La experiencia adquirida en los años 50-70 del siglo XX seguirá siendo útil en el siglo XXI.
Puede parecer extraño que la energía nuclear, firmemente arraigada en la tierra, en la hidrosfera e incluso en el espacio, no haya echado raíces en el aire. Este es el caso cuando las aparentes consideraciones de seguridad (aunque no solo ellas) superaron los obvios beneficios técnicos y operacionales de la introducción de las centrales nucleares (NPS) en la aviación.
Mientras tanto, la probabilidad de consecuencias graves de incidentes con tales aeronaves, siempre que sean perfectas, difícilmente puede considerarse mayor en comparación con los sistemas espaciales que utilizan centrales nucleares (CN). Y en aras de la objetividad, vale la pena recordar: el accidente del satélite terrestre artificial soviético Kosmos-954 del tipo US-A, que ocurrió en 1978 con la caída de sus fragmentos en el territorio de Canadá, que ocurrió en 1978., no condujo a la reducción del reconocimiento espacial marítimo y el sistema de designación de objetivos (MKRT) "Leyenda", cuyo elemento eran los dispositivos US-A (17F16-K).
Por otro lado, las condiciones de funcionamiento de una central nuclear de aviación diseñada para generar empuje mediante la generación de calor en un reactor nuclear suministrado al aire en un motor de turbina de gas son completamente diferentes de las de las centrales nucleares satelitales, que son generadores termoeléctricos. Hoy, se han propuesto dos diagramas esquemáticos de un sistema de control nuclear de aviación: uno abierto y otro cerrado. El esquema de tipo abierto prevé el calentamiento del aire comprimido por el compresor directamente en los canales del reactor con su posterior salida a través de la boquilla de chorro, y el tipo cerrado prevé el calentamiento del aire mediante un intercambiador de calor, en un circuito cerrado del cual el refrigerante circula. El circuito cerrado puede ser de uno o dos circuitos, y desde el punto de vista de garantizar la seguridad operativa, la segunda opción parece la más preferible, ya que el bloque del reactor con el primer circuito se puede colocar en una carcasa protectora a prueba de golpes, la estanqueidad de los cuales previene consecuencias catastróficas en caso de accidentes de aviación.
En los sistemas nucleares de aviación de tipo cerrado, se pueden utilizar reactores de agua a presión y reactores de neutrones rápidos. Al implementar un esquema de dos circuitos con un reactor "rápido" en el primer circuito del NPS, tanto metales alcalinos líquidos (sodio, litio) como un gas inerte (helio) se utilizarían como refrigerante, y en el segundo, álcali metales (sodio líquido, fusión de sodio eutéctico, etc.) potasio).
EN AIRE - REACTOR
La idea de utilizar la energía nuclear en la aviación fue propuesta en 1942 por uno de los líderes del Proyecto Manhattan, Enrico Fermi. Se interesó por el mando de la Fuerza Aérea de los EE. UU., Y en 1946 los estadounidenses se embarcaron en el proyecto NEPA (Energía nuclear para la propulsión de aviones), diseñado para determinar las posibilidades de crear un bombardero de alcance ilimitado y un avión de reconocimiento.
En primer lugar, era necesario realizar investigaciones relacionadas con la protección antirradiación de la tripulación y el personal del servicio de tierra, y dar una evaluación probabilístico-situacional de posibles accidentes. Para acelerar el trabajo, el proyecto NEPA en 1951 fue ampliado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos al programa objetivo ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). En su marco, la empresa General Electric desarrolló un circuito abierto y la empresa Pratt-Whitney desarrolló un circuito YSU cerrado.
Para probar el futuro reactor nuclear de aviación (exclusivamente en el modo de lanzamientos físicos) y protección biológica, el bombardero estratégico serial B-36H Peacemaker de la compañía Convair fue diseñado con seis pistones y cuatro turborreactores. No era un avión nuclear, era solo un laboratorio de vuelo, donde se iba a probar el reactor, pero fue designado NB-36H - Nuclear Bomber ("Bombardero atómico"). La cabina se transformó en una cápsula de plomo y caucho con un escudo adicional de acero y plomo. Para protegerse contra la radiación de neutrones, se insertaron paneles especiales llenos de agua en el fuselaje.
