تجربیات به دست آمده در دهه 50-70 قرن بیستم هنوز در قرن XXI مفید خواهد بود
شاید عجیب به نظر برسد که قدرت هسته ای ، که به طور محکم در زمین ، در هیدروسفر و حتی در فضا ریشه دارد ، در هوا ریشه دوانده است. این در حالی است که ملاحظات ظاهری ایمنی (هرچند نه تنها آنها) از مزایای فنی و عملیاتی آشکار ناشی از معرفی نیروگاه های هسته ای (NPS) در حمل و نقل هوایی بیشتر بود.
در عین حال ، احتمال عواقب شدید حوادث با چنین هواپیماهایی ، به شرط بی نقص بودن آنها ، به سختی می تواند در مقایسه با سیستم های فضایی با استفاده از نیروگاه های هسته ای (NPP) بیشتر باشد. و به خاطر بی طرفی ، شایان ذکر است: حادثه ماهواره زمین مصنوعی شوروی Kosmos-954 از نوع US-A ، که در سال 1978 با سقوط قطعات آن در قلمرو کانادا رخ داد ، که در سال 1978 رخ داد. ، منجر به محدود شدن سیستم شناسایی و تعیین فضاهای دریایی نشد. (MKRTs) "Legend" ، که عنصر آن دستگاههای US-A (17F16-K) بود.
از سوی دیگر ، شرایط کار نیروگاه هسته ای هوانوردی که برای ایجاد نیروی محرکه در تولید راکتور هسته ای که در موتور توربین گازی به هوا عرضه می شود ، طراحی شده است با شرایط نیروگاه های هسته ای ماهواره ای که مولد ترموالکتریک هستند کاملاً متفاوت است. امروزه دو نمودار کلی از سیستم کنترل هسته ای هوانوردی ارائه شده است - نوع باز و بسته. طرح نوع باز باعث گرم شدن هوای فشرده توسط کمپرسور مستقیماً در کانال های راکتور با خروجی بعدی آن از طریق نازل جت می شود و نوع بسته گرمایش هوا را با استفاده از مبدل حرارتی ، در یک حلقه بسته از آن فراهم می کند. مایع خنک کننده گردش می کند مدار بسته می تواند یک یا دو مدار باشد ، و از نظر اطمینان از ایمنی عملیات ، گزینه دوم ترجیح داده می شود ، زیرا بلوک راکتور با مدار اول می تواند در یک پوسته ضد ضربه محافظ قرار گیرد. که در صورت تصادف هواپیما از عواقب فاجعه بار جلوگیری می کند.
در سیستم های هسته ای هوانوردی از نوع بسته ، می توان از راکتورهای آب تحت فشار و راکتورهای نوترونی سریع استفاده کرد. هنگام اجرای یک طرح دو مدار با یک راکتور "سریع" در اولین مدار NPS ، هر دو فلز قلیایی مایع (سدیم ، لیتیوم) و یک گاز بی اثر (هلیوم) به عنوان یک مایع خنک کننده ، و در دوم ، قلیایی استفاده می شود. فلزات (سدیم مایع ، سدیم یوتکتیک ، و غیره) پتاسیم).
در هوا - راکتور
ایده استفاده از انرژی هسته ای در حمل و نقل هوایی در سال 1942 توسط یکی از رهبران پروژه منهتن ، انریکو فرمی مطرح شد. او به فرماندهی نیروی هوایی ایالات متحده علاقه مند شد و در سال 1946 آمریکایی ها پروژه NEPA (انرژی هسته ای برای پیشرانش هواپیماها) را که برای تعیین امکانات ایجاد یک بمب افکن با برد نامحدود و هواپیماهای شناسایی طراحی شده بود ، آغاز کردند.
اول از همه ، انجام تحقیقات مربوط به حفاظت در برابر اشعه خدمه و پرسنل خدمات زمینی ، و ارزیابی احتمالی-موقعیتی حوادث احتمالی ضروری بود. به منظور سرعت بخشیدن به کار ، پروژه NEPA در سال 1951 توسط نیروی هوایی ایالات متحده به برنامه هدف ANP (پیشرانه هسته ای هواپیما) گسترش یافت. در چارچوب خود ، شرکت جنرال الکتریک یک مدار باز ایجاد کرد و شرکت پرات ویتنی یک مدار بسته YSU را توسعه داد.
