Ядерный ракетный двигатель нерва
В прошлом ведущие страны вели поиск принципиально новых решений в области двигателей для ракетно-космической техники. Наиболее смелые предложения касались создания т.н. ядерных ракетных двигателей, основой которых являлся реактор с делящимся веществом. В нашей стране работы в этом направлении дали реальный результат в виде опытного двигателя РД0410. Тем не менее, этому изделию так и не удалось найти свое место в перспективных проектах и повлиять на развитие отечественной и мировой космонавтики.
Предложения и проекты
В 1955 году академик М.В. Келдыш выступил с инициативой о создании ракетного двигателя особой конструкции, в которой источником энергии выступал бы ядерный реактор. Проработку этой идеи поручили НИИ-1 министерства авиационной промышленности; руководителем работ стал В.М. Иевлев. В кратчайшие сроки специалисты проработали основные вопросы и предложили два варианта перспективного ЯРД с наилучшими характеристиками.
В 1958 году появилось развернутое постановление Совмина, определявшее ход дальнейших работ. Ответственными за разработку ЯРД назначались М.В. Келдыш, И.В. Курчатов и С.П. Королев. В НИИ-1 сформировали особый отдел во главе с В.М. Иевлевым, которому предстояло заниматься новым направлением. Также к работам привлекались несколько десятков научных и проектных организаций. Планировалось участие министерства обороны. Определялся график выполнения работ и прочие нюансы обширной программы.
Впоследствии все участники проекта активно взаимодействовали тем или иным образом. Кроме того, в шестидесятых годах дважды проводились конференции, посвященные исключительно тематике ЯРД и смежным вопросам.
Испытательная база
В рамках программы разработки ЯРД предлагалось применить новый подход к испытаниям и отработке необходимых агрегатов. При этом специалисты столкнулись с серьезной проблемой. Проверка некоторых изделий должна была осуществляться в условиях ядерного реактора, но проведение таких мероприятий было крайне сложным или даже невозможным. Испытаниям могли помешать затруднения экономического, организационного или экологического характера.
Для проведения трехэтапных испытаний узлов силами нескольких предприятий разработали и построили различные стенды. Особый интерес представляет техника для высокотемпературных испытаний. При ее разработке пришлось создавать новые технологии нагрева газов. С 1959 по 1972 годы НИИ-1 разработал целый ряд плазмотронов высокой мощности, обеспечивавших нагрев газов до 3000°K и позволявших проводить высокотемпературных испытаний.
Постановление Совмина предусматривало строительство нового объекта на Семипалатинском полигоне. Там следовало построить испытательный стенд и опытный реактор для дальнейшего тестирования тепловыделяющих сборок и других компонентов ЯРД. Все основные сооружения были построены к 1961 году, и тогда же состоялся первый пуск реактора. Затем полигонное оснащение несколько раз дорабатывалось и совершенствовалось. Для размещения реактора и персонала предназначались несколько подземных бункеров с необходимой защитой.
По сути, проект перспективного ЯРД был одним из самых смелых начинаний своего времени, и потому привел к разработке и строительству массы уникальных устройств и приборов испытательного назначения. Все эти стенды позволили провести массу экспериментов и собрать большой объем данных разного рода, пригодных для развития различных проектов.
Прежде всего, проявилась проблема выбора материалов для строительства активной зоны. Конструкция реактора должна была выдерживать высокие тепловые нагрузки и сохранять требуемую прочность. Кроме того, она должна была пропускать тепловые нейтроны, но при этом не терять характеристики из-за ионизирующего излучения. Также ожидалось неравномерное тепловыделение в активной зоне, что предъявляло новые требования к ее конструкции.
Для поиска решений и отработки конструкции в НИИ-1 организовали специальную мастерскую, которой предстояло делать модельные тепловыделяющие сборки и другие компоненты активной зоны. На этом этапе работы были проверены различные металлы и сплавы, а также иные материалы. Для изготовления ТВС могли применяться вольфрам, молибден, графит, высокотемпературные карбиды и т.д. Также осуществлялся поиск защитных покрытий, предотвращающих разрушение конструкции.
