Ядерная силовая установка самолета
Программа «Ядерная двигательная установка для самолетов » ( ANP ) и предыдущий проект «Ядерная энергия для двигательной установки самолетов» ( NEPA ) были направлены на разработку ядерной двигательной установки для самолетов . NEPA . 28 мая 1946 года ВВС США инициировали проект [1] NEPA действовало до мая 1951 года, когда проект был передан совместной Комиссии по атомной энергии (AEC)/ANP ВВС США. [2] ВВС США использовали две разные системы для ядерных реактивных двигателей: концепцию прямого воздушного цикла, разработанную General Electric , и непрямого воздушного цикла, которая была поручена Pratt & Whitney . Программа предназначалась для разработки и испытаний Convair X-6 , но была отменена в 1961 году до того, как этот самолет был построен. Общая стоимость программы с 1946 по 1961 год составила около 1 миллиарда долларов. [3]
Типы [ править ]
воздушный Прямой цикл
Ядерные двигатели прямого цикла будут напоминать обычный реактивный двигатель, за исключением отсутствия камер сгорания . Воздух, поступающий из секции компрессора, будет направляться в камеру , которая направляет воздух в активную зону ядерного реактора . Происходит обмен, при котором реактор охлаждается, но затем он нагревает тот же воздух и отправляет его в другую камеру сгорания. Вторая камера направляет воздух через турбину (приводящую в действие компрессор), а затем выходит через выхлоп, обеспечивая тягу. Конечным результатом является то, что вместо использования реактивного топлива самолет может рассчитывать на тепло ядерных реакций в качестве источника энергии.
Программа General Electric, базировавшаяся в Эвендейле, штат Огайо , была реализована из-за ее преимуществ в простоте, надежности, пригодности и возможности быстрого запуска. Использовались обычные секции реактивного двигателя компрессорные и турбинные , при этом сжатый воздух проходил через реактор и нагревался им перед выпуском через турбину.
воздушный Непрямой цикл
Косвенный цикл включает теплообмен за пределами активной зоны, при этом воздух из компрессора направляется в теплообменник . Активная зона ядерного реактора будет нагревать воду под давлением или жидкий металл и также отправлять их в теплообменник. Эта горячая жидкость будет охлаждаться воздухом; воздух будет нагреваться жидкостью, пропускать через турбину (приводящую в действие компрессор), а затем выходить через выхлоп, обеспечивая тягу.
Программа непрямого воздушного цикла была поручена компании Pratt & Whitney на объекте недалеко от Миддлтауна, штат Коннектикут . Эта концепция привела бы к гораздо меньшему радиоактивному загрязнению. Одна или две петли жидкого металла будут переносить тепло от реактора к двигателю. Эта программа включала в себя обширные исследования и разработки многих легких систем, подходящих для использования в самолетах, таких как теплообменники, жидкометаллические турбонасосы и радиаторы . Программа Indirect Cycle никогда и близко не приближалась к производству готового к полетам оборудования. [4]
реакторы Экспериментальные проекты и
авиационным Эксперимент с реактором
США Эксперимент с авиационным реактором 2,5 МВт, мощностью с тепловым спектром (ARE) представлял собой эксперимент с ядерным реактором предназначенный для достижения высокой удельной мощности и высокой выходной температуры для использования в качестве двигателя в самолете-бомбардировщике с ядерной установкой. Преимущество самолета с ядерной установкой перед самолетом с обычным двигателем состоит в том, что он может оставаться в воздухе на несколько порядков дольше и обеспечивать эффективное ядерное стратегическое сдерживание противника , обладающего ядерным оружием советского . ARE был первым реактором на расплавах солей (MSR), который был построен и эксплуатировался. он использовал расплавленную фторидную соль NaF - ZrF 4 - UF 4 (53-41-6 мол%) В качестве топлива , замедлился (BeO) гексагональной конфигурации оксидом бериллия и имел пиковую температуру 860 °C. резервная система жидкого натриевого использовалась Для охлаждения материалов замедлителя и отражателя теплоносителя . Вторичный контур теплоносителя в виде газообразного гелия циркулировал вокруг первичного теплоносителя для передачи тепла к водяному радиатору, где выделяемое тепло сбрасывалось в атмосферу. реактивностью Стержни управления были установлены и установлено, что стержни управления не определяют выходную мощность АРЭ; скорее, это произошло из-за потребности в мощности, что повлияло на температуру на выходе и на входе из-за отрицательного температурного коэффициента реактивности . ARE проработала на мощности 221 час до пиковой мощности 2,5 МВт тыс . [5]
Проект MX-1589 [ править ]
5 сентября 1951 года ВВС США заключили с Convair контракт на эксплуатацию ядерного реактора на борту модифицированного Convair B-36 Peacemaker. [6] по проекту МХ-1589 программы ANP. Самолет для ядерных испытаний NB -36H (NTA) должен был изучить требования к защите воздушного реактора, чтобы определить, возможен ли ядерный самолет. Это был единственный известный в США эксперимент с воздушным реактором с действующим ядерным реактором на борту. В общей сложности NTA совершила 47 полетов, проверяя реактор над Западным Техасом и Южным Нью-Мексико. Реактор, получивший название « Авиационный испытательный реактор щита» (ASTR), работал, но не приводил в действие самолет, а основной целью летной программы были испытания щита. По итогам НТА от Х-6 и всей программы атомных самолетов отказались в 1961 году.