برای آزمایش راکتور هسته ای هوانوردی آینده (منحصراً در حالت پرتاب فیزیکی) و حفاظت بیولوژیکی ، بمب افکن استراتژیک سری B-36H Peacemaker شرکت Convair با شش موتور پیستونی و چهار موتور توربوجت در نظر گرفته شده بود. این یک هواپیمای هسته ای نبود ، بلکه فقط یک آزمایشگاه پرواز بود ، جایی که راکتور باید در آنجا آزمایش می شد ، اما NB -36H - Bomber Bomber ("بمب افکن اتمی") نامگذاری شده بود. کابین خلبان به یک کپسول سربی و لاستیکی با یک محافظ فولادی و سربی اضافی تبدیل شد. برای محافظت در برابر اشعه نوترونی ، پانل های مخصوص پر از آب در بدنه قرار داده شد.
نمونه اولیه راکتور هواپیما ARE (آزمایش راکتور هواپیما) ، که در سال 1954 توسط آزمایشگاه ملی اوک ریج ایجاد شد ، به عنوان اولین راکتور هسته ای همگن جهان با ظرفیت 2.5 مگاوات بر روی سوخت از یک نمک مذاب - فلوراید سدیم و تترافلوریدهای زیرکونیوم و اورانیوم تبدیل شد.
مزیت این نوع راکتورها در عدم امکان اساسی تصادف با تخریب هسته نهفته است و خود مخلوط نمک سوخت ، در مورد NSU هوانوردی نوع بسته ، به عنوان خنک کننده اولیه عمل می کند. هنگامی که از نمک مذاب به عنوان مایع خنک کننده استفاده می شود ، در مقایسه با سدیم مایع ، ظرفیت حرارتی نمک مذاب امکان استفاده از پمپ های گردش خون با ابعاد کوچک را فراهم می آورد و از کاهش مصرف فلزات سود می برد. طراحی نیروگاه راکتور به طور کلی و هدایت حرارتی پایین باید پایداری موتور هواپیمای هسته ای را در برابر جهش ناگهانی دما در مدار اول تضمین کند.
بر اساس راکتور ARE ، آمریکایی ها یک هواپیمای آزمایشی YSU HTRE (آزمایش راکتور انتقال حرارت) ایجاد کرده اند. بدون توضیح بیشتر ، جنرال داینامیکس موتور هسته ای هواپیمای X-39 را بر اساس موتور توربوجت سری J47 برای بمب افکن های استراتژیک B-36 و B-47 "Stratojet" طراحی کرد-به جای محفظه احتراق ، هسته راکتور در آن قرار گرفت.
Convair قصد داشت X-39 را به X-6 عرضه کند-شاید نمونه اولیه آن بمب افکن استراتژیک مافوق صوت B-58 Hustler باشد که اولین پرواز خود را در سال 1956 انجام داد. علاوه بر این ، نسخه اتمی یک بمب افکن زیر صوتی با تجربه همان شرکت YB-60 نیز در نظر گرفته شد. با این حال ، آمریکایی ها سیستم کنترل هسته ای هوانوردی مدار باز را کنار گذاشتند ، زیرا فرسایش دیواره های کانال های هوایی هسته راکتور X-39 منجر به این واقعیت می شود که هواپیما یک مسیر رادیواکتیو را پشت سر می گذارد و محیط را آلوده می کند. به
امید به موفقیت توسط نیروگاه هسته ای نوع پر بسته شرکت پرات ویتنی ، ایمن تر از تابش ، وعده داده شد که جنرال داینامیکس نیز در آن دخیل بود. برای این موتورها ، شرکت "Convair" ساخت هواپیمای آزمایشی NX-2 را آغاز کرد. هر دو نسخه توربوجت و توربوپراپ بمب افکن های هسته ای با نیروگاه های هسته ای از این نوع در حال کار بودند.
