L’experiència adquirida als anys 50-70 del segle XX encara serà útil al segle XXI
Pot semblar estrany que l'energia nuclear, fermament arrelada a la terra, a la hidrosfera i fins i tot a l'espai, no hagi arrelat a l'aire. Aquest és el cas quan consideracions de seguretat aparents (encara que no només elles) van superar els evidents beneficis tècnics i operatius de la introducció de centrals nuclears (NPS) a l'aviació.
Mentrestant, la probabilitat de greus conseqüències d’incidents amb aquests avions, sempre que siguin perfectes, difícilment es pot considerar més alta en comparació amb els sistemes espacials que utilitzen centrals nuclears (NPP). I, per motius d’objectivitat, val la pena recordar: l’accident del satèl·lit soviètic de terra artificial Kosmos-954 del tipus EUA-A, que es va produir el 1978 amb la caiguda dels seus fragments al territori del Canadà, que es va produir el 1978., no va provocar la reducció del sistema de reconeixement i designació d'objectius espacials marítims. (MKRT) "Legend", l'element del qual eren els dispositius US-A (17F16-K).
D’altra banda, les condicions de funcionament d’una central nuclear d’aviació dissenyada per crear empenta generant calor en un reactor nuclear subministrat a l’aire en un motor de turbina de gas són completament diferents de les de les centrals nuclears de satèl·lit, que són generadors termoelèctrics. Avui s’han proposat dos diagrames esquemàtics d’un sistema de control nuclear d’aviació: un tipus obert i un tipus tancat. L’esquema de tipus obert permet escalfar l’aire comprimit pel compressor directament als canals del reactor amb la seva posterior sortida a través del filtre de raig, i el tipus tancat permet escalfar l’aire mitjançant un intercanviador de calor, en un bucle tancat del qual circula el refrigerant. El circuit tancat pot ser d’un o dos circuits i, des del punt de vista de garantir la seguretat operativa, la segona opció sembla la més preferible, ja que el bloc del reactor amb el primer circuit es pot col·locar en una carcassa protectora a prova de cops, la dels quals s’eviten conseqüències catastròfiques en cas d’accidents d’avions.
En sistemes nuclears d’aviació de tipus tancat es poden utilitzar reactors d’aigua a pressió i reactors de neutrons ràpids. Quan s’implementa un esquema de dos circuits amb un reactor “ràpid” al primer circuit del NPS, s’utilitzarien tant metalls alcalins líquids (sodi, liti) com un gas inert (heli) com a refrigerant i, al segon, alcalí metalls (sodi líquid, sodi eutèctic fos, etc.) potassi).
EN AIRE - REACTOR
La idea d’utilitzar l’energia nuclear a l’aviació va ser plantejada el 1942 per un dels líders del Projecte Manhattan, Enrico Fermi. Es va interessar pel comandament de la Força Aèria dels Estats Units i el 1946 els nord-americans van embarcar-se en el projecte NEPA (Energia nuclear per a la propulsió d’avions), dissenyat per determinar les possibilitats de crear un avió de reconeixement i bombarders d’abast il·limitat.
En primer lloc, era necessari realitzar investigacions relacionades amb la protecció antiradiació de la tripulació i del personal de servei terrestre i fer una avaluació probabilística-situacional dels possibles accidents. Per tal d’accelerar el treball, el projecte NEPA el 1951 va ser ampliat per la Força Aèria dels Estats Units al programa objectiu ANP (Propulsió Nuclear d’Aeronaus). En el seu marc, la companyia General Electric va desenvolupar un circuit obert i la companyia Pratt-Whitney va desenvolupar un circuit tancat YSU.
Per provar el futur reactor nuclear d'aviació (exclusivament en mode de llançaments físics) i la protecció biològica, el bombarder estratègic B-36H Peacemaker de la companyia Convair estava destinat a sis motors de quatre pistons i turborreactors. No era un avió nuclear, sinó que era només un laboratori volador, on s’havia de provar el reactor, però va ser designat NB-36H - Nuclear Bomber ("Bombarder atòmic"). La cabina es va transformar en una càpsula de plom i goma amb un blindatge addicional d’acer i plom. Per protegir-se de la radiació de neutrons, es van inserir panells especials plens d’aigua al fuselatge.
