Pengalaman yang didapat pada 50-70an abad XX akan tetap berguna di abad XXI
Mungkin tampak aneh bahwa tenaga nuklir, yang berakar kuat di bumi, di hidrosfer dan bahkan di luar angkasa, tidak berakar di udara. Ini adalah kasus ketika pertimbangan keselamatan yang nyata (walaupun tidak hanya mereka) melebihi manfaat teknis dan operasional yang jelas dari pengenalan pembangkit listrik tenaga nuklir (NPS) dalam penerbangan.
Sementara itu, kemungkinan konsekuensi parah dari insiden dengan pesawat semacam itu, asalkan mereka sempurna, hampir tidak dapat dianggap lebih tinggi dibandingkan dengan sistem ruang angkasa yang menggunakan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Dan demi objektivitas, perlu diingat: kecelakaan satelit bumi buatan Soviet Kosmos-954 tipe AS-A, yang terjadi pada tahun 1978 dengan jatuhnya pecahannya ke wilayah Kanada, yang terjadi pada tahun 1978., tidak mengarah pada pembatasan sistem pengintaian ruang dan target maritim (MKRT) "Legenda", yang elemennya adalah perangkat AS-A (17F16-K).
Di sisi lain, kondisi operasi pembangkit listrik tenaga nuklir penerbangan yang dirancang untuk menciptakan daya dorong dengan menghasilkan panas dalam reaktor nuklir yang disuplai ke udara dalam mesin turbin gas sama sekali berbeda dengan pembangkit listrik tenaga nuklir satelit, yang merupakan generator termoelektrik. Saat ini, dua diagram skematis dari sistem kontrol nuklir penerbangan telah diusulkan - tipe terbuka dan tertutup. Skema tipe terbuka menyediakan pemanasan udara terkompresi oleh kompresor langsung di saluran reaktor dengan aliran keluar berikutnya melalui nosel jet, dan tipe tertutup menyediakan pemanasan udara menggunakan penukar panas, dalam loop tertutup yang pendingin bersirkulasi. Sirkuit tertutup dapat berupa satu atau dua sirkuit, dan dari sudut pandang memastikan keselamatan operasional, opsi kedua terlihat paling disukai, karena blok reaktor dengan sirkuit pertama dapat ditempatkan di cangkang pelindung shockproof, kekencangan yang mencegah konsekuensi bencana jika terjadi kecelakaan pesawat.
Dalam sistem nuklir penerbangan tipe tertutup, reaktor air bertekanan dan reaktor neutron cepat dapat digunakan. Saat menerapkan skema dua sirkuit dengan reaktor "cepat" di sirkuit pertama NPS, baik logam alkali cair (natrium, litium) dan gas inert (helium) akan digunakan sebagai pendingin, dan yang kedua, alkali logam (natrium cair, lelehan natrium eutektik, dll.) kalium).
DI UDARA - REAKTOR
Ide penggunaan energi nuklir dalam penerbangan dikemukakan pada tahun 1942 oleh salah satu pemimpin Proyek Manhattan, Enrico Fermi. Dia menjadi tertarik pada komando Angkatan Udara AS, dan pada tahun 1946 Amerika memulai proyek NEPA (Energi Nuklir untuk Propulsi Pesawat), yang dirancang untuk menentukan kemungkinan menciptakan pesawat pengebom dan pengintaian jarak tak terbatas.
Pertama-tama, perlu untuk melakukan penelitian terkait dengan perlindungan anti-radiasi dari kru dan personel layanan darat, dan untuk memberikan penilaian situasi-probabilistik dari kemungkinan kecelakaan. Untuk mempercepat pekerjaan, proyek NEPA pada tahun 1951 diperluas oleh Angkatan Udara AS dengan target program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Dalam kerangkanya, perusahaan General Electric mengembangkan sirkuit terbuka, dan perusahaan Pratt-Whitney mengembangkan sirkuit YSU tertutup.
Untuk menguji reaktor nuklir penerbangan masa depan (khusus dalam mode peluncuran fisik) dan perlindungan biologis, pembom strategis serial B-36H Peacemaker dari perusahaan Convair dimaksudkan dengan enam piston dan empat mesin turbojet. Itu bukan pesawat nuklir, tetapi hanya laboratorium terbang, tempat reaktor akan diuji, tetapi diberi nama NB-36H - Pembom Nuklir ("Pembom atom"). Kokpit diubah menjadi kapsul timah dan karet dengan tambahan baja dan pelindung timah. Untuk melindungi dari radiasi neutron, panel khusus berisi air dimasukkan ke dalam badan pesawat.