El prototipo de reactor de avión ARE (Experimento de Reactor de Aeronave), creado en 1954 por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, se convirtió en el primer reactor nuclear homogéneo del mundo con una capacidad de 2,5 MW con combustible de una sal fundida: fluoruro de sodio y tetrafluoruros de circonio y uranio.
La ventaja de este tipo de reactores radica en la imposibilidad fundamental de un accidente con la destrucción del núcleo, y la propia mezcla de sal de combustible, en el caso de una NSU de aviación de tipo cerrado, actuaría como refrigerante primario. Cuando se utiliza una sal fundida como refrigerante, cuanto mayor, en comparación, por ejemplo, con el sodio líquido, la capacidad calorífica de la sal fundida permite el uso de bombas de circulación de pequeñas dimensiones y se beneficia de una disminución en el consumo de metal del diseño de la planta del reactor en su conjunto, y la baja conductividad térmica debería haber asegurado la estabilidad del motor de la aeronave nuclear frente a saltos bruscos de temperatura en el primer circuito.
Sobre la base del reactor ARE, los estadounidenses han desarrollado un YSU HTRE de aviación experimental (Experimento del reactor de transferencia de calor). Sin más preámbulos, General Dynamics diseñó el motor nuclear de la aeronave X-39 basado en el motor turborreactor J47 en serie para los bombarderos estratégicos B-36 y B-47 “Stratojet”; en lugar de una cámara de combustión, se colocó el núcleo del reactor.
Convair tenía la intención de suministrar el X-39 al X-6; tal vez su prototipo sería el bombardero estratégico supersónico B-58 Hustler, que realizó su primer vuelo en 1956. Además, también se consideró la versión atómica de un experimentado bombardero subsónico de la misma compañía YB-60. Sin embargo, los estadounidenses abandonaron el sistema de control nuclear de aviación de circuito abierto, considerando que la erosión de las paredes de los canales de aire del núcleo del reactor X-39 conducirá a que la aeronave deje un rastro radioactivo, contaminando el medio ambiente..
La esperanza de éxito fue prometida por la central nuclear de tipo cerrado más segura contra las radiaciones de la empresa Pratt-Whitney, en cuya creación también participó General Dynamics. Para estos motores, la empresa "Convair" inició la construcción del avión experimental NX-2. Se estaban elaborando versiones turborreactor y turbohélice de bombarderos nucleares con centrales nucleares de este tipo.
Sin embargo, la adopción en 1959 de los misiles balísticos intercontinentales Atlas, capaces de atacar objetivos en la URSS desde los Estados Unidos continentales, neutralizó el programa ANP, especialmente porque las muestras de producción de aviones atómicos difícilmente habrían aparecido antes de 1970. Como resultado, en marzo de 1961, todo el trabajo en esta área en los Estados Unidos fue detenido por decisión personal del presidente John F. Kennedy, y nunca se construyó un avión atómico real.
La muestra de vuelo del reactor de aeronave ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), ubicado en el compartimento de bombas del laboratorio de vuelo NB-36H, era un reactor de neutrones rápidos de 1 MW que no estaba conectado a los motores y funcionaba con dióxido de uranio y refrigerado por una corriente de aire que se toma a través de tomas de aire especiales. Desde septiembre de 1955 hasta marzo de 1957, el NB-36H realizó 47 vuelos con ASTR sobre áreas deshabitadas de los estados de Nuevo México y Texas, después de lo cual el automóvil nunca fue elevado al cielo.
