Ydinrakettimoottorit ja ydinrakettien sähkökäyttöiset propulsiojärjestelmät. Ydinrakettimoottori
Ydinmoottorit40-luvun lopulla ydinenergian käyttönäkymien euforian seurauksena sekä USA että Neuvostoliitto aloittivat työn ydinmoottoreiden asentamiseksi kaikkeen, mikä voisi liikkua. Ajatus tällaisen "ikuisen" moottorin luomisesta oli erityisen houkutteleva armeijalle. Ydinvoimaloita (NPP) käytettiin ensisijaisesti laivastossa, koska laivojen voimalaitoksille ei asetettu niin tiukkoja koko- ja painovaatimuksia kuin esimerkiksi lentoliikenteessä. Ilmavoimat eivät kuitenkaan voineet "ohittaa" mahdollisuutta laajentaa rajattomasti strategisen ilmailun valikoimaa. Toukokuussa 1946 Yhdysvaltain ilmavoimien komento hyväksyi hankkeen ydinmoottoreiden varustamiseksi strategisten pommittajien varustamiseksi "Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft" (lyhennettynä NEPA, käännettynä "Nuclear Energy for Aircraft Engines"). Työ sen toteuttamiseksi aloitettiin Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa. Vuonna 1951 se korvattiin ilmavoimien ja atomienergiakomission (AEC) yhteisellä ohjelmalla "Aircraft Nuclear Propulsion" (ANP, "Aviation Nuclear Propulsion"). General Electric loi turbojetin (TRJ), joka erosi "tavanomaisesta" vain siinä, että perinteisen polttokammion sijasta oli ydinreaktori, joka lämmitti. kompressorilla puristettuna ilmaa. Samaan aikaan ilma muuttui radioaktiiviseksi - avoimeksi piiriksi. Noina vuosina he käsittelivät tätä yksinkertaisemmin, mutta silti, jotta lentokenttänsä ei saastuttaisi, lentoonlähtöön ja laskuun tarkoitettujen lentokoneiden piti olla varustettu tavanomaisilla kerosiinimoottoreilla. Ensimmäinen Yhdysvaltain ydinlentokoneprojekti luotiin strategisen B-58-yliäänipommittajan pohjalta. Kehittäjä (Convair) nimesi sen X-6:ksi. Delta-siiven alle sijoitettiin neljä ydinvoimalla toimivaa suihkuturbiinimoottoria, lisäksi 2 "tavallista" turboruihkumoottoria piti toimia lentoonlähdön ja laskun aikana. 1950-luvun puoliväliin mennessä prototyyppi pienestä ydinreaktori ilmajäähdytys teholla 1 MW. Sen lento- ja miehistön suojakokeita varten varattiin B-36H-pommikone. Lentävän laboratorion miehistö oli suojakapselissa, mutta itse pommilahdessa sijaitsevalla reaktorilla ei ollut biologista suojaa. Lentävä laboratorio sai nimekseen NB-36H. Heinäkuusta 1955 lähtien maaliskuuta 1957 asti hän teki 47 lentoa Texasin ja New Mexicon aavikkoalueiden yli, joiden aikana reaktori käynnistettiin ja sammutettiin. Seuraavassa vaiheessa luotiin uusi ydinreaktori HTRE (sen viimeisimmän mallin teho oli 35 MW, joka riitti kahden moottorin toimintaan) ja kokeellinen X-39-moottori, joka läpäisi yhteiset maapohjaiset penkkitestit. Tähän mennessä amerikkalaiset kuitenkin ymmärsivät, että avoin piiri ei ollut sopiva, ja alkoivat suunnitella voimalaitosta, jossa on ilmalämmitys lämmönvaihtimessa. Uudessa Convair NX-2:ssa oli canard-muotoilu (vaakasuora häntä sijaitsi siiven edessä). Ydinreaktori oli tarkoitus sijoittaa keskiosaan, moottorit taakse ja ilmanottoaukot siiven alle. Lentokoneessa oli tarkoitus käyttää 2–6 aputurborimoottoria. Mutta maaliskuussa 1961 ANP-ohjelma suljettiin. Vuosina 1954-1955. ryhmä Los Alamos -laboratorion tutkijoita valmisteli raportin mahdollisuudesta luoda ydinrakettimoottori (NRE). Yhdysvaltain AEC päätti aloittaa työskentelyn sen luomiseksi. Ohjelman nimi oli "Rover". Työtä tehtiin rinnakkain Los Alamos -tieteellisessä laboratoriossa ja Kalifornian yliopiston Livermoren säteilylaboratoriossa. Vuodesta 1956 lähtien kaikki Radiation Laboratoryn ponnistelut on suunnattu ydinsuihkumoottorin (NRJE) luomiseen PLUTO-projektin mukaisesti (Los Alamosissa he aloittivat ydinsuihkumoottorin luomisen).
Ydinkäyttöinen suihkumoottori suunniteltiin asennettavaksi kehitteillä olevaan yliääniseen matalan korkeuden ohjukseen (SLAM). Ohjus (nyt sitä kutsutaan risteilyohjukseksi) oli pohjimmiltaan miehittämätön pommikone, jossa oli pystysuora laukaisu (käyttäen neljää kiinteän polttoaineen vahvistinta). Ydinsuihkumoottori käynnistettiin, kun tietty nopeus saavutettiin ja jo riittävällä etäisyydellä omasta alueestaan. Ilmanottoaukon kautta sisään tuleva ilma lämmitettiin ydinreaktorissa ja suuttimen läpi virtaamalla aiheutti työntövoimaa. Lento kohteeseen ja taistelukärkien vapauttaminen varkain tarkoituksiin oli suoritettava erittäin alhaisella korkeudella kolme kertaa äänen nopeudella. Ydinreaktorin lämpöteho oli 500 MW, sydämen käyttölämpötila yli 1600 astetta. Moottorin testaamiseksi rakennettiin erityinen testauskenttä. |  |
Neuvostoliitto ydinlentokone oli paljon tarpeellisempi kuin Yhdysvallat, koska sillä ei ollut sotilastukikohtia lähellä Yhdysvaltain rajoja ja se pystyi toimimaan vain omalta alueeltaan, ja 50-luvun puolivälissä ilmestyneet strategiset M-4- ja Tu-95-pommittajat saattoivat toimia. ei "kata" koko Yhdysvaltojen aluetta. Laivojen, sukellusveneiden ja lentokoneiden ydinvoimaloiden luomisongelmien tutkiminen aloitettiin jo vuonna 1947. Ministerineuvoston päätös ydinkäyttöisten lentokoneiden töiden aloittamisesta annettiin kuitenkin vasta 12. elokuuta 1955. (thon aikaan ensimmäistä Neuvostoliiton ydinsukellusvenettä rakennettiin jo). Tupolevin OKB-156 ja Myasishchevin OKB-23 aloittivat ydinvoimaloiden lentokoneiden suunnittelun, ja Kuznetsovin OKB-276 ja Ljulkan OKB-165 kehittivät itse tällaisia voimalaitoksia. Maaliskuussa 1956 Valtioneuvoston asetus annettiin Tu-95 strategiseen pommikoneeseen perustuvan lentävän laboratorion perustamisesta (säteilyn vaikutuksen tutkimiseksi lentokoneen ja sen laitteiden suunnitteluun sekä säteilyturvallisuuskysymyksiin). Vuonna 1958 Semipalatinskin koepaikalle toimitettiin kokeellinen, "lentokoneinen" ydinreaktori. Vuoden 1959 puolivälissä Reaktori asennettiin tuotantokoneeseen, jonka nimi oli Tu-95LAL (Flying Atomic Laboratory). Reaktori on käytössä 
kutsuttiin vain säteilylähteeksi ja jäähdytettiin vedellä. Jäähdytysjärjestelmän jäähdytin, joka sijaitsee rungon pohjalla, puhalsi sisään tulevan ilmavirran vaikutuksesta. Touko-elokuussa 1961 Tu-95LAL teki 34 lentoa testialueen yli. Seuraava askel oli luoda kokeellinen Tu-119, joka perustuu Tu-95:een. Kahdella (/ 
Sen neljä NK-12M-moottoria (Kuznetsov OKB) varustettiin polttokammioiden lisäksi lämmönvaihtimilla, jotka lämmitettiin nestemäisellä metallijäähdytteellä, joka otti lämpöä lastitilassa sijaitsevasta ydinreaktorista. Moottoreiden nimi oli NK-14A. Jatkossa suunniteltiin luoda sukellusveneen vastainen lentokone, jonka lentokesto on lähes rajoittamaton, asentamalla koneeseen 4 NK-14A-moottoria ja lisäämällä rungon halkaisijaa. NK-14A-moottoreiden tai pikemminkin sen ydinosan suunnittelu eteni kuitenkin hitaasti tämän prosessin aikana syntyneiden monien ongelmien vuoksi. Tämän seurauksena suunnitelmat Tu-119: n luomisesta eivät koskaan toteutuneet. Lisäksi OKB-156 tarjosi useita vaihtoehtoja yliäänipommittajille. Pitkän kantaman pommikone Tu-120, jonka lentoonlähtöpaino on 85 tonnia. 30,7 m pitkä. siipien kärkiväli 24,4 m. Ja 
suurin nopeus noin 1400 km/h. Toinen projekti oli matalan korkeuden hyökkäyslentokone, jonka lentoonlähtöpaino oli 102 tonnia. 37m pitkä. siipien kärkiväli 19m. ja suurin nopeus 1400 km/h. Koneessa oli matala deltasiipi. Sen kaksi moottoria sijaitsivat yhdessä paketissa rungon takaosassa. Nousun ja laskun aikana moottorit käyttivät kerosiinia. Yliäänivoimaisen strategisen pommikoneen lentoonlähtöpainon oli määrä olla 153 tonnia. pituus 40,5m. ja siipien kärkiväli 30,6 m. Kuudesta turbojet-moottorista (Kuznetsov Design Bureau) kaksi, jotka sijaitsevat pyrstössä, oli varustettu lämmönvaihtimilla ja niitä voitiin käyttää ydinreaktorilla. Neljä tavanomaista suihkuturbiinimoottoria sijoitettiin siiven alle pylväisiin. Ulkoisesti tämä lentokone oli samanlainen kuin amerikkalainen B-58 keskipitkä yliäänipommikone. Myasishchev-suunnittelutoimisto harkitsi myös mahdollisuutta luoda "ydin" -lentokone, joka perustuu olemassa olevaan ZM-pommikoneeseen korvaamalla tavanomaiset suihkuturbiinimoottorit lämmönvaihtimilla varustetuilla ydinkoneilla (reaktori sijaitsi pommipaikalla). Myös yliäänipommikoneen M-60 luomista harkittiin. Vaihtoehtoja ehdotettiin useita 