El prototip de reactor d'avió ARE (Aircraft Reactor Experiment), creat el 1954 pel Oak Ridge National Laboratory, es va convertir en el primer reactor nuclear homogeni del món amb una capacitat de 2,5 MW en combustible d'una sal fosa: fluorur de sodi i tetrafluorurs de zirconi i urani.
L’avantatge d’aquest tipus de reactors rau en la impossibilitat fonamental d’un accident amb la destrucció del nucli, i la pròpia barreja de sal combustible, en el cas d’un NSU d’aviació de tipus tancat, actuaria com a refrigerant principal. Quan s’utilitza una sal fosa com a refrigerant, més gran és, en comparació, per exemple, amb el sodi líquid, la capacitat calorífica de la sal fosa permet l’ús de bombes circulants de petites dimensions i es beneficia d’una disminució del consum de metall del el disseny de la planta del reactor en el seu conjunt i la baixa conductivitat tèrmica haurien d'haver assegurat l'estabilitat del motor de l'avió nuclear contra salts bruscs de temperatura al primer circuit.
Sobre la base del reactor ARE, els nord-americans han desenvolupat un experiment experimental YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Sense més preàmbuls, General Dynamics va dissenyar el motor nuclear de l’avió X-39 basat en el motor turborreactor J47 de sèrie per als bombarders estratègics B-36 i B-47 “Stratojet”; en lloc d’una cambra de combustió, el nucli del reactor s’hi va col·locar.
Convair pretenia subministrar el X-39 al X-6; potser el seu prototip seria el bombarder estratègic supersònic B-58 Hustler, que va fer el seu primer vol el 1956. A més, també es va plantejar la versió atòmica d’un experimentat bombarder subsònic de la mateixa companyia YB-60. No obstant això, els nord-americans van abandonar el sistema de control nuclear d’aviació de circuit obert, considerant que l’erosió de les parets dels canals d’aire del nucli del reactor X-39 conduirà al fet que l’avió deixarà enrere una pista radioactiva, contaminant el medi ambient..
L’esperança de l’èxit va ser promesa per la central nuclear de tipus tancat més segura per a la radiació de la companyia Pratt-Whitney, a la creació de la qual també va participar General Dynamics. Per a aquests motors, l'empresa "Convair" va començar la construcció d'avions experimentals NX-2. S'estaven elaborant tant les versions de turboreactors com de turbohèlix de bombarders nuclears amb centrals nuclears d'aquest tipus.
Tanmateix, l'adopció el 1959 dels míssils balístics intercontinentals Atlas, capaços de llançar objectius a l'URSS des dels Estats Units continentals, va neutralitzar el programa ANP, sobretot perquè mostres de producció d'avions atòmics difícilment haurien aparegut abans del 1970. Com a resultat, el març de 1961, tota la feina en aquesta zona als Estats Units es va aturar per decisió personal del president John F. Kennedy i mai no es va construir un avió atòmic real.
La mostra de vol del reactor d’avió ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), situat al compartiment de bombes del laboratori de vol NB-36H, era un reactor de neutrons ràpid d’1 MW que no estava connectat als motors i funcionava amb diòxid d’urani i es refredava mitjançant un corrent d’aire pres per entrades d’aire especials. Des de setembre de 1955 fins a març de 1957, el NB-36H va fer 47 vols amb ASTR sobre zones deshabitades dels estats de Nou Mèxic i Texas, després de la qual cosa el cotxe mai va ser aixecat al cel.
