Крылатая ракета с ядерным реактивным двигателем

Авторская статья Дмитрия Горчилина

После заявления президента России о существовании оружия нового поколения разразился большой шум. Особое недоумение вызвала крылатая ракета с ядерной энергетической установкой- это вообще возможно? Технически реализуемо?

ТРДД-50АТ (МАКС-2005).jpg

Известны двигатели для крылатых ракет. Некоторые из них рассекречены, их ТТХ известны и доступны в сети, например, ТРДД-50

Технические данные ТРДД-50АТ:

  • Максимальная тяга — 450 кгс.
  • Удельный расход топлива на максимальном режиме — 0,71 кг/кгс*ч.
  • Диаметр — 330 мм.
  • Длина — 850 мм.
  • Сухой вес — 82 кг.
  • Используемое масло – ВТ-301.
  • Используемое топливо — Т-1 (авиационный керосин), Т-6, Т-10 (децилин), ТС-1, РТ.

В чем особенность таких двигателей? Прежде всего, ограниченная тяга, компактность, экономичность. Стартовая масса КР может быть примерно вчетверо выше тяги двигателя. То есть, грубо, до 2 тонн.

 

Известны ли компактные ядерные реакторы эксплуатируемые на летательных и космических аппаратах? Да, известны. В частности, очень громкая история была со спутником Космос-954

Космос-954.jpg

 

Мощность реактора составляла 3 КВт, автономность 124 (135) суток. Условно, за кампанию установка отдавала 9 тыс КВт/ч.

 

КАК можно использовать ядерную энергетическую установку на ракете? Вариантов немного. Прежде всего, полностью отметаем электрические схемы, это ерунда.

Судя по всему, реактор используется для прямого подогрева воздуха. В принципе, в турбореактивном двигателе совершенно все равно чем греть воздух, хоть керосином, хоть реактором. Находится реактор между компрессором и турбиной. Теплоотвод ограничен прочностью конструкционных материалов.

Размер реактора- активная зона гомогенного реактора может иметь размер футбольного мяча, но на практике она значительно больше, их технологических соображений. Допустим, на энергетическом или лодочном реакторе необходимо менять топливо, нужно заменить ТВЭЛы. То есть, топливо должно легко извлекаться. Должен циркулировать теплоноситель снимая тепло. Большие ограничения по температуре обеспечивающей прочность и надежность работы конструкционных материалов, прежде всего, циркония.

Так вот, в реакторе КР топливо менять не нужно, он одноразовый. Его можно сделать, допустим, гомогенным. Однородная смесь топлива и замедлителя. Обычно плавление активной зоны считается большой бедой и серьезнейшей аварией. Здесь- да пусть плавится.

Проблема с температурой как бы тоже не слишком актуальна, если реактор гомогенный- его можно выполнить из тугоплавких материалов, допустим, из оксида урана и карбида циркония. Или гидрида циркония- в качестве замедлителя. Поверхность реактора может состоять из регулирующих поглотителей/замедлителей в виде поворотных элементов. Почти уверен, процентов на 90, что вал двигателя выполнен из циркония и проходит через активную зону. Чисто технологически так проще.

Далее- двигатели стараются выполнить двухконтурными, ТРДД. Чем выше температура- тем выше КПД. Собственно, КПД ограничено термопрочностью турбинных лопаток. Так вот, здесь задача прямо противоположная- энергии у нас валом, у нас проблемы со съемом этой энергии. Обычный радиатор такой площади вряд ли позволит реализовать потребные энергетические возможности. Просто не сможет он нагреть нужный объем воздуха. Так вот, следует учесть, что воздух у нас сжатый, теплообмен идет более активно. И через реактор идет весь поток, двигатель одноконтурный.

То есть, физически такой двигатель представляет из себя тот же турбореактивный двигатель по принципу работы, но у него между компрессором и газогенератором добавлена еще одна секция. Напрашивается решение с трубами проходящими через активную зону, но почти уверен, что выбран другой путь- почти монолитный центральный элемент, цилиндр с проходом для вала внутри. Охлаждение по поверхности. Поверхность может быть покрыта защитным слоем с высокой теплопроводностью и малым поглощением нейтронов (цирконий).

Общая энергетическая отдача установки может быть сопоставима с буком- 9-12 тыс КВт/ч. Здесь все достаточно зыбко, все сильно зависит от ТТХ ракеты, сильно разнятся тепловая и электрическая мощность, но если пальцем в небо- пусть часовая мощность соответствует электрической 150 КВт.

То есть, ракета имеет запас ядерного топлива на 60 часов, трое суток. В зависимости от профиля полета скорость ее 600-900 километров в час, то есть, дальность от 36 тыс километров. Скорей всего, такая дальность недостижима ввиду взаимодействия окружающего воздуха и активной зоны. В воздухе всегда есть пыль, в пыли- поглощающие нейтроны материалы. Активная зона будет отравляться, скорость этого процесса предсказать сложно.

 

Летала ли ракета? Да, в конце сентября 2017 года. Прошла информация о выбросе рутения 106, при этом география выброса была обширной а концентрации мизерными. Кто-то вполне резонно отметил возможность распыления отравы с самолета (диверсия!), но все равно очень странно! Еще более странно то, что в случае ядерных аварий выбрасывается множество изотопов, тут же один, ну вот не бывает такого!

Так вот, скорей всего, этот выброс- результат взаимодействия воздуха и нейтронов в активной зоне реактора крылатой ракеты. Выброса радиоактивных материалов не было, а наведенная радиоактивность была.

 

Можно долго говорить о практичности и эффективности такого оружия, но следует признать- оно вполне реально и технически реализуемо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *