원자력 항공 : 과거로부터 미래로

20 세기의 50-70-E 년에 얻은 경험은 여전히 ​​XXI 세기에도 유용합니다.

지구, 수구, 심지어 우주에 단단히 뿌리를 둔 원자력이 공중에 뿌리를 내리지 않은 것이 이상하게 보일 수 있습니다. 원자력 발전소 (NMS)를 도입 할 때 명백한 안전 문제 (단, 그뿐만 아니라)가 기술적 및 운영상의 이점보다 더 중요한 경우입니다. 항공.

한편, 이러한 항공기로 인한 사고의 심각한 결과가 발생할 가능성은 완벽하다는 전제하에 원자력 발전소 (NPI)를 사용하는 우주 시스템과 비교할 때 더 높지는 않습니다. 그리고 객관성을 위해서, Cosmos-1978 형 위성 US-A의 US-A 위성 사고가 캐나다의 영토로 파편이 떨어지면서 해군 우주 정보 시스템과 표적의 붕괴로 이어지지는 않았다는 것을 상기 할 필요가있다 (MKRTS) "범례"는 US-A 장치 (5F954-K)의 요소였습니다.

다른 한편, 가스 터빈 엔진의 공기에 공급되는 원자로에서 열을 발생시켜 추력을 발생 시키도록 설계된 항공 야스의 작동 조건은 열전 발전기 인 위성 NPI와 완전히 다르다. 오늘날, 항공 YSU의 두 가지 주요 계획이 제안되었습니다 - 공개 및 폐쇄. 개방형 방식은 압축기에 의해 압축 된 공기를 제트 노즐을 통해 후속 유출로 반응기 채널에서 직접 가열하고 폐쇄 형으로 냉각제가 순환하는 폐회로에서 열교환 기의 도움으로 공기를 가열하도록 제공한다. 폐쇄 회로는 단일 또는 이중 회로가 될 수 있으며, 작동 안전을 보장하는 관점에서 볼 때 두 번째 옵션이 가장 적합합니다. 첫 번째 회로가있는 리액터 유닛은 항공기 사고의 경우 치명적인 결과를 막을 수있는 보호용 쇼크 방지 쉘에 배치 될 수 있습니다.

수냉식 및 고속 중성자 원자로는 폐쇄 형 항공 제어 시스템에 사용될 수 있습니다. YASU의 1 차 회로에 "고속"반응기를 갖춘 2 회로 방식을 구현할 때 액체 알칼리 금속 (나트륨, 리튬)과 불활성 가스 (헬륨)가 냉각제로 사용되며 두 번째 알칼리 금속 (액체 나트륨, 공융 나트륨 용융물 및 칼륨).

에어 리액터

맨해튼 프로젝트의 리더 중 한 명인 엔리코 페르미 (Enrico Fermi)가 1942에서 항공 분야에서 원자력을 사용한다는 아이디어가 향상되었습니다. 그녀는 미 공군 사령부에 관심을 갖게되었고, 1946에서는 미국인들이 무제한 범위의 폭격기 및 정찰기를 만들 가능성을 결정하기 위해 NEPA (항공기 추진 항공기 핵 추진) 프로젝트를 시작했습니다.

우선, 승무원의 방사선 방호 및 지상 서비스 요원과 관련된 연구를 수행하고 사고 가능성에 대한 상황 별 상황 평가를 실시 할 필요가있었습니다. 작업을 강제하기 위해 1951의 NEPA 프로젝트는 미 공군에 의해 ANP 대상 프로그램 (항공기 핵 추진)으로 확장되었습니다. General Electric은 프레임 워크 내에서 개방형을 개발했으며 Pratt-Whitney는 YSU의 폐쇄 계획을 개발했습니다.

항공 원자로의 미래 (물리적 인 발사 모드에서만)와 생물학적 인 보호를 테스트하기 위해 Konver 회사 B-36H Peacemaker ( "Peacemaker")의 일련의 무거운 전략 폭격기가 피스톤과 4 대의 터보 제트 엔진으로 구성되었습니다. 그것은 핵 항공기가 아니었지만 원자로가 시험 될 비행 실험실 이었지만 NB-36H - 원자 폭탄 공격기 (원자 폭탄 공격기)라는 ​​명칭을 받았다. 조종석은 강철과 납의 여분 스크린을 가진지도 그리고 고무 캡슐로 돌았 다. 중성자 방사능으로부터 보호하기 위해 특수한 물로 채워진 패널이 동체에 삽입되었습니다.

