XX gadsimta 50. – 70. Gados gūtā pieredze joprojām noderēs XXI gadsimtā
Var šķist dīvaini, ka kodolenerģija, kas cieši sakņojas zemē, hidrosfērā un pat kosmosā, nav iesakņojusies gaisā. Tas tā ir gadījumā, kad acīmredzami drošības apsvērumi (lai gan ne tikai tie) atsvēra acīmredzamos tehniskos un ekspluatācijas ieguvumus, ko radītu atomelektrostaciju (NPS) ieviešana aviācijā.
Tikmēr ar šādiem gaisa kuģiem saistītu incidentu nopietnu seku iespējamību, ja tie ir perfekti, diez vai var uzskatīt par lielāku salīdzinājumā ar kosmosa sistēmām, kurās izmanto atomelektrostacijas (AES). Un objektivitātes labad ir vērts atgādināt: ASV-A tipa padomju mākslīgās zemes pavadoņa Kosmos-954 avārija, kas notika 1978. gadā, tās fragmentiem iekrītot Kanādas teritorijā, kas notika 1978. gadā., neizraisīja jūras telpas izlūkošanas un mērķu noteikšanas sistēmas ierobežošanu. (MKRT) "Leģenda", kuras elements bija ierīces US-A (17F16-K).
No otras puses, ekspluatācijas apstākļi aviācijas atomelektrostacijā, kas paredzēta vilces radīšanai, radot siltumu kodolreaktorā, kas tiek piegādāts gaisam gāzes turbīnu dzinējā, ir pilnīgi atšķirīgi no tiem, kas raksturīgi satelīta atomelektrostacijām, kuras ir termoelektriskie ģeneratori. Šodien ir ierosinātas divas aviācijas kodolieroču kontroles sistēmas shematiskas shēmas - atvērta un slēgta tipa. Atvērtā tipa shēma paredz saspiestā gaisa sildīšanu, ko veic kompresors tieši reaktora kanālos, ar sekojošu izplūdi caur strūklas sprauslu, un slēgtais tips nodrošina gaisa sildīšanu, izmantojot siltummaini, kura slēgtā kontūrā dzesēšanas šķidrums cirkulē. Slēgtā ķēde var būt viena vai divu ķēžu, un no ekspluatācijas drošības nodrošināšanas viedokļa otrais variants izskatās vispiemērotākais, jo reaktora bloku ar pirmo ķēdi var ievietot aizsargājošā triecienizturīgā apvalkā. no kuriem novērš katastrofālas sekas lidmašīnu avāriju gadījumā.
Slēgta tipa aviācijas kodolsistēmās var izmantot spiediena ūdens reaktorus un ātrās neitronu reaktorus. Īstenojot divu shēmu shēmu ar "ātru" reaktoru NPS pirmajā ķēdē, kā dzesēšanas šķidrums tiktu izmantoti gan šķidri sārmu metāli (nātrijs, litijs), gan inerta gāze (hēlijs), bet otrajā-sārms. metāli (šķidrs nātrijs, eitektiskais nātrija kausējums utt.) kālijs).
GAISĀ - REAKTORS
Ideju par kodolenerģijas izmantošanu aviācijā 1942. gadā izvirzīja viens no Manhetenas projekta līderiem Enriko Fermi. Viņa sāka interesēties par ASV gaisa spēku vadību, un 1946. gadā amerikāņi uzsāka projektu NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), kura mērķis bija noteikt neierobežota darbības rādiusa bumbvedēju un izlūkošanas lidmašīnu radīšanas iespējas.
Pirmkārt, bija jāveic pētījumi, kas saistīti ar apkalpes un apkalpojošā personāla aizsardzību pret radiāciju, un jāsniedz iespējamo negadījumu varbūtības un situācijas novērtējums. Lai paātrinātu darbu, ASV gaisa spēki 1951. gadā NEPA projektu paplašināja līdz mērķprogrammai ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Tās ietvaros General Electric uzņēmums izstrādāja atvērtu ķēdi, un Pratt-Whitney uzņēmums izstrādāja slēgtu YSU ķēdi.
Lai pārbaudītu nākotnes aviācijas kodolreaktoru (tikai fiziskas palaišanas režīmā) un bioloģisko aizsardzību, Convair kompānijas sērijveida stratēģiskais bumbvedējs B-36H Peacemaker bija paredzēts ar sešiem virzuļdzinējiem un četriem turboreaktīviem dzinējiem. Tas nebija kodollidmašīna, bet tikai lidojoša laboratorija, kurā bija jāpārbauda reaktors, bet tika apzīmēts ar NB -36H - Atombumbvedējs ("Atombumbbomb"). Kabīne tika pārveidota par svina un gumijas kapsulu ar papildu tērauda un svina vairogu. Lai pasargātu no neitronu starojuma, lidmašīnas korpusā tika ievietoti speciāli paneļi, kas piepildīti ar ūdeni.