теплопередачи Эксперименты с реактором
В рамках программы ANP AEC/USAF в 1956 году модифицированные самолеты General Electric J47 впервые были использованы на ядерной энергии с использованием испытательной сборки реактора, известной как эксперимент с реактором теплопередачи 1 (HTRE-1). HTRE-1, в котором использовались вертикально ориентированные стержни управления, был переконфигурирован со съемной активной зоной и стал HTRE-2 для дополнительных испытаний. HTRE-3 был построен отдельно для испытаний горизонтально ориентированных стержней управления, подходящих для использования в планере. [7]
Выведенные из эксплуатации реакторы HTRE-2 и HTRE-3, а также испытательные сборки могут быть осмотрены публикой на экспериментального реактора-размножителя I стоянке в Национальной лаборатории Айдахо .
реактор Пратта и Уитни 1 Авиационный -
5 февраля 1957 года еще один реактор стал критическим в Центре критических экспериментов Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) в рамках программы реактора с циркулирующим топливом компании Pratt and Whitney Aircraft Company (PWAC). Это называлось PWAR-1, авиационный реактор Пратта и Уитни-1. Целью эксперимента была экспериментальная проверка теоретически предсказанных ядерных свойств реактора PWAC. Эксперимент проводился недолго; к концу февраля 1957 года все данные были собраны и началась разборка. Эксперимент проводился практически при нулевой ядерной мощности. Рабочая температура поддерживалась постоянной на уровне примерно 675 ° C (1247 ° F), что близко соответствует расчетной рабочей температуре замедлителя PWAR-1; эта температура поддерживалась внешними нагревателями. Как и ARE мощностью 2,5 МВт, PWAR-1 использовал NaF-ZrF4-UF4 в качестве основного топлива и теплоносителя. [8]
Отмена [ править ]
Технологическая конкуренция с Советским Союзом (в виде запуска «Спутника-1 ») и продолжающаяся сильная поддержка со стороны ВВС позволили программе продолжиться, несмотря на разделение руководства между Министерством обороны и AEC. В течение 1950-х и 1960–61 годов были профинансированы и построены многочисленные испытательные установки для создания годной к полетам ядерной энергоблока, в том числе одна в Окриджской национальной лаборатории (ORNL). Хотя ARE успешно продемонстрировала работу концепции MSR, программа была отменена президентом Кеннеди 26 марта 1961 года. [2] сославшись на возмутительную стоимость, поскольку до этого момента не было произведено ни одного летного реактора. [5] – «15 лет и около 1 миллиарда долларов были посвящены попыткам создания самолета с ядерной силовой установкой; но возможность создания полезного в военном отношении самолета в обозримом будущем все еще очень далека». Отмене также способствовало то, что первые межконтинентальные баллистические ракеты поступили на вооружение в сентябре 1959 года, что практически устранило необходимость в самолетах с ядерными двигателями в качестве средства стратегического сдерживания. [9] [10] Тем не менее, результаты программы ARE побудили ученых и инженеров ORNL представить в Комиссию по атомной энергии предварительное проектное предложение для экспериментального MSR мощностью 30 МВт для изучения MSR как концепции гражданской электростанции. [11] Результатом предложения стало указание Комиссии по атомной энергии для ORNL спроектировать, построить и эксплуатировать эксперимент с реактором на расплавленной соли (MSRE). [12]
См. также [ править ]
- Список самолетов с атомными двигателями
- Лаборатория ядерных самолетов Джорджии
- WS-125 , 1955 г. Требования ВВС США к атомному бомбардировщику.
- НЕРВ
- Проект «Плутон» по разработке прямоточных воздушно-реактивных двигателей с ядерной установкой для использования в крылатых ракетах
- Project Rover разработает ядерную тепловую ракету
- Туполев Ту-95ЛАЛ
Ссылки [ править ]
- ^ Эмме, Юджин М., комп (1961), Аэронавтика и космонавтика: американская хронология науки и технологий в исследовании космоса, 1915–1960 , Вашингтон, округ Колумбия, стр. 49–63, заархивировано из оригинала 11 ноября 2020 г. 11 , получено 5 ноября 2008 г.