Cabe señalar que la Fuerza Aérea de Estados Unidos también se ocupó del problema de un motor nuclear para misiles de crucero o, como se solía decir hasta la década de 1960, para aviones de proyectiles. Como parte del proyecto Plutón, el Laboratorio Livermore creó dos muestras del motor estatorreactor nuclear Tory, que estaba previsto instalar en el misil de crucero supersónico SLAM. El principio de "calentamiento atómico" del aire al pasar a través del núcleo del reactor era aquí el mismo que en los motores de turbina de gas nuclear de tipo abierto, con una sola diferencia: el motor estatorreactor carece de compresor y turbina. Los conservadores, probados con éxito en tierra en 1961-1964, son las primeras y hasta ahora las únicas plantas de energía nuclear de aviación (más precisamente, misiles y aviación) que operan realmente. Pero este proyecto también se cerró como desesperado en el contexto de éxitos en la creación de misiles balísticos.
¡Alcanza y adelanta
Por supuesto, la idea de utilizar la energía nuclear en la aviación, independientemente de los estadounidenses, también se desarrolló en la URSS. En realidad, en Occidente, no sin razón, sospechaban que tal trabajo se estaba llevando a cabo en la Unión Soviética, pero con la primera revelación del hecho sobre ellos se metieron en un lío. El 1 de diciembre de 1958, Aviation Week informó: La URSS está creando un bombardero estratégico con motores nucleares, lo que causó una gran expectación en Estados Unidos e incluso ayudó a mantener el interés en el programa ANP, que ya había comenzado a desvanecerse. Sin embargo, en los dibujos que acompañan al artículo, el artista editorial representó con bastante precisión el avión M-50 de la oficina de diseño experimental VM Myasishchev, que en realidad se estaba desarrollando en ese momento, con una apariencia completamente "futurista", que tenía motores turborreactores convencionales.. No se sabe, por cierto, si esta publicación fue seguida de un "enfrentamiento" en la KGB de la URSS: el trabajo en el M-50 se llevó a cabo en una atmósfera de estricto secreto, el bombardero realizó su primer vuelo más tarde de la mención en la prensa occidental, en octubre de 1959, y el automóvil no se presentó al público en general hasta julio de 1961 en el desfile aéreo de Tushino.
En cuanto a la prensa soviética, por primera vez sobre el plano atómico fue contada en los términos más generales por la revista "Technics - Youth" en el n. ° 8 de 1955: “La energía atómica se utiliza cada vez más en la industria, la energía, la agricultura y medicamento. Pero no está lejos el momento en que se utilizará en la aviación. Desde los aeródromos, máquinas gigantes se elevarán fácilmente en el aire. Los aviones nucleares podrán volar casi todo el tiempo que desee, sin hundirse en el suelo durante meses, haciendo docenas de vuelos sin escalas alrededor del mundo a velocidad supersónica ". La revista, insinuando el propósito militar del vehículo (las aeronaves civiles no necesitan estar en el cielo "todo el tiempo que se quiera"), presentó sin embargo un esquema hipotético de un avión de carga y pasajeros con una planta de energía nuclear de tipo abierto..
Sin embargo, el colectivo Myasishchevsky, y no solo, se ocupó de los aviones con centrales nucleares. Aunque los físicos soviéticos han estado estudiando la posibilidad de su creación desde finales de la década del 40, el trabajo práctico en esta dirección en la Unión Soviética comenzó mucho más tarde que en los EE. UU., Y el inicio lo puso el decreto del Consejo de Ministros de la Unión Soviética. URSS No. 1561-868 del 12 de agosto de 1955. Según él, OKB-23 V. M. Myasishchev y OKB-156 A. N. Tupolev, así como el motor de avión OKB-165 A. M. Lyulka y OKB-276 N. D. Kuznetsov tenían la tarea de desarrollar bombarderos estratégicos atómicos.
El reactor nuclear de la aeronave fue diseñado bajo la supervisión de los académicos I. V. Kurchatov y A. P. Aleksandrov. El objetivo era el mismo que el de los norteamericanos: conseguir un coche que, habiendo despegado del territorio del país, pudiera dar en el blanco a cualquier parte del mundo (en primer lugar, claro, en EE. UU.).
