Pengalaman yang diperoleh pada 50-70an abad XX akan tetap berguna pada abad XXI
Mungkin kelihatan aneh bahawa tenaga nuklear, yang berakar kuat di bumi, di hidrosfera dan bahkan di angkasa, tidak berakar di udara. Ini berlaku apabila pertimbangan keselamatan yang jelas (walaupun bukan hanya mereka) melebihi keuntungan teknikal dan operasi yang jelas dari pengenalan loji tenaga nuklear (NPS) dalam penerbangan.
Sementara itu, kemungkinan akibat buruk dari insiden pesawat seperti itu, dengan syarat pesawat itu sempurna, hampir tidak dapat dianggap lebih tinggi jika dibandingkan dengan sistem ruang angkasa yang menggunakan loji tenaga nuklear (NPP). Dan demi objektif, perlu diingat: kemalangan satelit bumi buatan Soviet Kosmos-954 dari jenis AS-A, yang berlaku pada tahun 1978 dengan kejatuhan serpihannya ke wilayah Kanada, yang berlaku pada tahun 1978, tidak menyebabkan pengurangan sistem pengintaian ruang angkasa dan penentuan sasaran. (MKRT) "Legend", yang elemennya adalah peranti US-A (17F16-K).
Sebaliknya, keadaan operasi loji tenaga nuklear penerbangan yang dirancang untuk menghasilkan daya tuju dengan menghasilkan haba dalam reaktor nuklear yang dibekalkan ke udara dalam enjin turbin gas sama sekali berbeza dengan keadaan loji tenaga nuklear satelit, yang merupakan penjana termoelektrik. Hari ini, dua diagram skematik sistem kawalan nuklear penerbangan telah diusulkan - jenis terbuka dan tertutup. Skema jenis terbuka menyediakan pemanasan udara termampat oleh pemampat secara langsung di saluran reaktor dengan aliran keluar berikutnya melalui muncung jet, dan jenis tertutup menyediakan pemanasan udara menggunakan penukar haba, dalam gelung tertutup yang mana penyejuk beredar. Litar tertutup boleh berupa litar satu atau dua, dan dari sudut memastikan keselamatan operasi, pilihan kedua kelihatan paling digemari, kerana blok reaktor dengan litar pertama dapat diletakkan di dalam pelindung kalis kejut pelindung, sesak yang mencegah bencana sekiranya berlaku kemalangan pesawat.
Dalam sistem nuklear penerbangan tertutup, reaktor air bertekanan dan reaktor neutron cepat dapat digunakan. Semasa melaksanakan skema dua litar dengan reaktor "cepat" di litar pertama NPS, kedua-dua logam alkali cair (natrium, litium) dan gas lengai (helium) akan digunakan sebagai penyejuk, dan pada yang kedua, alkali logam (natrium cair, natrium eutektik cair, dll.) kalium).
DALAM UDARA - REAKTOR
Idea untuk menggunakan tenaga nuklear dalam penerbangan dikemukakan pada tahun 1942 oleh salah seorang pemimpin Projek Manhattan, Enrico Fermi. Dia menjadi tertarik dengan komando Angkatan Udara AS, dan pada tahun 1946 orang Amerika memulakan projek NEPA (Tenaga Nuklear untuk Penggerak Pesawat), yang dirancang untuk menentukan kemungkinan membuat pesawat pengebom dan pengintai jarak jauh tanpa had.
Pertama sekali, perlu dilakukan penyelidikan yang berkaitan dengan perlindungan anti-radiasi kru dan kakitangan perkhidmatan darat, dan untuk memberi penilaian probabilistik-situasional kemungkinan kemalangan. Untuk mempercepat kerja, projek NEPA pada tahun 1951 dikembangkan oleh Angkatan Udara AS ke program sasaran ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Dalam kerangka kerja, syarikat General Electric mengembangkan litar terbuka, dan syarikat Pratt-Whitney mengembangkan litar YSU tertutup.
Untuk menguji reaktor nuklear penerbangan masa depan (secara eksklusif dalam mod pelancaran fizikal) dan perlindungan biologi, pesawat pengebom strategik B-36H Peacemaker dari syarikat Convair dirancang dengan enjin enam piston dan empat turbojet. Itu bukan pesawat nuklear, tetapi hanya makmal terbang, di mana reaktor itu akan diuji, tetapi dinamakan NB-36H - Nuklear Bomber ("Atomic bomber"). Kokpit diubah menjadi plumbum dan kapsul getah dengan pelindung keluli dan plumbum tambahan. Untuk melindungi dari radiasi neutron, panel khas yang diisi dengan air dimasukkan ke dalam badan pesawat.