با این حال ، پذیرش موشک های بالستیک قاره پیمای اطلس در سال 1959 ، با قابلیت حمله به اهداف در اتحاد جماهیر شوروی از قاره ایالات متحده ، برنامه ANP را خنثی کرد ، به ویژه از آنجا که نمونه های تولید هواپیماهای اتمی قبل از 1970 به سختی ظاهر می شد. در نتیجه ، در مارس 1961 ، تمام کارهای این منطقه در ایالات متحده با تصمیم شخصی رئیس جمهور جان اف کندی متوقف شد و هواپیمای اتمی واقعی هرگز ساخته نشد.
نمونه پروازی راکتور هواپیما ASTR (راکتور تست سپر هواپیما) ، واقع در محفظه بمب آزمایشگاه پرواز NB-36H ، یک راکتور نوترونی سریع 1 مگاواتی بود که به موتورها وصل نبود و با دی اکسید اورانیوم کار می کرد و توسط جریانی از هوا که از طریق ورودی های مخصوص هوا گرفته می شود.از سپتامبر 1955 تا مارس 1957 ، NB-36H 47 پرواز با ASTR بر روی مناطق خالی از سکنه در ایالت های نیومکزیکو و تگزاس انجام داد ، پس از آن ماشین هرگز به آسمان بلند نشد.
لازم به ذکر است که نیروی هوایی ایالات متحده همچنین با مشکل موتور هسته ای موشک های کروز یا همانطور که تا دهه 1960 مرسوم بود برای هواپیماهای پرتابه برخورد می کرد. به عنوان بخشی از پروژه پلوتو ، آزمایشگاه لیورمور دو نمونه از موتور رمجت هسته ای Tory ایجاد کرد که قرار بود بر روی موشک کروز مافوق صوت SLAM نصب شود. اصل "گرمایش اتمی" هوا با عبور از هسته راکتور در اینجا مشابه موتورهای توربین گاز هسته ای نوع باز بود ، تنها با یک تفاوت: موتور ramjet فاقد کمپرسور و توربین است. توریس ، با موفقیت در زمین در سالهای 1961-1964 آزمایش شد ، اولین و تا کنون تنها نیروگاههای هسته ای واقعاً هوانوردی (به طور دقیق تر ، موشکی و هوانوردی) هستند. اما این پروژه نیز به عنوان ناامیدکننده در زمینه موفقیت در ایجاد موشک های بالستیک بسته شد.
بگیرید و سبقت بگیرید
البته ، ایده استفاده از انرژی هسته ای در حمل و نقل هوایی ، مستقل از آمریکایی ها ، در اتحاد جماهیر شوروی نیز توسعه یافت. در واقع ، در غرب ، بدون دلیل ، آنها مشکوک بودند که چنین کاری در اتحاد جماهیر شوروی انجام می شود ، اما با اولین افشای واقعیت در مورد آنها ، آنها به هم ریختند. در 1 دسامبر 1958 ، هفته هوانوردی گزارش داد: اتحاد جماهیر شوروی یک بمب افکن راهبردی با موتورهای هسته ای ایجاد می کند ، که باعث هیجان قابل توجهی در آمریکا شد و حتی به حفظ علاقه به برنامه ANP ، که قبلاً شروع به محو شدن کرده بود ، کمک کرد. با این حال ، در نقاشی های همراه مقاله ، هنرمند تحریریه هواپیمای M-50 دفتر طراحی آزمایشی VM Myasishchev را که در آن زمان در حال توسعه بود ، با ظاهر کاملاً "آینده نگر" ، که دارای موتورهای معمولی توربوجت بود ، به طور کامل به تصویر کشید. به به هر حال ، معلوم نیست که آیا این نشریه با "تقابل" در KGB اتحاد جماهیر شوروی دنبال شد یا خیر: کار بر روی M-50 در فضایی با شدیدترین محرمانه انجام شد ، بمب افکن اولین پرواز خود را دیرتر از ذکر شده در مطبوعات غربی ، در اکتبر 1959 ، و این خودرو تنها در جولای 1961 در رژه هوایی در توشینو به عموم مردم ارائه شد.