오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)가 1954에서 제작 한 ARE 항공기 원자로 (Aircraft Reactor Experiment) 프로토 타입은 용융 염, 불화 나트륨 및 지르코늄 및 4 불화 우라늄으로 구성된 세계 최초의 균일 2,5 MW 원자로가되었습니다.

이러한 유형의 원자로의 장점은 핵의 파괴로 인한 사고의 불가능성에 있으며 폐쇄 형 항공 시스템의 경우 연료 염 혼합물 자체는 1 차 냉각수의 역할을 수행 할 것이다. 용융 염을 냉각제로 사용하는 경우, 예를 들어 액체 나트륨과 비교하여 용융 염의 열용량은 작은 순환 펌프를 사용하고 전체적으로 원자로 플랜트 구조의 금속 소모를 감소시킬 수 있으며, 낮은 열전도도는 급격한 온도 변화에 대한 원자력 항공기 엔진의 안정성을 보장해야한다 제 1 회로에서.

미국인들은 ARE 원자로를 바탕으로 실험 항공기 제어 시스템 HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment)를 개발했습니다. Dinamix 장군은 B-39 및 B-47 폭격기 "Stratojet"용 J36 직렬 터보 제트 엔진을 기반으로 X-47 항공 핵연료 엔진을 설계했습니다. 연소실 대신에 원자로의 활성 구역을 배치했습니다.

Convair는 XNXX X-39에 X-6 Hustler (Shustril) 초음속 전략 폭격기를 공급하기로했으며 58 해에 첫 비행을했다. 또한, 같은 회사 YB-1956의 숙련 된 아음속 폭격기의 원자 버전도 고려되었다. 그러나 미국인들은 X-60 원자로 코어의 공기 채널 벽이 침식되면 항공기가 방사능 궤적을 남기고 환경을 오염시킬 수 있다고 생각하여 오픈 소스 항공 시스템 인 YASU를 포기했습니다.

성공에 대한 약속은 제너럴 다이나믹스 (General Dynamics)가 합병 한 창업자 인 Pratt-Whitney 회사의 닫힌 유형의 더 방사선에 안전한 YASU가 약속했습니다. 이 엔진에서 Konver는 실험용 NX-2 항공기를 설계하기 시작했습니다. 이 타입의 야스 (YASU)를 장착 한 터보 제트와 터보프롭 엔진이 모두 개발되었다.

그러나 미국 대륙에서 소련의 표적을 공격 할 수있는 아틀라스 대륙간 탄도 미사일의 채택은 ANN 프로그램을 평준화시켰다. 특히 1959 이전에 원자력 비행기의 표본 샘플이 나오기가 어려웠 기 때문이다. 그 결과, 1970 3 월호에서 미국의이 지역에 대한 모든 작업은 존 F. 케네디 대통령의 개인 결정에 의해 종료되었으며 실제 원자 평면은 결코 만들어지지 않았습니다.

비행 실험실 NB-36H의 폭탄 구획에 위치한 ASTR 항공기 (항공기 방패 시험 원자로 - 항공기 보호 계통을 시험하기위한 원자로)의 비행 모델은 우라늄 이산화탄소에서 작동하는 1 MW 고속 중성자 원자로 및 특별한 공기 흡입구를 통해 흡입 된 공기의 흐름에 의해 냉각된다. 9 월 1955에서 NB-1957H의 3 월 36에 이르기까지 뉴 멕시코와 텍사스의 황량한 지역을 대상으로 XTRX를 47 편으로 비행 한 적이 있습니다.