Lidmašīnas reaktora prototips ARE (Aircraft Reactor Experiment), ko 1954. gadā izveidoja Oak Ridžas Nacionālā laboratorija, kļuva par pasaulē pirmo viendabīgo kodolreaktoru ar 2,5 MW jaudu, izmantojot degvielu no izkausēta sāls - nātrija fluorīda un cirkonija un urāna tetrafluorīdiem.
Šāda veida reaktoru priekšrocība ir avārijas ar kodolu iznīcināšanas būtiska neiespējamība, un pats degvielas sāls maisījums slēgta tipa aviācijas NSU gadījumā darbotos kā primārais dzesēšanas šķidrums. Ja kā dzesēšanas šķidrumu izmanto izkausētu sāli, jo augstāks, piemēram, ar šķidro nātriju, izkausētā sāls siltumietilpība ļauj izmantot mazu izmēru cirkulācijas sūkņus un gūst labumu no metāla patēriņa samazināšanās. reaktora stacijas konstrukciju kopumā, un zemajai siltumvadītspējai vajadzēja nodrošināt kodollidmašīnas dzinēja stabilitāti pret pēkšņām temperatūras lēcieniem.
Balstoties uz ARE reaktoru, amerikāņi ir izstrādājuši eksperimentālu aviācijas YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Bez papildu domām, General Dynamics izstrādāja X-39 lidmašīnas kodoldzinēju, pamatojoties uz sērijveida J47 turboreaktīvo dzinēju stratēģiskajiem bumbvedējiem B-36 un B-47 “Stratojet”-degšanas kameras vietā tajā tika ievietots reaktora kodols.
Convair plānoja piegādāt X-39 X-6-iespējams, tā prototips būtu virsskaņas stratēģiskais bumbvedējs B-58 Hustler, kurš savu pirmo lidojumu veica 1956. gadā. Turklāt tika apsvērta arī viena un tā paša uzņēmuma YB-60 pieredzējuša zemskaņas bumbvedēja atomu versija. Tomēr amerikāņi atteicās no atvērtās ķēdes aviācijas kodolvadības kontroles sistēmas, uzskatot, ka X-39 reaktora kodola gaisa kanālu sienu erozija novedīs pie tā, ka lidmašīna atstās aiz sevis radioaktīvo taku, piesārņojot vidi.
Cerību uz panākumiem solīja radiācijas drošāka slēgtā tipa atomelektrostacija Pratt-Whitney, kuras izveidē bija iesaistīta arī General Dynamics. Šiem dzinējiem uzņēmums "Convair" uzsāka eksperimentālo lidmašīnu NX-2 būvniecību. Tika izstrādātas gan kodolbumbu turboreaktīvās, gan turbopropelleru versijas ar šāda veida atomelektrostacijām.
Tomēr, pieņemot 1959. gadā starpkontinentālās ballistiskās raķetes Atlas, kas spēj trāpīt mērķos PSRS no ASV kontinentālās daļas, ANP programma tika neitralizēta, jo īpaši tāpēc, ka atomu lidmašīnu ražošanas paraugi diez vai būtu parādījušies pirms 1970. gada. Tā rezultātā 1961. gada martā visi darbi šajā jomā ASV tika pārtraukti ar prezidenta Džona Kenedija personīgo lēmumu, un īsta atomu lidmašīna nekad netika uzbūvēta.
Lidmašīnas reaktora ASTR (Aircraft Shield Test Reactor) lidojuma paraugs, kas atrodas lidojošās laboratorijas NB-36H bumbu nodalījumā, bija 1 MW ātrs neitronu reaktors, kas nebija savienots ar dzinējiem un darbojās ar urāna dioksīdu un tika atdzesēts gaisa plūsma, kas tiek izvadīta caur īpašām gaisa ieplūdes atverēm. No 1955. gada septembra līdz 1957. gada martam NB-36H veica 47 lidojumus ar ASTR virs neapdzīvotām Ņūmeksikas un Teksasas štatu vietām, pēc tam automašīna nekad netika pacelta debesīs.
