ستظل الخبرة المكتسبة في الخمسينيات والسبعينيات من القرن العشرين مفيدة في القرن الحادي والعشرين
قد يبدو من الغريب أن الطاقة النووية ، المتجذرة بقوة في الأرض ، في الغلاف المائي وحتى في الفضاء ، لم تتجذر في الهواء. هذا هو الحال عندما تفوق اعتبارات السلامة الظاهرة (وإن لم تكن فقط) الفوائد التقنية والتشغيلية الواضحة من إدخال محطات الطاقة النووية (NPS) في مجال الطيران.
وفي الوقت نفسه ، فإن احتمال حدوث عواقب وخيمة للحوادث مع مثل هذه الطائرات ، شريطة أن تكون مثالية ، لا يمكن اعتباره أعلى مقارنة بالأنظمة الفضائية التي تستخدم محطات الطاقة النووية (NPP). ولأغراض الموضوعية ، تجدر الإشارة إلى: حادثة قمر الأرض الاصطناعي السوفيتي Kosmos-954 من نوع US-A ، والتي حدثت عام 1978 مع سقوط شظاياها داخل أراضي كندا ، والتي حدثت عام 1978. ، لم يؤد إلى تقليص نظام استطلاع الفضاء البحري وتحديد الأهداف. (MKRTs) "Legend" ، التي كان عنصرها US-A (17F16-K).
من ناحية أخرى ، فإن ظروف التشغيل لمحطة الطاقة النووية للطيران المصممة لخلق قوة دفع عن طريق توليد الحرارة في مفاعل نووي يتم تزويده بالهواء في محرك توربيني غازي تختلف تمامًا عن تلك الخاصة بمحطات الطاقة النووية الساتلية ، وهي مولدات كهروحرارية. اليوم ، تم اقتراح مخططين تخطيطيين لنظام تحكم نووي للطيران - نوع مفتوح ومغلق. يوفر مخطط النوع المفتوح تسخين الهواء المضغوط بواسطة الضاغط مباشرة في قنوات المفاعل مع تدفقه اللاحق عبر فوهة النفث ، والنوع المغلق يوفر لتسخين الهواء باستخدام مبادل حراري ، في حلقة مغلقة منها المبرد يدور. يمكن أن تكون الدائرة المغلقة ذات دائرة واحدة أو دائرتين ، ومن وجهة نظر ضمان السلامة التشغيلية ، يبدو الخيار الثاني هو الأفضل ، حيث يمكن وضع كتلة المفاعل مع الدائرة الأولى في غلاف واقٍ مقاوم للصدمات ، وهو الضيق مما يمنع حدوث عواقب وخيمة في حالة وقوع حوادث الطائرات.
في الأنظمة النووية للطيران من النوع المغلق ، يمكن استخدام مفاعلات الماء المضغوط والمفاعلات النيوترونية السريعة. عند تنفيذ مخطط ثنائي الدائرة مع مفاعل "سريع" في الدائرة الأولى من NPS ، سيتم استخدام كل من الفلزات القلوية السائلة (الصوديوم والليثيوم) والغاز الخامل (الهيليوم) كمبرد ، وفي الثانية ، القلويات المعادن (الصوديوم السائل ، ذوبان الصوديوم سهل الانصهار ، إلخ) البوتاسيوم).
في المفاعل الجوي
تم طرح فكرة استخدام الطاقة النووية في الطيران في عام 1942 من قبل أحد قادة مشروع مانهاتن ، إنريكو فيرمي. أصبحت مهتمة بقيادة القوات الجوية الأمريكية ، وفي عام 1946 شرع الأمريكيون في مشروع NEPA (الطاقة النووية لدفع الطائرات) ، المصمم لتحديد احتمالات إنشاء قاذفة وطائرة استطلاع غير محدودة المدى.
بادئ ذي بدء ، كان من الضروري إجراء بحث يتعلق بالحماية من الإشعاع للطاقم وموظفي الخدمة الأرضية ، وإعطاء تقييم احتمالي للوضع للحوادث المحتملة. من أجل تسريع العمل ، تم توسيع مشروع NEPA في عام 1951 من قبل القوات الجوية الأمريكية إلى البرنامج المستهدف ANP (الدفع النووي للطائرات). في إطارها ، طورت شركة جنرال إلكتريك دائرة مفتوحة ، وطورت شركة برات ويتني دائرة YSU مغلقة.