Reaktor pesawat prototaip ARE (Aircraft Reactor Experiment), yang dibuat pada tahun 1954 oleh Makmal Nasional Oak Ridge, menjadi reaktor nuklear homogen pertama di dunia dengan kapasiti 2.5 MW pada bahan bakar dari garam cair - natrium fluorida dan zirkonium dan tetrafluorida uranium.
Kelebihan reaktor jenis ini terletak pada kemustahilan asas kemalangan dengan pemusnahan inti, dan campuran garam bahan bakar itu sendiri, dalam hal NSU penerbangan jenis tertutup, akan bertindak sebagai penyejuk utama. Apabila garam cair digunakan sebagai penyejuk, semakin tinggi perbandingannya, misalnya, dengan natrium cair, kapasiti haba garam lebur memungkinkan penggunaan pam edaran dengan dimensi kecil dan mendapat faedah daripada penurunan penggunaan logam reka bentuk loji reaktor secara keseluruhan, dan kekonduksian terma yang rendah semestinya memastikan kestabilan mesin pesawat nuklear terhadap lonjakan suhu secara tiba-tiba. di litar pertama.
Atas dasar reaktor ARE, Amerika telah mengembangkan penerbangan eksperimental YSU HTRE (Eksperimen Pemindahan Haba). Tanpa basa-basi lagi, General Dynamics merancang enjin nuklear pesawat X-39 berdasarkan enjin turbojet bersiri J47 untuk pengebom strategik B-36 dan B-47 "Stratojet" - bukannya ruang pembakaran, teras reaktor diletakkan di dalamnya.
Convair bertujuan untuk memasok X-39 ke X-6 - mungkin prototaipnya adalah pengebom strategik supersonik B-58 Hustler, yang membuat penerbangan sulungnya pada tahun 1956. Di samping itu, versi atom pengebom subsonik berpengalaman dari syarikat YB-60 yang sama juga dipertimbangkan. Walau bagaimanapun, Amerika meninggalkan sistem kawalan nuklear penerbangan litar terbuka, memandangkan hakisan dinding saluran udara teras reaktor X-39 akan menyebabkan fakta bahawa pesawat akan meninggalkan jejak radioaktif, mencemarkan alam sekitar.
Harapan untuk kejayaan dijanjikan oleh loji tenaga nuklear jenis tertutup yang lebih selamat dari radiasi syarikat Pratt-Whitney, kepada penciptaan yang mana General Dynamics juga terlibat. Untuk enjin ini, syarikat "Convair" memulakan pembinaan pesawat eksperimen NX-2. Kedua-dua versi pengebom nuklear turbojet dan turboprop dengan loji tenaga nuklear jenis ini sedang diusahakan.
Namun, penggunaan peluru berpandu balistik antarbenua Atlas pada tahun 1959, yang mampu menyerang sasaran di USSR dari benua Amerika Syarikat, meneutralkan program ANP, terutama kerana sampel pengeluaran pesawat atom hampir tidak akan muncul sebelum tahun 1970. Akibatnya, pada bulan Mac 1961, semua pekerjaan di kawasan ini di Amerika Syarikat dihentikan oleh keputusan peribadi Presiden John F. Kennedy, dan pesawat atom yang sebenarnya tidak pernah dibina.
Sampel penerbangan reaktor pesawat ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), yang terletak di petak bom makmal terbang NB-36H, adalah reaktor neutron cepat 1 MW yang tidak disambungkan ke enjin dan dikendalikan pada uranium dioksida dan disejukkan oleh aliran udara yang diambil melalui pengambilan udara khas. Dari September 1955 hingga Mac 1957, NB-36H melakukan 47 penerbangan dengan ASTR ke kawasan yang tidak berpenghuni di negeri New Mexico dan Texas, selepas itu kereta itu tidak pernah diangkat ke langit.