در مورد مطبوعات اتحاد جماهیر شوروی ، برای اولین بار مجله "Technics - Youth" در شماره 8 در سال 1955 مجله "Technics - Youth" به طور کلی در مورد هواپیمای اتمی گفت: "انرژی اتمی به طور فزاینده ای در صنعت ، انرژی ، کشاورزی و پزشکی. اما زمان استفاده از آن در حمل و نقل هوایی چندان دور نیست. از میدان های هوایی ، ماشین های غول پیکر به آسانی به هوا بلند می شوند. هواپیماهای هسته ای قادر خواهند بود تقریباً تا زمانی که دوست دارید پرواز کنند ، بدون اینکه ماه ها در زمین فرو بروند و ده ها پرواز بدون توقف در سراسر جهان با سرعت مافوق صوت انجام دهند. " مجله ، با اشاره به هدف نظامی وسیله نقلیه (هواپیماهای مدنی نیازی به حضور در آسمان "تا زمانی که دوست دارید") ندارند ، با این وجود یک طرح فرضی از یک هواپیمای مسافربری باری با یک نیروگاه هسته ای نوع باز ارائه کرد. به
با این حال ، گروه میاسیشفسکی ، و نه تنها ، در واقع با هواپیماهای دارای نیروگاه هسته ای سروکار داشتند. اگرچه فیزیکدانان شوروی از اواخر دهه 40 در حال بررسی امکان ایجاد آنها هستند ، اما کار عملی در این جهت در اتحاد جماهیر شوروی بسیار دیرتر از ایالات متحده آغاز شد و شروع آن با فرمان شورای وزیران بود. اتحاد جماهیر شوروی شماره 1561-868 12 آگوست 1955. به گفته وی ، OKB-23 V. M. Myasishchev و OKB-156 A. N. Tupolev ، و همچنین موتور هواپیما OKB-165 A. M. Lyulka و OKB-276 N. D. Kuznetsov مأموریت توسعه بمب افکن های استراتژیک اتمی را داشتند.
راکتور هسته ای هواپیما زیر نظر دانشگاهیان I. V. Kurchatov و A. P. Aleksandrov طراحی شد. هدف آمریکایی ها یکسان بود: دستیابی به خودرویی که با بلند شدن از خاک کشور بتواند به اهداف در هر نقطه از جهان (البته اول از همه ، البته در ایالات متحده) حمله کند.
یکی از ویژگیهای برنامه هوانوردی اتمی شوروی این بود که حتی زمانی که موضوع در ایالات متحده فراموش شده بود ، ادامه یافت.
در طول ایجاد سیستم کنترل هسته ای ، نمودارهای مدار باز و بسته به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بنابراین ، تحت طرح نوع باز ، که کد "B" را دریافت کرد ، دفتر طراحی لیولکا دو نوع موتور توربوجت اتمی -محوری ، با عبور محور توربوکمپرسور از طریق یک راکتور حلقوی و "بازوهای راک" -توسعه داد. با یک شفت خارج از راکتور ، واقع در یک مسیر جریان منحنی. به نوبه خود ، دفتر طراحی کوزنتسف بر اساس موتور بسته "A" روی موتورها کار کرد.
دفتر طراحی میاسیشچف بلافاصله کار سخت ترین-ظاهراً دشوارترین کار-طراحی بمب افکن های سنگین فوق سریع اتمی را آغاز کرد. حتی امروزه نیز با نگاهی به نمودارهای خودروهای آینده که در اواخر دهه 50 ساخته شده اند ، قطعاً می توان ویژگی های زیبایی شناسی فنی قرن 21 را مشاهده کرد! اینها پروژه های هواپیماهای "60" ، "60M" (هواپیمای هسته ای) ، "62" برای موتورهای لیولکوفسک طرح "B" ، و همچنین "30" است - قبلاً تحت موتورهای کوزنتسوف. ویژگی های مورد انتظار بمب افکن "30" چشمگیر است: حداکثر سرعت - 3600 کیلومتر در ساعت ، سرعت حرکت - 3000 کیلومتر در ساعت.