لاختبار المفاعل النووي للطيران المستقبلي (حصريًا في وضع الإطلاق المادي) والحماية البيولوجية ، كان القاذف الاستراتيجي B-36H Peacemaker التسلسلي لشركة Convair مصممًا بستة مكابس وأربعة محركات نفاثة. لم تكن طائرة نووية ، لكنها كانت مجرد مختبر طيران ، حيث كان المفاعل سيختبر ، ولكن تم تعيينه NB-36H - القاذفة النووية ("القاذفة الذرية"). تم تحويل قمرة القيادة إلى كبسولة من الرصاص والمطاط مع درع فولاذي إضافي ودرع من الرصاص. للحماية من الإشعاع النيوتروني ، تم إدخال ألواح خاصة مملوءة بالماء في جسم الطائرة.
أصبح مفاعل الطائرات النموذجي ARE (تجربة مفاعل الطائرات) ، الذي تم إنشاؤه في عام 1954 بواسطة مختبر أوك ريدج الوطني ، أول مفاعل نووي متجانس في العالم بسعة 2.5 ميجاوات على الوقود من الملح المنصهر - فلوريد الصوديوم والزركونيوم ورباعي فلوريد اليورانيوم.
تكمن ميزة هذا النوع من المفاعلات في الاستحالة الأساسية لوقوع حادث مع تدمير اللب ، وأن خليط ملح الوقود نفسه ، في حالة NSU من النوع المغلق للطيران ، سيكون بمثابة مبرد أولي. عند استخدام الملح المصهور كمبرد ، كلما زادت ، مقارنة ، على سبيل المثال ، مع الصوديوم السائل ، تسمح السعة الحرارية للملح المصهور باستخدام مضخات دائرية ذات أبعاد صغيرة وتستفيد من انخفاض استهلاك المعدن في تصميم مصنع المفاعل ككل ، والتوصيل الحراري المنخفض يجب أن يضمن استقرار محرك الطائرة النووية ضد القفزات المفاجئة في درجات الحرارة في الدائرة الأولى.
على أساس مفاعل ARE ، طور الأمريكيون طائرة تجريبية YSU HTRE (تجربة مفاعل نقل الحرارة). بدون مزيد من اللغط ، صممت جنرال ديناميكس المحرك النووي للطائرة X-39 على أساس المحرك التسلسلي J47 النفاث للقاذفات الإستراتيجية B-36 و B-47 “ستراتوجيت” - بدلاً من غرفة الاحتراق ، تم وضع قلب المفاعل فيها.
تعتزم كونفير تزويد X-39 إلى X-6 - ربما يكون نموذجها الأولي هو القاذفة الاستراتيجية B-58 Hustler الأسرع من الصوت ، والتي قامت برحلتها الأولى في عام 1956. بالإضافة إلى ذلك ، تم النظر أيضًا في النسخة الذرية لمفجر ذي خبرة دون سرعة الصوت من نفس شركة YB-60. ومع ذلك ، تخلى الأمريكيون عن نظام التحكم النووي للطيران المفتوح ، معتبرين أن تآكل جدران القنوات الهوائية لنواة المفاعل X-39 سيؤدي إلى حقيقة أن الطائرة ستترك وراءها أثرًا إشعاعيًا ، مما يؤدي إلى تلويث البيئة..
كان الأمل في النجاح قد وعد به مصنع الطاقة النووية من النوع المغلق الأكثر أمانًا من الإشعاع التابع لشركة Pratt-Whitney ، والذي شاركت جنرال ديناميكس أيضًا في إنشائه. لهذه المحركات ، بدأت شركة "كونفير" في بناء طائرة تجريبية NX-2. كان يتم العمل على كل من الإصدارات التوربينية النفاثة والتوربينية من القاذفات النووية مع محطات الطاقة النووية من هذا النوع.