asetteluvaihtoehdot erilaisia tyyppejä moottorit (lähtöpaino 225-250t, hyötykuorma - 25t, nopeus - jopa 3000 km/h, pituus 51-59m, siipien kärkiväli - 27-31m). Säteilyltä suojaamiseksi lentäjät sijoitettiin erityiseen suljettuun kapseliin ja moottorit takarunkoon. Visuaalinen näkyvyys kapselista suljettiin pois ja autopilotin piti ohjata kone kohteeseen. Manuaalisen ohjauksen varmistamiseksi suunniteltiin käyttää televisio- ja tutkaruutuja. Aluksi kehittäjät ehdottivat koneen tekemistä miehittämättömäksi. Mutta luotettavuuden vuoksi armeija vaati miehitettyä versiota. Yksi vaihtoehto oli vesitaso. Sen etuna oli, että vaimennettuja reaktoreita voitiin laskea veteen taustasäteilyn vähentämiseksi. Rakettitieteen kehittymisen ja luotettavien mannertenvälisten ballististen ohjusten ja ydinsukellusveneiden ilmaantumisen myötä sotilaallinen kiinnostus ydinpommittajia kohtaan hiipui ja työtä rajoitettiin. Mutta vuonna 1965 ajatukseen ydinkäyttöisen sukellusveneen vastaisen lentokoneen luomisesta palattiin. Tällä kertaa prototyyppinä oli raskas kuljetus An-22 “Antey”, jolla oli samat moottorit kuin Tu-95:ssä. NK-14A:n kehitys oli tuolloin varsin edistynyt. Lentoonlähtö ja lasku oli tarkoitus suorittaa kerosiinilla (moottorin teho 4 x 13000 hv) ja matkalento - ydinvoimalla (4 x 8900 hv). Lennon kestoa rajoitti vain ”inhimillinen tekijä”, miehistön saaman annoksen rajoittamiseksi se asetettiin 50 tuntiin. Lentosäde olisi 27 500 km. Vuonna 1972 An-22, jossa oli ydinreaktori, teki 23 lentoa, joista ensin tarkastettiin säteilysuojelu. Lento-onnettomuuden sattuessa ympäristöongelmia ei kuitenkaan koskaan saatu ratkaistua, ehkä tämä johtui siitä, että hanketta ei toteutettu. 80-luvulla kiinnostus ydinlentokoneista heräsi ballististen ohjusten kantajana. Koska se on melkein jatkuvasti ilmassa, se olisi haavoittumaton vihollisen äkilliselle ydinohjusiskulle. Lento-onnettomuuden sattuessa ydinreaktori voitaisiin erottaa ja laskea laskuvarjolla. Mutta levottomuuden, "perestroikan" alkaminen ja sitten Neuvostoliiton romahdus eivät sallineet ydinkoneen nousta. OKB-301:ssä ( pääsuunnittelija S.A. Lavochkin) 50-luvun puolivälissä tutkittiin kysymystä ramjet-ydinmoottorin asentamisesta Burya mannertenväliseen risteilyohjukseen (samanlainen kuin PLUTO-projekti). Hanke sai tunnustuksen "375". Itse raketin kehittäminen ei ollut ongelma, koneinsinöörit epäonnistuivat. OKB-670 (pääsuunnittelija M.M. Bondaryuk) ei pystynyt pitkään aikaan selviytymään ramjet-ydinmoottorin luomisesta. Vuonna 1960 Tempest-hanke suljettiin ydinversionsa kanssa. Se ei koskaan päässyt ydinmoottorin testaamiseen. Ydinenergiaa voidaan käyttää työnesteen lämmittämiseen paitsi ilmahengitysmoottorissa, myös ydinrakettimoottorissa (NRE), jotka yleensä jaetaan reaktiivisiin, joissa työnesteen kuumennusprosessi (RT) tapahtuu jatkuvasti, ja pulssi tai sykkivä (myös yleisesti reaktiivinen), jossa ydinenergiaa vapautuu diskreetti sarjan pienitehoisia ydinräjähdyksiä (lämpöydin). Tekijä: aggregaation tila Reaktorin sydämessä oleva ydinpolttoaine NRE jaetaan kiinteäfaasiseen, nestefaasiin ja kaasufaasiin (plasma). Erikseen voimme erottaa ydinkäyttöisen moottorin reaktorissa, jossa ydinpolttoaine on leijutetussa tilassa (pyörivän pölyhiukkasten "pilven" muodossa). Toinen ydinvoimamoottorityyppi on moottori, joka käyttää radioaktiivisten isotooppien spontaanin fission (radioaktiivisen hajoamisen) aikana vapautuvaa lämpöenergiaa RT:n lämmittämiseen. Tällaisen moottorin etuna on sen suunnittelun yksinkertaisuus; merkittävä haitta on isotooppien (esimerkiksi polonium-210) korkea hinta. Lisäksi isotoopin spontaanin hajoamisen aikana lämpöä vapautuu jatkuvasti, vaikka moottori sammutetaan, ja se on jotenkin poistettava moottorista, mikä vaikeuttaa ja tekee suunnittelusta raskaamman. Pulssilla toimivassa ydinrakettimoottorissa atomiräjähdyksen energia haihduttaa RT:n ja muuttaa sen plasmaksi. Laajentuva plasmapilvi painaa voimakasta metallipohjaa (työntölevyä) ja luo suihkun työntövoiman. RT:nä voidaan käyttää helposti kaasuksi muunnettavaa kiinteää ainetta, joka levitetään työntölevylle, nestemäistä vetyä tai erityissäiliöön varastoitua vettä. Tämä on niin sanotun pulssitoiminnan ulkoisen toiminnan ydinvoimalaitoksen kaavio; toinen tyyppi on sisäisen toiminnan pulssivoimalaitos, jossa pienten ydin- tai lämpöydinpanosten räjähdys suoritetaan suihkusuuttimilla varustettujen erityisten kammioiden (polttokammioiden) sisällä. Siellä toimitetaan myös RT:tä, joka virtaa suuttimen läpi luo työntövoiman tavanomaisten nestemäisten polttoaineiden rakettimoottorien tapaan. Tällainen järjestelmä on tehokkaampi, koska kaikkia RT- ja räjähdystuotteita käytetään työntövoiman luomiseen. Kuitenkin se, että räjähdyksiä tapahtuu tietyn tilavuuden sisällä, asettaa rajoituksia palotilan paineelle ja lämpötilalle. Pulssimainen ulkoinen ydinvoimalaitos on yksinkertaisempi ja suuri määrä Ydinreaktioissa vapautuva energia mahdollistaa sen saamisen jopa pienemmällä hyötysuhteella hyvät ominaisuudet tällaisia järjestelmiä. Yhdysvalloissa 1958-63. Pulssi-ydinpropulsiomoottorilla varustetun Orion-raketin projektia kehitettiin. Mallia jopa testattiin ilma-alus pulssimoottorilla käyttäen tavanomaisia kemiallisia räjähteitä. Saadut tulokset osoittivat perustavanlaatuisen mahdollisuuden ohjata ajoneuvoa lentämään tällaista moottoria käyttämällä. Aluksi Orionin piti laukaista maapallolta. Raketin vaurioitumisen poissulkemiseksi maassa tapahtuvasta ydinräjähdyksestä se suunniteltiin asentaa kahdeksaan 75-metriseen torniin laukaisua varten. Samaan aikaan raketin laukaisumassa saavutti 10 000 tonnia. ja työntölevyn halkaisija on noin 40m. Raketin rakenteeseen ja miehistöön kohdistuvien dynaamisten kuormien vähentämiseksi toimitettiin vaimennuslaite. Puristusjakson jälkeen se palautti levyn alkuperäiseen asentoonsa, minkä jälkeen tapahtui toinen räjähdys. Laukaisussa panos, jonka teho oli 0,1 kt, räjäytettiin joka sekunti. Ilmakehästä poistumisen jälkeen latautuu 20 kt:n teholla. räjähti 10 sekunnin välein. Myöhemmin, jotta ilmakehä ei saastuttaisi, Orion päätettiin nostaa maasta Saturn-5-raketin ensimmäisen vaiheen avulla, koska sen suurin halkaisija oli 10 m. sitten leikattiin työntölevyn halkaisija 
10 m. Tehokas työntövoima pieneni vastaavasti 350 tonniin ja sen oma propulsiojärjestelmän "kuiva" paino (ilman RT) oli 90,8 tonnia. Toimittaa 680 tonnin hyötykuorma kuun pinnalle. olisi tarpeen räjäyttää noin 800 plutoniumpanosta (plutoniummassa 525 kg) ja kuluttaa noin 800 tonnia. RT. Harkittiin myös vaihtoehtoa käyttää Orionia ydinpanosten toimittamiseen kohteeseen. Mutta armeija hylkäsi tämän ajatuksen pian. Ja vuonna 1963 kieltosopimus allekirjoitettiin ydinräjähdyksiä avaruudessa maan päällä (ilmakehässä) ja veden alla. Tämä kielsi koko projektin. Samanlaista hanketta harkittiin Neuvostoliitossa, mutta ei käytännön tuloksia hänellä ei ollut. Aivan kuten Myasishchev Design Bureaun M-19 ilmailulentokoneiden (VKS) projekti. Hankkeessa suunniteltiin uudelleenkäytettävän yksivaiheisen ilmailujärjestelmän luomista, joka pystyy laukaisemaan jopa 40 tonnia painavan hyötykuorman matalille referenssiradoille (jopa 185 km). Tätä tarkoitusta varten VKS oli tarkoitus varustaa ydinvoimamoottorilla ja monimuotoisella ilmahengittävällä propulsiojärjestelmällä, joka toimii sekä ydinreaktorista että vetypolttoaineella. Lisätietoja tästä projektista on kuvattu sivulla. Ydinenergiaa ei voida vain käyttää suoraan moottorin RT:n lämmittämiseen, vaan se voidaan myös muuntaa sähköenergiaa jota sitten käytetään työntövoiman luomiseen sähköisissä propulsiomoottoreissa (EPE). Tämän järjestelmän mukaan rakennetaan ydinvoiman propulsiojärjestelmiä (NPS), jotka koostuvat ydinvoimaloista (NPS) ja sähköraketin propulsiojärjestelmistä (ERPS). Sähkökäyttöiselle propulsiolle ei ole olemassa vakiintunutta (yleisesti hyväksyttyä) luokitusta. RT-kiihdytyksen vallitsevan "mekanismin" mukaan sähkömoottorit voidaan jakaa kaasudynaamisiin (sähkökemiallinen), sähköstaattisiin (ioni) ja sähkömagneettisiin (plasma). Sähkökemiallisissa sähköenergiaa käytetään RT:n lämmittämiseen tai kemialliseen hajottamiseen (sähkölämmitys, termokatalyyttinen ja hybridi), ja RT:n lämpötila voi nousta 5000 asteeseen. RT:n kiihtyvyys tapahtuu, kuten tavanomaisissa nestemäisten polttoaineiden rakettimoottoreissa, kun se kulkee moottorin (suuttimen) kaasudynaamisen reitin läpi. Sähkökemialliset moottorit kuluttavat vähiten tehoa työntövoimayksikköä kohden sähkökäyttöisistä propulsiomoottoreista (noin 10 kW/kg). Sähköstaattisessa sähkömoottorissa työneste ionisoidaan ensin, minkä jälkeen positiivisia ioneja kiihdytetään sähköstaattisessa kentässä (elektrodijärjestelmän avulla), jolloin syntyy työntövoima (suihkuvirran varauksen neutraloimiseksi siihen ruiskutetaan elektroneja poistu moottorista). Sähkömagneettisessa propulsiomoottorissa RT kuumennetaan plasman tilaan (kymmeniä tuhansia asteita) sen läpi kulkevalla sähkövirralla. Sitten plasmaa kiihdytetään sähkömagneettisessa kentässä ("kaasudynaamista kiihdytystä voidaan myös käyttää rinnakkain"). Pienimolekyylipainoisia tai helposti dissosioituvia kaasuja ja nesteitä käytetään RT:nä sähkötermisissä propulsiomoottoreissa, sähköstaattisissa emäksisiä tai raskaita, helposti haihtuvia metalleja tai orgaanisia nesteitä, sähkömagneettisissa erilaisia kaasuja ja kiinteitä aineita. Tärkeä moottorin parametri on sen erityinen