В ходе экспериментов были найдены оптимальные материалы для изготовления отдельных компонентов ЯРД. Кроме того, удалось подтвердить принципиальную возможность получения удельного импульса порядка 850-900 с. Это давало перспективному двигателю высочайшие характеристики и существенное преимущество перед системами на химическом топливе.
Активная зона реактора представляла собой цилиндр длиной около 1 м и диаметром 50 мм. При этом предусматривалось создание 26 вариантов ТВС с теми или иными особенностями. По итогам последующих испытаний выбрали наиболее удачные и эффективные. Найденная конструкция ТВС предусматривала применение двух топливных композиций. Первая представляла собой смесь урана-235 (90%) с ниобием или карбидом циркония. Такая смесь формовалась в виде четырехлучевого витого стержня длиной 100 мм и диаметром 2,2 мм. Вторая композиция состояла из урана и графита; она выполнялась в виде шестигранных призм длиной 100-200 мм с 1-мм внутренним каналом, имевшим облицовку. Стержни и призмы помещались в герметичном теплостойком металлическом корпусе.
Испытания сборок и элементов на Семипалатинском полигоне начались в 1962 году. За два года работ состоялся 41 пуск реактора. Прежде всего, удалось найти наиболее эффективный вариант содержимого активной зоны. Также были подтверждены все основные решения и характеристики. В частности, все узлы реактора справились с тепловыми и радиационными нагрузками. Таким образом, было установлено, что разработанный реактор способен решать свою основную задачу – нагревать газообразный водород до 3000-3100°K при заданном расходе. Все это позволяло приступать к разработке полноценного ядерного ракетного двигателя.
В начале шестидесятых стартовали работы по созданию полноценного ЯРД на основе имеющихся изделий и наработок. В первую очередь в НИИ-1 изучили возможность создания целого семейства ракетных двигателей с разными параметрами, пригодного для использования в разных проектах ракетной техники. Из этого семейства первым решили проектировать и строить двигатель малой тяги – 36 кН. Такое изделие в дальнейшем можно было бы использовать в перспективном разгонном блоке, пригодном для отправки космических аппаратов к другим небесным телам.
С использованием наработок по предварительным исследованиям в области ЯРД, а также с применением существующей испытательной базы удалось в краткие сроки определить облик будущего 11Б91 и начать полноценное техническое проектирование.
Проект РД0410
На рубеже семидесятых и восьмидесятых годов речь шла о создании полноценного ЯРД, полностью пригодного для установки на ракеты или разгонные блоки. Был сформирован окончательный облик такого изделия, а испытания на Семипалатинском полигоне подтвердили все основные расчетные характеристики.
Готовый двигатель РД0410 заметным образом отличался от существующих изделий. Его отличали состав агрегатов, компоновка и даже внешний вид, обусловленный иными принципами работы. Фактически РД0410 разделялся на несколько основных блоков: реактор, средства подачи рабочего тела и теплообменник и соплом. Компактный реактор занимал центральное положение, а рядом с ним помещались остальные устройства. Также ЯРД нуждался в отдельном баке для жидкого водорода.
Общая высота изделия РД0410 / 11Б91 достигала 3,5 м, максимальный диаметр – 1,6 м. Масса с учетом радиационной защитой – 2 т. Расчетная тяга двигателя в пустоте достигала 35,2 кН или 3,59 тс. Удельный импульс в пустоте – 910 кгс•с/кг или 8927 м/с. Двигатель можно было включить 10 раз. Ресурс – 1 ч. Путем тех или иных доработок в дальнейшем можно было повысить характеристики до требуемого уровня.
Известно, что нагретое рабочее тело такого ЯРД имело ограниченную радиоактивность. Тем не менее, после испытаний его отстаивали, а район нахождения стенда приходилось закрывать на сутки. Применение подобного двигателя в атмосфере Земли считалось небезопасным. В то же время, его можно было использовать в составе разгонных блоков, начинающих работу за пределами атмосферы. После использования такие блоки следовало отправлять на орбиту захоронения.