ومع ذلك ، فإن اعتماد صواريخ أطلس الباليستية العابرة للقارات في عام 1959 ، القادرة على ضرب أهداف في الاتحاد السوفيتي من الولايات المتحدة القارية ، أدى إلى تحييد برنامج ANP ، خاصة وأن عينات إنتاج الطائرات الذرية لم تكن لتظهر قبل عام 1970. نتيجة لذلك ، في مارس 1961 ، توقف كل العمل في هذا المجال في الولايات المتحدة بقرار شخصي من الرئيس جون كينيدي ، ولم يتم أبدًا بناء طائرة ذرية حقيقية.
كانت عينة الرحلة لمفاعل الطائرات ASTR (مفاعل اختبار درع الطائرة) ، الموجود في حجرة القنابل في مختبر الطيران NB-36H ، عبارة عن مفاعل نيوتروني سريع 1 ميجاوات غير متصل بالمحركات ويعمل على ثاني أكسيد اليورانيوم ويتم تبريده بواسطة تيار من الهواء يمر عبر مآخذ هواء خاصة.من سبتمبر 1955 إلى مارس 1957 ، قام NB-36H بـ47 رحلة جوية مع ASTR فوق مناطق غير مأهولة في ولايتي نيو مكسيكو وتكساس ، وبعد ذلك لم يتم رفع السيارة في السماء.
وتجدر الإشارة إلى أن القوات الجوية الأمريكية تعاملت أيضًا مع مشكلة المحرك النووي لصواريخ كروز ، أو كما كان يُقال حتى الستينيات ، لطائرات المقذوفات. كجزء من مشروع بلوتو ، أنشأ مختبر ليفرمور عينتين من محرك توري النووي النفاث النفاث ، والذي كان من المقرر أن يتم تثبيته على صاروخ كروز الأسرع من الصوت SLAM. كان مبدأ "التسخين الذري" للهواء بالمرور عبر قلب المفاعل هنا هو نفسه الموجود في المحركات التوربينية الغازية النووية من النوع المفتوح ، مع اختلاف واحد فقط: المحرك النفاث النفاث يفتقر إلى ضاغط وتوربينات. يُعد حزب المحافظين ، الذي تم اختباره بنجاح على الأرض في 1961-1964 ، أول محطات الطاقة النووية العاملة بالفعل والوحيدة حتى الآن (بتعبير أدق ، الصواريخ والطيران). لكن هذا المشروع تم إغلاقه أيضًا باعتباره ميؤوسًا منه على خلفية النجاحات في إنشاء الصواريخ الباليستية.
اللحاق وتجاوز
بالطبع ، تطورت فكرة استخدام الطاقة النووية في الطيران ، بشكل مستقل عن الأمريكيين ، في الاتحاد السوفياتي. في الواقع ، في الغرب ، ليس بدون سبب ، لقد اشتبهوا في أن مثل هذا العمل كان يتم تنفيذه في الاتحاد السوفيتي ، ولكن مع الكشف الأول عن حقيقة الأمر ، دخلوا في حالة من الفوضى. في الأول من كانون الأول (ديسمبر) 1958 ، أوردت مجلة Aviation Week: إن الاتحاد السوفيتي يصنع قاذفة استراتيجية بمحركات نووية ، الأمر الذي تسبب في إثارة كبيرة في أمريكا وحتى أنه ساعد في الحفاظ على الاهتمام ببرنامج ANP ، الذي بدأ بالفعل في التلاشي. ومع ذلك ، في الرسومات المصاحبة للمقال ، قام فنان التحرير بتصوير طائرة M-50 الخاصة بمكتب التصميم التجريبي VM Myasishchev بدقة تامة ، والتي كان يتم تطويرها بالفعل في ذلك الوقت ، بمظهر "مستقبلي" تمامًا ، والذي كان له محركات نفاثة تقليدية. من غير المعروف ، بالمناسبة ، ما إذا كان هذا المنشور قد أعقبه "مواجهة" في الكي جي بي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية: تم العمل على M-50 في جو من السرية التامة ، قام المفجر بأول رحلة له بعد تم ذكره في الصحافة الغربية في أكتوبر 1959 ، ولم يتم تقديم السيارة للجمهور إلا في يوليو 1961 في العرض الجوي في توشينو.
أما بالنسبة للصحافة السوفيتية ، فلأول مرة عن الطائرة الذرية ، تم إخبارها بأكثر المصطلحات عمومية من قبل مجلة "Technics - Youth" في المرتبة الثامنة لعام 1955: "يتم استخدام الطاقة الذرية بشكل متزايد في الصناعة والطاقة والزراعة و دواء. لكن الوقت ليس بعيدًا عندما سيتم استخدامه في الطيران. من المطارات ، سترتفع الآلات العملاقة بسهولة في الهواء. ستكون الطائرات النووية قادرة على التحليق بقدر ما تريد تقريبًا ، دون أن تغرق على الأرض لأشهر ، مما يجعل العشرات من الرحلات الجوية بدون توقف حول العالم بسرعة تفوق سرعة الصوت ". المجلة ، في تلميح إلى الغرض العسكري للمركبة (لا يلزم أن تكون الطائرات المدنية في السماء "طالما أردت") ، مع ذلك قدمت مخططًا افتراضيًا لطائرة ركاب حمولة مع محطة طاقة نووية من النوع المفتوح.
ومع ذلك ، فإن مجموعة Myasishchevsky ، وليس وحدها ، تعاملت بالفعل مع الطائرات مع محطات الطاقة النووية. على الرغم من أن الفيزيائيين السوفييت كانوا يدرسون إمكانية إنشائهم منذ نهاية الأربعينيات ، إلا أن العمل العملي في هذا الاتجاه في الاتحاد السوفيتي بدأ متأخراً كثيرًا عن الولايات المتحدة ، وتم وضع البداية بمرسوم صادر عن مجلس الوزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية رقم 1561-868 بتاريخ 12 أغسطس 1955. وفقًا له ، تم تكليف OKB-23 V. M. Myasishchev و OKB-156 A. N Tupolev ، بالإضافة إلى محرك الطائرات OKB-165 AM Lyulka و OKB-276 N. D. Kuznetsov بتطوير قاذفات القنابل الاستراتيجية الذرية.
تم تصميم المفاعل النووي للطائرات تحت إشراف الأكاديميين I. V. Kurchatov و A. P. Aleksandrov. كان الهدف هو نفسه هدف الأمريكيين: الحصول على سيارة ، بعد أن أقلعت من أراضي الدولة ، ستكون قادرة على ضرب أهداف في أي مكان في العالم (أولاً وقبل كل شيء ، بالطبع ، في الولايات المتحدة الأمريكية).
كانت إحدى سمات برنامج الطيران الذري السوفيتي أنه استمر حتى عندما تم نسيان الموضوع بالفعل في الولايات المتحدة.
أثناء إنشاء نظام التحكم النووي ، تم تحليل مخططات الدوائر المفتوحة والمغلقة بدقة. لذلك ، في إطار مخطط النوع المفتوح ، الذي حصل على الرمز "B" ، طور مكتب تصميم Lyulka نوعين من المحركات التوربينية الذرية - محوري ، مع مرور عمود الضاغط التوربيني عبر مفاعل حلقي ، و "أذرع الروك" - بعمود خارج المفاعل ، يقع في مسار تدفق منحني. بدوره ، عمل مكتب تصميم Kuznetsov على المحركات وفقًا للمخطط "A" المغلق.
شرع مكتب تصميم Myasishchev على الفور في حل أكثر المهام صعوبة على ما يبدو - وهي تصميم قاذفات ذرية ثقيلة فائقة السرعة. حتى اليوم ، بالنظر إلى الرسوم البيانية للسيارات المستقبلية المصنوعة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، يمكن للمرء أن يرى بالتأكيد ميزات الجماليات الفنية للقرن الحادي والعشرين! هذه هي مشاريع الطائرات "60" ، "60M" (الطائرة المائية النووية) ، "62" لمحركات Lyulkovsk من مخطط "B" ، وكذلك "30" - بالفعل تحت محركات Kuznetsov. الخصائص المتوقعة للقاذفة "30" مثيرة للإعجاب: السرعة القصوى - 3600 كم / ساعة ، سرعة الانطلاق - 3000 كم / ساعة.
