L'esperienza maturata negli anni 50-70 del XX secolo sarà ancora utile nel XXI secolo
Può sembrare strano che l'energia nucleare, che è saldamente radicata nella terra, nell'idrosfera e persino nello spazio, non abbia attecchito nell'aria. Questo è il caso in cui le apparenti considerazioni di sicurezza (anche se non solo) hanno superato gli ovvi vantaggi tecnici e operativi derivanti dall'introduzione delle centrali nucleari (NPS) nell'aviazione.
Nel frattempo, la probabilità di gravi conseguenze di incidenti con tali aeromobili, a condizione che siano perfetti, difficilmente può essere considerata maggiore rispetto ai sistemi spaziali che utilizzano centrali nucleari (NPP). E per motivi di obiettività, vale la pena ricordare: l'incidente del satellite terrestre artificiale sovietico Kosmos-954 del tipo USA-A, avvenuto nel 1978 con la caduta dei suoi frammenti nel territorio del Canada, avvenuto nel 1978, non ha portato alla riduzione del sistema di ricognizione spaziale marittima e di designazione dei bersagli (MKRT) "Legend", il cui elemento erano i dispositivi US-A (17F16-K).
D'altra parte, le condizioni operative di una centrale nucleare aeronautica progettata per creare spinta generando calore in un reattore nucleare fornito all'aria in un turbomotore a gas sono completamente diverse da quelle delle centrali nucleari satellitari, che sono generatori termoelettrici. Oggi sono stati proposti due diagrammi schematici di un sistema di controllo nucleare dell'aviazione: un tipo aperto e uno chiuso. Lo schema di tipo aperto prevede il riscaldamento dell'aria compressa da parte del compressore direttamente nei canali del reattore con il suo successivo deflusso attraverso l'ugello del getto, e il tipo chiuso prevede il riscaldamento dell'aria mediante uno scambiatore di calore, in un circuito chiuso del quale il liquido di raffreddamento circola. Il circuito chiuso può essere a uno o due circuiti e, dal punto di vista della sicurezza operativa, la seconda opzione sembra la più preferibile, poiché il blocco del reattore con il primo circuito può essere collocato in un guscio protettivo antiurto, la tenuta di cui previene conseguenze catastrofiche in caso di incidenti aerei.
Nei sistemi nucleari dell'aviazione di tipo chiuso, possono essere utilizzati reattori ad acqua pressurizzata e reattori a neutroni veloci. Quando si implementa uno schema a due circuiti con un reattore "veloce" nel primo circuito della NPS, come refrigerante verrebbero utilizzati sia metalli alcalini liquidi (sodio, litio) che un gas inerte (elio), e nel secondo, alcali metalli (sodio liquido, sodio fuso eutettico, ecc.) potassio).
IN ARIA - REATTORE
L'idea di utilizzare l'energia nucleare nell'aviazione fu avanzata nel 1942 da uno dei leader del Progetto Manhattan, Enrico Fermi. Si interessò al comando della US Air Force e nel 1946 gli americani si imbarcarono nel progetto NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), progettato per determinare le possibilità di creare un bombardiere a raggio illimitato e un aereo da ricognizione.
In primo luogo è stato necessario condurre ricerche relative alla protezione antiradiazioni dell'equipaggio e del personale di servizio a terra, e dare una valutazione probabilistico-situazionale di possibili incidenti. Al fine di accelerare il lavoro, il progetto NEPA nel 1951 fu ampliato dall'aeronautica statunitense al programma target ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). All'interno della sua struttura, la società General Electric ha sviluppato un circuito aperto e la società Pratt-Whitney ha sviluppato un circuito YSU chiuso.
Per testare il futuro reattore nucleare dell'aviazione (esclusivamente nella modalità di lanci fisici) e la protezione biologica, il bombardiere strategico seriale B-36H Peacemaker della società Convair era previsto con sei motori a pistoni e quattro turboreattori. Non era un aereo nucleare, ma era solo un laboratorio volante, dove doveva essere testato il reattore, ma fu designato NB-36H - Bombardiere nucleare ("bombardiere atomico"). La cabina di pilotaggio è stata trasformata in una capsula di piombo e gomma con uno scudo aggiuntivo in acciaio e piombo. Per proteggersi dalle radiazioni di neutroni, nella fusoliera sono stati inseriti speciali pannelli pieni d'acqua.