با این حال ، به دلیل انحلال OKB-23 در ظرفیت مستقل و معرفی آن به موشک و فضا OKB-52 V. N. Chelomey ، موضوع به طراحی دقیق هواپیمای هسته ای Myasishchev نرسید.
در مرحله اول مشارکت در برنامه ، تیم توپولف قرار بود آزمایشگاهی پرواز شبیه به NB-36H آمریکایی با راکتور در هواپیما ایجاد کند. با دریافت نام Tu-95LAL ، بر اساس بمب افکن راهبردی سنگین Tu-95M توربوپراپ سری ساخته شد. راکتور ما ، مانند هواپیمای آمریکایی ، با موتورهای هواپیمای حامل جفت نشده بود. تفاوت اساسی بین راکتور هواپیمای اتحاد جماهیر شوروی و هواپیمای آمریکایی در این بود که آن را آب خنک می کرد و قدرت بسیار کمتری (100 کیلو وات) داشت.
رآکتور داخلی توسط آب مدار اولیه خنک می شود ، که به نوبه خود گرما را به آب مدار ثانویه می دهد ، که توسط جریان هوا که از طریق ورودی هوا عبور می کند ، خنک می شود. به این ترتیب نمودار شماتیک موتور توربوپروپ اتمی NK-14A Kuznetsov تهیه شد.
آزمایشگاه هسته ای پرواز Tu-95LAL در سالهای 1961-1962 ، راکتور را 36 بار در حالت عملیاتی و در حالت "سرد" به منظور بررسی اثربخشی سیستم حفاظت بیولوژیکی و تأثیر تابش بر سیستم هواپیما ، به هوا منتقل کرد. به با توجه به نتایج آزمایش ، رئیس کمیته دولتی فناوری هوانوردی P. V. Dementyev ، با این حال ، در یادداشت خود به رهبری کشور در فوریه 1962 اشاره کرد: با YSU در OKB -301 SA Lavochkin توسعه داده شد. - K. Ch.) ، از آنجا که کار تحقیقاتی انجام شده برای توسعه نمونه های اولیه تجهیزات نظامی کافی نیست ، این کار باید ادامه یابد."
در توسعه ذخیره طراحی OKB-156 ، دفتر طراحی توپولف بر اساس بمب افکن Tu-95 پروژه هواپیمای آزمایشی Tu-119 با موتورهای توربوپروپ اتمی NK-14A را توسعه داد. از آنجا که وظیفه ایجاد یک بمب افکن دور برد با ظاهر شدن موشک های بالستیک قاره پیمای قاره پیما و موشک های بالستیک دریایی (در زیردریایی ها) در اتحاد جماهیر شوروی اهمیت حیاتی خود را از دست داده است ، توپولوف ها Tu-119 را به عنوان یک مدل انتقالی در نظر گرفتند. راه ایجاد هواپیمای ضد زیردریایی هسته ای بر اساس هواپیمای مسافربری دوربرد Tu-114 ، که همچنین از Tu-95 "رشد" کرد. این هدف کاملاً با نگرانی رهبری اتحاد جماهیر شوروی در مورد استقرار سیستم موشکی هسته ای زیر دریایی توسط آمریکایی ها در دهه 1960 با ICBM های Polaris و سپس Poseidon مطابقت داشت.
با این حال ، پروژه چنین هواپیمایی اجرا نشد.در مرحله طراحی باقی ماند و برنامه های ایجاد خانواده بمب افکن های مافوق صوت توپولف با YSU با نام رمز Tu-120 ، که مانند شکارچی هوای اتمی برای زیردریایی ها ، برنامه ریزی شده بود در دهه 70 آزمایش شود …
با این وجود ، کرملین از ایده دادن هواپیمای ضد زیردریایی به هواپیماهای دریایی با برد پرواز نامحدود برای مقابله با زیردریایی های هسته ای ناتو در هر منطقه ای از اقیانوس ها خوشش آمد. علاوه بر این ، این دستگاه قرار بود تا آنجا که ممکن است مهمات تسلیحات ضد زیردریایی - موشک ، اژدر ، بارهای عمیق (از جمله هسته ای) و شناورهای سونار حمل کند. به همین دلیل انتخاب بر روی هواپیمای حمل و نقل سنگین نظامی An-22 "Antey" با ظرفیت حمل 60 تن-بزرگترین هواپیمای توربوپراپ پهن بدن در جهان قرار گرفت. هواپیمای آینده An-22PLO قرار بود به جای استاندارد NK-12MA مجهز به چهار موتور اتمی توربوپراپ NK-14A باشد.