työntövoimapulssi (katso sivu), joka kuvaa sen tehokkuutta (mitä suurempi se on, sitä vähemmän PT:tä käytetään kilogramman työntövoiman luomiseen). Erityyppisten moottoreiden ominaisimpulssi vaihtelee laajalla alueella: kiinteän polttoaineen potkuri - 2650 m/s, nestemäinen ajopotkuri - 4500 m/s, sähkökemiallinen potkuri - 3000 m/s, plasmapotkuri jopa 290 tuhatta. Kuten tiedetään, ominaisimpulssiarvo on suoraan verrannollinen neliöjuuri RT-lämpötilasta suuttimen edessä. Se (lämpötila) puolestaan määräytyy polttoaineen lämpöarvon mukaan. Paras indikaattori joukossa kemialliset polttoaineet on pari beryllium + happi - 7200 kcal/kg. Uraani-235:n lämpöarvo on noin 2 miljoonaa kertaa suurempi. Hyödyllisesti käytettävä energiamäärä on kuitenkin vain 1400 kertaa suurempi. Asetetut rajoitukset suunnitteluominaisuuksia pienennä tätä kiinteän faasin ydinpropulsion lukua 2-3:een (maksimi saavutettavissa oleva RT-lämpötila on noin 3000 astetta). Ja kuitenkin, kiinteän faasin ydinpolttoaineen rakettimoottorin ominaisimpulssi on noin 9000 m/s verrattuna nykyaikaisten nestemäisten polttoaineiden rakettimoottorien 3500-4500 m/s. Nestefaasisilla ydinmoottoreilla ominaisimpulssi voi olla 20 000 m/s, kaasufaasisissa, joissa RT-lämpötila voi nousta kymmeniin tuhansiin asteisiin, ominaisimpulssi on 15-70 tuhatta m/s. Toinen tärkeä propulsiojärjestelmän (PS) tai moottorin painon täydellisyyttä kuvaava parametri on niiden ominaispaino - PS:n painon (polttoainekomponenttien kanssa tai ilman) tai moottorin painon suhde kehitettyyn työntövoimaan. Myös sen käänteistä määrää, ominaistyöntövoimaa, käytetään. Ominaispaino (työntövoima) määrittää lentokoneen saavutettavissa olevan kiihtyvyyden ja sen työntövoiman ja painon suhteen. Nykyaikaisten nestemäisten polttoaineiden rakettimoottoreiden ominaispaino on 7-20 kg. työntövoima kuollutta painotonnia kohti, ts. työntövoiman ja painon suhde saavuttaa arvon 14. NRE:illä on myös hyvä työntövoima-painosuhde - jopa 10. Lisäksi happi-vetypolttoainetta käyttävissä nestemäisiä polttoaineita käyttävien rakettimoottoreiden RT-massan suhde rakenne on välillä 7-8. Kiinteän faasin ydinvoimamoottoreissa tämä parametri pienennetään arvoon 3–5, mikä lisää tietty painovoima DU ottaen huomioon RT:n painon. Sähkökäyttöisessä moottorissa kehitettyä työntövoimaa rajoittaa suuri energiankulutus 1 kg:n luomiseksi. työntövoima (10 kW:sta 1 MW:iin). Nykyisten sähkökäyttöisten moottoreiden suurin työntövoima on useita kiloja. Jos sähkökäyttöinen propulsiojärjestelmä sisältää lisäelementtejä, jotka liittyvät sähköisen työntövoiman syöttöön, tällaisella propulsiojärjestelmällä varustetun ajoneuvon työntövoiman ja painon suhde on paljon pienempi kuin yksi. Tämä tekee mahdottomaksi käyttää niitä hyötykuormien laukaisemiseen matalalle Maan kiertoradalle (jotkut sähkömoottorit voivat toimia vain avaruuden tyhjiössä). Sähkökäyttöisiä propulsiomoottoreita on järkevää käyttää vain avaruusaluksissa matalan työntövoiman moottoreina kiertoradan suuntaamiseen, stabilointiin ja korjaamiseen. Työnesteen alhaisen virtausnopeuden (suuri ominaisimpulssi) ansiosta sähkömoottorin jatkuva toiminta-aika voidaan mitata kuukausina ja vuosina. Sähkökäyttöisten propulsiomoottorien toimittaminen ydinreaktorista tulevalla sähköllä mahdollistaa niiden käytön lennoilla aurinkokunnan "laitamille", missä aurinkopaneelien teho ei riitä. Siten ydinmoottoreiden tärkein etu muihin rakettimoottoreihin verrattuna on niiden suuri ominaisimpulssi, jolla on korkea työntövoima-painosuhde (kymmeniä, satoja ja tuhansia tonneja työntövoimaa huomattavasti pienemmällä omapainolla). NRE:n suurin haittapuoli on voimakkaan tunkeutuvan säteilyn virtaus sekä erittäin radioaktiivisten uraaniyhdisteiden poistaminen käytetystä RT:stä. Tässä suhteessa ydinvoimalla toimivaa rakettimoottoria ei voida hyväksyä maalaukaisuihin. Työ ydinvoimaloiden ja ydinvoimaloiden luomiseksi Neuvostoliitossa alkoi 50-luvun puolivälissä. Vuonna 1958 Neuvostoliiton ministerineuvosto hyväksyi useita päätöslauselmia tutkimustyöstä ydinvoimamoottoreilla varustettujen rakettien luomiseksi. Tieteellinen valvonta uskottiin M.V. Keldyshille, I.V. Kurchatov ja S. P. Korolev. Työssä oli mukana kymmeniä tutkimus-, suunnittelu-, rakennus- ja asennusorganisaatioita. Nämä ovat NII-1 (nykyisin Keldyshin tutkimuskeskus), OKB-670 (pääsuunnittelija M.M. Bondaryuk), Atomienergia-instituutti (IAE, nyt Kurchatov-instituutti) ja Fysiikan ja energiainstituutti (nykyisin IPPE Leypunsky), tutkimus. Instrumenttitekniikan instituutti (pääsuunnittelija A.S. Abramov), NII-8 (nykyinen tieteellinen tutkimus- ja suunnitteluinstituutti - NIKIET nimetty Dolezhalin mukaan) ja OKB-456 (nyt Glushkon mukaan nimetty NPO Energomash), NIITVEL (NPO "Luch", nyt Podolsk) Tekninen tieteellinen tutkimusinstituutti - PNITI), NII-9 (nykyinen epäorgaanisten aineiden korkean teknologian tutkimuslaitos - VNIINM, joka on nimetty A.A. Bochvarin mukaan) jne. OKB-1:ssä (myöhemmin nimi muutettiin Central Design Bureauiksi Kokeellinen konetekniikka - TsKBEM, NPO Energia, RSC Energia nimetty. Korolev) yksivaiheisten suunnitelmien luonnos ballistinen ohjus YAR-1 ja kaksivaiheinen ydinkemiallinen raketti YAR-2. Molemmissa oli 140 tonnin työntövoiman ydinvoimamoottoreiden käyttö. Projektit olivat valmiit 30. joulukuuta 1959 mennessä. YAR-1-taistelun luomista pidettiin kuitenkin sopimattomana ja työ sen parissa lopetettiin. YakhR-2 oli rakenteeltaan samanlainen kuin R-7, mutta siinä oli kuusi NK-9-moottoreilla varustettua ensimmäisen vaiheen sivurakettia. Toinen vaihe (keskuslohko) varustettiin ydinvoimamoottorilla. Raketin laukaisumassa oli 850-880 tonnia. hyötykuorman massa 35-40t. (Ohjelma, jonka laukaisupaino on 2000 tonnia, pituus 42 m, suurin poikittaismitta 19 m, hyötykuorma 150 tonniin asti harkittiin). Kaikkien YakhR-2-yksiköiden moottorit käynnistettiin maan päällä. Tässä tapauksessa ydinvoimamoottori laitettiin "tyhjäkäyntiin" (reaktorin teho oli 0,1 % nimellistehosta ilman työnesteen virtausta). Vaihto toimintatilaan tehtiin lennon aikana muutama sekunti ennen sivulohkojen erotusta. Vuoden 1959 puolivälissä OKB-1 julkaisi moottoriinsinööreille tekniset spesifikaatiot (OKB-670 ja OKB-456) 200 ja 40 tonnin työntövoiman ydinvoimamoottoreiden alustavien suunnitelmien kehittämiseksi. Raskaan N-1 kantoraketin työskentelyn alkamisen jälkeen pohdittiin sen pohjalta kysymystä ydinvoimamoottorilla varustetun kaksivaiheisen kantoraketin luomisesta toisessa vaiheessa. Tämä varmistaisi matalalle Maan kiertoradalle lähetettävän hyötykuorman vähintään 2-2,5-kertaisen ja kuun satelliitin kiertoradan 75-90 prosentin kasvun. Mutta tätä projektia ei myöskään saatu päätökseen - N-1-raketti ei koskaan lentänyt. Ydinmoottorien suunnittelun suorittivat OKB-456 ja OKB-670. He saivat valmiiksi useita alustavia suunnitelmia ydinvoimamoottoreista kiinteäfaasireaktorilla. Joten OKB-456:ssa vuoteen 1959 mennessä. Alustavat suunnitelmat RD-401-moottoreista vesihidastimella ja RD-402-moottorista berylliumhidastimella, joiden tyhjiötyöntövoima oli 170 tonnia, olivat valmiit. ominaistyöntöimpulssilla 428 sekuntia. Nestemäinen ammoniakki toimi työnesteenä. Vuoteen 1962 mennessä OKB-1:n teknisten eritelmien mukaan RD-404-projekti, jonka työntövoima oli 203 tonnia, saatiin päätökseen. ominaistyöntöimpulssilla 950 sekuntia. (RT - nestemäinen vety) ja vuonna 1963. - RD-405 työntövoimalla 40-50t. Kuitenkin vuonna 1963 kaikki OKB-456:n ponnistelut suunnattiin kaasufaasin ydinmoottorien kehittämiseen. OKB-670 kehitti samana vuosina useita NRE-projekteja, joissa oli kiinteäfaasireaktori ja ammoniakki-alkoholiseos kuten RT. Siirtyäkseen alustavasta suunnittelusta ydinvoimamoottoreiden todellisten näytteiden luomiseen, oli tarpeen ratkaista monia muita kysymyksiä ja ensinnäkin tutkia ydinreaktorin polttoaine-elementtien (polttoaine-elementtien) suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa. Kurchatov vuonna 1958 ehdotettiin luomaan tätä tarkoitusta varten räjähdysreaktori (RVD, nykyaikainen nimi on pulssigrafiittireaktori - IGR). Sen suunnittelu ja tuotanto uskottiin NII-8:lle. RVD:ssä lämpöenergia uraanin fissiota ei tuuletettu ytimen ulkopuolelle, vaan se kuumennettiin hyvin korkeita lämpötiloja grafiitti, josta (yhdessä uraanin kanssa) se koostui. On selvää, että tällainen reaktori voisi toimia vain lyhyen aikaa - pulsseina, pysäytettyinä jäähtymään. Metalliosien puuttuminen ytimestä mahdollisti "soihdutuksen", jonka tehoa rajoitti vain grafiitin sublimaatiolämpötila. Aktiivisen vyöhykkeen keskellä oli onkalo, jossa testinäytteet sijaitsivat. Myös vuonna 1958. Semipalatinskin testipaikalla, lähellä ensimmäisen atomipommin testauspaikkaa, aloitettiin tarvittavien rakennusten ja rakenteiden rakentaminen. Touko-kesäkuussa 1960 Reaktorin fyysinen ("kylmä") käynnistys suoritettiin ja vuotta myöhemmin sarja käynnistyksiä lämmittämällä grafiittipino 1000 asteeseen. Ympäristöturvallisuuden varmistamiseksi osasto rakennettiin "suljetun" järjestelmän mukaan - jätejäähdytysneste pidettiin kaasusäiliöissä ennen kuin se päästettiin ilmakehään, ja sitten suodatettiin. Vuodesta 1962 IGR:ssä (RVD) testattiin erilaisia polttoainesauvoja ja polttoainenippuja (FA) NII-9:ssä ja NII-1:ssä kehitetyille ydinreaktoreille. 