Cal assenyalar que la Força Aèria dels Estats Units també va tractar el problema d’un motor nuclear per a míssils de creuer o, com era habitual dir fins als anys seixanta, per a avions projectils. Com a part del projecte Plutó, el laboratori Livermore va crear dues mostres del motor ramjet nuclear Tory, que estava previst instal·lar al míssil de creuer supersònic SLAM. El principi de "escalfament atòmic" de l'aire en passar pel nucli del reactor era aquí el mateix que en els motors de turbina de gas nuclear de tipus obert, amb una única diferència: al motor ramjet li falta un compressor i una turbina. Els conservadors, provats amb èxit sobre el terreny el 1961-1964, són les primeres centrals nuclears d’aviació (més precisament, míssils i aviació) realment operatives i fins ara. Però aquest projecte també es va tancar sense esperança en el context dels èxits en la creació de míssils balístics.
Posar-se al dia i avançar-se
Per descomptat, la idea d’utilitzar l’energia nuclear a l’aviació, independentment dels nord-americans, també es va desenvolupar a l’URSS. De fet, a Occident, no sense motius, sospitaven que aquest treball s'estava duent a terme a la Unió Soviètica, però amb la primera divulgació del fet sobre ells es van ficar en un embolic. L'1 de desembre de 1958, la Setmana de l'Aviació va informar: L'URSS crea un bombarder estratègic amb motors nuclears, que va causar una excitació considerable a Amèrica i fins i tot va ajudar a mantenir l'interès pel programa ANP, que ja havia començat a desaparèixer. No obstant això, en els dibuixos que acompanyaven l'article, l'artista editorial va representar amb precisió l'avió M-50 de l'oficina de disseny experimental VM Myasishchev, que realment s'estava desenvolupant en aquell moment, amb un aspecte completament "futurista", que tenia motors turborreactors convencionals.. No se sap, per cert, si a aquesta publicació li va seguir un "enfrontament" al KGB de la URSS: els treballs a l'M-50 van tenir lloc en un ambient del més estricte secret, el bombarder va fer el seu primer vol més tard que l'esment a la premsa occidental, a l'octubre de 1959, i el cotxe es va presentar al gran públic només el juliol de 1961 a la desfilada aèria de Tushino.
Pel que fa a la premsa soviètica, per primera vegada sobre el pla atòmic es va explicar en termes més generals la revista "Technics - Youth" al número 8 del 1955: "L'energia atòmica s'utilitza cada vegada més en la indústria, l'energia, l'agricultura i medicament. Però no és lluny el moment en què s’utilitzarà en aviació. Des dels camps d’aviació, les màquines gegants s’elevaran fàcilment a l’aire. Els avions nuclears podran volar gairebé el temps que vulgueu, sense enfonsar-vos a terra durant mesos, fent desenes de vols sense parar al voltant del món a velocitat supersònica ". La revista, que insinuava el propòsit militar del vehicle (no cal que els avions civils estiguin al cel "sempre que vulgueu"), presentava, no obstant això, un hipotètic esquema d'un avió de càrrega-passatgers amb una central nuclear de tipus obert.
No obstant això, el col·lectiu Myasishchevsky, i no sol, va tractar efectivament d’avions amb centrals nuclears. Tot i que els físics soviètics han estat estudiant la possibilitat de la seva creació des de finals dels anys 40, el treball pràctic en aquesta direcció a la Unió Soviètica va començar molt més tard que als EUA, i el començament es va establir mitjançant el decret del Consell de Ministres del URSS núm. 1561-868, del 12 d'agost de 1955. Segons ell, OKB-23 V. M. Myasishchev i OKB-156 A. N. Tupolev, així com el motor d'avions OKB-165 A. M. Lyulka i OKB-276 N. D. Kuznetsov van ser encarregats de desenvolupar bombarders estratègics atòmics.
El reactor nuclear de l'avió va ser dissenyat sota la supervisió dels acadèmics I. V. Kurchatov i A. P. Aleksandrov. L’objectiu era el mateix que el dels nord-americans: aconseguir un cotxe que, després d’haver enlairat el territori del país, pogués assolir objectius a qualsevol part del món (en primer lloc, per descomptat, als EUA).