برنامه ایجاد چنین ناشناخته ای در ناوگان دیگر یک ماشین بالدار رمز "Aist" را دریافت کرد و راکتور NK-14A تحت رهبری آکادمیک A. P. Aleksandrov توسعه یافت. در سال 1972 ، آزمایشات راکتور در آزمایشگاه پروازی An-22 (در مجموع 23 پرواز) آغاز شد و در مورد ایمنی آن در عملکرد عادی نتیجه گیری شد. و در صورت تصادف جدی ، پیش بینی شده بود که واحد راکتور و مدار اولیه را با فرود نرم با چتر نجات از هواپیمای در حال سقوط جدا کند.
به طور کلی ، راکتور هوانوردی "Aist" به کاملترین دستاورد علم و فناوری هسته ای در زمینه کاربرد خود تبدیل شده است.
با توجه به اینکه بر اساس هواپیمای An-22 همچنین ایجاد یک سیستم موشکی استراتژیک هوانوردی بین قاره ای An-22R با موشک بالستیک زیردریایی R-27 برنامه ریزی شده بود ، واضح است که چنین ناو هواپیمایی چه بالقوه قدرتمندی می تواند داشته باشد. به "نیروی اتمی" منتقل شده است »با موتورهای NK-14A! و اگرچه همه چیز به اجرای پروژه An-22PLO و پروژه An-22R نرسید ، اما باید اظهار داشت که کشور ما با این وجود در زمینه ایجاد نیروگاه هسته ای هوانوردی از ایالات متحده پیشی گرفته است.
شکی نیست که این تجربه ، علیرغم عجیب و غریب بودن آن ، هنوز هم می تواند مفید باشد ، اما در سطح اجرای با کیفیت بالاتر.
توسعه سیستم های هواپیمای جاسوسی و ضربتی بسیار دوربرد بدون سرنشین ممکن است مسیر استفاده از سیستم های هسته ای را در آنها دنبال کند-چنین فرضیاتی در حال حاضر در خارج از کشور مطرح شده است.
دانشمندان همچنین پیش بینی کرده اند که تا پایان این قرن ، میلیون ها مسافر با هواپیماهای مسافربری هسته ای جابجا می شوند. علاوه بر مزایای اقتصادی آشکار مربوط به جایگزینی نفت سفید هوانوردی با سوخت هسته ای ، ما در مورد کاهش شدید سهم حمل و نقل هوایی صحبت می کنیم ، که با انتقال به سیستم های هسته ای ، "غنی سازی" جو با دی اکسید کربن را متوقف می کند. ، به اثر گلخانه ای جهانی.
به نظر نویسنده ، سیستم های هسته ای هوانوردی کاملاً در مجتمع های تجاری حمل و نقل هوایی آینده مبتنی بر هواپیماهای باری فوق سنگین قرار می گیرند: به عنوان مثال ، همان "کشتی هوایی" غول پیکر M-90 با ظرفیت حمل 400 تن ، پیشنهاد شده توسط طراحان کارخانه ماشین سازی تجربی به نام VM Myasishchev.
البته مشکلاتی در زمینه تغییر افکار عمومی به نفع هوانوردی غیرنظامی هسته ای وجود دارد. مسائل جدی مربوط به تضمین امنیت هسته ای و ضد تروریستی آن نیز باید حل شود (به هر حال ، کارشناسان راه حل داخلی را با "شلیک" چتر نجات به راکتور در مواقع اضطراری ذکر می کنند). اما جاده ، بیش از نیم قرن پیش مورد ضرب و شتم قرار گرفته است.
