Пятница, 20.10.2017, 11:51
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Восьмая олимпиада (2010/11 уч.год)

Атомные самолеты: проекты и летающие лаборатории
Атомные самолеты: проекты и летающие лаборатории

План
  1. Введение
  2. Основная часть (работы, проводившиеся в СССР и США)
  3. Заключение
  4. Источники информации
Введение

Как доподлинно известно, 16июля 1945 года американские, а 29 августа 1949 года советские ученые изобрели бомбу, которая работала в результате ядерных реакций. После этого они начали задумываться о том, как еще можно применить такой колоссальный источник энергии. Одним из перспективных проектов того времени был летательный аппарат (далее ЛА), оснащенный ядерным реактором, который бы входил в состав силовой установки.
 
Константин Эдуардович Циалковский
 
В целом идея использования ядерного топлива для полета высказывалась уже Циолковским. Но при его жизни такие идеи казались неосуществимыми. Впервые описания реактивных ЛА, движимых с помощью ядерной энергии, появились в популярных технических журналах начала 1940-х годов в США. В январе 1941 года журнал Popular Mechanics опубликовал вполне жизненную концепцию летательного аппарата типа летающее крыло с двигателем, работающими на уране-235.

Основная часть

Итак, к концу 1940-х гг. началась "Холодная война”. Америка и СССР постепенно превращались в стратегических противников, ну а так-как в те времена еще не было ни самолетов, ни ракет способных доставить новое оружие к потенциальному агрессору, который находился за многие тысячи километров, создание "атомного” ЛА казалось идеальным выходом из сложившегося положения, так-как такой самолет смог бы находится в воздухе практически неограниченное время. Также такой ЛА мог бы перевозить различные грузы на дальние расстояния, или месяцами, а, возможно, и годами летать над вражеской территорией дожидаясь какой-либо команды. В своей работе мне бы хотелось рассмотреть исследования, проводившееся в те годы в Америке и стране Советов.

Работы в США

Работы в Соединенных Штатах начались весной 1946 года с создания программы NEPA, что расшифровывалось как ядерная энергия для движения самолета. Целью этой программы было понять, какие проблемы вызовет размещение реактора на ЛА. Нужно заметить, что речи о создании самолета с такой СУ еще не было. Главным событием проекта стал взлет самолета B-29, в бомбоотсеке которого находилась капсула с радием. Сотрудники проекта замерили уровни радиации по всему периметру ЛА и пришли к выводу, что реальная масса реактора и защиты окажется очень велика, а значит поднять их сможет только очень большой самолет. Реальный прогресс в этом проекте достигнут не был, но зато были заданы ключевые вопросы, такие как:
1. Как передавать тепло от реактора к двигателям?
2. Как охлаждать реактор в полете?
3. Как уберечь экипаж от пагубного влияния радиации?
Вторым этапом развития "атомолета” стала конференция названная "Проект Легсингтон”. На ней пришли к неутешительным выводам, а именно было сказано, что до взлета вышеупомянутого самолета может пройти порядка 15 лет. Также на ней впервые были рассмотрены две принципиально отличающиеся друг от друга схемы соединения двигателей и реактора.
 
Первую схему назвали открытой. Принцип ее работы заключался в том, что воздух попадая в камеру сгорания нагревался непосредственно проходя через активную зону реактора. Такой способ был очень простым, требовал минимальное количество конструкторских решений. С другой стороны воздух, взаимодействуя с частицами атомного топлива тоже становился радиоактивным и выходя из СУ загрязнял окружающую среду, а из этого следовало в лучшем случае, что экипаж не сможет дышать атмосферным воздухом.

Вторую схему назвали закрытой. Она отличалась от открытой тем, что воздух нагревался не от самого реактора, а от теплообменника. Такая конструкция была довольно сложна в реализации, но зато выходивший из силовой установки воздух оставался абсолютно чистым, а значит экипаж мог им дышать. Еще очень много внимания участники конференции уделили защите экипажа.
Третьим этапом стала новая программа под названием ANP, что в переводе означало атомная сила самолета. Первостепенной ее задачей было создание действующего ЛА, оснащенного ядерной СУ. В итоге было отдано предпочтение схеме соединения открытого цикла. Предполагалось разместить СУ P-1 на самолет YB-60.