Еще в шестидесятых годах появилась идея создания энергоустановки на базе ЯРД. Разогретое рабочее тело можно было подавать на турбину, соединенную с генератором. Такие энергоустановки представляли интерес для дальнейшего развития космонавтики, поскольку позволяли избавиться от существующих проблем и ограничений в сфере выработки электричества для бортовой аппаратуры.
В восьмидесятых годах идея энергоустановки дошла до стадии проектирования. Прорабатывался проект такого изделия на основе двигателя РД0410. Один из опытных реакторов ИР-100 / ИРГИТ задействовали в опытах на эту тему, в ходе которых он обеспечил работу генератора мощностью 200 кВт.
Новая обстановка
Основные теоретические и практические работы по тематике советского ЯРД с твердофазной активной зоной завершились к середине восьмидесятых годов. Промышленность могла начинать разработку разгонного блока или иной ракетно-космической техники под существующий двигатель РД0410. Однако подобные работы так и не удалось начать вовремя, а вскоре их старт стал невозможным.
В это время у космической отрасли уже не хватало ресурсов для своевременной реализации всех планов и задумок. Кроме того, вскоре началась печально известная Перестройка, поставившая крест на массе предложений и наработок. По репутации ядерных технологий серьезно ударила чернобыльская авария. Наконец, в тот период не обошлось без проблем политического характера. В 1988 году все работы по теме ЯРД 11Б91 / РД0410 были остановлены.
После РД0410
Наработки по теме ЯРД нашли применение в новом проекте. В 1992 году ряд российских предприятий совместными усилиями разработал двухрежимный двигатель с твердофазной активной зоной и рабочим телом в виде водорода. В режиме ракетного двигателя такое изделие должно развивать тягу 70 кН с удельным импульсом 920 с, а энергетический режим обеспечивает 25 кВт электрической мощности. Такой ЯРД предлагался для использования в проектах межпланетных космических аппаратов.
К сожалению, в то время обстановка не располагала к созданию новой и смелой ракетно-космической техники, и потому второй вариант ядерного ракетного двигателя остался на бумаге. Насколько известно, отечественные предприятия по-прежнему проявляют определенный интерес к тематике ЯРД, но реализация таких проектов пока не представляется возможной или целесообразной. Тем не менее, нельзя не отметить, что в рамках предыдущих проектов советские и российские ученые и инженеры смогли накопить значительный объем информации и получить важнейший опыт. Это означает, что при появлении потребности и соответствующего заказа в нашей стране может быть создан новый ЯРД по типу испытывавшегося в прошлом.
Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
В продолжении “Марсианской Эпопеи” – рассказ о проекте NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), разработка которого велась американскими специалистами с 1963 года.
На заре космонавтики, когда межпланетные полёты казались почти решенной проблемой, стало ясно, что обычные ракетные двигатели далеки от совершенства и рано или поздно их развитие зайдёт в тупик.
Для космических кораблей требовался новый тип двигателя, более лёгких, компактных и экономичных. Выходом из этой ситуации было использование ядерной энергии.
Впрочем, история ядерно-космических двигателей (ЯКД) началась намного раньше. В 1955 году, в рамках программы Rover, комиссия по ядерной энергии и ВВС США договорились о сотрудничестве и приняли решение разработать ядерный двигатель, пригодный для установки на космические корабли. Спустя три года, в 1958-м, проектирование перешло к NASA, которое более конкретизировало задачи для кораблей оснащенных ЯКД – полёты на Луну и Марс. С этого времени программа получила название NERVA. В переводе на русский язык эта аббревиатура расшифровывалась как Ядерный Двигатель для Установки на Ракеты.
С 1960 года к разработкам в этой сфере подключили фирмы Aerojet General Corporation и Westinghouse Electric. Параллельно NASA и Комиссия по ядерной энергии создали Space Nuclear Propulsion Office, который должен был руководить работами по ЯКД.