Harus diingat bahawa Angkatan Udara AS juga menangani masalah mesin nuklear untuk peluru berpandu jelajah atau, seperti biasa dikatakan hingga tahun 1960-an, untuk pesawat proyektil. Sebagai sebahagian daripada projek Pluto, Laboratorium Livermore membuat dua sampel mesin ramjet nuklear Tory, yang dirancang untuk dipasang pada peluru berpandu supersonik SLAM. Prinsip "pemanasan atom" udara dengan melalui teras reaktor di sini sama seperti pada mesin turbin gas nuklear jenis terbuka, dengan satu perbezaan sahaja: mesin ramjet tidak mempunyai pemampat dan turbin. Tories, berjaya diuji di lapangan pada tahun 1961-1964, adalah yang pertama dan setakat ini satu-satunya loji tenaga nuklear penerbangan yang benar-benar beroperasi (lebih tepatnya, peluru berpandu dan penerbangan). Tetapi projek ini juga ditutup tanpa harapan dengan latar belakang kejayaan dalam pembuatan peluru berpandu balistik.
Ikuti dan serang
Sudah tentu, idea menggunakan tenaga nuklear dalam penerbangan, bebas dari Amerika, juga dikembangkan di USSR. Sebenarnya, di Barat, bukan tanpa alasan, mereka mencurigai bahawa pekerjaan seperti itu sedang dilakukan di Kesatuan Soviet, tetapi dengan pendedahan pertama tentang fakta mengenai mereka, mereka menjadi kacau. Pada 1 Disember 1958, Aviation Week melaporkan: Uni Soviet membuat pengebom strategik dengan mesin nuklear, yang menimbulkan kegembiraan di Amerika dan bahkan membantu mempertahankan minat terhadap program ANP, yang sudah mulai memudar. Walau bagaimanapun, dalam gambar yang disertakan artikel itu, artis editorial dengan tepat menggambarkan pesawat M-50 dari biro reka bentuk eksperimen VM Myasishchev, yang sebenarnya sedang dikembangkan pada masa itu, dengan penampilan "futuristik" sepenuhnya, yang mempunyai enjin turbojet konvensional. Bagaimanapun, tidak diketahui apakah penerbitan ini diikuti dengan "pertunjukan" di KGB Uni Soviet: kerja-kerja M-50 berlangsung dalam suasana kerahsiaan yang paling ketat, pengebom melakukan penerbangan pertamanya lebih lewat daripada sebutan di akhbar Barat, pada Oktober 1959, dan kereta itu dipersembahkan kepada masyarakat umum hanya pada bulan Julai 1961 di perbarisan udara di Tushino.
Bagi akhbar Soviet, untuk pertama kalinya mengenai pesawat atom diberitahu secara umum oleh majalah "Technics - Youth" pada No. 8 untuk tahun 1955: "Tenaga atom semakin banyak digunakan dalam industri, tenaga, pertanian dan ubat. Tetapi waktunya tidak jauh bila ia akan digunakan dalam penerbangan. Dari lapangan terbang, mesin gergasi akan mudah naik ke udara. Pesawat nuklear dapat terbang hampir selama yang anda mahukan, tanpa tenggelam ke tanah selama berbulan-bulan, membuat puluhan penerbangan bulat tanpa henti di dunia dengan kelajuan supersonik. " Majalah itu, yang mengisyaratkan tujuan ketenteraan kenderaan (pesawat awam tidak perlu berada di langit "selagi anda suka"), bagaimanapun, menunjukkan skema hipotetis kapal terbang penumpang kargo dengan loji tenaga nuklear jenis terbuka.
Walau bagaimanapun, kumpulan Myasishchevsky, dan tidak sendirian, memang berurusan dengan pesawat dengan loji tenaga nuklear. Walaupun ahli fizik Soviet telah mengkaji kemungkinan penciptaannya sejak akhir tahun 40an, kerja praktikal ke arah ini di Kesatuan Soviet bermula lebih lewat daripada di AS, dan permulaannya dibuat dengan keputusan Majlis Menteri-menteri USSR No. 1561-868 12 Ogos 1955. Menurutnya, OKB-23 V. M. Myasishchev dan OKB-156 A. N. Tupolev, serta mesin pesawat OKB-165 A. M. Lyulka dan OKB-276 N. D. Kuznetsov ditugaskan untuk mengembangkan pengebom strategik atom.
Reaktor nuklear pesawat dirancang di bawah pengawasan Ahli Akademik I. V. Kurchatov dan A. P. Aleksandrov. Tujuannya sama seperti orang Amerika: untuk mendapatkan kereta yang, setelah melarikan diri dari wilayah negara, akan dapat menyerang sasaran di mana saja di dunia (pertama sekali, tentu saja, di AS).