Il prototipo del reattore aereo ARE (Aircraft Reactor Experiment), creato nel 1954 dall'Oak Ridge National Laboratory, è diventato il primo reattore nucleare omogeneo al mondo con una capacità di 2,5 MW a combustibile da un sale fuso - fluoruro di sodio e tetrafluoruri di zirconio e uranio.
Il vantaggio di questo tipo di reattori risiede nella fondamentale impossibilità di un incidente con la distruzione del nocciolo, e la stessa miscela di sale combustibile, nel caso di una NSU aeronautica di tipo chiuso, fungerebbe da refrigerante primario. Quando si utilizza un sale fuso come refrigerante, maggiore, rispetto, ad esempio, al sodio liquido, la capacità termica del sale fuso consente l'utilizzo di pompe di circolazione di piccole dimensioni e beneficia di una diminuzione del consumo di metallo del la progettazione dell'impianto del reattore nel suo complesso e la bassa conducibilità termica avrebbero dovuto garantire la stabilità del motore nucleare dell'aereo contro gli sbalzi di temperatura nel primo circuito.
Sulla base del reattore ARE, gli americani hanno sviluppato un aereo sperimentale YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Senza ulteriori indugi, General Dynamics ha progettato il motore nucleare dell'aereo X-39 basato sul motore turbogetto seriale J47 per i bombardieri strategici B-36 e B-47 "Stratojet" - invece di una camera di combustione, è stato inserito il nucleo del reattore.
Convair intendeva fornire l'X-39 all'X-6 - forse il suo prototipo sarebbe stato il bombardiere strategico supersonico B-58 Hustler, che fece il suo primo volo nel 1956. Inoltre, è stata presa in considerazione anche la versione atomica di un bombardiere subsonico esperto della stessa società YB-60. Tuttavia, gli americani hanno abbandonato il sistema di controllo nucleare dell'aviazione a circuito aperto, considerando che l'erosione delle pareti dei canali d'aria del nucleo del reattore X-39 porterà al fatto che l'aereo lascerà dietro di sé una scia radioattiva, inquinando l'ambiente.
La speranza di successo è stata promessa dalla centrale nucleare di tipo chiuso più sicura dalle radiazioni della società Pratt-Whitney, alla cui creazione è stata coinvolta anche la General Dynamics. Per questi motori, la società "Convair" ha iniziato la costruzione dell'aereo sperimentale NX-2. Erano in fase di elaborazione sia le versioni a turbogetto che a turboelica di bombardieri nucleari con centrali nucleari di questo tipo.
Tuttavia, l'adozione nel 1959 dei missili balistici intercontinentali Atlas, in grado di colpire bersagli in URSS dagli Stati Uniti continentali, ha neutralizzato il programma ANP, tanto più che campioni di produzione di velivoli atomici difficilmente sarebbero apparsi prima del 1970. Di conseguenza, nel marzo 1961, tutti i lavori in quest'area negli Stati Uniti furono interrotti per decisione personale del presidente John F. Kennedy e non fu mai costruito un vero aereo atomico.
Il campione di volo del reattore aeronautico ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), situato nel vano bombe del laboratorio volante NB-36H, era un reattore a neutroni veloci da 1 MW che non era collegato ai motori e funzionava con biossido di uranio e raffreddato da un flusso d'aria prelevato attraverso apposite prese d'aria. Dal settembre 1955 al marzo 1957, l'NB-36H effettuò 47 voli con ASTR su aree disabitate degli stati del New Mexico e del Texas, dopodiché l'auto non fu mai sollevata in cielo.