Una característica del programa de aviación atómica soviética fue que continuó incluso cuando el tema ya estaba olvidado en los Estados Unidos.
Durante la creación del sistema de control nuclear, se analizaron minuciosamente los diagramas de circuito abierto y cerrado. Entonces, bajo el esquema de tipo abierto, que recibió el código "B", la Oficina de Diseño de Lyulka desarrolló dos tipos de motores turborreactores atómicos: axiales, con el paso del eje del turbocompresor a través de un reactor anular, y "balancines" - con un eje fuera del reactor, ubicado en una trayectoria de flujo curva. A su vez, la Oficina de Diseño de Kuznetsov trabajó en los motores de acuerdo con el esquema "A" cerrado.
La Oficina de Diseño de Myasishchev se dispuso de inmediato a resolver la tarea más, aparentemente, más difícil: diseñar bombarderos pesados atómicos de súper alta velocidad. Incluso hoy, mirando los diagramas de los futuros automóviles fabricados a finales de los 50, ¡definitivamente se pueden ver las características de la estética técnica del siglo XXI! Estos son los proyectos de aviones "60", "60M" (hidroavión nuclear), "62" para los motores Lyulkovsk del esquema "B", así como "30", ya bajo los motores de Kuznetsov. Las características esperadas del bombardero "30" son impresionantes: velocidad máxima - 3600 km / h, velocidad de crucero - 3000 km / h.
Sin embargo, el asunto no llegó al diseño detallado de la aeronave nuclear Myasishchev debido a la liquidación de OKB-23 en una capacidad independiente y su introducción en el cohete y el espacio OKB-52 de V. N. Chelomey.
En la primera etapa de participación en el programa, el equipo de Tupolev debía crear un laboratorio de vuelo similar en propósito al estadounidense NB-36H con un reactor a bordo. Recibió la designación Tu-95LAL, fue construido sobre la base del bombardero estratégico pesado turbohélice en serie Tu-95M. Nuestro reactor, como el estadounidense, no estaba acoplado a los motores del avión de transporte. La diferencia fundamental entre el reactor de avión soviético y el estadounidense era que estaba refrigerado por agua, con una potencia mucho menor (100 kW).
El reactor doméstico fue enfriado por el agua del circuito primario, que a su vez dio calor al agua del circuito secundario, la cual fue enfriada por el flujo de aire que corría por la toma de aire. Así es como se elaboró el diagrama esquemático del motor turbohélice atómico NK-14A Kuznetsov.
El laboratorio nuclear volador Tu-95LAL en 1961-1962 elevó el reactor al aire 36 veces tanto en estado operativo como en estado "frío" para estudiar la eficacia del sistema de protección biológica y el efecto de la radiación en los sistemas de la aeronave.. De acuerdo con los resultados de la prueba, el presidente del Comité Estatal de Tecnología de Aviación P. V. Dementyev, sin embargo, señaló en su nota al liderazgo del país en febrero de 1962: con YSU se desarrolló en OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.), dado que el trabajo de investigación realizado es insuficiente para el desarrollo de prototipos de equipamiento militar, este trabajo debe continuar”.
En el desarrollo de la reserva de diseño de OKB-156, la Oficina de Diseño de Tupolev desarrolló sobre la base del bombardero Tu-95 un proyecto de un avión Tu-119 experimental con motores turbohélice atómicos NK-14A. Dado que la tarea de crear un bombardero de ultra largo alcance con la aparición en la URSS de misiles balísticos intercontinentales y misiles balísticos basados en el mar (en submarinos) ha perdido su importancia crítica, los Tupolev consideraron al Tu-119 como un modelo de transición en la forma de crear un avión antisubmarino nuclear basado en el avión de pasajeros de largo alcance Tu-114, que también "creció" a partir del Tu-95. Este objetivo era bastante consistente con la preocupación de los líderes soviéticos sobre el despliegue por parte de los estadounidenses en la década de 1960 de un sistema de misiles nucleares submarinos con misiles balísticos intercontinentales Polaris y luego Poseidón.