50-luvun jälkipuoliskolla NII-1 ja IPPE suorittivat kaasun polttoaine-elementtien kaasudynamiikkaa ja kaasufaasireaktorien fysiikkaa koskevia tutkimuksia, jotka osoittivat perustavanlaatuisen mahdollisuuden luoda kaasufaasin ydinvoimamoottoreita. Tällaisen moottorin työkammioon luotiin sitä ympäröivän solenoidin luoman magneettikentän avulla "pysähdyksissä oleva" vyöhyke, jossa uraani lämmitettiin noin 9000 asteen lämpötiloihin. ja lämmitti tämän vyöhykkeen läpi virtaavaa vetyä (säteilyenergian imeytymisen parantamiseksi siihen lisättiin erityisiä lisäaineita). Osa ydinpolttoaineesta kulki väistämättä kaasuvirtauksen mukana, joten uraanihävikkiä oli jatkuvasti kompensoitava. Kaasuvaiheisen ydinvoimamoottorin ominaisimpulssi voi olla jopa 20 000 m/s. Työ tällaisen moottorin parissa aloitettiin vuonna 1963. OKB-456:ssa (NII-1:n tieteellisessä johdossa). Vuonna 1962 IPPE:ssä luotiin kokeellinen osasto IR-20, jossa oli kiinteäfaasinen reaktori, jossa vesi oli moderaattorina. Siinä tutkittiin ensimmäistä kertaa kiinteäfaasisten NRE-reaktorien fysikaalisia parametreja, jotka toimivat pohjana myöhemmille suunnitelmille. Vuonna 1968 IR-20-osastolla saadut kokemukset huomioon ottaen tänne rakennettiin fyysinen teline ”Strela”, jolle asennettiin reaktori, joka oli malliltaan melko lähellä lentoprototyypin NRE:n reaktoria. Seuraava askel kohti ydinvoiman propulsiomoottorin luomista oli erityisen kokeellisen osaston luominen ydinvoimareaktorin maanpäällisen prototyypin testaamiseksi. Vuonna 1964 Hallituksen asetus annettiin ydinvoimamoottoreiden testaamiseen tarkoitetun penkkikompleksin rakentamisesta Semipalatinskin testipaikalle, joka sai nimen "Baikal". Helmikuuhun 1965 mennessä Baikal-kompleksin reaktorin kehittämisen tekniset eritelmät valmisteltiin IAE:ssä (se sai indeksin IVG-1, tutkimus korkean lämpötilan kaasujäähdytteinen). NII-8 (IAE:n tieteellisessä johdossa) alkaa suunnitella sitä. Polttoainenippujen kehitys ja tuotanto on uskottu NIITVEL:lle. Vuonna 1966 Neuvostoliiton ensimmäisen kiinteäfaasisen propulsiomoottorin (saanut indeksin 11B91 tai RD-0410) kehitys siirrettiin Khimavtomatikin Voronežin suunnittelutoimistolle (KBKhA) Ch. suunnittelija A.D. Konopatov. Vuonna 1968 NPO Energomash (OKB-456) sai päätökseen kaasufaasireaktorilla varustetun moottorin alustavan suunnittelun. Moottorin, jonka nimi oli RD-600, työntövoiman piti olla noin 600 tonnia. omalla painollaan noin 60 tonnia. Berylliumia ja grafiittia käytettiin hidastimena ja heijastimena. RT - vety litiumlisäaineella. 24. toukokuuta 1968 Annettiin hallituksen asetus, jossa määrättiin ydinvoimamoottorin luomisesta ehdotetun hankkeen perusteella sekä sen testaamiseen käytettävän penkkipohjan rakentamisesta, nimeltään "Baikal-2". Samanaikaisesti YARD 11B91:n lentomallin kehittämisen kanssa KBKhA:ssa, sen pöytäprototyyppi (IR-100) luotiin NII-1:ssä. Vuonna 1970 Nämä työt yhdistettiin (ohjelma sai indeksin 11B91-IR-100) ja kaikki ydinvoimajärjestelmän penkki- ja lentomallien suunnittelutyö keskitettiin KBKhA:han. Ensimmäisen YARD 11B91-IR-100 -reaktorin fyysinen laukaisu suoritettiin IPPE:ssä Strelan osastolla. Siitä tehtiin laaja tutkimusohjelma. Baikal-kompleksin rakentaminen kesti useita vuosia. Kompleksin piti koostua kahdesta kaivoksesta kokeelliset reaktorit laskettiin alas pukkinosturilla. 18. syyskuuta 1972 IVG-1-reaktorin fyysinen laukaisu tapahtui osana Baikal-kompleksin ensimmäistä työpaikkaa. Sitä voitaisiin myös käyttää penkkiprototyyppinä tulevasta ydinkäyttöisestä rakettimoottorista, jonka työntövoima on 20–40 tonnia. ja uudentyyppisten ydinpolttoaineiden testaamiseen. Reaktorissa oli berylliumheijastin ja hidastimena vesi. Sen ydin koostui 31 polttoainenippusta. Ydinpolttoainetta jäähdyttävä vety kykeni lämmittämään jopa 2500 astetta, ja erityisessä keskuskanavassa oli mahdollista saada kaikki 3000. Sähkön käynnistys tapahtui vasta maaliskuun alussa 1975. mikä selittyy tarpeella saada päätökseen testipenkkikompleksin kaikkien rakennusten ja rakenteiden rakentaminen, suorittaa suuri määrä käyttöönottotöitä ja henkilöstön koulutusta. Instrumentteja oli kuilujen välissä sijaitsevassa maanalaisessa bunkkerissa. Toisessa, joka sijaitsee 800 metrin päässä. siellä oli ohjauspaneeli. Ohjauskeskukseen pääsi turvavyöhykkeeltä puolentoista kilometrin pituisen maanalaisen tunnelin kautta. Kaivoksen lähellä 150 metrin syvyydessä. Laitettiin pallomainen säiliö, johon pumpattiin vetykaasua korkeassa paineessa. Kuumennettiin reaktoriin lähes 3000 asteeseen. vety vapautui suoraan ilmakehään. Fissiotuotteiden vapautuminen oli kuitenkin lähellä ydinvoimalaitosten radioaktiivisia päästöjä niiden normaalin käytön aikana. Ja silti, kaivoksen lähestyminen lähemmäksi kuin puolitoista kilometriä ei ollut sallittu 24 tunnin ajan, ja itse kaivoksen lähestyminen oli kielletty kuukauden ajan. 13 käyttövuoden aikana IVG-1-reaktori käynnistyi 28 kertaa. Noin 200 kaasujäähdytteistä polttoainenippua testattiin osana 4 koeydintä. Useiden kokoonpanojen käyttöikä nimellisteholla oli 4000 sekuntia. Monet näiden testien tuloksista ylittävät merkittävästi Yhdysvaltojen ydinvoimaohjelmatyössä saadut tulokset, esimerkiksi IVG-1-reaktorin sydämessä maksimi lämmönluovutustiheys saavutti 25 kW/cc. verrattuna amerikkalaisten 5,2:een, vedyn lämpötila polttoainenippujen ulostulossa oli noin 2800 astetta verrattuna amerikkalaisten 2300:een. Vuonna 1977 toinen-A otettiin käyttöön työpaikka osastokompleksi "Baikal", jossa 17. syyskuuta 1977 Ydinpropulsiomoottorin 11B91-IR-100 ensimmäinen penkkireaktori käynnistettiin fyysisesti, ja se sai nimen IRGIT. Kuusi kuukautta myöhemmin, 27. maaliskuuta 1978 sähkön käynnistys suoritettiin. Jossa saavutettiin 25 MW teho (15 % suunnittelusta), vedyn lämpötila oli 1500 astetta, käyttöaika 70 sekuntia. Testien aikana 3. heinäkuuta 1978. ja 11. elokuuta 1978 Tehoiksi saatiin 33 MW ja 42 MW, vedyn lämpötila oli 2360 astetta. 70-luvun lopulla ja 80-luvun alussa penkkikompleksissa suoritettiin vielä kaksi testisarjaa - toinen ja kolmas 11B91-IR-100-laite. Polttoainenippujen testaus IGR- ja IVG-reaktoreissa jatkui ja rakenteiden rakentaminen oli käynnissä tavoitteena ottaa käyttöön toinen B-työpaikka nestevetymoottorin testaamista varten. Samaan aikaan testattiin niin sanottua "kylmää" 11B91X-moottoria, jossa ei ollut ydinreaktoria, Zagorskissa Moskovan lähellä sijaitsevalla osastolla. Vetyä lämmitettiin erityisissä lämmönvaihtimissa tavanomaisista happi-vetypolttimista. Vuoteen 1977 mennessä Kaikki ”kylmän” moottorin testaamiseen liittyvät ongelmat ratkaistiin (yksiköt saattoivat toimia tuntikausia). Periaatteessa ydinmoottori luotiin ja sen valmistaminen lentokokeisiin oli vielä useiden vuosien kysymys. 11B91 YARD:ssa oli heterogeeninen lämpöneutronireaktori, hidastin oli zirkoniumhydridi, heijastin beryllium, uraani- ja volframikarbideihin perustuva ydinpolttoainemateriaali, jonka uraani-235-pitoisuus oli noin 80 %. Se oli suhteellisen pieni metallisylinteri, jonka halkaisija oli noin 50 cm. ja noin metrin pituinen. Sisällä on 900 ohutta sauvaa, jotka sisältävät uraanikarbidia. NRE-reaktoria ympäröi berylliumneutroniheijastin, johon upotettiin tynnyrit, jotka oli peitetty toiselta puolelta neutroniabsorberilla. He näyttelivät ohjaussauvojen roolia - riippuen siitä, kumpi puoli rumpuista oli ytimeen päin, ne absorboivat enemmän tai vähemmän neutroneja säätäen rektorin tehoa (amerikkalaisilla oli sama järjestelmä). Noin 1985 YARD 11B91 voisi tehdä ensimmäisen avaruuslentonsa. Mutta tämä ei tapahtunut monista syistä. 