P-1
 
YB-60

Все работы по проекту ANP были начаты с того что в 1955 году самолет HB-36H был помещен реактор под названием ASTR, что в переводе означает : реактор для испытания защиты самолета.
 
Реактор для самолета ASTR
 
Самолет HB-36H

ASTR не был связан СУ самолета, но в процессе его охлаждения воздух становился радиоактивным. Также на самолет установили датчики измеряющие кол-во радиации и всю защиту от радиоактивного излучения (12ти тонная, герметичная капсула для экипажа , емкость с водой, защита самого реактора). Цель этой работы было создание радиоактивного поля подобного P-1. В период с сентября 1955 года по март 1957 года летающая атомная лаборатория (далее ЛАЛ) выполнила 47 полетов как с включенным, так и с отключенным реактором.
Полеты показали довольно эффективную защиту экипажа от радиации. Также параллельно были созданы наземные стенды для испытаний атомных двигателей. Первым стендом стал HTRE-1 (1955 год). Он весил порядка 50ти тонн и предназначался для экспериментов по переносу тепла из реактора в двигатели. Вторым реактором стал HTRE-2 (1957 год). На нем были опробованы новые конфигурации активных зон реактора.
 
Наземный стенд HTRE-2
 
 Третьим и завершающим стендом стал реактор HTRE-3.(1958 год) Его особенность заключалась в том, что он как по размерам, так и по массе был близок к исходной концепции P-1.

Более зеволюционная модель двигателя HTRE-3

В результате проделанных работ американцам удалось ответить на все вопросы, поставленные в проекте NEPA ну и конечно осуществить их в своих пробных СУ, реакторах и ЛАЛ. К сожалению дальше работы не продвинулись. Им помешал приход президента Кенеди, который считал, что будущее за ракетами и подписал указ о свертывании всех работ по данной программе.

Работы в СССР

В Советском союзе впервые подняли вопрос о использовании атомной реакции, как источник энергии в 1947 году. Для проверки возможности осуществления такого проекта было решено отдать дело лаборатории И. В. Курчатова. Научным руководителем работ стал А. П. Александров. Также, как и в Америке рассматривались несколько вариантов СУ по открытому и закрытому циклу, с различными видами охлаждения. В конце концов в 1952 году Александров докладывал Курчатову о том, что знания накопленные в результате исследований позволяют начать разработку "атомолетов”. 12 августа 1955 года вышло постановление Совета Министров СССР о подключении к работам по ядерной тематике нескольких авиационных предприятий. А именно ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева, ОКБ-301 С.А.Лавочкина, которые должны были заняться проектированием и постройкой ЛА с ядерным двигателем, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки- постройкой таких СУ.
От ОКБ-23 Мясищева требовалось создать сверхзвуковой бомбардировщик. Изначально просто предполагалось разместить на уже готовом самолете М-50 несколько атомных двигателей. Но позднее коллектив столкнулся с такими-же проблемами, что и их американские коллеги. Экипажу требовалась надежная защита от радиации, а также применение новых материалов к конструкции самолета , ведь из-за радиоактивного излучения происходило резкое ухудшение свойств существующих. Это подтолкнуло ученых к созданию нового проекта. Его назвали М-60. По проекту 4 ядерных реактивных двигателя ( далее ЯРД) открытого цикла располагались в два этажа в хвостовой части фюзеляжа, образуя единый ядерный отсек. Длина ЛА должна была достигать 66 метров, вес превысить 250 тонн, а крейсерская скорость полета равна 3 тысячи метров в секунду.

M-60

Также у Мясищева был проект атомного воздушно-космического самолета М-19. Проект заключался в том что космический аппарат весом в 500 тонн будет взлетать и приземлятся по самолетному (позволяло аппарату самостоятельно перемещаться с одной площадки приземления на другую) , до высоты 50 км лететь как атомный самолет с двигателями замкнутого цикла, в качестве теплоносителя который передает тепло от реактора в жидкостный реактивный двигатель служит водород. По мере разгона и набора высоты водород начинает подаваться в форсажные камеры и прямоточные реактивные двигатели. После на скорости, большей 16 М космолет переходит на ядерные реактивные двигатели. Такая компоновка позволяла не загрязнять окружающую среду(так как водород не активизируется-при проходе через активную зону реактора не становится радиоактивным) и существенно уменьшить расход топлива. Полезный груз предполагался в 40 тонн! Если же уменьшить полезную нагрузку, то такой аппарат смог бы летать к любой точке околоземного космоса. 

Космический самолет Мясищева М-19

Основные возможности которые бы мог выполнить М-19: доставка и смена экипажей на орбитальных станциях, аварийное спасение экипажей, грузопоток земля-орбита, выполнение ремонтных и восстановительных работ на орбите, проведение военно-научных исследований и экспериментов в космосе. Но проекту так и не суждено было сбыться, в 1960м году ОКБ Мясищева было ликвидировано.

От ОКБ-156 Туполева требовалось создать дозвуковой самолет. 28 марта 1956 года было решено оснастить Ту-95 ядерным реактором для проверки надежности защиты от излучения и освоения эксплуатации атомных СУ. С 1970 по 1989 года на базе "Байкал-1" под Семипалатенском было произведено около 30 запусков различных конфигураций реактора. В ходе испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, опробовать приборы управления и контроля за радиацией, выработать рекомендации экипажу самолета.

Испытательный стенд

А в это же время ЛАЛ на базе Ту-95 оснастили комбинированной системой защиты, герметичной многотонной кабиной для защиты экипажа и датчиками измеряющими кол-во радиоактивного излучения а также герметичной кабиной для экипажа. В период с мая по август 1961 года было выполнено 34 полета.
 
Ту-95 ЛАЛ

В самолете летали такие летчики-испытатели как: М.М.Нюхтиков, Е.А.Горюнов, М.А.Жила. Проведенные летные испытания показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты. Так же была испытана система биологической защиты окружающей среды от ЯРД. На данном этапе она оказалась очень громоздкой, хотя и была очень надежна. Данные полученные в результате полетов на ЛАЛ позволили Туполеву разработать крупномасштабный долгосрочный проект сроком в 20 лет. Предполагалось создать первый "атомолет” на базе Ту-114, оснастив его двумя двигателями НК-14А закрытого типа, а два оставшихся работали бы на керосине. Вторым этапом после ТУ-144 с Ядерной СУ должен был стать ТУ-120. Для него предполагалось, что все его двигатели будут атомными. К сожалению все проекты по этой тематике были свернуты в связи с появлением межконтинентальных баллистических ракет, которые были способны намного быстрее доставить ядерный заряд на более дальнее расстояние.

Ту-114

Но от одного проекта так и не отказались. Была задумка разместить ядерную СУ на самый крупный самолет тех лет- Ан-22 "Антей” и превратить его в противолодочный самолет. Двигатели были такие-же как и в проектах Туполева, а именно НК-14А также закрытого цикла. Самолет Ан-22 № 01-07 был преобразован в ЛАЛ, и под Семипалатинском было сделано 23 полета. Было найдено решение, гарантирующее ядерную безопасность даже в случае летного происшествия, а именно ядерный реактор вместе с теплообменником выполнялся в виде автономного блока и в случае аварии мог отделится от самолета и на парашюте выполнить мягкую посадку. Страна советов все таки обогнала США в создании "атомолета”. Нужно заметить что этот ЛА не был уже тем незрелым проектом с открытым циклом двигателя, это был вполне совершенный, абсолютно не загрязняющий окружающую среду самолет. Его дальность полета составляла бы примерно - 27500 км, а продолжительность полета 50 тыс. часов, хотя в экстренных случаях ЛА мог находится в воздухе намного дольше.
 