Ciri dari program penerbangan atom Soviet ialah ia berterusan walaupun topik itu sudah dilupakan di Amerika Syarikat.
Semasa penciptaan sistem kawalan nuklear, diagram litar terbuka dan tertutup dianalisis secara menyeluruh. Oleh itu, di bawah skema jenis terbuka, yang menerima kod "B", Biro Reka Bentuk Lyulka mengembangkan dua jenis mesin atom-turbojet - paksi, dengan laluan poros turbocompressor melalui reaktor anular, dan "lengan rocker" - dengan batang di luar reaktor, terletak di jalan aliran melengkung. Sebaliknya, Biro Reka Bentuk Kuznetsov mengusahakan mesin mengikut skema "A" yang ditutup.
Biro Reka Bentuk Myasishchev segera menyelesaikan masalah yang paling sukar - untuk merancang pengebom berat berkelajuan tinggi atom. Sehingga hari ini, dengan melihat gambar rajah kereta masa depan yang dibuat pada akhir 50-an, seseorang pasti dapat melihat ciri-ciri estetika teknikal abad ke-21! Ini adalah projek pesawat "60", "60M" (pesawat laut nuklear), "62" untuk enjin Lyulkovsk skema "B", dan juga "30" - sudah berada di bawah enjin Kuznetsov. Ciri-ciri pengebom "30" yang diharapkan adalah mengagumkan: kelajuan maksimum - 3600 km / jam, kelajuan pelayaran - 3000 km / jam.
Namun, perkara itu tidak sampai pada reka bentuk terperinci pesawat nuklear Myasishchev kerana pembubaran OKB-23 dalam kapasiti bebas dan pengenalannya ke roket dan ruang OKB-52 dari V. N. Chelomey.
Pada tahap pertama penyertaan dalam program ini, pasukan Tupolev adalah untuk membuat makmal terbang yang serupa dengan NB-36H Amerika dengan reaktor di atas kapal. Menerima sebutan Tu-95LAL, ia dibina berdasarkan pengebom strategik turboprop bersiri Tu-95M. Reaktor kami, seperti yang Amerika, tidak dikawan dengan enjin pesawat pengangkut. Perbezaan asas antara reaktor pesawat Soviet dan pesawat Amerika adalah bahawa ia disejukkan dengan air, dengan kuasa yang jauh lebih rendah (100 kW).
Reaktor domestik disejukkan oleh air litar primer, yang pada gilirannya memberi haba ke air litar sekunder, yang disejukkan oleh aliran udara yang mengalir melalui asupan udara. Ini adalah bagaimana rajah skematik enjin turboprop atom NK-14A Kuznetsov berjaya.
Makmal nuklear terbang Tu-95LAL pada tahun 1961-1962 mengangkat reaktor ke udara 36 kali dalam keadaan operasi dan "sejuk" untuk mengkaji keberkesanan sistem perlindungan biologi dan kesan radiasi pada sistem pesawat. Menurut keputusan ujian, ketua Jawatankuasa Negeri untuk Teknologi Penerbangan P. V. Dementyev, bagaimanapun, menyatakan dalam catatannya kepada kepemimpinan negara itu pada Februari 1962: dengan YSU dikembangkan di OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.), kerana kerja penyelidikan yang dilakukan tidak mencukupi untuk pengembangan prototaip peralatan ketenteraan, kerja ini mesti diteruskan."
Dalam pengembangan cadangan reka bentuk OKB-156, Biro Reka Bentuk Tupolev mengembangkan atas dasar pengebom Tu-95 sebuah projek pesawat Tu-119 eksperimental dengan mesin turboprop atom NK-14A. Oleh kerana tugas mencipta pengebom jarak jauh dengan penampilan peluru berpandu balistik antara benua dan peluru berpandu balistik berasaskan laut (di kapal selam) di USSR telah kehilangan kaitannya yang kritikal, Tupolevs menganggap Tu-119 sebagai model peralihan pada cara membuat pesawat anti-kapal selam nuklear berdasarkan pesawat penumpang jarak jauh Tu-114, yang juga "berkembang" dari Tu-95. Matlamat ini cukup konsisten dengan keprihatinan kepimpinan Soviet mengenai penyebaran oleh Amerika pada tahun 1960 sistem peluru berpandu nuklear kapal selam dengan ICBM Polaris dan kemudian Poseidon.