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) . - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Мегазона» . Упадок программы создания атомных самолетов . Вустерский политехнический институт. 1993 год . Проверено 5 ноября 2008 г.
- ^ «Обзор программы ядерных силовых установок пилотируемых самолетов» (PDF) . Генеральный контролер США . Б-146759. 28 февраля 1963 г. Проверено 20 февраля 2020 г.
- ^ Элвин М. Вайнберг, Первая ядерная эра: жизнь и времена технологического специалиста Springer Science & Business Media, 1994, ISBN 1563963582 стр.106
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ядерная двигательная установка самолетов – Политика. (1997). Ядерная силовая установка самолета. Получено 16 января 2016 г. с http://www.megazone.org/ANP/politics.shtml .
- ^ Лауниус, Роджер Д. «Хронология аэронавтики и космонавтики 1950–54» . www.hq.nasa.gov . Архивировано из оригинала 14 июля 2019 года . Проверено 12 апреля 2018 г.
- ^ Маккаскер, Томас. «Итоговый отчет: Обеззараживание и вывод из эксплуатации экспериментальных испытательных сборок реактора теплопередачи HTRE-2 и HTRE-3» (PDF) . Национальная лаборатория Айдахо . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ Скотт, Д.; Алванг, ГВ; Демский, Э.Ф.; Фейдер, В.Дж.; Сандин, Э.В.; Маленфант, RE (1958). Эксперимент с реактором с отражателем нулевой мощности при повышенной температуре (PDF) (Отчет). Окриджская национальная лаборатория. ОРНЛ-2536. Архивировано (PDF) из оригинала 24 января 2022 года . Проверено 28 октября 2020 г.
- ^ Тракимавичюс, Лукас. «Будущая роль ядерных силовых установок в вооруженных силах» (PDF) . Центр передового опыта НАТО в области энергетической безопасности . Архивировано из оригинала (PDF) 18 октября 2021 г. Проверено 15 октября 2021 г.
- ^ Атлас. (без даты). История полета. Получено 16 января 2016 г. с сайта http://www. Century-of-flight.net/Aviation%20history/space/Atlas.htm .
- ^ Александр, LG и др. Окриджская национальная лаборатория. (8 марта 1960 г.). Экспериментальный энергетический реактор мощностью 30 МВт на расплавленном солевом топливе. ОРНЛ-2796. Получено 16 января 2016 г. с http://moltensalt.org/references/static/downloads/pdf/ORNL-2796.pdf .
- ^ Робертсон, RC и др. Окриджская национальная лаборатория. (январь 1965 г.). Отчет MSRE о проектировании и эксплуатации, Часть I, описание конструкции реактора (стр. 3–6). ОРНЛ-ТМ-728. Получено 1 декабря 2015 г. с http://moltensalt.org/references/static/downloads/pdf/ORNL-TM-0728.pdf .
Внешние ссылки [ править ]
- Ганц, Кеннет (1960), Ядерный полет; программы ВВС США по созданию атомных реактивных самолетов, ракет и ракет. , Нью-Йорк, Дуэлл, Слоан и Пирс .
- Тортон, Дж. (1962-06-28), Комплексный технический отчет, Программа ядерных силовых установок для самолетов с прямым воздушным циклом General Electric, Краткое описание программы и ссылки , Комиссия по атомной энергии США (AEC), OSTI 1048124 .
- Мечты о ядерном полете — программы NEPA и ANP (PDF) , Wisc, заархивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2010 г. , получено 12 августа 2009 г.
- Бюро атомного туризма, в архиве , заархивировано с оригинала 31 декабря 2010 г.
- Вендт, Джеральд (1951), Ученый обзор «Первый атомный самолет» (статья) с иллюстрациями на тему использования атомного реактора для питания самолета.
- Мартин, Ричард (08 мая 2012 г.), «ANP» , SuperFuel , St. Martin's Publishing, стр. 109–12, ISBN 9780230341913 .
- СОВЕТСКИЙ СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНЫЙ АТОМНЫЙ САМОЛЕТ М-60 Портал «Академи» на сайте портала «Академи» (на английском языке)
- КОМПЛЕКСНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ПРОГРАММА GE DIRECT ВОЗДУШНОГО ЦИКЛА АВИАЦИОННЫХ ЯДЕРНЫХ ДВИЖЕНИЙ (на английском языке)
- «Летающие» реакторы и нейтронная связь (на английском языке)
- Программа авиационных ядерных силовых установок: слушания в Подкомитете по исследованиям и разработкам Объединенного комитета по атомной энергии (Отчет). 23 июля 1959 г. hdl : 2027/uiug.30112065524198 .