Jāpiebilst, ka ASV gaisa spēki risināja arī kruīza raķešu kodoldzinēja problēmu vai, kā līdz sešdesmitajiem gadiem bija pieņemts teikt, šāviņu lidmašīnām. Projekta Plutons ietvaros Livermore Laboratory izveidoja divus Tory kodolieroču dzinēja paraugus, kurus bija plānots uzstādīt virsskaņas spārnotās raķetes SLAM. Gaisa "atomu sildīšanas" princips, izejot cauri reaktora kodolam, šeit bija tāds pats kā atvērtā tipa kodolenerģijas gāzturbīnu dzinējos, tikai ar vienu atšķirību: ramjet dzinējam trūkst kompresora un turbīnas. Torijas, kuras 1961.-1964. Gadā veiksmīgi pārbaudīja uz zemes, ir pirmās un līdz šim vienīgās reāli darbojošās aviācijas (precīzāk, raķešu un aviācijas) atomelektrostacijas. Bet arī šis projekts tika slēgts kā bezcerīgs, ņemot vērā panākumus ballistisko raķešu radīšanā.
Panāc un apdzen
Protams, ideja par kodolenerģijas izmantošanu aviācijā neatkarīgi no amerikāņiem attīstījās arī PSRS. Patiesībā Rietumos ne bez pamata viņiem bija aizdomas, ka Padomju Savienībā tiek veikts šāds darbs, taču, pirmo reizi atklājot faktu par viņiem, viņi nonāca juceklī. 1958. gada 1. decembrī Aviācijas nedēļa ziņoja: PSRS veido stratēģisku bumbvedēju ar kodoldzinējiem, kas Amerikā izraisīja ievērojamu sajūsmu un pat palīdzēja saglabāt interesi par ANP programmu, kas jau bija sākusi izgaist. Tomēr rakstam pievienotajos zīmējumos redakcijas mākslinieks diezgan precīzi attēloja VM Myasishchev eksperimentālā projektēšanas biroja lidmašīnu M-50, kas tajā laikā faktiski tika izstrādāta, ar pilnīgi "futūristisku" izskatu, kam bija parastie turboreaktīvie dzinēji. Starp citu, nav zināms, vai pēc šīs publikācijas notika "kāršu atklāšana" PSRS VDK: darbs pie M-50 notika visstingrākās slepenības gaisotnē, bumbvedējs savu pirmo lidojumu veica vēlāk nekā plkst. pieminēšana Rietumu presē, 1959. gada oktobrī, un automašīna plašākai sabiedrībai tika prezentēta tikai 1961. gada jūlijā Tušīno gaisa parādē.
Runājot par padomju presi, žurnāls "Technics - Youth" pirmo reizi par atomu lidmašīnu 1955. gada 8. numurā pastāstīja: "Atomenerģiju arvien vairāk izmanto rūpniecībā, enerģētikā, lauksaimniecībā un medicīna. Bet nav tālu laiks, kad tas tiks izmantots aviācijā. No lidlaukiem milzu mašīnas viegli pacelsies gaisā. Kodollidmašīnas varēs lidot gandrīz tik ilgi, cik vēlaties, mēnešiem ilgi nenogrimstot zemē, veicot desmitiem nepārtrauktu lidojumu apkārt pasaulei ar virsskaņas ātrumu. " Žurnāls, norādot uz transportlīdzekļa militāro mērķi (civilajām lidmašīnām nav jāatrodas debesīs "tik ilgi, cik vēlaties"), tomēr iepazīstināja ar hipotētisku shēmu par kravas pasažieru lidmašīnu ar atvērtā tipa atomelektrostaciju.
Tomēr Myasishchevsky kolektīvs un ne viens vien patiešām nodarbojās ar lidmašīnām ar atomelektrostacijām. Lai gan padomju fiziķi kopš 40. gadu beigām pēta to radīšanas iespējas, praktiskais darbs šajā virzienā Padomju Savienībā sākās daudz vēlāk nekā ASV, un sākums tika noteikts ar Ministru padomes dekrētu. PSRS Nr. 1561-868, 1955. gada 12. augusts. Pēc viņa teiktā, OKB-23 V. M. Misaščevam un OKB-156 A. N. Tupoļevam, kā arī lidmašīnas dzinējam OKB-165 A. M. Lulkai un OKB-276 N. D. Kuzņecovam bija uzdots izstrādāt atomu stratēģiskos bumbvedējus.
Lidmašīnas kodolreaktors tika projektēts akadēmiķu I. V. Kurčatova un A. P. Aleksandrova uzraudzībā. Mērķis bija tāds pats kā amerikāņiem: iegūt automašīnu, kas, pacēlusies no valsts teritorijas, spētu trāpīt mērķos jebkurā pasaules vietā (pirmkārt, protams, ASV).
Padomju atomenerģijas aviācijas programmas iezīme bija tā, ka tā turpinājās pat tad, kad šī tēma jau bija aizmirsta ASV.
Kodolvadības sistēmas izveides laikā tika rūpīgi analizētas atvērtās un slēgtās shēmas. Tātad saskaņā ar atvērtā tipa shēmu, kas saņēma kodu "B", Lyulka Dizaina birojs izstrādāja divu veidu atomu turboreaktīvos dzinējus -aksiālus, ar turbokompresora vārpstas pāreju caur gredzenveida reaktoru un "šūpuļzirgus" - ar vārpstu ārpus reaktora, kas atrodas izliektā plūsmas ceļā. Savukārt Kuzņecova projektēšanas birojs strādāja pie dzinējiem pēc slēgtās "A" shēmas.
Mišiščova projektēšanas birojs nekavējoties ķērās pie vissarežģītākā, acīmredzot, sarežģītā uzdevuma risināšanas-projektēt īpaši ātrgaitas smagos bumbvedējus. Arī šodien, aplūkojot 50. gadu beigās tapušās nākotnes automašīnu shēmas, noteikti var saskatīt 21. gadsimta tehniskās estētikas iezīmes! Tie ir lidmašīnu "60", "60M" (kodol hidroplāns), "62" projekti "B" shēmas Lyulkovsk dzinējiem, kā arī "30" - jau zem Kuzņecova dzinējiem. Paredzamās bumbvedēja "30" īpašības ir iespaidīgas: maksimālais ātrums - 3600 km / h, kreisēšanas ātrums - 3000 km / h.
Tomēr jautājums nav nonācis līdz detalizētam Mjašiščova kodollidmašīnas projektam, jo OKB-23 tika likvidēts neatkarīgā statusā un tika ieviests V. N. Čelomeja raķetē un kosmosā OKB-52.
Pirmajā dalības programmā posmā Tupoleva komandai bija jāizveido lidojoša laboratorija, kas pēc mērķa ir līdzīga amerikāņu NB-36H ar reaktoru uz kuģa. Saņemts apzīmējums Tu-95LAL, tas tika uzbūvēts, pamatojoties uz sērijveida turbopropelleru smago stratēģisko bumbvedēju Tu-95M. Mūsu reaktors, tāpat kā amerikāņu, nebija savienots ar nesējlidmašīnas dzinējiem. Būtiska atšķirība starp padomju lidmašīnu reaktoru un amerikāņu reaktoru bija tā, ka tas tika dzesēts ar ūdeni, un tam bija daudz mazāka jauda (100 kW).
Sadzīves reaktoru atdzesēja primārās ķēdes ūdens, kas savukārt deva siltumu sekundārās ķēdes ūdenim, ko atdzesēja gaisa plūsma, kas iet caur gaisa ieplūdi. Tādā veidā tika izstrādāta NK-14A Kuzņecova turbopropelleru dzinēja shematiskā shēma.
1961.-1962. Gadā lidojošā kodolenerģijas laboratorija Tu-95LAL pacēla reaktoru gaisā 36 reizes gan darba, gan "aukstā" stāvoklī, lai izpētītu bioloģiskās aizsardzības sistēmas efektivitāti un starojuma ietekmi uz lidmašīnu sistēmām.. Saskaņā ar testa rezultātiem Aviācijas tehnoloģiju valsts komitejas priekšsēdētājs P. V. Dementjevs 1962. gada februārī savā piezīmē valsts vadībai atzīmēja: ar YSU tika izstrādāta OKB -301 SA Lavočkins. - K. Č.), tā kā veiktie pētniecības darbi nav pietiekami militārā aprīkojuma prototipu izstrādei, šis darbs ir jāturpina."
Izstrādājot OKB-156 konstrukcijas rezervi, Tupoleva projektēšanas birojs, pamatojoties uz bumbvedēju Tu-95, izstrādāja eksperimentālas lidmašīnas Tu-119 projektu ar NK-14A atomu turbopropelleru dzinējiem. Tā kā uzdevums izveidot īpaši tālsatiksmes bumbvedēju ar starpkontinentālu ballistisko raķešu un jūras ballistisko raķešu (uz zemūdenēm) parādīšanos PSRS ir zaudējis savu kritisko nozīmi, Tupoļevs uzskatīja Tu-119 par pārejas modeli veids, kā izveidot kodolenerģiju pret zemūdeni lidojošu lidmašīnu, kuras pamatā būtu pasažieru pasažieru lidmašīna Tu-114, kas arī "izauga" no Tu-95. Šis mērķis saskanēja ar padomju vadības bažām par 60. gadu amerikāņu izvietošanu zemūdens kodolraķešu sistēmā ar Polaris ICBM un pēc tam Poseidon.