80-luvun alkuun mennessä erittäin tehokkaiden nestemäistä polttoainetta käyttävien rakettimoottoreiden kehityksessä oli saavutettu merkittävää edistystä, mikä yhdessä Kuun ja muiden aurinkokunnan lähiplaneettojen tutkimussuunnitelmista luopumisen kanssa asetti kyseenalaiseksi. ydinpolttoaineen rakettimoottoreiden luomisen toteutettavuus. Syntyneet taloudelliset vaikeudet ja niin kutsuttu "perestroika" johtivat siihen, että koko avaruusteollisuus joutui "häpeään" ja vuonna 1988. ydinvoiman työ Neuvostoliitossa lopetettiin. Ajatus sähkön käytöstä luomiseen suihkun työntövoima K.E. Tsiolkovski ilmaisi sen jo vuonna 1903. Ensimmäinen kokeellinen sähköinen propulsiomoottori luotiin Gas Dynamics Laboratoryssa (Leningrad) V. P. Glushkon johdolla vuosina 1929-1933. Sähkömoottorien luomismahdollisuuden tutkiminen aloitettiin 50-luvun lopulla IAE:ssä (L.A. Artsimovichin johdolla), NII-1:ssä (V.M. Ievlevin ja A.A. Porotnikovin johdolla) ja useissa muissa organisaatioissa. Siten OKB-1 suoritti tutkimusta, jonka tarkoituksena oli luoda ydinsähkökäyttöinen propulsiomoottori. Vuonna 1962 LV N1:n alustava suunnittelu sisälsi "Materiaaleja ydinvoiman käyttövoimaan raskaille planeettojenvälisille avaruusaluksille". Vuonna 1960 Valtioneuvoston asetus annettiin sähkövoiman työn järjestämisestä. Työhön osallistui IAE:n ja NII-1:n lisäksi kymmeniä muita tutkimuslaitoksia, suunnittelutoimistoja ja organisaatioita. Vuoteen 1962 mennessä NII-1:ssä luotiin eroosiotyyppinen pulssiplasmamoottori (PPD). SPD:ssä plasma muodostuu kiinteän dielektrisen aineen (fluoroplastinen-4, joka tunnetaan myös nimellä teflon) haihtuessa (ablaatiossa) pulssi- (kipinä)sähköpurkauksessa, joka kestää useita mikrosekunteja (pulssiteho 10-200 MW), jota seuraa sähkömagneettinen kiihtyvyys. plasmasta. Ensimmäiset tällaisen moottorin käyttöiän testit alkoivat 27. maaliskuuta ja jatkuivat 16. huhtikuuta 1962 asti. Keskimääräisellä tehonkulutuksella 1 kW (pulssi - 200 MW), työntövoima oli 1 g. - vetovoiman "hinta" 1 kW/g. Avaruudessa testattaessa työntövoiman "hinta" oli noin 4 kertaa alhaisempi. Tällaiset parametrit saavutettiin vuoden 1962 loppuun mennessä. Uusi moottori kulutti 50 W (pulssiteho 10 MW) luodakseen työntövoiman 0,2 g. (myöhemmin vetovoiman "hinta" nostettiin 85 wattiin vuodessa). Maaliskuussa 1963 Luotiin ja testattiin kaukosäädin IPD-pohjaiseen avaruusaluksen stabilointijärjestelmään, joka sisälsi kuusi moottoria, jännitteenmuuntimen (kipinäpurkaus syntyi kondensaattoreista, joiden kapasiteetti oli 100 μF ja jännite 1 kV), ohjelmiston kytkentälaitteen. , korkeajännitteiset hermeettiset liittimet ja muut laitteet. Plasman lämpötila saavutti 30 tuhatta astetta. ja pakokaasun nopeus on 16 km/s. Ensimmäinen sähkökäyttöisen avaruusaluksen (Zond-tyyppinen planeettojenvälinen asema) laukaisu suunniteltiin marraskuulle 1963. Ensi-ilta 11. marraskuuta 1963 päättyi kantorakettionnettomuuteen. Vasta 30. marraskuuta 1964 Sähkökäyttöisellä propulsiojärjestelmällä varustettu Zond-2-luotain laukaistiin onnistuneesti kohti Marsia. 14. joulukuuta 1964 Yli 5 miljoonan kilometrin etäisyydellä maapallosta plasmamoottorit käynnistettiin (kaasudynaamiset moottorit sammutettiin tällä hetkellä) aurinkoparistoilla. 70 minuutin sisällä. kuusi plasmamoottoria piti aseman tarvittavan suunnan avaruudessa. Yhdysvalloissa vuonna 1968 Viestintäsatelliitti "LES-6" laukaistiin neljällä eroosio-IPD:llä, jotka toimivat yli 2 vuotta. varten jatkotyötä ERD:n mukaan Fakel OKB järjestettiin (B.S. Stechkin OKB:n pohjalta Kaliningradissa). Fakel Design Bureaun ensimmäinen kehitystyö oli Globus-tyyppisten sotilaskäyttöön tarkoitettujen avaruusalusten (Horizon-satelliitti) stabilointi- ja suuntausjärjestelmän sähköinen propulsiojärjestelmä lähellä Zond-2 IPD:tä. Vuodesta 1971 Meteor-meteorologisen satelliitin kiertoradan korjausjärjestelmässä käytettiin kahta Fakel Design Bureaun plasmamoottoria, joista kumpikin painoi 32,5 kg, kulutti noin 0,4 kW ja kehitti työntövoimaa noin 2 g. pakokaasun nopeus oli yli 8 km/s ja RT:n (compressed xenon) määrä 2,4 kg. Vuodesta 1982 Geostationaariset viestintäsatelliitit "Luch" käyttävät OKB "Fakelin" kehittämiä sähköisiä propulsiojärjestelmiä. Vuoteen 1991 asti Sähköiset propulsiomoottorit toimivat menestyksekkäästi 16 avaruusaluksella. Lisätietoa sähkökäyttöisestä propulsiosta käsitellään verkkosivuston erillisellä sivulla. Luotujen sähkömoottorien työntövoimaa rajoitti aluksen energialähteiden sähköteho. Sähköisen propulsiojärjestelmän työntövoiman nostamiseksi useisiin kiloihin oli tarpeen nostaa teho useisiin satoihin kilowatteihin, mikä oli käytännössä mahdotonta perinteisillä menetelmillä (akut ja aurinkopaneelit). Siksi IPPE, IAE ja muut organisaatiot aloittivat samanaikaisesti sähköisen propulsiotyön kanssa työn ydinreaktorin lämpöenergian muuntamiseksi suoraan sähköenergiaksi. Energian muuntamisen välivaiheiden poissulkeminen ja liikkuvien osien puuttuminen mahdollistivat kompaktien, kevyiden ja luotettavien voimaloiden luomisen, joilla on riittävän suuri teho ja käyttöikä ja jotka soveltuvat käytettäväksi avaruusaluksissa. Vuonna 1965 OKB-1 kehitti yhdessä IPPE:n kanssa alustavan suunnitelman ydinsähkökäyttöisestä propulsiojärjestelmästä YaERD-2200 planeettojenväliselle avaruusalukselle miehistöineen. Propulsiojärjestelmä koostui kahdesta lohkosta (kummassakin oma ydinvoimala), sähköteho oli 2200 kW, työntövoima 8,3 kg. Magnetoplasmamoottorin ominaisimpulssi oli noin 54 000 m/s. Vuosina 1966-70. N1M-kantoraketin laukaisemaan Marsin kompleksiin kehitettiin alustava suunnitelma termionisesta ydinvoimalaitoksesta (11B97) ja sähkökäyttöisestä propulsiojärjestelmästä. Ydinsähkökäyttöinen propulsiojärjestelmä koottiin erillisistä lohkoista, yhden lohkon sähköteho oli jopa 5 MW. sähköinen työntövoima - 9,5 kg. ominaistyöntöimpulssilla 78000 m/s. Voimakkaiden ydinvoimalähteiden luominen kesti kuitenkin paljon odotettua kauemmin. Ensimmäinen käytännön käyttöä , suunnittelun yksinkertaisuuden ja pienen painon vuoksi löydettiin radioisotooppitermosähköisiä generaattoreita (RTG), jotka käyttivät radioaktiivisten isotooppien (esimerkiksi polonium-210) spontaanin fission lämpöä. Lämpösähköinen muunnin oli pohjimmiltaan tavallinen termopari. Kuitenkin niiden suhteellisen alhainen energiaintensiteetti RTG ja käytettyjen isotooppien korkea hinta rajoitti suuresti niiden käyttöä. Parhaat näkymät olivat lämpösähköisten ja termionisten energiamuuntimien käyttö yhdessä yhdeksi yksiköksi (konvertterireaktoriksi) yhdistettyjen ydinreaktoreiden kanssa. Testaa kokeellisesti mahdollisuutta luoda pienikokoinen reaktorimuunnin IEA:ssa (yhdessä NPO Luchin kanssa) vuonna 1964. Kokeellinen installaatio "Romashka" luotiin. Sydämessä syntyvä lämpö lämmitti reaktorin ulkopinnalla olevaa lämpösähköistä muuntajaa, joka koostui suuresta määrästä pii-germanium-puolijohdekiekkoja, kun taas niiden toista pintaa jäähdytti patteri. Sähköteho oli 500W. reaktorin lämpöteholla 40 kW. "Romashkan" testit lopetettiin pian, koska paljon tehokkaampaa BES-5 (Buk) ydinvoimalaa testattiin jo. 2800 W:n sähkötehoisen BES-5-ydinvoimalaitoksen kehittäminen, joka on tarkoitettu toimittamaan US-A-tutkatiedusteluavaruusaluksen laitteita, aloitettiin vuonna 1961. NPO "Red Star" IPPE:n tieteellisen johdon alaisuudessa. US-A-avaruusaluksen ensimmäinen lento (3. lokakuuta 1970, "Cosmos-367") epäonnistui - BES-5-ydinvoimalaitos toimi 110 minuuttia. jonka jälkeen reaktorin sydän suli. Seuraavat 9 muunnetun ydinvoimalan laukaisua onnistuivat vuonna 1975. Laivasto hyväksyi US-A-avaruusaluksen. Tammikuussa 1978 US-A-avaruusaluksen (Cosmos -954) vian vuoksi Bukin ydinvoimalan palaset putosivat Kanadan alueelle. Yhteensä (ennen käytöstäpoistoa vuonna 1989) näitä avaruusaluksia laukaistiin 32 kertaa. työ lämpölankageneraattoreilla varustettujen ydinvoimaloiden luomiseksi - työskenneltiin ydinvoimaloissa, joissa on lämpömuuntimia, joilla oli korkeampi hyötysuhde, käyttöikä ja painokoko-ominaisuudet Termioniset ydinvoimalat hyödyntävät pinnasta tulevan lämpösäteilyn vaikutusta Riittävän lämmitetystä johtimesta. Suuritehoisten termoionimuuntimien testaamiseksi perustettiin reaktori vuonna 1964 Kiovaan (vuonna 1970 sama tukikohta ilmestyi Alma-Ataan). Työn suoritti kaksi kehittäjää - NPO:ssa " Red Star" (IPPE:n tieteellinen hallinta) kehitettiin Topaz-ydinvoimalaitos, jonka sähköteho on 5-6,6 kW. Energovak-TsKBM (RRC Kurchatov-instituutin tieteellinen johto) kehitti tutkatietussatelliitteja varten Jenisein ydinvoimalan Ekran-AM-televisiosatelliittia varten. Topaz-ydinvoimalaitosta testattiin kahdesti avaruudessa Plasma-A-avaruusaluksella (2. helmikuuta 1987, Cosmos-1818 ja 10. heinäkuuta 1987, Cosmos-1867). Yhden vuoden suunnitteluiällä Topaz toimi jo toisella lennolla yli 11 kuukautta, mutta laukaisut pysähtyivät siihen. Jenissein ydinvoimalaitoksen työt keskeytettiin maakoevaiheessa, koska työt keskeytettiin avaruusaluksessa, jolle se oli tarkoitettu. Lisätietoja avaruusalusten ydinvoimalähteistä keskustellaan osoitteessa erillinen sivu sivusto. Vuonna 1970 NPO Energomash kehitti alustavan suunnitelman avaruusydinvoimalaitokselle, jossa on kaasufaasireaktori (jossa on halkeamattoman materiaalin vyöhyke) EU-610, jonka sähköteho on 3,3 GW. Työn aikana ilmenneet ongelmat eivät kuitenkaan mahdollistaneet tämän hankkeen toteuttamista. Vuonna 1978 NPO Krasnaya Zvezda kehitti tekniset ehdotukset kahdelle versiolle Zarya-3-ydinvoimajärjestelmästä, joiden sähköteho on 24 kW ja käyttöikä yli vuosi. Ensimmäinen vaihtoehto on Topaz-1-ydinvoimalaitoksen muunnos, toisella oli alkuperäinen