미 공군은 또한 순항 미사일에 대한 핵 엔진 문제, 또는 60 이전에 발사체 항공기에 대해 말했던 것처럼 문제를 겪고 있음을 주목해야한다. Pluto 프로젝트의 일환으로, Livermore Laboratory는 SLAM 초음속 순항 미사일에 설치 될 계획이었던 Tory 핵 램제트 엔진의 두 가지 견본을 만들었습니다. 원자로 코어를 통과하는 공기의 "원자 가열"의 원리는 개방형 핵연료 터빈 엔진과 마찬가지로 여기에 하나의 차이가 있습니다. 즉, 일회용 엔진에는 압축기와 터빈이 없습니다. 1961-1964에서 성공적으로 테스트 된 Tories는 최초이자 유일한 실전 항공 (보다 정확하게는 로켓 항공) YSU입니다. 그러나이 프로젝트는 또한 탄도 미사일의 개발 성공과 함께 무의미한 것으로 폐쇄되었다.

잡아 추월!

물론 미국인과 상관없이 항공기에 원자력을 사용한다는 생각은 소련에서도 발전했습니다. 사실, 서방에서는 소련에서 그러한 일이 진행되고 있다고 의심 할 이유가 없었지만 그 사실을 처음으로 공개하자 그들은 엉망이되었습니다. 1 12 월, Aviation Week 잡지 1958은 소련이 핵 엔진으로 전략 폭격기를 만들고있어 미국에서 많은 흥분을 불러 일으키고 심지어 퇴색하기 시작한 ANP 프로그램에 대한 관심을 유지하는 데 기여했다고합니다. 그러나, 첨부 된 도면에서, 사설 작가는 실험 디자인 국 V. M. Myasishchev의 M-50 항공기를 정확하게 묘사했는데, 이것은 실제로 종래의 터보 제트 엔진을 가진 완전히 "미래 지향적 인"형태로 개발되었다. 그런데 USSR의 KGB가이 출판물을 따라 갔는지는 알려지지 않았다. M-50에 대한 작업이 가장 엄격한 기밀로 수행되었고, 폭격기는 10 월 1959에서 서방 언론의 첫 번째 비행을하고 7 월에만 일반 대중에게 선보였다. Tushino에서 1961가 방송됩니다.

소련 언론에 관해서는 처음으로 "청소년을위한 기술"이라는 잡지는 8 년도의 1955 숫자에 대해 매우 일반적인 방식으로 말했습니다 : "원자력 에너지는 산업, 에너지, 농업 및 의학에서 점점 더 많이 사용됩니다. 그러나 항공기에 적용될 때가 멀지 않습니다. 비행장에서 거대한 자동차는 쉽게 공중으로 상승합니다. 핵 비행기는 지상에 가라 앉지 않고 몇 개월 동안 거의 모든 시간 동안 비행 할 수있어 초음속 비행으로 수십 개의 직항 노선을 만들 수 있습니다. " 이 잡지는 차량의 군사 목적을 암시하면서 (민간 항공기가 "임의로 긴 시간"하늘에있을 필요가 없음) 그럼에도 불구하고 개방형화물 여객 정기 여객기에 대한 가설적인 계획을 제시했다.

그러나 Myasishchev 팀은 원자력 발전소를 보유한 항공기에 실제로 종사하는 혼자가 아니 었습니다. 소련의 물리학 자들은 40-S가 끝난 이후에 창조의 가능성을 연구했지만 소련의이 지역에 대한 실무 작업은 미국보다 훨씬 늦게 시작되었으며 소련의 1561-868 8 월 12 소련 위원회령에 의해 시작되었습니다. 그에게 따르면 OKB-1955, A. N. Tupolev, A. M. Lyulka, A. N. Lyulka, OKB-23 항공기 폭탄을 다루는 V. M. Myasishchev와 A. N. Tupolev에 따르면, ND Kuznetsova는 원자 폭탄 폭격기를 개발하는 임무를 맡았습니다.

항공 원자로 설계는 Academicians I. V. Kurchatov와 A. P. Aleksandrov의 지시하에 수행되었습니다. 목표는 미국인의 목표와 같았습니다. 나라의 영토에서 날아간 차를 타면 세계 곳곳에있는 물체를 공격 할 수 있습니다. (무엇보다도 미국에서는 물론).