Prototipe reaktor pesawat ARE (Aircraft Reactor Experiment), dibuat pada tahun 1954 oleh Oak Ridge National Laboratory, menjadi reaktor nuklir homogen pertama di dunia dengan kapasitas 2,5 MW pada bahan bakar dari garam cair - natrium fluorida dan zirkonium dan uranium tetrafluorida.
Keuntungan dari jenis reaktor ini terletak pada ketidakmungkinan mendasar dari kecelakaan dengan penghancuran inti, dan campuran garam bahan bakar itu sendiri, dalam kasus NSU penerbangan tipe tertutup, akan bertindak sebagai pendingin primer. Ketika garam cair digunakan sebagai pendingin, semakin tinggi, dibandingkan, misalnya, dengan natrium cair, kapasitas panas garam cair memungkinkan penggunaan pompa sirkulasi berdimensi kecil dan mendapat manfaat dari penurunan konsumsi logam desain instalasi reaktor secara keseluruhan, dan konduktivitas termal yang rendah harus memastikan stabilitas mesin pesawat nuklir terhadap lonjakan suhu mendadak di sirkuit pertama.
Atas dasar reaktor ARE, Amerika telah mengembangkan eksperimen penerbangan YSU HTRE (Eksperimen Reaktor Perpindahan Panas). Tanpa basa-basi lagi, General Dynamics merancang mesin nuklir pesawat X-39 berdasarkan mesin turbojet seri J47 untuk pembom strategis B-36 dan B-47 "Stratojet" - alih-alih ruang bakar, inti reaktor ditempatkan di dalamnya.
Convair bermaksud untuk memasok X-39 ke X-6 - mungkin prototipenya adalah pembom strategis supersonik B-58 Hustler, yang melakukan penerbangan perdananya pada tahun 1956. Selain itu, versi atom dari pembom subsonik berpengalaman dari perusahaan YB-60 yang sama juga dipertimbangkan. Namun, Amerika meninggalkan sistem kontrol nuklir penerbangan sirkuit terbuka, mengingat erosi dinding saluran udara inti reaktor X-39 akan mengarah pada fakta bahwa pesawat akan meninggalkan jejak radioaktif, mencemari lingkungan..
Harapan untuk sukses dijanjikan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir tipe tertutup yang lebih aman radiasi dari perusahaan Pratt-Whitney, yang juga melibatkan General Dynamics. Untuk mesin ini, perusahaan "Convair" memulai pembangunan pesawat eksperimental NX-2. Versi turbojet dan turboprop dari pembom nuklir dengan pembangkit listrik tenaga nuklir jenis ini sedang dikerjakan.
Namun, adopsi pada tahun 1959 dari rudal balistik antarbenua Atlas, yang mampu menyerang target di Uni Soviet dari benua Amerika Serikat, menetralkan program ANP, terutama karena sampel produksi pesawat atom hampir tidak akan muncul sebelum tahun 1970. Akibatnya, pada bulan Maret 1961, semua pekerjaan di daerah ini di Amerika Serikat dihentikan oleh keputusan pribadi Presiden John F. Kennedy, dan pesawat atom yang sebenarnya tidak pernah dibangun.
Sampel penerbangan reaktor pesawat ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), yang terletak di kompartemen bom laboratorium terbang NB-36H, adalah reaktor neutron cepat 1 MW yang tidak terhubung ke mesin dan dioperasikan dengan uranium dioksida dan didinginkan oleh aliran udara yang diambil melalui intake udara khusus. Dari September 1955 hingga Maret 1957, NB-36H melakukan 47 penerbangan dengan ASTR di atas wilayah tak berpenghuni di negara bagian New Mexico dan Texas, setelah itu mobil tidak pernah diangkat ke angkasa.