Una característica del programa d’aviació atòmica soviètica era que continuava fins i tot quan el tema ja estava oblidat als Estats Units.
Durant la creació del sistema de control nuclear, es van analitzar a fons els diagrames de circuits oberts i tancats. Així doncs, sota l’esquema de tipus obert, que va rebre el codi "B", el Lyulka Design Bureau va desenvolupar dos tipus de motors atòmics de turborreactor: axials, amb el pas de l’eix del turbocompressor a través d’un reactor anular i “basculants” - amb un eix fora del reactor, situat en un recorregut de flux corbat. Al seu torn, l'Oficina de Disseny de Kuznetsov va treballar en els motors segons l'esquema tancat "A".
L’Oficina de Disseny de Myasishchev es va dedicar immediatament a resoldre la tasca més aparentment difícil de dissenyar bombarders pesats atòmics de gran velocitat. Fins i tot avui, veient els diagrames de futurs cotxes fabricats a finals dels anys 50, definitivament es poden veure les característiques de l’estètica tècnica del segle XXI. Aquests són els projectes d'avions "60", "60M" (hidroavió nuclear), "62" per als motors Lyulkovsk de l'esquema "B", així com "30", ja sota els motors de Kuznetsov. Les característiques esperades del bombarder "30" són impressionants: velocitat màxima: 3600 km / h, velocitat de creuer: 3000 km / h.
No obstant això, l'assumpte no va arribar al disseny detallat de l'avió nuclear Myasishchev a causa de la liquidació de l'OKB-23 a títol independent i la seva introducció al coet i a l'espai OKB-52 de V. N. Chelomey.
A la primera fase de participació al programa, l'equip de Tupolev havia de crear un laboratori volador similar al propòsit del nord-americà NB-36H amb un reactor a bord. Rebuda la designació Tu-95LAL, es va construir sobre la base del bombarder estratègic pesat turbohélice sèrie Tu-95M. El nostre reactor, com el nord-americà, no es va aparellar amb els motors de l'avió portador. La diferència fonamental entre el reactor soviètic i el nord-americà era que es refredava per aigua, amb una potència molt inferior (100 kW).
El reactor domèstic es refredava per l’aigua del circuit primari, que al seu torn donava calor a l’aigua del circuit secundari, que es refredava pel flux d’aire que travessava l’entrada d’aire. Així es va elaborar el diagrama esquemàtic del motor turbohèlice atòmic NK-14A Kuznetsov.
El laboratori nuclear volador Tu-95LAL del 1961-1962 va elevar el reactor a l'aire 36 vegades tant en funcionament com en estat "fred" per estudiar l'eficàcia del sistema de protecció biològica i l'efecte de la radiació sobre els sistemes d'avions.. Segons els resultats de les proves, el president del Comitè Estatal de Tecnologia d'Aviació P. V. Dementyev, però, va assenyalar en la seva nota a la direcció del país el febrer de 1962: amb YSU es va desenvolupar a OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.), atès que els treballs de recerca realitzats són insuficients per al desenvolupament de prototips d’equipament militar, s’ha de continuar amb aquesta tasca ".
En desenvolupament de la reserva de disseny d’OKB-156, l’Oficina de Disseny de Tupolev va desenvolupar sobre la base del bombarder Tu-95 un projecte d’un avió experimental Tu-119 amb motors turbopropulsors atòmics NK-14A. Des que la tasca de crear un bombarder de llarga distància amb l’aparició a l’URSS de míssils balístics intercontinentals i míssils balístics basats en el mar (en submarins) ha perdut la seva rellevància crítica, els Tupolev van considerar el Tu-119 com un model de transició a la manera de crear un avió nuclear antisubmarí basat en l'avió de passatgers de llarg abast Tu-114, que també va "créixer" a partir del Tu-95. Aquest objectiu era bastant coherent amb la preocupació de la direcció soviètica pel desplegament dels nord-americans als anys seixanta d’un sistema de míssils nuclears submarins amb ICBM Polaris i després Posidó.