suunnittelu (etälämpövoimalaitokset lämpöputkilla). Asennustyöt keskeytettiin, koska yhteys tiettyyn avaruusalukseen puuttui. Vuosina 1981-86. Suunnittelu- ja kokeilutyötä tehtiin runsaasti, mikä osoitti perustavanlaatuisen mahdollisuuden nostaa ydinvoimalaitosten käyttöikää 3-5 vuoteen ja sähkötehoa 600 kW:iin. Vuonna 1982 NPO Energia (TsKBEM) kehitti Moskovan alueen toimeksiannon mukaan teknisen ehdotuksen 550 kW:n sähköteholla toimivalle Hercules-ydinväliselle hinaajalle, joka laukaistiin vertailukiertoradalle 200 km:n korkeudessa. Energia-Buran-kompleksi tai Proton-kantoraketti. Vuonna 1986 kehitettiin tekninen ehdotus kiertoradan välisen hinaajan käyttämiseksi ydinsähkökäyttöisellä propulsiojärjestelmällä enintään 100 tonnin painoisten hyötykuormien kuljettamiseksi geostationaariselle kiertoradalle, joka laukaistiin Energian kantoraketin vertailukiertoradalle. Mutta näitä töitä ei jatkettu. Näin ollen Neuvostoliitto ei koskaan luonut todella toimivaa ydinsähkökäyttöistä propulsiojärjestelmää, vaikka ydinvoimaloita käytettiin menestyksekkäästi sarjaavaruusaluksilla. Ensimmäinen ja ainoa avaruusalus, jossa oli sähkökäyttöinen ydinvoimala, oli amerikkalainen "Snapshot", joka laukaistiin 3. huhtikuuta 1965. Konvertterireaktorin sähköteho oli 650 W. Laitteeseen asennettiin kokeellinen ionimoottori. Kuitenkin aivan ensimmäinen sähkömoottorin käynnistys (lennon 43. päivänä) johti reaktorin hätäpysäytykseen. Ehkä syynä tähän olivat sähkömoottorin toimintaan liittyneet korkeajännitehäiriöt, joiden seurauksena lähetettiin väärä komento reaktorin heijastimen nollaamiseksi, mikä johti sen sammuttamiseen. Vuonna 1992 Yhdysvallat osti kaksi Jenisein ydinvoimalaa Venäjältä. Yksi reaktoreista oli tarkoitus ottaa käyttöön vuonna 1995. julkaisussa "Avaruuskokeilu ydinvoiman propulsion kanssa". Kuitenkin vuonna 1996 projekti suljettiin. Yhdysvalloissa Los Alamosin laboratoriossa on tutkittu ydinvoimamoottoreiden luomisongelmaa vuodesta 1952 lähtien. Vuonna 1957 Työ Rover-ohjelman parissa alkoi. Toisin kuin Neuvostoliitossa, jossa polttoainenippuja ja muita moottorielementtejä testattiin elementtikohtaisesti, USA valitsi koko reaktorin luomisen ja testauksen kerralla. Ensimmäinen reaktori, nimeltään KIWI-A, testattiin 1. heinäkuuta 1959. erityisellä harjoituskentällä Nevadassa. Se oli homogeeninen reaktori, jonka sydän koottiin suojaamattomista levyistä, jotka koostuivat grafiitin ja 90 %:iin rikastetun uraani-235-oksidin seoksesta. Raskas vesi toimi neutronien hidastajana. Uraanioksidi ei kestänyt korkeita lämpötiloja, ja levyjen välisten kanavien läpi kulkeva vety kykeni kuumenemaan vain 1600 asteeseen. Näiden reaktorien teho oli vain 100 MW. Kiwi-A-testit, kuten kaikki myöhemmätkin, suoritettiin avoimella ulostyöntöllä. Pakokaasujen aktiivisuus oli alhainen, eikä työlle testausalueella asetettu käytännössä mitään rajoituksia. Reaktorikokeet saatiin päätökseen 7. joulukuuta 1961. (viimeisen laukaisun aikana ydin tuhoutui ja levyjen palaset vapautuivat pakovirtaan). Kuudesta ydinkäyttöisten moottoreiden "kuumasta testistä" saadut tulokset olivat erittäin rohkaisevia, ja vuoden 1961 alussa. laadittiin raportti tarpeesta testata reaktoria lennon aikana. Pian ensimmäisten onnistumisten "huimaus" alkoi kuitenkin ohittaa ja ymmärrys siitä, että matkalla ydinvoimajärjestelmän luomiseen oli monia ongelmia, joiden ratkaiseminen vaatisi paljon aikaa ja rahaa. Lisäksi taisteluohjusten kemiallisten moottoreiden luomisen edistyminen on jättänyt vain avaruusalueen ydinvoimamoottoreiden käytölle. Huolimatta siitä, että Kennedyn hallinnon tullessa Valkoiseen taloon (vuonna 1961), työskentele lentokoneen kanssa ydinmoottori lopetettiin, Rover-ohjelma nimettiin "yhdeksi neljästä avaruuden valloituksen painopistealueesta" ja sitä kehitettiin edelleen. Uudet ohjelmat "Rift" (RIFT - Reactor In Flight Test) ja "Nerva" (NERVA - Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) otettiin käyttöön luodakseen lentoversion ydinkäyttöisestä moottorista. Kiwi-sarjan reaktorien testaus jatkui. 1. syyskuuta 1962 Nestemäisellä vedyllä toimivaa Kiwi-V:tä, jonka teho on 1100 MW, testattiin. Uraanioksidi korvattiin kuumuutta kestävämmällä karbidilla, lisäksi tangot alettiin pinnoittaa niobiumkarbidilla, mutta testauksen aikana, kun yritettiin saavuttaa suunnittelulämpötila reaktori alkoi romahtaa (levypalat alkoivat lentää ulos suuttimen läpi). Seuraava laukaisu tapahtui 30. marraskuuta 1962. mutta 260 sekunnin kuluttua. Käytön aikana testi keskeytettiin voimakkaan tärinän ilmaantumisen vuoksi reaktorin sisällä ja liekkien välähdyksen vuoksi pakokaasuvirrassa. Näiden epäonnistumisten seurauksena, suunniteltu vuodelle 1963. Kiwi-V-reaktorien testit siirrettiin ensi vuodelle. Elokuussa 1964 Toinen testi suoritettiin, jonka aikana moottori toimi 900 MW:n teholla yli kahdeksan minuuttia ja kehitti työntövoiman 22,7 tonnia. pakokaasun nopeudella 7500 m/s. Aivan vuoden 1965 alussa. suoritettiin viimeinen testi, jonka aikana reaktori tuhoutui. Se saatettiin tarkoituksella räjähdyspisteeseen nopean "kiihdytyksen" seurauksena. Jos normaalisti reaktorin siirtyminen nollatehosta täystehoon vaatii kymmeniä sekunteja, niin tässä testissä tällaisen siirtymän kesto määritettiin vain säätösauvojen inertialla ja noin 44 millisekuntia niiden siirtämisen jälkeen. tehoasennossa tapahtui 50–60 kg:n räjähdys. trinitrotolueeni. Rift-ohjelma sisälsi Saturn-V-raketin laukaisun kokeellisella reaktorilla, joka perustuu siihen ballistinen lentorata jopa 1000 km korkeuteen. ja niiden myöhempi putoaminen eteläosa Atlantin valtameri. Ennen veteen tuloa ydinreaktori jouduttiin räjäyttämään (säteilyturvallisuutta harvoin ajatteli tuolloin). Mutta vuosi toisensa jälkeen ohjelma viivästyi, eikä sitä lopulta koskaan toteutettu. NERVA-moottorin työskentelyn ensimmäisessä vaiheessa se perustui hieman muunneltuun Kiwi-V-reaktoriin, nimeltään NERVA-NRX (Nuclear Rocket Experimental - Nuclear Rocket Experimental - ydinraketti kokeellinen). Koska tähän mennessä 2700–3000 asteen lämpötilassa toimivaa materiaalia ei ollut vielä löydetty. ja vastustaa kuuman vedyn aiheuttamaa tuhoamista, päätettiin vähentää Käyttölämpötila ja ominaisimpulssi rajoitettiin 8400 m/s. Reaktorin testit aloitettiin vuonna 1964, niiden teho oli 1000 MW ja työntövoima noin 22,5 tonnia. pakokaasun nopeus on yli 7000 m/s. Vuonna 1966 Ensimmäistä kertaa moottori testattiin täydellä teholla 1100 MW. jonka parissa hän työskenteli 28 minuuttia. (110 minuutin työstä). Vedyn lämpötila reaktorin ulostulossa nousi 2000 asteeseen, työntövoima oli 20 tonnia. Ohjelman seuraavassa vaiheessa suunniteltiin käyttämään tehokkaampia Phoebus-reaktoreita (Phoebus ja sitten Pewee). Los Alamosin laboratoriossa on kehitetty Phoebus-ohjelman puitteissa parannettuja kiinteäfaasisia grafiittireaktoreita NERVA-moottorille vuodesta 1963 lähtien. Ensimmäisellä näistä reaktoreista on suunnilleen samat mitat kuin Kiwi-V:llä (halkaisija 0,813 m, pituus 1,395 m), mutta se on suunniteltu noin kaksi kertaa suuremmalle teholle. Tämän reaktorin pohjalta suunniteltiin luoda NERVA-1-moottori. Seuraava muunnos teholtaan noin 4000–5000 MW oli tarkoitus käyttää NERVA-2-moottoriin. Tämän moottorin työntövoima on 90-110t. pakokaasun nopeuden olisi pitänyt olla jopa 9000 m/s. Moottorin korkeus on noin 12m. ulkohalkaisija - 1,8 m. Työnesteen kulutus 136kg/s. NERVA-2-moottorin paino oli noin 13,6 tonnia. Taloudellisten vaikeuksien vuoksi NERVA-2-moottori hylättiin pian ja siirryttiin suunnittelemaan NERVA-1-moottoria, jonka teho on 34 tonnin työntövoima. ulosvirtausnopeudella 8250 m/s. Ensimmäinen NRX-A6-reaktorin testi tälle moottorille suoritettiin 15. joulukuuta 1967. Kesäkuussa 1969 Kokeellisen NERVA XE -moottorin ensimmäiset kuumat testit 22,7 tonnin työntövoimalla suoritettiin. Moottorin kokonaiskäyttöaika oli 115 minuuttia, 28 käynnistystä. NERVA-1 YARDissa oli homogeeninen reaktori, jonka sydän oli halkaisijaltaan 1 m. ja korkeus 1,8 m. koostuu 1800 sauvasta kuusikulmaisesta polttoaine-elementistä (ydinpolttoaineen pitoisuus 200 - 700 mg/cc). Reaktorissa oli noin 150 mm paksu rengasheijastin, joka oli valmistettu berylliumoksidista. Reaktorin voimasäiliö on valmistettu alumiiniseoksesta, sisäinen säteilysuoja on komposiittimateriaalia (boorikarbidi–alumiini–titaanihydridi). Reaktorin ja turbopumppuyksiköiden väliin voidaan asentaa myös lisäsuojaus. NASA katsoi moottorin sopivaksi suunniteltuun lentoon Marsiin. Se oli tarkoitus asentaa Saturn 5 -kantoraketin ylempään vaiheeseen. Tällainen kuljetusalusta voisi kuljettaa avaruuteen kaksi tai kolme kertaa enemmän hyötykuormaa kuin sen puhtaasti kemiallinen versio. Mutta suurin osa Nixonin hallinto peruutti Yhdysvaltain avaruusohjelman. Ja se loppui vuonna 1970. Saturn-5-rakettien tuotanto päätti