소련의 원자력 프로그램의 한 특징은 미국이 이미이 주제에 대해 확고하게 잊어 버린 경우에도 계속되었다는 것이다.

YSU를 만들 때 열리고 닫힌 유형의 개념을 신중하게 분석했습니다. 따라서 Lyulka Design Bureau는 암호 "B"를받은 개방형 방식에서 링형 원자로를 통과하는 터보 압축기 샤프트와 곡선 형 흐름 부분에 위치한 원자로 외측 샤프트로 구성된 두 가지 유형의 원자력 터보 제트 엔진을 개발했습니다. 차례 차례로, Kuznetsov 디자인 국은 폐쇄 계획 "A"에 따라 엔진에 맞붙었다.

OKB Myasishchev는 원자 뢰 성 극 중량 무거운 폭격기를 설계하는 것과 같이 가장 어려운 일을 즉시 해결하는 방법을 모색했습니다. 오늘도 50-s의 끝에서 만들어진 미래형 자동차의 계획을 보면 XXI 세기의 기술적 미학의 특징을 분명히 볼 수 있습니다! 이것들은 60, 60М (원자력 수상 비행기), B-1 Lulkovsky 엔진의 62 항공기, 그리고 이미 Kuznetsov 엔진 아래에있는 30 항공기 프로젝트입니다. 30 폭격기의 예상되는 특성은 인상적입니다 : 최고 속도 - 3600 km / h, 순항 - 3000 km / h.

그러나, Myasishchevsky 원자 비행기의 상세한 디자인은 OKB-23의 청산으로 독립된 공간에서 로켓 공간 OKB-52 VN Chelomey에 도입 된 결과로 오지 않았다.

Tupolev 팀은이 프로그램에 참여하는 첫 번째 단계에서 원자로가 장착 된 미국 NB-36H 비행 실험실을 유사하게 설계했습니다. Tu-95LAL이라는 호칭을 받으면서, 그것은 일련의 터보프롭 대형 전략 폭격기 Tu-95M에 기초하여 지어졌습니다. 우리 원자로는 미국 항공기처럼 항공 모함의 엔진과 짝을 지우지 않았습니다. 소련 항공기 원자로와 미국 항공기의 주된 차이점은 수냉식이며 전력이 훨씬 적다는 것입니다 (100 kW).

가정용 리액터는 제 1 회로의 물로 냉각되고,이어서 제 2 회로의 물에 열을 가하고, 공기 흡입구를 통해 흐르는 공기 흐름에 의해 냉각된다. 따라서 NK-14A Kuznetsov 원자 터보프롭 엔진의 회로도가 작성되었습니다.

95-1961 1962의 Tu-36LAL의 비행 원자 실험실은 생물학적 보호 시스템의 효과와 항공기 시스템에 대한 방사선 영향을 조사하기 위해 원자로를 작동 중 및 "차가운"상태에서 대기 중으로 들어 올렸습니다. 테스트 결과에 따르면, 항공 공학위원회 위원장 인 P. V. Dementiev는 2 월 1962의 지도력에 대해 다음과 같이 언급했다. "현재 원자력 엔진을 장착 한 항공기 및 미사일 건설에 필요한 조건은 없습니다 (375 순항 미사일 YASU는 OKB-301 S. A. Lavochkin-K. Ch.에서 개발 된 것으로, 수행 된 연구 작업으로는 군사 장비의 프로토 타입을 개발하기에 충분하지 않기 때문에 이러한 작업을 계속해야합니다. "

TU-156 폭격기를 기반으로 한 OKB-95의 Tupolev 디자인 국장의 설계 기준에 따라 Tu-119 폭격기에서 NK-14 원자 터보프롭 엔진을 장착 한 Tu-119 실험용 항공기가 개발되었습니다. 소련이 대륙간 탄도 미사일과 탄도 미사일, 해상 (잠수함)의 출현으로, 장거리 폭격기를 만드는 작업이 중요한 관련성을 잃은 이후 투폴 레프는 장거리 승객 여객기 TU-114에 기초하여 핵 대공을 수립 향해 과도기적 모델로 TU-95을 볼 또한 Tu-60에서 성장했습니다. 이 목표는 Polaris ICBM과 XNUMX의 미국인이 포세이돈을 사용하여 수중 핵 미사일 시스템을 배치 한 것에 대한 소련 지도부의 우려와 일치했습니다.