Perlu dicatat bahwa Angkatan Udara AS juga menangani masalah mesin nuklir untuk rudal jelajah atau, seperti yang biasa dikatakan sampai tahun 1960-an, untuk pesawat proyektil. Sebagai bagian dari proyek Pluto, Laboratorium Livermore membuat dua sampel mesin ramjet nuklir Tory, yang rencananya akan dipasang pada rudal jelajah supersonik SLAM. Prinsip "pemanasan atom" udara dengan melewati inti reaktor di sini sama seperti pada mesin turbin gas nuklir tipe terbuka, dengan hanya satu perbedaan: mesin ramjet tidak memiliki kompresor dan turbin. Tories, yang berhasil diuji di lapangan pada tahun 1961-1964, adalah yang pertama dan sejauh ini satu-satunya pembangkit listrik tenaga nuklir penerbangan yang benar-benar beroperasi (lebih tepatnya, rudal dan penerbangan). Tetapi proyek ini juga ditutup karena tidak ada harapan dengan latar belakang keberhasilan dalam pembuatan rudal balistik.
Mengejar dan menyusul
Tentu saja, gagasan untuk menggunakan energi nuklir dalam penerbangan, terlepas dari Amerika, juga berkembang di Uni Soviet. Sebenarnya, di Barat, bukan tanpa alasan, mereka curiga bahwa pekerjaan seperti itu dilakukan di Uni Soviet, tetapi dengan pengungkapan pertama tentang fakta tentang mereka, mereka menjadi berantakan. Pada 1 Desember 1958, Aviation Week melaporkan: Uni Soviet sedang menciptakan pembom strategis dengan mesin nuklir, yang menyebabkan kegembiraan yang cukup besar di Amerika dan bahkan membantu mempertahankan minat pada program ANP, yang sudah mulai memudar. Namun, dalam gambar yang menyertai artikel tersebut, artis editorial cukup akurat menggambarkan pesawat M-50 dari biro desain eksperimental VM Myasishchev, yang sebenarnya sedang dikembangkan pada waktu itu, dengan penampilan yang sepenuhnya "futuristik", yang memiliki mesin turbojet konvensional.. Omong-omong, tidak diketahui apakah publikasi ini diikuti oleh "pertikaian" di KGB Uni Soviet: pengerjaan M-50 berlangsung dalam suasana kerahasiaan yang paling ketat, pembom melakukan penerbangan pertamanya lebih lambat dari penyebutan di pers Barat, pada Oktober 1959, dan mobil itu disajikan kepada masyarakat umum hanya pada Juli 1961 di parade udara di Tushino.
Adapun pers Soviet, untuk pertama kalinya tentang pesawat atom diberitahu dalam istilah yang paling umum oleh majalah "Technics - Youth" kembali ke No. 8 tahun 1955: “Energi atom semakin banyak digunakan dalam industri, energi, pertanian dan obat-obatan. Namun waktunya tidak lama lagi akan digunakan dalam penerbangan. Dari lapangan terbang, mesin raksasa akan dengan mudah naik ke udara. Pesawat nuklir akan dapat terbang hampir selama yang Anda suka, tanpa tenggelam ke tanah selama berbulan-bulan, membuat lusinan penerbangan keliling dunia tanpa henti dengan kecepatan supersonik. Majalah itu, mengisyaratkan tujuan militer kendaraan (pesawat sipil tidak perlu berada di langit "selama yang Anda suka"), namun menyajikan skema hipotetis dari pesawat kargo-penumpang dengan pembangkit listrik tenaga nuklir tipe terbuka.
Namun, kolektif Myasishchevsky, dan tidak sendirian, memang berurusan dengan pesawat dengan pembangkit listrik tenaga nuklir. Meskipun fisikawan Soviet telah mempelajari kemungkinan penciptaan mereka sejak akhir tahun 40-an, pekerjaan praktis ke arah ini di Uni Soviet dimulai jauh lebih lambat daripada di AS, dan permulaannya ditetapkan oleh dekrit Dewan Menteri Uni Soviet. Uni Soviet No. 1561-868 tanggal 12 Agustus 1955. Menurutnya, OKB-23 V. M. Myasishchev dan OKB-156 A. N. Tupolev, serta mesin pesawat OKB-165 A. M. Lyulka dan OKB-276 N. D. Kuznetsov ditugaskan untuk mengembangkan pembom strategis atom.
Reaktor nuklir pesawat dirancang di bawah pengawasan Akademisi I. V. Kurchatov dan A. P. Aleksandrov. Tujuannya sama dengan Amerika: untuk mendapatkan mobil yang, setelah lepas landas dari wilayah negara, akan dapat menyerang target di mana saja di dunia (pertama-tama, tentu saja, di AS).