Walau bagaimanapun, projek pesawat seperti itu tidak dilaksanakan. Tinggal pada tahap reka bentuk dan rancangan untuk mewujudkan keluarga pengebom supersonik Tupolev dengan YSU dengan nama kod Tu-120, yang, seperti pemburu udara atom untuk kapal selam, dirancang untuk diuji pada tahun 70-an …
Walaupun begitu, Kremlin menyukai idea untuk memberikan penerbangan tentera laut kapal terbang anti-kapal selam dengan jarak penerbangan tanpa had untuk memerangi kapal selam nuklear NATO di mana-mana wilayah lautan. Lebih-lebih lagi, mesin ini seharusnya membawa seberapa banyak peluru senjata anti-kapal selam - peluru berpandu, torpedo, muatan kedalaman (termasuk nuklear) dan pelampung sonar. Itulah sebabnya pilihan jatuh pada pesawat pengangkutan tentera berat An-22 "Antey" dengan daya tampung 60 tan - pesawat turboprop badan lebar terbesar di dunia. Pesawat masa depan An-22PLO dirancang untuk dilengkapi dengan empat mesin atom-turboprop NK-14A dan bukannya NK-12MA standard.
Program untuk membuat yang tidak dapat dilihat di armada lain mesin bersayap menerima kod nama "Aist", dan reaktor untuk NK-14A dikembangkan di bawah kepimpinan Ahli Akademik A. P. Aleksandrov. Pada tahun 1972, ujian reaktor bermula di makmal terbang An-22 (sejumlah 23 penerbangan), dan kesimpulan dibuat mengenai keselamatannya dalam operasi normal. Dan sekiranya berlaku kemalangan serius, dapat dipisahkan unit reaktor dan litar utama dari pesawat jatuh dengan pendaratan lembut dengan payung terjun.
Secara amnya, reaktor penerbangan "Aist" telah menjadi pencapaian sains dan teknologi nuklear yang paling sempurna dalam bidang aplikasinya.
Mengingat bahawa berdasarkan pesawat An-22, ia juga direncanakan untuk membuat sistem peluru berpandu penerbangan strategik antarbenua An-22R dengan peluru berpandu balistik kapal selam R-27, jelaslah potensi besar yang dapat diterima oleh kapal induk tersebut jika dipindahkan ke "tujahan atom" »Dengan enjin NK-14A! Dan walaupun hal-hal yang tidak berkaitan dengan pelaksanaan kedua-dua projek An-22PLO dan proyek An-22R, harus dinyatakan bahawa negara kita tetap mengatasi Amerika Syarikat dalam bidang pembuatan loji tenaga nuklear penerbangan.
Tidak ada keraguan bahawa pengalaman ini, walaupun eksotisisme, masih dapat bermanfaat, tetapi pada tahap pelaksanaan yang lebih tinggi.
Perkembangan sistem pengintaian dan pesawat udara jarak jauh tanpa pemandu mungkin mengikuti jalan penggunaan sistem nuklear pada mereka - andaian seperti itu sudah dibuat di luar negara.
Para saintis juga meramalkan bahawa pada akhir abad ini, berjuta-juta penumpang kemungkinan akan diangkut dengan pesawat penumpang berkuasa nuklear. Sebagai tambahan kepada manfaat ekonomi yang jelas berkaitan dengan penggantian minyak tanah penerbangan dengan bahan bakar nuklear, kita berbicara tentang penurunan tajam dalam sumbangan penerbangan, yang, dengan peralihan ke sistem tenaga nuklear, akan berhenti "memperkaya" atmosfera dengan karbon dioksida, kepada kesan rumah hijau global.
Pada pendapat penulis, sistem nuklear penerbangan sangat sesuai dengan kompleks pengangkutan-pengangkutan komersial masa depan berdasarkan pesawat kargo super-berat: sebagai contoh, "feri udara" raksasa yang sama M-90 dengan daya tampung 400 tan, dicadangkan oleh para pereka kilang pembuatan mesin eksperimen yang diberi nama VM Myasishchev.
Sudah tentu, ada masalah dari segi mengubah pendapat masyarakat yang memihak kepada penerbangan awam nuklear. Masalah serius yang berkaitan dengan memastikan keselamatan nuklear dan anti-pengganas juga harus diselesaikan (omong-omong, para pakar menyebutkan penyelesaian domestik dengan "menembak" parasut reaktor sekiranya berlaku kecemasan). Tetapi jalan raya, yang dipukul lebih dari setengah abad yang lalu, akan dikuasai oleh pejalan kaki.