Tomēr šādas lidmašīnas projekts netika īstenots. Palika projektēšanas stadijā un plānos izveidot Tupolevu virsskaņas bumbvedēju ģimeni ar YSU ar koda nosaukumu Tu-120, kurus, tāpat kā atomu gaisa mednieku zemūdenēm, bija plānots pārbaudīt 70. gados …
Neskatoties uz to, Kremlim patika ideja piešķirt jūras aviācijai pretzemūdeņu lidmašīnu ar neierobežotu lidojumu diapazonu, lai cīnītos pret NATO kodolzemūdenēm jebkurā okeānu reģionā. Turklāt šai mašīnai vajadzēja pārvadāt pēc iespējas vairāk pretzemūdeņu ieroču munīcijas - raķetes, torpēdas, dziļuma lādiņus (ieskaitot kodolieročus) un hidrolokatorus. Tieši tāpēc izvēle krita uz smago militāro transporta lidmašīnu An-22 "Antey" ar kravnesību 60 tonnas-pasaulē lielāko platas korpusa turbopropelleru lidmašīnu. Topošo lidmašīnu An-22PLO bija paredzēts aprīkot ar četriem atomu turbopropelleru dzinējiem NK-14A standarta NK-12MA vietā.
Programma šāda neredzēta radīšanai jebkurā citā spārnotas mašīnas parkā saņēma koda nosaukumu "Aist", un NK-14A reaktors tika izstrādāts akadēmiķa A. P. Aleksandrova vadībā. 1972. gadā lidmašīnas An-22 lidmašīnā sākās reaktora testi (kopā 23 lidojumi), un tika izdarīts secinājums par tā drošību normālā ekspluatācijā. Un nopietnas avārijas gadījumā bija paredzēts atdalīt reaktora bloku un primāro ķēdi no krītošās lidmašīnas ar mīkstu nosēšanos ar izpletni.
Kopumā aviācijas reaktors "Aist" ir kļuvis par perfektu kodolzinātnes un tehnoloģijas sasniegumu savā pielietojuma jomā.
Ņemot vērā, ka, pamatojoties uz lidmašīnu An-22, tika plānots izveidot arī starpkontinentālu stratēģisku aviācijas raķešu sistēmu An-22R ar zemūdens ballistisko raķeti R-27, ir skaidrs, kādu spēcīgu potenciālu šāds pārvadātājs varētu saņemt, ja tas būtu pārnests uz “atomu vilci” »Ar NK-14A dzinējiem! Un, lai gan lietas nenāca līdz projekta An-22PLO un projekta An-22R īstenošanai, jāteic, ka mūsu valsts tomēr ir apsteigusi ASV aviācijas atomelektrostacijas izveides jomā.
Nav šaubu, ka šī pieredze, neskatoties uz tās eksotiku, joprojām var būt noderīga, taču augstākā kvalitātes īstenošanas līmenī.
Bezpilota īpaši tāla attāluma izlūkošanas un triecienlidmašīnu sistēmu attīstība var sekot kodolsistēmu izmantošanas ceļam-šādi pieņēmumi jau tiek izteikti ārzemēs.
Zinātnieki arī prognozēja, ka līdz šī gadsimta beigām miljoniem pasažieru, iespējams, tiks pārvadāti ar kodolenerģiju darbināmi pasažieru lidaparāti. Papildus acīmredzamajiem ekonomiskajiem ieguvumiem, kas saistīti ar aviācijas petrolejas aizstāšanu ar kodoldegvielu, mēs runājam par strauju aviācijas ieguldījuma samazināšanos, kas, pārejot uz kodolenerģijas sistēmām, pārstās “bagātināt” atmosfēru ar oglekļa dioksīdu, uz globālo siltumnīcas efektu.
Pēc autora domām, aviācijas kodolsistēmas lieliski iederētos nākotnes komerciālajos aviācijas un transporta kompleksos, kuru pamatā ir īpaši smagas kravas lidmašīnas: piemēram, tas pats milzu “gaisa prāmis” M-90 ar kravnesību 400 tonnas, ierosināja VM Myasishchev vārdā nosauktās eksperimentālās mašīnbūves rūpnīcas projektētāji.
Protams, pastāv problēmas, mainot sabiedrības viedokli par labu civilās aviācijas kodolenerģijai. Būs jāatrisina arī nopietni jautājumi, kas saistīti ar tās kodolenerģijas un pretterorisma drošības nodrošināšanu (starp citu, eksperti min vietējo risinājumu ar reaktora “izšaušanu” ar izpletni avārijas gadījumā). Bet ceļu, kas pārspēts pirms vairāk nekā pusgadsimta, apgūs gājējs.