Sebuah fitur dari program penerbangan atom Soviet adalah bahwa hal itu terus berlanjut bahkan ketika topik itu sudah dilupakan di Amerika Serikat.
Selama pembuatan sistem kontrol nuklir, diagram sirkuit terbuka dan tertutup dianalisis secara menyeluruh. Jadi, di bawah skema tipe terbuka, yang menerima kode "B", Biro Desain Lyulka mengembangkan dua jenis mesin atom-turbojet - aksial, dengan lewatnya poros turbokompresor melalui reaktor annular, dan "lengan ayun" - dengan poros di luar reaktor, terletak di jalur aliran melengkung. Pada gilirannya, Biro Desain Kuznetsov mengerjakan mesin sesuai dengan skema "A" tertutup.
Biro Desain Myasishchev segera mulai memecahkan tugas yang tampaknya paling sulit - untuk merancang pembom berat atom berkecepatan super tinggi. Bahkan hari ini, melihat diagram mobil masa depan yang dibuat pada akhir 50-an, orang pasti dapat melihat fitur estetika teknis abad ke-21! Ini adalah proyek pesawat "60", "60M" (pesawat amfibi nuklir), "62" untuk mesin Lyulkovsk dari skema "B", serta "30" - sudah di bawah mesin Kuznetsov. Karakteristik yang diharapkan dari pembom "30" sangat mengesankan: kecepatan maksimum - 3600 km / jam, kecepatan jelajah - 3000 km / jam.
Namun, masalahnya tidak sampai pada desain terperinci dari pesawat nuklir Myasishchev karena likuidasi OKB-23 dalam kapasitas independen dan pengenalannya ke dalam roket dan ruang OKB-52 dari V. N. Chelomey.
Pada tahap pertama partisipasi dalam program ini, tim Tupolev akan membuat laboratorium terbang yang tujuannya mirip dengan NB-36H Amerika dengan reaktor di dalamnya. Menerima penunjukan Tu-95LAL, itu dibangun atas dasar serial pembom strategis berat turboprop Tu-95M. Reaktor kami, seperti reaktor Amerika, tidak dikawinkan dengan mesin pesawat pengangkut. Perbedaan mendasar antara reaktor pesawat Soviet dan reaktor Amerika adalah berpendingin air, dengan daya yang jauh lebih rendah (100 kW).
Reaktor domestik didinginkan oleh air dari sirkuit primer, yang pada gilirannya memberikan panas ke air dari sirkuit sekunder, yang didinginkan oleh aliran udara yang mengalir melalui intake udara. Beginilah diagram skema mesin turboprop atom NK-14A Kuznetsov dibuat.
Laboratorium nuklir terbang Tu-95LAL pada tahun 1961-1962 mengangkat reaktor ke udara sebanyak 36 kali baik dalam keadaan beroperasi maupun dalam keadaan "dingin" guna mempelajari efektivitas sistem proteksi biologis dan pengaruh radiasi pada sistem pesawat.. Menurut hasil tes, ketua Komite Negara untuk Teknologi Penerbangan P. V. Dementyev, bagaimanapun, mencatat dalam catatannya untuk kepemimpinan negara pada Februari 1962: dengan YSU dikembangkan di OKB-301 SA Lavochkin. - K. Ch.), karena pekerjaan penelitian yang dilakukan tidak mencukupi untuk pengembangan prototipe peralatan militer, pekerjaan ini harus dilanjutkan."
Dalam pengembangan cadangan desain OKB-156, Biro Desain Tupolev mengembangkan berdasarkan pembom Tu-95 sebuah proyek pesawat Tu-119 eksperimental dengan mesin turboprop atom NK-14A. Sejak tugas menciptakan pembom jarak jauh dengan kemunculan rudal balistik antarbenua di Uni Soviet dan rudal balistik berbasis laut (di kapal selam) telah kehilangan relevansi kritisnya, Tupolev menganggap Tu-119 sebagai model transisi pada cara membuat pesawat anti-kapal selam nuklir berdasarkan pesawat penumpang jarak jauh Tu-114, yang juga "tumbuh" dari Tu-95. Tujuan ini cukup konsisten dengan perhatian para pemimpin Soviet tentang pengerahan sistem rudal nuklir bawah laut oleh Amerika pada tahun 1960-an dengan ICBM Polaris dan kemudian Poseidon.