ومع ذلك ، فإن الأمر لم يأت إلى التصميم التفصيلي للطائرة النووية Myasishchev بسبب تصفية OKB-23 بسعة مستقلة وإدخالها في الصاروخ والفضاء OKB-52 الخاص بـ V. N. Chelomey.
في المرحلة الأولى من المشاركة في البرنامج ، كان على فريق Tupolev إنشاء مختبر طائر مشابه في الغرض لمختبر NB-36H الأمريكي مع وجود مفاعل على متنه. حصلت على التصنيف Tu-95LAL ، وقد تم بناؤها على أساس القاذفة الاستراتيجية الثقيلة Tu-95M ذات المحرك التوربيني التسلسلي. مفاعلنا ، مثل المفاعل الأمريكي ، لم يكن مقترنًا بمحركات الطائرات الحاملة. كان الاختلاف الأساسي بين مفاعل الطائرات السوفيتي والمفاعل الأمريكي هو أنه مبرَّد بالماء بطاقة أقل بكثير (100 كيلو وات).
تم تبريد المفاعل المنزلي بواسطة ماء الدائرة الأولية ، والتي بدورها أعطت حرارة لمياه الدائرة الثانوية ، والتي تم تبريدها عن طريق تدفق الهواء الذي يمر عبر مدخل الهواء. هذه هي الطريقة التي تم بها رسم الرسم التخطيطي للمحرك التوربيني الذري NK-14A Kuznetsov.
قام المختبر النووي الطائر Tu-95LAL في 1961-1962 برفع المفاعل في الهواء 36 مرة في كل من حالة التشغيل وفي الحالة "الباردة" من أجل دراسة فعالية نظام الحماية البيولوجية وتأثير الإشعاع على أنظمة الطائرات. وفقًا لنتائج الاختبار ، أشار رئيس لجنة الدولة لتكنولوجيا الطيران P. V. Dementyev في مذكرته إلى قيادة البلاد في فبراير 1962: تم تطوير YSU في OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.) ، نظرًا لأن العمل البحثي الذي تم إجراؤه غير كافٍ لتطوير نماذج أولية للمعدات العسكرية ، فيجب مواصلة هذا العمل ".
في تطوير احتياطي تصميم OKB-156 ، طور مكتب تصميم Tupolev على أساس قاذفة Tu-95 مشروعًا تجريبيًا لطائرة Tu-119 مع محركات توربينية ذرية NK-14A. منذ أن فقدت مهمة إنشاء قاذفة بعيدة المدى مع ظهور الصواريخ الباليستية العابرة للقارات والصواريخ الباليستية البحرية (على الغواصات) في الاتحاد السوفياتي أهميتها الحاسمة ، اعتبرت Tupolevs طراز Tu-119 كنموذج انتقالي على طريقة إنشاء طائرة نووية مضادة للغواصات تعتمد على طائرة ركاب طويلة المدى من طراز Tu-114 ، والتي "نمت" أيضًا من طراز Tu-95. كان هذا الهدف متسقًا تمامًا مع قلق القيادة السوفيتية بشأن قيام الأمريكيين بنشر نظام صاروخي نووي تحت سطح البحر في الستينيات مع Polaris ICBMs ثم Poseidon.
ومع ذلك ، لم يتم تنفيذ مشروع هذه الطائرة.بقيت في مرحلة التصميم وخطط إنشاء عائلة من قاذفات Tupolev الأسرع من الصوت مع YSU تحت الاسم الرمزي Tu-120 ، والتي ، مثل صياد الهواء الذري للغواصات ، تم التخطيط لاختبارها في السبعينيات …
ومع ذلك ، أعجب الكرملين بفكرة منح الطيران البحري طائرة مضادة للغواصات ذات نطاق طيران غير محدود لمحاربة غواصات الناتو النووية في أي منطقة من المحيطات. علاوة على ذلك ، كان من المفترض أن تحمل هذه الآلة أكبر قدر ممكن من الذخيرة للأسلحة المضادة للغواصات - الصواريخ والطوربيدات وشحنات الأعماق (بما في ذلك النووية) وعوامات السونار. لهذا السبب وقع الاختيار على طائرة نقل عسكرية ثقيلة من طراز An-22 "Antey" بسعة حمل تصل إلى 60 طناً - وهي أكبر طائرة ركاب ذات بدن عريض في العالم. تم التخطيط لتجهيز الطائرة المستقبلية An-22PLO بأربعة محركات توربينية ذرية NK-14A بدلاً من NK-12MA القياسي.