Va notato che l'aeronautica americana si è occupata anche del problema di un motore nucleare per missili da crociera o, come si usava dire fino agli anni '60, per aerei a proiettile. Nell'ambito del progetto Plutone, il Livermore Laboratory ha creato due campioni del motore a reazione nucleare Tory, che doveva essere installato sul missile da crociera supersonico SLAM. Il principio del "riscaldamento atomico" dell'aria passando attraverso il nocciolo del reattore era qui lo stesso dei motori a turbina a gas nucleari di tipo aperto, con una sola differenza: il motore a getto d'aria manca di un compressore e di una turbina. I Tories, testati con successo a terra nel 1961-1964, sono le prime e finora le uniche centrali nucleari aeronautiche (più precisamente missilistiche e aeronautiche) realmente operative. Ma questo progetto è stato anche chiuso come senza speranza sullo sfondo dei successi nella creazione di missili balistici.
Raggiungi e sorpassa
Naturalmente, l'idea di utilizzare l'energia nucleare nell'aviazione, indipendentemente dagli americani, si è sviluppata anche in URSS. In realtà, in Occidente, non senza ragione, sospettavano che tale lavoro fosse svolto in Unione Sovietica, ma con la prima rivelazione del fatto su di loro si sono messi nei guai. Il 1 dicembre 1958, Aviation Week riferì: L'URSS sta creando un bombardiere strategico con motori nucleari, che ha causato una notevole eccitazione in America e ha persino contribuito a mantenere l'interesse per il programma ANP, che aveva già iniziato a svanire. Tuttavia, nei disegni che accompagnano l'articolo, l'artista editoriale ha raffigurato in modo abbastanza accurato l'aereo M-50 dell'ufficio di progettazione sperimentale VM Myasishchev, che era effettivamente in fase di sviluppo in quel momento, con un aspetto completamente "futuristico", che aveva motori a turbogetto convenzionali. Non è noto, tra l'altro, se questa pubblicazione sia stata seguita da una "resa dei conti" nel KGB dell'URSS: i lavori sull'M-50 si sono svolti in un'atmosfera della più stretta segretezza, il bombardiere ha effettuato il suo primo volo più tardi di la menzione sulla stampa occidentale, nell'ottobre 1959, e l'auto fu presentata al grande pubblico solo nel luglio 1961 alla parata aerea di Tushino.
Per quanto riguarda la stampa sovietica, per la prima volta l'aereo atomico è stato raccontato nei termini più generali dalla rivista "Tecnica - Gioventù" nel n. 8 per il 1955: "L'energia atomica è sempre più utilizzata nell'industria, nell'energia, nell'agricoltura e medicinale. Ma non è lontano il momento in cui verrà utilizzato nell'aviazione. Dagli aeroporti, macchine giganti si alzeranno facilmente in aria. Gli aerei nucleari potranno volare quasi per tutto il tempo che vorrai, senza sprofondare al suolo per mesi, effettuando decine di voli non-stop intorno al mondo a velocità supersonica». La rivista, accennando allo scopo militare del veicolo (gli aerei civili non hanno bisogno di essere in cielo "quanto vuoi"), presentava tuttavia un ipotetico schema di un aereo di linea cargo-passeggeri con una centrale nucleare di tipo aperto.
Tuttavia, il collettivo Myasishchevsky, e non solo, si è effettivamente occupato di aerei con centrali nucleari. Sebbene i fisici sovietici stiano studiando la possibilità della loro creazione dalla fine degli anni '40, il lavoro pratico in questa direzione in Unione Sovietica è iniziato molto più tardi che negli Stati Uniti, e l'inizio è stato posto dal decreto del Consiglio dei ministri del URSS n. 1561-868 del 12 agosto 1955. Secondo lui, OKB-23 V. M. Myasishchev e OKB-156 A. N. Tupolev, così come il motore aereo OKB-165 A. M. Lyulka e OKB-276 N. D. Kuznetsov sono stati incaricati di sviluppare bombardieri strategici atomici.
Il reattore nucleare dell'aereo è stato progettato sotto la supervisione degli accademici I. V. Kurchatov e A. P. Aleksandrov. L'obiettivo era lo stesso degli americani: ottenere un'auto che, decollata dal territorio del Paese, sarebbe stata in grado di colpire obiettivi in qualsiasi parte del mondo (in primis, ovviamente, negli USA).