그러나, 그런 비행기의 프로젝트는 실행되지 않았다. 원자력 잠수함 공기 사냥꾼처럼 120-s에서 시험 될 예정인 Tu-70라는 코드 이름으로 YSU와 Tupolev 초음속 폭격기 가족을 만들 계획입니다.

그럼에도 불구하고 크렘린에서 세계 해역의 어느 지역에서 나토 (NATO) 원자력 잠수함과 싸울 수있는 무제한의 해상 항공 대잠 항공기를 제공하려는 생각은 절실했다. 게다가,이 차는 가능한 한 많은 탄약을 운반해야했다. оружия - 로켓, 어뢰, 심도있는 혐의 (핵을 포함한) 및 무선 수중 음향 부이. 그래서 22 톤의 탑재량으로 세계에서 가장 큰 터보프롭 와이드 바디 항공기 인 An-60 Antey 무거운 군사 수송기가 선택되었습니다. 미래의 An-22PLO 항공기는 표준 NK-14MA 대신 4 대의 핵 터보프롭 엔진 NK-12А를 장착 할 계획이었습니다.

전례없는 그런 사람을 만들 수있는 프로그램 함대 날개 달린 차는 코드 명 "Stork"를 받았으며 NK-14A의 원자로는 A.P. Aleksandrov의지도하에 개발되었습니다. 1972 년 An-22 비행 실험실 (총 23 편)의 원자로 테스트가 시작되었으며 정상 작동에서의 안전성에 대한 결론이 내려졌습니다. 그리고 심각한 사고가 발생하는 경우 낙하산에 의한 부드러운 착륙으로 원자로 블록과 XNUMX 차 회로를 낙하 항공기에서 분리하는 것이 계획되었습니다.

일반적으로 항공 원자로 "Stork"는 응용 과학 분야에서 원자력 및 기술 분야에서 가장 진보 된 업적이되었습니다.

우리가 An-22 항공기를 기초로해서 잠수함 탄도 미사일 P-22로 대륙간 전략 항공 및 미사일 단지 An-27를 만들 계획이라면 그러한 운반선이받을 수있는 강력한 잠재력 "엔진 NK-14A! 이 문제가 An-22PLO 프로젝트와 An-22Р 프로젝트의 실현에 이르지는 않았지만 우리 나라는 항공 YSU 개발 분야에서 미국을 따라 잡았다.

이국적 임에도 불구하고이 경험이 여전히 유용 할 수 있지만 품질 수준이 높다는 것은 의심의 여지가 없습니까?

무인 초장 거리 정찰 임팩트 항공 시스템의 개발은 야스의 사용 경로를 따라 갈 수 있습니다. 이러한 가정은 이미 해외에서 이루어지고 있습니다.

과학자들은 또한 금세기 말까지 수백만 명의 승객이 원자력 여객기에 의해 운송 될 것으로 예측했습니다. 제트 연료를 핵연료로 대체하는 것과 관련된 명백한 경제적 이익 외에도 우리는 YSU 로의 전환과 함께 이산화탄소로 대기를 "풍부하게"하는 지구 온실 효과에 대한 항공의 기여도가 급격히 감소한다고 말합니다.

저자의 의견, 항공 야스 것 슈퍼 무거운화물 항공기, 예를 들어 같은 거대한 "공기 페리"용량을 리프팅 M-90 400 톤, 제안 디자이너 실험 시스템 이름 VM Myasishcheva 공장에 기초하여 미래의 상업 항공 교통 시스템의 완벽하게 맞습니다.

물론 원자력 민간 항공에 대한 여론의 변화라는 측면에서 문제가 있습니다. 핵 및 반 테러리스트의 안보를 보장하기 위해 심각한 문제가 해결되어야한다. (그런데 전문가들은 응급 상황에서 원자로를 "발사"하는 낙하산으로 국내 결정을 언급한다). 그러나 반세기 전에 폭행을당한 도로는 걷는 것으로 마스터 될 것입니다.