حصل برنامج إنشاء مثل هذا غير مرئي في أي أسطول آخر من آلة مجنحة على الاسم الرمزي "Aist" ، وتم تطوير مفاعل NK-14A تحت قيادة الأكاديمي A. P. Aleksandrov. في عام 1972 ، بدأت اختبارات المفاعل على متن مختبر الطيران An-22 (ما مجموعه 23 رحلة جوية) ، وتم التوصل إلى استنتاج حول سلامته في التشغيل العادي. وفي حالة وقوع حادث خطير ، كان من المتصور فصل وحدة المفاعل والدائرة الأولية عن الطائرة المتساقطة بهبوط سهل بالمظلة.
بشكل عام ، أصبح مفاعل الطيران "Aist" الإنجاز الأكثر كمالًا للعلوم والتكنولوجيا النووية في مجال تطبيقه.
بالنظر إلى أنه على أساس طائرة An-22 ، تم التخطيط أيضًا لإنشاء نظام صاروخ جوي استراتيجي عابر للقارات من طراز An-22R بصاروخ باليستي غواصة R-27 ، فمن الواضح ما يمكن أن تتلقاه هذه الحاملة من إمكانات قوية إذا كانت كذلك. إلى "الدفع الذري" »بمحركات NK-14A! وعلى الرغم من أن الأمور لم تصل إلى تنفيذ كل من مشروع An-22PLO ومشروع An-22R ، إلا أنه يجب التأكيد على أن بلدنا قد تجاوز مع ذلك الولايات المتحدة في مجال إنشاء محطة طاقة نووية للطيران.
ليس هناك شك في أن هذه التجربة ، على الرغم من غرائبية ، يمكن أن تظل مفيدة ، ولكن على مستوى جودة أعلى في التنفيذ.
قد يتبع تطوير أنظمة طائرات الاستطلاع والطائرات الهجومية بعيدة المدى غير المأهولة مسار استخدام الأنظمة النووية عليها - مثل هذه الافتراضات يتم وضعها بالفعل في الخارج.
كما توقع العلماء أنه بحلول نهاية هذا القرن ، من المحتمل أن يتم نقل ملايين الركاب بواسطة طائرات ركاب تعمل بالطاقة النووية. بالإضافة إلى الفوائد الاقتصادية الواضحة المرتبطة باستبدال كيروسين الطيران بالوقود النووي ، فإننا نتحدث عن انخفاض حاد في مساهمة الطيران ، والتي ، مع التحول إلى أنظمة الطاقة النووية ، ستتوقف عن "إثراء" الغلاف الجوي بثاني أكسيد الكربون. ، لتأثير الاحتباس الحراري العالمي.
في رأي المؤلف ، فإن الأنظمة النووية للطيران سوف تتناسب تمامًا مع مجمعات النقل الجوي التجاري في المستقبل على أساس طائرات الشحن فائقة الثقل: على سبيل المثال ، نفس "العبارة الجوية" العملاقة M-90 التي تبلغ سعتها الاستيعابية 400 طن ، اقترحه مصممو المصنع التجريبي لبناء الآلات المسمى VM Myasishchev.
بالطبع ، هناك مشاكل من حيث تغيير الرأي العام لصالح الطيران المدني النووي. كما يجب حل القضايا الخطيرة المتعلقة بضمان الأمن النووي ومكافحة الإرهاب (بالمناسبة ، يذكر الخبراء الحل المحلي من خلال "إطلاق النار" بالمظلة على المفاعل في حالة الطوارئ). لكن الطريق ، الذي تعرض للضرب منذ أكثر من نصف قرن ، سيتحكم فيه المشاة.