Una caratteristica del programma di aviazione atomica sovietica era che continuava anche quando l'argomento era già dimenticato negli Stati Uniti.
Durante la creazione del sistema di controllo nucleare, gli schemi a circuito aperto e chiuso sono stati analizzati a fondo. Quindi, sotto lo schema di tipo aperto, che ha ricevuto il codice "B", il Lyulka Design Bureau ha sviluppato due tipi di motori a turbogetto atomico: assiali, con il passaggio dell'albero del turbocompressore attraverso un reattore anulare e "bilancieri" - con un pozzo all'esterno del reattore, situato in un percorso di flusso curvo. A sua volta, il Kuznetsov Design Bureau ha lavorato sui motori secondo lo schema "A" chiuso.
Il Myasishchev Design Bureau ha immediatamente iniziato a risolvere il compito più, apparentemente difficile: progettare bombardieri pesanti atomici ad altissima velocità. Ancora oggi, guardando gli schemi delle future auto realizzate alla fine degli anni '50, si possono sicuramente vedere le caratteristiche dell'estetica tecnica del 21° secolo! Questi sono i progetti di aerei "60", "60M" (idrovolante nucleare), "62" per i motori Lyulkovsk dello schema "B", così come "30" - già sotto i motori di Kuznetsov. Le caratteristiche attese del bombardiere "30" sono impressionanti: velocità massima - 3600 km / h, velocità di crociera - 3000 km / h.
Tuttavia, la questione non è arrivata alla progettazione dettagliata dell'aereo nucleare Myasishchev a causa della liquidazione di OKB-23 in una capacità indipendente e della sua introduzione nel razzo e nello spazio OKB-52 di V. N. Chelomey.
Nella prima fase della partecipazione al programma, il team di Tupolev doveva creare un laboratorio volante simile nello scopo all'americano NB-36H con un reattore a bordo. Ha ricevuto la designazione Tu-95LAL, è stato costruito sulla base del bombardiere strategico pesante turboelica seriale Tu-95M. Il nostro reattore, come quello americano, non era accoppiato ai motori della portaerei. La differenza fondamentale tra il reattore aereo sovietico e quello americano era che era raffreddato ad acqua, con una potenza molto inferiore (100 kW).
Il reattore domestico era raffreddato dall'acqua del circuito primario, che a sua volta dava calore all'acqua del circuito secondario, che veniva raffreddata dal flusso d'aria che attraversava la presa d'aria. Ecco come è stato elaborato il diagramma schematico del motore turboelica atomico NK-14A Kuznetsov.
Il laboratorio nucleare volante Tu-95LAL nel 1961-1962 sollevò il reattore in aria 36 volte sia nello stato operativo che nello stato "freddo" per studiare l'efficacia del sistema di protezione biologica e l'effetto delle radiazioni sui sistemi aeronautici. Secondo i risultati del test, il presidente del Comitato statale per la tecnologia aeronautica P. V. Dementyev, tuttavia, ha notato nella sua nota alla leadership del paese nel febbraio 1962: con YSU è stato sviluppato in OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.), poiché il lavoro di ricerca svolto è insufficiente per lo sviluppo di prototipi di equipaggiamento militare, questo lavoro deve essere continuato".
Nello sviluppo della riserva di progettazione dell'OKB-156, il Tupolev Design Bureau ha sviluppato sulla base del bombardiere Tu-95 un progetto di un aereo sperimentale Tu-119 con motori turboelica atomici NK-14A. Poiché il compito di creare un bombardiere a lunghissima gittata con la comparsa in URSS di missili balistici intercontinentali e missili balistici marittimi (sui sottomarini) ha perso la sua rilevanza critica, i Tupolev hanno considerato il Tu-119 come un modello di transizione su il modo per creare un aereo antisommergibile nucleare basato sull'aereo di linea passeggeri a lungo raggio Tu-114, anch'esso "cresciuto" dal Tu-95. Questo obiettivo era abbastanza coerente con la preoccupazione della leadership sovietica per il dispiegamento da parte degli americani negli anni '60 di un sistema missilistico nucleare sottomarino con ICBM Polaris e poi Poseidon.
Tuttavia, il progetto di un tale aereo non è stato implementato. Rimase in fase di progettazione e i piani per la creazione di una famiglia di bombardieri supersonici Tupolev con YSU con il nome in codice Tu-120, che, come il cacciatore di aria atomica per sottomarini, dovevano essere testati negli anni '70 …
Tuttavia, al Cremlino piaceva l'idea di dare all'aviazione navale un aereo antisommergibile con un raggio di volo illimitato per combattere i sottomarini nucleari della NATO in qualsiasi regione degli oceani. Inoltre, questa macchina avrebbe dovuto trasportare quante più munizioni possibili di armi antisommergibile: missili, siluri, cariche di profondità (incluse quelle nucleari) e boe sonar. Ecco perché la scelta è caduta su un pesante aereo da trasporto militare An-22 "Antey" con una capacità di carico di 60 tonnellate, il più grande aereo di linea a turboelica a fusoliera larga del mondo. Il futuro aereo An-22PLO doveva essere equipaggiato con quattro motori atomico-turboelica NK-14A invece dello standard NK-12MA.
Il programma per la creazione di un tale invisibile in qualsiasi altra flotta di una macchina alata ha ricevuto il nome in codice "Aist" e il reattore per l'NK-14A è stato sviluppato sotto la guida dell'accademico A. P. Aleksandrov. Nel 1972 iniziarono i test del reattore a bordo del laboratorio volante An-22 (per un totale di 23 voli) e si concluse la sua sicurezza durante il normale funzionamento. E in caso di incidente grave, si prevedeva di separare l'unità reattore e il circuito primario dal velivolo in caduta con un atterraggio morbido con il paracadute.
In generale, il reattore dell'aviazione "Aist" è diventato il risultato più perfetto della scienza e della tecnologia nucleare nel suo campo di applicazione.
Considerando che sulla base del velivolo An-22 era prevista anche la realizzazione di un sistema missilistico intercontinentale strategico per l'aviazione An-22R con un missile balistico sottomarino R-27, è chiaro quale potente potenziale potrebbe ricevere una tale portaerei se fosse trasferito a “spinta atomica” »Con i motori NK-14A! E sebbene le cose non siano arrivate all'attuazione sia del progetto An-22PLO che del progetto An-22R, va detto che il nostro paese ha comunque superato gli Stati Uniti nel campo della creazione di una centrale nucleare per l'aviazione.
Non c'è dubbio che questa esperienza, nonostante il suo esotismo, possa essere ancora utile, ma ad un livello di attuazione di qualità superiore.
Lo sviluppo di sistemi di ricognizione e di attacco a lungo raggio senza equipaggio potrebbe seguire il percorso dell'utilizzo di sistemi nucleari su di essi - tali ipotesi sono già state fatte all'estero.
Gli scienziati hanno anche previsto che entro la fine di questo secolo, milioni di passeggeri saranno probabilmente trasportati da aerei passeggeri a propulsione nucleare. Oltre agli ovvi benefici economici associati alla sostituzione del cherosene per aviazione con il combustibile nucleare, stiamo parlando di una forte diminuzione del contributo dell'aviazione, che, con il passaggio ai sistemi nucleari, cesserà di "arricchire" l'atmosfera con anidride carbonica, all'effetto serra globale.
Secondo l'autore, i sistemi nucleari dell'aviazione si adatterebbero perfettamente ai complessi di trasporto dell'aviazione commerciale del futuro basati su aerei cargo super pesanti: ad esempio, lo stesso gigantesco "traghetto aereo" M-90 con una capacità di carico di 400 tonnellate, proposto dai progettisti dell'impianto sperimentale di costruzione di macchine intitolato a VM Myasishchev.
Certo, ci sono problemi in termini di cambiamento dell'opinione pubblica a favore dell'aviazione civile nucleare. Dovranno essere risolte anche le serie questioni legate alla garanzia della sua sicurezza nucleare e antiterroristica (a proposito, gli esperti citano la soluzione interna con il “tiro” del reattore con il paracadute in caso di emergenza). Ma la strada, battuta più di mezzo secolo fa, sarà dominata dal camminatore.