Sin embargo, el proyecto de tal avión no se implementó. Permaneció en la etapa de diseño y los planes para crear una familia de bombarderos supersónicos Tupolev con YSU bajo el nombre en clave Tu-120, que, como el cazador de aire atómico para submarinos, se planeó para ser probado en los años 70 …
Sin embargo, al Kremlin le gustó la idea de dotar a la aviación naval de un avión antisubmarino con un alcance de vuelo ilimitado para combatir los submarinos nucleares de la OTAN en cualquier región de los océanos. Además, se suponía que esta máquina llevaría la mayor cantidad posible de municiones de armas antisubmarinas: misiles, torpedos, cargas de profundidad (incluidas las nucleares) y boyas de sonar. Es por eso que la elección recayó en un avión de transporte militar pesado An-22 "Antey" con una capacidad de carga de 60 toneladas, el avión turbohélice de fuselaje ancho más grande del mundo. Se planeó que el futuro avión An-22PLO estuviera equipado con cuatro motores turbohélice atómicos NK-14A en lugar del NK-12MA estándar.
El programa para la creación de algo tan invisible en cualquier otra flota de una máquina alada recibió el nombre en clave "Aist", y el reactor para el NK-14A se desarrolló bajo el liderazgo del académico A. P. Aleksandrov. En 1972 se iniciaron las pruebas del reactor a bordo del laboratorio de vuelo del An-22 (un total de 23 vuelos), y se llegó a una conclusión sobre su seguridad en funcionamiento normal. Y en caso de accidente grave, se previó separar la unidad del reactor y el circuito primario de la aeronave en caída con un aterrizaje suave en paracaídas.
En general, el reactor de aviación "Aist" se ha convertido en el logro más perfecto de la ciencia y la tecnología nucleares en su campo de aplicación.
Teniendo en cuenta que sobre la base del avión An-22 también se planeó crear un sistema de misiles de aviación estratégica intercontinental An-22R con un misil balístico submarino R-27, está claro qué potencial de gran alcance podría recibir tal portaaviones si fuera transferido a “empuje atómico” »¡Con motores NK-14A! Y aunque las cosas no llegaron a la implementación tanto del proyecto An-22PLO como del proyecto An-22R, hay que decir que nuestro país, sin embargo, ha superado a Estados Unidos en el campo de la creación de una central nuclear de aviación.
No hay duda de que esta experiencia, a pesar de su exotismo, puede ser útil, pero con un nivel de implementación de mayor calidad.
El desarrollo de sistemas de aviones de ataque y reconocimiento de ultra largo alcance no tripulados bien puede seguir el camino del uso de sistemas nucleares en ellos; tales suposiciones ya se están haciendo en el extranjero.
Los científicos también predijeron que para fines de este siglo, es probable que millones de pasajeros sean transportados en aviones de pasajeros de propulsión nuclear. Además de los obvios beneficios económicos asociados con la sustitución del queroseno de aviación por combustible nuclear, estamos hablando de una fuerte disminución de la contribución de la aviación, que, con la transición a los sistemas de energía nuclear, dejará de "enriquecer" la atmósfera con dióxido de carbono., al efecto invernadero global.
En opinión del autor, los sistemas nucleares de aviación encajarían perfectamente en los complejos de transporte de aviación comercial del futuro basados en aviones de carga superpesados: por ejemplo, el mismo "transbordador aéreo" gigante M-90 con una capacidad de carga de 400 toneladas, propuesto por los diseñadores de la planta experimental de construcción de máquinas que lleva el nombre de VM Myasishchev.
Por supuesto, existen problemas en términos de cambiar la opinión pública a favor de la aviación civil nuclear. También habrá que resolver graves cuestiones relacionadas con la garantía de su seguridad nuclear y antiterrorista (por cierto, los expertos mencionan la solución doméstica con el “disparo” con paracaídas del reactor en caso de emergencia). Pero el camino, recorrido hace más de medio siglo, será dominado por el caminante.