ydinvoimamoottorien käyttöohjelman. Los Alamosissa Pewee-moottoreiden kehittäminen Rover-ohjelman puitteissa jatkui vuoteen 1972 asti. jonka jälkeen ohjelma lopulta suljettiin. Suurin ero meidän ydinmoottoreiden ja amerikkalaisten välillä on, että ne olivat heterogeenisiä. Homogeenisissa (tasaisissa) reaktoreissa ydinpolttoaine ja hidastin sekoitetaan. Kotimaisessa NRE:ssä ydinpolttoaine keskitettiin polttoainesauvoihin (erillään moderaattorista) ja suljettiin suojakuoreen, joten hidastin toimi paljon alhaisemmissa lämpötiloissa kuin amerikkalaisissa reaktoreissa. Tämä teki mahdolliseksi luopua grafiitista ja käyttää zirkoniumhydridiä moderaattorina. Tämän seurauksena reaktori oli paljon kompaktimpi ja kevyempi kuin grafiitti. Tämä yhdessä Neuvostoliiton suunnittelijoiden löytämien sauvojen muodon kanssa (poikkileikkaukseltaan neljä keilaa ja kierretty pituutta pitkin) mahdollisti merkittävästi sauvojen tuhoutumisesta johtuvan uraanin menetyksen vähentämisen (se ei ollut tuhoutuminen on mahdollista eliminoida kokonaan). Tällä hetkellä vain Yhdysvalloilla ja Venäjällä on merkittävää kokemusta kiinteäfaasisten ydinmoottorien kehittämisestä ja rakentamisesta, ja ne pystyvät tarvittaessa luomaan sellaisia moottoreita lyhyessä ajassa ja edulliseen hintaan. IGR- ja IVG-1-reaktorikompleksit kuuluvat nyt Kazakstanin tasavallan kansalliselle ydinkeskukselle. Laitteet on pidetty suhteellisen toimivassa kunnossa. On mahdollista, että Kuuhun ja Marsiin suuntautuvien lento-ohjelmien uudelleenkäynnistäminen herättää kiinnostuksen kiinteän faasin ydinvoimamoottoreihin. Lisäksi ydinvoimamoottoreiden käyttö voi merkittävästi laajentaa aurinkokunnan tutkimuksen rajoja, mikä vähentää kaukaisten planeettojen saavuttamiseen tarvittavaa aikaa. Vuonna 2010 Venäjän presidentti Medvedev määräsi ionisähkökäyttöisiä propulsiomoottoreita käyttäviin ydinvoimaloihin perustuvan avaruuskuljetus- ja energiamoduulin luomisen. Reaktorin rakentamisesta vastaa NIKIET. Keldysh Center luo ydinvoimajärjestelmän ja RSC Energia itse kuljetus- ja energiamoduulin. Kaasuturbiinin muuntajan lähtösähköteho nimellistilassa on 100-150 kW. RT:nä ehdotetaan käytettäväksi ksenonia. sähkömoottorin ominaisimpulssi 9000-50000m/s. resurssi 1,5-3 vuotta. Asennuksen painon ja mittojen on sallittava Proton- ja Angara-kantorakettien käyttö laukaisussa. Maatestit Toimiva prototyyppi alkaa vuonna 2014, ja vuoteen 2017 mennessä ydinmoottori on valmis laukaistavaksi avaruuteen (NASA aloitti myös vastaavan ohjelman vuonna 2003, mutta sitten rahoitus lopetettiin). Koko projektin kehittäminen vaatii 17 miljardia ruplaa. Odota niin näet.
Viime vuoden lopussa venäjäksi rakettijoukot strateginen tarkoitus testasi täysin uutta asetta, jonka olemassaoloa pidettiin aiemmin mahdottomaksi. Ydinkäyttöinen risteilyohjus, jota sotilaalliset asiantuntijat kutsuvat 9M730:ksi, on juuri se uusi ase, josta presidentti Putin puhui puheessaan liittokokoukselle. Ohjuskoe suoritettiin oletettavasti koepaikalla Uusi maa, suunnilleen syksyn 2017 lopussa, mutta tarkkoja tietoja ei poisteta pian. Raketin kehittäjä on myös oletettavasti Novator Experimental Design Bureau (Jekaterinburg). Pätevien lähteiden mukaan ohjus osui kohteeseen normaalitilassa ja testit katsottiin täysin onnistuneiksi. Seuraavaksi väitetyt valokuvat laukaisusta ilmestyivät tiedotusvälineissä (yllä) uusi raketti ydinvoiman kanssa voimalaitos ja jopa epäsuora vahvistus, joka liittyy Rosatom-merkeillä varustetun Il-976 LII Gromovin "lentävän laboratorion" läsnäoloon odotetun testausajankohdan välittömässä läheisyydessä. Kysymyksiä heräsi kuitenkin vielä lisää. Onko ohjuksen ilmoitettu kyky lentää rajoittamattomalla kantamalla realistinen ja miten se saavutetaan?
Ydinvoimalaitoksella varustetun risteilyohjuksen ominaisuudet
Heti Vladimir Putinin puheen jälkeen tiedotusvälineissä esiintyneen ydinaseisen risteilyohjuksen ominaisuudet voivat poiketa todellisista, jotka tullaan tietämään myöhemmin. Tähän mennessä seuraavat tiedot raketin koosta ja suorituskykyominaisuuksista ovat tulleet julkisiksi:Pituus
- kotisivu- vähintään 12 metriä,
- marssimassa- vähintään 9 metriä,
Raketin rungon halkaisija- noin 1 metri,
Kotelon leveys- noin 1,5 metriä,
Hännän korkeus- 3,6 - 3,8 metriä
Venäläisen ydinkäyttöisen risteilyohjuksen toimintaperiaate
Ydinkäyttöisten ohjusten kehittämistä toteuttivat useat maat kerralla, ja kehitys alkoi jo kaukaisella 1960-luvulla. Insinöörien ehdottamat suunnitelmat erosivat vain yksityiskohdissa, yksinkertaistetusti toimintaperiaatetta voidaan kuvata seuraavasti: ydinreaktori lämmittää erikoissäiliöihin (eri vaihtoehdot, ammoniakkista vetyyn) tulevaa seosta, jonka jälkeen se vapautuu suuttimien läpi. korkeapaine. Kuitenkin risteilyohjuksen versio, josta hän puhui Venäjän presidentti, ei sovi mihinkään aiemmin kehitettyihin malliesimerkkeihin.Tosiasia on, että Putinin mukaan ohjuksella on lähes rajoittamaton lentokanta. Tätä ei tietenkään voida ymmärtää tarkoittavan, että ohjus voi lentää vuosia, mutta sitä voidaan pitää suorana osoituksena siitä, että sen lentoetäisyys on monta kertaa suurempi kuin nykyaikaisten risteilyohjusten lentoetäisyys. Toinen kohta, jota ei voida jättää huomiotta, liittyy myös ilmoitettuun rajoittamattomaan lentomatkaan ja vastaavasti risteilyohjuksen voimayksikön toimintaan. Esimerkiksi RD-0410-moottorissa testatun heterogeenisen lämpöneutronireaktorin, jonka kehittivät Kurchatov, Keldysh ja Korolev, testausikä oli vain 1 tunti, ja tässä tapauksessa tällaisen reaktorin lentomatka ei voi olla rajoittamatonta. ydinkäyttöinen risteilyohjus. puhe.
Kaikki tämä viittaa siihen, että venäläiset tutkijat ovat ehdottaneet täysin uutta, aiemmin harkitsematonta rakennekonseptia, jossa ainetta, jolla on paljon taloudellisia kulutusresursseja pitkiä matkoja, käytetään lämmitykseen ja sitä seuraavaan suuttimesta poistamiseen. Esimerkkinä tämä voisi olla täysin uudentyyppinen ydinilmanhengitysmoottori (NARE), jossa käyttömassa on ilmakehän ilmaa pumpataan työsäiliöihin kompressoreilla, lämmitetään ydinlaitoksella ja päästetään sitten suuttimien läpi.
On myös syytä huomata, että Vladimir Putin ilmoitti risteilyohjus ydinvoimayksiköllä pystyy lentämään ilmatorjunta- ja ilmatorjunta-alueiden aktiivisten vyöhykkeiden ympäri ohjuspuolustus, ja myös pitää polku kohteeseen matalilla ja erittäin matalilla korkeuksilla. Tämä on mahdollista vain varustamalla ohjus maastoa seuraavilla järjestelmillä, jotka kestävät vihollisen elektronisten sodankäyntijärjestelmien aiheuttamia häiriöitä.
Pulssi YARD kehitettiin Los Alamosin tutkimuslaboratorion tohtori S. Ulamin vuonna 1945 ehdottaman periaatteen mukaisesti, jonka mukaan erittäin tehokas tila on energian (polttoaineen) lähteenä. raketinheitin ydinpanoksen käyttöä ehdotetaan.
Niinä päivinä, kuten monina sitä seuranneina vuosina, ydin- ja lämpöydinvaraukset olivat tehokkaimpia ja kompakteimpia energianlähteitä muihin verrattuna. Kuten tiedätte, olemme parhaillaan etsimässä tapoja hallita vieläkin keskittyneempää energialähdettä, koska olemme jo melko pitkällä ensimmäisen antimateriaa käyttävän yksikön kehittämisessä. Jos lähdemme vain käytettävissä olevan energian määrästä, niin ydinvaraukset tarjoavat yli 200 000 sekunnin erityisen työntövoiman ja lämpöydinvaraukset - jopa 400 000 sekuntia. Nämä erityiset työntövoimaarvot ovat liian korkeita useimmilla sisäisillä lennoilla aurinkokunta. Lisäksi ydinpolttoainetta käytettäessä sen "puhtaassa" muodossa syntyy monia ongelmia, joita ei ole vielä tällä hetkelläkään täysin ratkaistu. Räjähdyksen aikana vapautunut energia on siis siirrettävä työnesteeseen, joka lämpenee ja sitten virtaa ulos moottorista, jolloin syntyy työntövoimaa. Perinteisten menetelmien mukaisesti tällaisen ongelman ratkaisemiseksi ydinpanos sijoitetaan "polttokammioon", joka on täytetty työnesteellä (esimerkiksi vedellä tai muulla nestemäisellä aineella), joka haihtuu ja laajenee sitten suuremmalla tai pienemmällä teholla. diabeettisuus suuttimessa.
Sellainen järjestelmä, jota kutsumme pulssiydinpropulsioksi sisäinen toiminta, on erittäin tehokas, koska kaikki räjähdyksen tuotteet ja koko käyttönesteen massa käytetään työntövoiman luomiseen. Epätasainen käyttösykli mahdollistaa tällaisen järjestelmän korkeampia paineita ja lämpötiloja polttokammiossa ja sen seurauksena suuremman ominaistyöntövoiman jatkuvaan käyttöjaksoon verrattuna. Kuitenkin se tosiasia, että räjähdykset tapahtuvat tietyn tilavuuden sisällä, asettaa merkittäviä rajoituksia kammion paineelle ja lämpötilalle, ja siten myös saavutettavissa olevalle ominaistyöntövoimalle. Tämän valossa sisäisen pulssi-NRE:n monista eduista huolimatta ulkoinen pulssi-NRE osoittautui yksinkertaisemmiksi ja tehokkaammaksi ydinräjähdysten aikana vapautuneen valtavan energiamäärän käytön ansiosta.