Namun, proyek pesawat semacam itu tidak dilaksanakan. Tetap pada tahap desain dan rencana untuk membuat keluarga pembom supersonik Tupolev dengan YSU dengan nama kode Tu-120, yang, seperti pemburu udara atom untuk kapal selam, direncanakan untuk diuji pada tahun 70-an …
Namun demikian, Kremlin menyukai gagasan untuk memberikan penerbangan angkatan laut sebuah pesawat anti-kapal selam dengan jangkauan penerbangan tak terbatas untuk memerangi kapal selam nuklir NATO di wilayah lautan mana pun. Selain itu, mesin ini seharusnya membawa amunisi senjata anti-kapal selam sebanyak mungkin - rudal, torpedo, muatan kedalaman (termasuk nuklir) dan pelampung sonar. Itulah sebabnya pilihan jatuh pada pesawat angkut militer berat An-22 "Antey" dengan daya dukung 60 ton - pesawat turboprop berbadan lebar terbesar di dunia. Pesawat masa depan An-22PLO direncanakan akan dilengkapi dengan empat mesin turboprop atom NK-14A, bukan standar NK-12MA.
Program untuk menciptakan yang tak terlihat di armada lain dari mesin bersayap menerima nama kode "Aist", dan reaktor untuk NK-14A dikembangkan di bawah kepemimpinan Akademisi A. P. Aleksandrov. Pada tahun 1972, tes reaktor dimulai di laboratorium terbang An-22 (total 23 penerbangan), dan kesimpulan dibuat tentang keamanannya dalam operasi normal. Dan jika terjadi kecelakaan serius, direncanakan untuk memisahkan unit reaktor dan sirkuit utama dari pesawat yang jatuh dengan pendaratan lunak dengan parasut.
Secara umum, reaktor penerbangan "Aist" telah menjadi pencapaian paling sempurna dari ilmu dan teknologi nuklir di bidang aplikasinya.
Mempertimbangkan bahwa berdasarkan pesawat An-22, juga direncanakan untuk membuat sistem rudal penerbangan strategis antarbenua An-22R dengan rudal balistik kapal selam R-27, jelas potensi kuat yang dapat diterima oleh kapal induk tersebut jika ditransfer ke "dorongan atom" »Dengan mesin NK-14A! Dan meskipun hal-hal tidak terjadi pada pelaksanaan proyek An-22PLO dan proyek An-22R, harus dinyatakan bahwa negara kita bagaimanapun telah menyusul Amerika Serikat dalam bidang pembuatan pembangkit listrik tenaga nuklir penerbangan.
Tidak ada keraguan bahwa pengalaman ini, terlepas dari eksotismenya, masih dapat bermanfaat, tetapi pada tingkat implementasi yang lebih berkualitas.
Pengembangan sistem pesawat pengintai dan serangan jarak jauh tak berawak mungkin mengikuti jalur menggunakan sistem nuklir pada mereka - asumsi seperti itu sudah dibuat di luar negeri.
Para ilmuwan juga memperkirakan bahwa pada akhir abad ini, jutaan penumpang kemungkinan akan diangkut oleh pesawat penumpang bertenaga nuklir. Selain manfaat ekonomi yang jelas terkait dengan penggantian minyak tanah penerbangan dengan bahan bakar nuklir, kita berbicara tentang penurunan tajam dalam kontribusi penerbangan, yang, dengan transisi ke sistem tenaga nuklir, akan berhenti "memperkaya" atmosfer dengan karbon dioksida, hingga efek rumah kaca global.
Menurut pendapat penulis, sistem nuklir penerbangan akan sangat cocok dengan kompleks transportasi penerbangan komersial masa depan berdasarkan pesawat kargo super berat: misalnya, "feri udara" raksasa yang sama M-90 dengan daya dukung 400 ton, diusulkan oleh para perancang pabrik pembuatan mesin eksperimental yang dinamai VM Myasishchev.
Tentu saja, ada masalah dalam hal mengubah opini publik yang mendukung penerbangan sipil nuklir. Masalah serius yang terkait dengan memastikan keamanan nuklir dan anti-terorisnya juga harus diselesaikan (omong-omong, para ahli menyebutkan solusi domestik dengan "penembakan" parasut reaktor jika terjadi keadaan darurat). Tapi jalan, dipukuli lebih dari setengah abad yang lalu, akan dikuasai oleh pejalan kaki.