Ан-22

Заключение

Хотелось бы рассказать об интервью которое дал полковник Михаил Николаевич Полежаев на сайте svobodanews.ru. Вот что он говорил об атомных самолетах: "Они – то понимали, особенно промышленники и военные, что проблема не только и не столько в защите экипажа. Ведь, чем хороша авиация, она же мобильна. Сегодня она на одном аэродроме, завтра ты ее перебросил в другой конец страны, и она там может выполнять другие задачи. Хорошо, самолет взлетел, полетал, летчики так или иначе должны на нем летать, даже не выполняя боевой задачи, вернулся. Ну, хорошо, подогнали какую-то засвинцованную капсулу, выгрузили в нее экипаж, увезли. Но после того, как реактор загружен и отработал хоть немного, он становится источником излучения. Его же нельзя оставить на самолете, к нему не подойдешь. Значит, реактор надо снимать. Значит нужно иметь какие-то сооружения, куда-то увозить эту технику радиоактивную, которую невозможно взять руками, значит, нужны какие-то манипуляторы, дистанционно управляемые. В общем, весь процесс надо автоматизировать. Обеспечивать хранилищами и тому подобное. Это гораздо более сложная задачка, чем атомная станция, электрическая. А каков размер тогда получается аэродрома с территориями технического обслуживания? Я думаю, что не меньше 100 квадратных километров. Можно ли позволить себе такую военную базу воздушную? Никто не позволит себе такое иметь! Проектные его проработки показали, сколько будет весить удовлетворительно работающая защита. Около 50 тонн. А дальше, самолет, так или иначе, уязвим во время полета, он может атакован быть истребителями, к тому времени уже начали разрабатывать ракеты ПВО, он может быть сбит." 
Как можно заметить из интервью М. Н. Полежаева речь велась об "атомолете” исключительно с открытым контуром соединения реактора и двигателя. Если же взять закрытый контур, то можно добиться, как уже выше говорилось в моей работе, абсолютно чистой работы двигателя и за счет этого облегчить вес защиты экипажа. Еще я говорил о том, что для такого типа СУ разработана система аварийного сброса реактора с последующим его безопасным приземлением. 
В заключении хотелось бы сказать, что за появлением "атомолета” будущее авиации и космонавтики. Ведь если бы появился пассажирский самолет с неограниченной дальностью полета, который никак не загрязняет окружающую среду, а из его двигателей выходит простой нагретый воздух, при этом затрачивается минимальное количество топлива, то можно бы было сказать что он будет совершенным. Ну а сравнительная дешевизна топлива позволила бы снизить цены на перелёты. Представьте себе, что при поездке на электричке в ближайшую деревню вы будите тратить столько же денег, сколько при перелете из Москвы во Владивосток. Диапазон применения же "атамолета” в военных целях поистине безграничен. Он мог бы стать отличным беспилотным разведчиком, космолетом, который выдя за пределы земной атмосферы смог бы совершать нырки в нее, выполняя к примеру сброс атомных бомб и возвращаясь обратно на орбиту. Таким образом он бы стал небосягаемым для вражеских ПВО. Ещё он мог быть летающей лодкй, которая месяцами бы патрулировала морское пространство нашей необъятной Родины. Самое обидное, что работы по этой теме находятся на стадии завершения и осталось приложить минимум усилий для создания данного типа ЛА. А пока остается надеяться, что когда-нибудь этот гениальный проект осуществится. 
 
Источники информации

Журнал «Популярная механика», статья «Верхом на реакторе».
Журнал «Наука и жизнь», статья «Самолет с атомным двигателем».
Работа В.Е. Гудилина - ЯРД 
А также сайты:wikipedia.ru, svpressa.ru, marsiada.ru.

 
Категория: Восьмая олимпиада (2010/11 уч.год) | Добавил: Service (21.12.2010) | Автор: Бикмуллин Искандер E W
Просмотров: 1884 | Комментарии: 2 | Теги: атомные самолеты, Олимпиада по истории авиации, авиация | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 2
1  
Слизано с моей работы!

2  
Обижаешь))

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Google+
Их многие читают
Ахметшин Тимур Рамилевич (34866)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (19852)
Щур Илья Андреевич (18582)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17404)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (16614)
Перемота Алексей Юрьевич (14020)
Комлев Фёдор Михайлович (12857)
Щур Илья Андреевич (12715)
Миргазетдинова Розалия (12708)
Киселёв Андрей Валерьевич (12696)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017