Ulkopuolisessa ydinvoimamoottorissa polttoaineen ja käyttönesteen koko massa ei osallistu suihkun työntövoiman synnyttämiseen. Kuitenkin täällä jopa alhaisemmalla tehokkuudella. Energiaa kuluu enemmän, mikä johtaa tehokkaampaan järjestelmän suorituskykyyn. Ulkoinen pulssivoimalaitos (jäljempänä yksinkertaisesti pulssivoimalaitos) käyttää räjähdysenergiaa Suuri määrä pienet ydinkärjet ohjuksessa. Nämä ydinpanokset sinkoutuvat peräkkäin raketista ja räjäytetään sen takana jonkin matkan päästä ( piirros alla). Jokaisella räjähdyksellä osa laajenevista kaasumaisista fissiofragmenteista suuren tiheyden ja nopeuden plasman muodossa törmää raketin pohjaan - työntöalustaan. Plasman liikevoima siirtyy työntötasolle, joka liikkuu eteenpäin suurella kiihtyvyydellä. Kiihtyvyys vähennetään vaimennuslaitteella useisiin g raketin nokkatilassa, joka ei ylitä ihmiskehon kestävyysrajoja. Puristusjakson jälkeen vaimennuslaite palauttaa työntötason alkuasentoonsa, jonka jälkeen se on valmis vastaanottamaan seuraavan impulssin.
Avaruusaluksen saavuttama kokonaisnopeuden lisäys ( piirustus, lainattu töistä ), riippuu räjähdysten lukumäärästä ja sen vuoksi määräytyy tietyn liikkeen aikana käytettyjen ydinpanosten lukumäärän mukaan. Tohtori T. B. Taylor (General Atomics Division of General Dynamics) aloitti tällaisen ydinvoiman propulsioprojektin systemaattisen kehittämisen ja jatkoi Advanced Research Projects Agencyn (ARPA), Yhdysvaltain ilmavoimien, NASA:n ja General Dynamixin tuella. yhdeksän vuotta, minkä jälkeen työ tähän suuntaan keskeytettiin väliaikaisesti, jotta sitä voidaan jatkaa tulevaisuudessa, koska tämäntyyppinen propulsiojärjestelmä valittiin yhdeksi kahdesta pääpropulsorista avaruusaluksia lentävät aurinkokunnassa.
Pulssikäyttöisen ulkokäyttöisen ydinvoimamoottorin toimintaperiaate
NASAn vuosina 1964-1965 kehittämä laitteiston varhainen versio oli verrattavissa (halkaisijaltaan) Saturn 5 -rakettiin ja tarjosi 2500 sekunnin ominaistyöntövoiman ja 350 g:n tehollisen työntövoiman; pääkonetilan ”kuivapaino” (ilman polttoainetta) oli 90,8 tonnia Pulssirakettimoottorin alkuperäinen versio käytti edellä mainittuja ydinpanoksia ja sen oletettiin toimivan matalilla Maan kiertoradoilla ja säteilyssä vyöhyke räjähdysten aikana vapautuvien hajoamistuotteiden aiheuttaman radioaktiivisen saastumisen vaaran vuoksi. Sitten pulssikäyttöisten ydinmoottorien ominaistyöntövoima nostettiin 10 000 sekuntiin, ja näiden moottoreiden mahdolliset ominaisuudet mahdollistivat tämän luvun kaksinkertaistamisen tulevaisuudessa.
Pulssi-ydinpropulsiojärjestelmä on saatettu kehittää jo 70-luvulla, jotta ensimmäinen miehitetty avaruuslento planeetoille voitaisiin suorittaa 80-luvun alussa. Tätä hanketta ei kuitenkaan kehitetty vuonna täydellä voimalla kiinteäfaasisten ydinvoimamoottoreiden luomisohjelman hyväksymisen vuoksi. Lisäksi pulssirakettimoottorin kehittäminen liittyi poliittiseen ongelmaan, koska siinä käytettiin ydinpanoksia.
Erica K.A. (Krafft A. Ehricke)
Rakettimoottori, jossa käyttönesteenä on joko jokin aine (esim. vety), jota kuumennetaan vapautuneen energian vaikutuksesta. ydinreaktio tai radioaktiivinen hajoaminen tai suoraan näiden reaktioiden tuotteita. Erota...... Suuri Ensyklopedinen sanakirja
Rakettimoottori, jossa käyttöneste on joko ydinreaktion tai radioaktiivisen hajoamisen aikana vapautuvan energian kuumentama aine (esimerkiksi vety) tai suoraan näiden reaktioiden tuotteet. On…… tietosanakirja
ydinrakettimoottori- branduolinis raketinis variklis statusas T ala Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnis… … Artilerijos terminų žodynas
- (Nuclear Jet) rakettimoottori, jossa työntövoima syntyy radioaktiivisen hajoamisen tai ydinreaktion aikana vapautuvasta energiasta. Ydinmoottorissa tapahtuvan ydinreaktion tyypin mukaan erotetaan radioisotooppirakettimoottori... ...
- (YARD) rakettimoottori, jossa energianlähde on ydinpolttoaine. Ydinvoimalla toimivassa moottorissa, jossa on ydinreaktori. Ydinketjureaktion seurauksena vapautuva toruksen lämpö siirtyy käyttönesteeseen (esimerkiksi vetyyn). Ydinreaktorin sydän......
Tämän artikkelin tulisi olla wikimuotoinen. Muotoile se artikkelin muotoilusääntöjen mukaisesti. Ydinrakettimoottori, jossa käytetään homogeenista ydinpolttoainesuolojen liuosta (englanniksi... Wikipedia
Ydinrakettimoottori (NRE) on eräänlainen rakettimoottori, joka käyttää ytimien fissio- tai fuusioenergiaa suihkun työntövoiman luomiseen. Ne ovat itse asiassa reaktiivisia (kuumentavat työnestettä ydinreaktorissa ja vapauttavat kaasua... ... Wikipedia
Suihkumoottori, jonka energialähde ja käyttöneste sijaitsevat itse ajoneuvossa. Rakettimoottori on ainoa, joka on käytännössä hallittu hyötykuorman laukaisemiseen kiertoradalle keinotekoinen satelliitti Maat ja sovellukset ... ... Wikipediassa
- (RD) Suihkumoottori, joka käyttää toimintaansa vain liikkuvassa ajoneuvossa (lentokone, maa, vedenalainen) varassa olevia aineita ja energialähteitä. Eli toisin kuin ilma suihkumoottorit(Cm…… Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja
Isotooppinen rakettimoottori, ydinrakettimoottori, joka käyttää radioaktiivisten kemiallisten isotooppien hajoamisenergiaa. elementtejä. Tämä energia lämmittää käyttönestettä tai työneste on itse hajoamistuotteita, jotka muodostavat... ... Suuri tietosanakirja polytekninen sanakirja
Ydinrakettimoottori on rakettimoottori, jonka toimintaperiaate perustuu ydinreaktioon tai radioaktiiviseen hajoamiseen, josta vapautuu käyttönestettä lämmittävää energiaa, joka voi olla reaktiotuotteita tai jotain muuta ainetta, kuten vetyä. On olemassa useita erilaisia rakettimoottoreita, jotka käyttävät edellä kuvattua toimintaperiaatetta: ydin, radioisotooppi, lämpöydin. Ydinrakettimoottoreilla on mahdollista saada spesifisiä impulssiarvoja, jotka ovat huomattavasti suurempia kuin mitä kemiallisilla raketimoottoreilla voidaan saavuttaa. Korkea ominaisimpulssiarvo selittyy suuri nopeus käyttönesteen ulosvirtaus on noin 8-50 km/s. Ydinmoottorin työntövoima on verrattavissa kemiallisten moottoreiden työntövoimaan, minkä ansiosta kaikki kemialliset moottorit voidaan tulevaisuudessa korvata ydinkoneilla.
Suurin este täydelliselle korvaamiselle on radioaktiivinen saastuminen ympäristöön, joka johtuu ydinrakettimoottoreista.
Ne on jaettu kahteen tyyppiin - kiinteään ja kaasufaasiin. Ensimmäisen tyyppisissä moottoreissa halkeavaa materiaalia sijoitetaan sauvakokoonpanoihin, joissa on kehittynyt pinta. Tämä mahdollistaa kaasumaisen työnesteen tehokkaan lämmittämisen, yleensä vety toimii työnesteenä. Virtausnopeus on rajoitettu maksimi lämpötila työneste, joka puolestaan riippuu suoraan maksimista sallittu lämpötila rakenneosia, ja se ei ylitä 3000 K. Kaasufaasin ydinrakettimoottoreissa halkeamiskelpoinen aine on kaasumaisessa tilassa. Sen säilyttäminen sisällä työ alue toteutetaan vaikuttamisen kautta elektromagneettinen kenttä. Tämän tyyppisissä ydinrakettimoottoreissa rakenneosat eivät ole rajoittava tekijä, joten käyttönesteen pakonopeus voi ylittää 30 km/s. Niitä voidaan käyttää ensimmäisen vaiheen moottoreina halkeamiskelpoisen materiaalin vuotamisesta huolimatta.
70-luvulla XX vuosisadalla Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa testattiin aktiivisesti ydinrakettimoottoreita, joissa oli halkeamiskelpoista ainetta kiinteässä faasissa. Yhdysvalloissa kehitettiin ohjelmaa kokeellisen ydinrakettimoottorin luomiseksi osana NERVA-ohjelmaa.
Amerikkalaiset kehittivät nestemäisellä vedyllä jäähdytetyn grafiittireaktorin, joka kuumennettiin, haihdutettiin ja työnnettiin ulos rakettisuuttimen läpi. Grafiitin valinta johtui sen lämmönkestävyydestä. Tämän projektin mukaan tuloksena olevan moottorin ominaisimpulssin olisi pitänyt olla kaksi kertaa suurempi kuin vastaava luku kemiallisille moottoreille, työntövoimalla 1100 kN. Nerva-reaktorin piti toimia osana Saturn V -kantoraketin kolmatta vaihetta, mutta Kuu-ohjelman sulkemisen ja muiden tämän luokan raketimoottoreiden tehtävien puutteen vuoksi reaktoria ei koskaan testattu käytännössä.
Kaasufaasinen ydinrakettimoottori on tällä hetkellä teoreettisessa kehitysvaiheessa. Kaasufaasissa ydinmoottori Tämä tarkoittaa plutoniumin käyttöä, jonka hitaasti liikkuvaa kaasuvirtaa ympäröi nopeampi jäähdyttävän vetyvirtaus. MIR- ja ISS-kiertorata-avaruusasemilla tehtiin kokeita, jotka saattoivat antaa sysäyksen edelleen kehittäminen kaasufaasimoottorit.
Nykyään voidaan sanoa, että Venäjä on hieman "jäädyttänyt" tutkimustaan ydinvoimajärjestelmien alalla. Venäläisten tutkijoiden työ keskittyy enemmän ydinvoimalaitosten peruskomponenttien ja -kokoonpanojen kehittämiseen ja parantamiseen sekä niiden yhdistämiseen. Ensisijainen suunta Tämän alan lisätutkimusta on kahdessa tilassa toimivien ydinvoiman propulsiojärjestelmien luominen. Ensimmäinen on ydinrakettimoottoritila ja toinen on asennustapa, jolla tuotetaan sähköä alukseen asennettujen laitteiden käyttämiseksi. avaruusalus.
Seurata:SÄHKÖMITTARI
Edellinen:
Ladataan...