No obstant això, el projecte d'aquest avió no es va implementar. Es va mantenir en fase de disseny i els plans per crear una família de bombers supersònics Tupolev amb YSU amb el nom en clau Tu-120, que, com el caçador d’aire atòmic per a submarins, estava previst que es provés als anys 70 …
No obstant això, al Kremlin li va agradar la idea de donar a l'aviació naval un avió antisubmarí amb un abast de vol il·limitat per combatre els submarins nuclears de l'OTAN a qualsevol regió dels oceans. A més, se suposava que aquesta màquina portaria tanta munició com fos possible d’armes antisubmarines: míssils, torpedes, càrregues de profunditat (incloses les nuclears) i boies de sonar. És per això que l'elecció va recaure en un avió pesat de transport militar An-22 "Antey" amb una capacitat de càrrega de 60 tones, l'avió turbohèlice més gran del món. El futur avió An-22PLO estava previst que estigués equipat amb quatre motors turbohèlices NK-14A en lloc del NK-12MA estàndard.
El programa per a la creació d'un aparell tan invisible en qualsevol altra flota d'una màquina amb ales va rebre el nom de codi "Aist", i el reactor de l'NK-14A es va desenvolupar sota la direcció de l'acadèmic A. P. Aleksandrov. El 1972 es van iniciar les proves del reactor a bord del laboratori de vol An-22 (un total de 23 vols) i es va concloure sobre la seva seguretat en el funcionament normal. I en cas d’accident greu, es preveia separar la unitat del reactor i el circuit primari de l’avió que caia amb un aterratge suau per paracaigudes.
En general, el reactor d'aviació "Aist" s'ha convertit en l'assoliment més perfecte de ciència i tecnologia nuclear en el seu camp d'aplicació.
Tenint en compte que, sobre la base de l'avió An-22, també es va planejar la creació d'un sistema de míssils d'aviació intercontinental intercontinental An-22R amb un míssil balístic submarí R-27, és clar quin potencial potent podria rebre aquest transportista si fos transferit a "empenta atòmica" »Amb motors NK-14A! I tot i que les coses no van arribar a la implementació tant del projecte An-22PLO com del projecte An-22R, cal afirmar que el nostre país, però, ha superat els Estats Units en el camp de la creació d’una central nuclear d’aviació.
No hi ha dubte que, malgrat el seu exotisme, aquesta experiència pot ser útil, però amb un nivell d’implementació de qualitat superior.
El desenvolupament de sistemes d’avions de reconeixement i d’atac ultra-llarg abast no tripulats pot seguir el camí de l’ús de sistemes nuclears, ja que aquestes suposicions ja es fan a l’estranger.
Els científics també van predir que a finals d’aquest segle, és probable que milions de passatgers siguin transportats per avions de passatgers amb motor nuclear. A més dels evidents beneficis econòmics associats a la substitució del querosè d’aviació per combustible nuclear, parlem d’una forta disminució de la contribució de l’aviació, que, amb la transició als sistemes d’energia nuclear, deixarà d’enriquir l’atmosfera amb diòxid de carboni., a l'efecte hivernacle global.
Segons l'opinió de l'autor, els sistemes nuclears d'aviació s'adaptarien perfectament als complexos comercials d'aviació-transport del futur basats en avions de càrrega superpesants: per exemple, el mateix "transbordador gegant" M-90 amb una capacitat de càrrega de 400 tones, proposat pels dissenyadors de la planta experimental de construcció de màquines que porta el nom de VM Myasishchev.
Per descomptat, hi ha problemes pel que fa al canvi d’opinió pública a favor de l’aviació civil nuclear. També s’hauran de resoldre problemes greus relacionats amb la seguretat nuclear i antiterrorista (per cert, els experts esmenten la solució nacional amb el “tiroteig” del paracaigudes del reactor en cas d’emergència). Però el camí, batut fa més de mig segle, serà dominat pel caminant.
