reaktor pre NK-14A bol vyvinutý pod vedením akademika A. P. Aleksandrova. V roku 1972 sa na palube lietajúceho laboratória An-22 začali testy reaktora (celkom 23 letov) a dospelo sa k záveru o jeho bezpečnosti v normálnej prevádzke. A v prípade vážnej nehody sa počítalo s oddelením reaktorového bloku a primárneho okruhu od padajúceho lietadla s mäkkým pristátím padákom.
Letecký reaktor „Aist“sa vo všeobecnosti stal najdokonalejším výdobytkom jadrovej vedy a technológie vo svojej oblasti použitia.
Vzhľadom na to, že na základe lietadla An-22 sa plánovalo aj vytvorenie medzikontinentálneho raketového systému strategickej leteckej dopravy An-22R s podmorskou balistickou strelou R-27, je zrejmé, aký silný potenciál by takýto dopravca mohol získať, keby bol prevedené na „atómový ťah“»S motormi NK-14A! A hoci veci neprišli na realizáciu projektu An-22PLO ani projektu An-22R, je potrebné konštatovať, že naša krajina napriek tomu predbehla Spojené štáty v oblasti vytvárania leteckej jadrovej elektrárne.
Niet pochýb o tom, že táto skúsenosť, napriek svojej exotike, môže byť stále užitočná, ale na vyššej kvalitatívnej úrovni implementácie.
Vývoj bezpilotných prieskumných a úderných leteckých systémov s ultra dlhým dosahom môže dobre sledovať cestu použitia jadrových systémov-takéto predpoklady sa už robia v zahraničí.
Vedci tiež predpovedali, že do konca tohto storočia budú milióny cestujúcich pravdepodobne prepravené osobnými lietadlami na jadrový pohon. Okrem zrejmých ekonomických výhod spojených s nahradením leteckého petroleja jadrovým palivom hovoríme o prudkom znížení prínosu letectva, ktoré s prechodom na jadrové energetické systémy prestane „obohacovať“atmosféru oxidom uhličitým, ku globálnemu skleníkovému efektu.
Podľa názoru autora by letecké jadrové systémy dokonale zapadli do budúcich komerčných leteckých dopravných komplexov založených na superťažkých nákladných lietadlách: napríklad rovnaký obrovský „letecký trajekt“M-90 s nosnosťou 400 ton, navrhli konštruktéri experimentálneho závodu na stavbu strojov pomenovaného po VM Myasishchev.
Samozrejme, existujú problémy, pokiaľ ide o zmenu verejnej mienky v prospech jadrového civilného letectva. Bude tiež potrebné vyriešiť vážne otázky súvisiace so zaistením jeho jadrovej a protiteroristickej bezpečnosti (mimochodom, odborníci spomínajú domáce riešenie padákovým „vystrelením“reaktora v prípade núdze). Ale cestu, zbitú pred viac ako polstoročím, zvládne chodec.