Основная идея заключалась в том, чтобы на основе существующих наработок по компактным ядерным реакторам для подводных лодок, создать аналогичную систему, адаптированную под установку на ракеты или космические комплексы. С помощью ЯКД перспективы исследования Солнечной системы не казались такими уж призрачными.
Работы по созданию новых твердофазных графитовых реакторов проводила Лос-Аламосская лаборатория с 1963 года. Сам реактор носил название “Feb” и имел следующие размеры: диаметр – 81,3 см, длина – 1,395 м, проектная тепловая мощность – 2200 МВт. На базе этого реактора планировалось создать двигатель NERVA-1, а первая ступень ракеты получила название “Rift”.
Следующая модификация – “Feb-2”, имела мощностью порядка 4000-5000 МВт и предназначалась для установки на модернизированном варианте двигателя NERVA-2. Расчеты показывали, что созданный ЯКД может иметь тягу в диапазоне 90-110 тонн и исходное значение скорости истечений порядка 8250 м\с, с последующим её увеличением до 9000 м\с. Габариты двигателя значительно увеличивались – его высота составила около 12 метров, наружный диаметр – 1,8 метра, масса – примерно 13,6 тонн.
Испытания “Feb-1” были проведены в феврале 1967 г., а “Feb-2” успешно прошел тесты в июне 1968 года, причем 12 из 60 минут он работал на тепловой мощности 4200 МВт.
Полученная к этому моменту спецификация для NERVA-2 выглядела следующим образом:
диаметр – 10,55 м
длина – 43,69 м
масса без нагрузки – 34019 кг
масса с нагрузкой – 178321 кг
тяга – 867000 Н
время работы – 1200 сек
Пока шло тестирование силовой установки главной целью проекта NERVA стал Марс. Специалистами NASA было разработано по меньшей мере два варианта экспедиции к Красной планете.
Согласно первому из них предполагалось использоваться пять типовых ЯКД, разделённых на три ступени. Сборка этой системы проводилась на орбите, а доставка модулей возлагалась на ракеты Saturn-5. Предусматривалось, что двигатели будут работать только на пути к Марсу и обратно. Полёт намечался на 1985 год.
Второй вариант также был трехступенчатым, но в отличии от первого отработавшие своё двигатели просто сбрасывались.
Схема полёта такого корабля была следующей:
12 ноября 1981 года – старт ракетно-космической системы с ЯКД;
9 августа 1982 года – выход на 24-часовую эллиптическую марсианскую орбиту и высадка экспедиции на поверхность планеты;
28 октября 1982 года – отбытие;
28 февраля 1983 года – пролёт Венеры;
14 августа 1983 года – выход на околоземную орбиту и последующая стыковка с корабл1м “Space Shuttle”.
Полное время полёта оценивалось в 640 суток.
Предполагалось, что для упрощения процесса подготовки экипажа и управления кораблём, оборудование марсианского комплекса будет аналогичным кораблям типа “Apollo”. Хотя при этом спускаемый на Марс посадочный модуль предстояло разработать заново, придав ему более высокие аэродинамические свойства и оснастив улучшенной системой термозащиты. Рассчитывалось, что при сходе с космической траектории к земле скорость может достигать 13-18 км\с. Некоторое время этот проект даже обозначался как “Apollo-X” (“Аполлон-Икс”).
Далее специалисты NASA предлагали создать стандартизированную ступень с ЯКД. При её использовании масса полезного груза при полёте к Луне увеличивалась на 65-100%, а в случае полёта к Марсу этот показатель составлял 26 тонн.
Несмотря на значительные успехи в области разработки ЯКД программа NERVA была закрыта в 1969 года. Причин для этого было несколько.
Конечно, сказалась нехватка финансирования и не слишком высокий приоритет программы, поскольку основные усилия были направлены тогда на “Лунную гонку”. Но не менее важным была безопасность экипажа во время многомесячного полёта.
Достаточно сказать, что при испытаниях “Feb-2” двигатель был окружен двумя слоями защиты: первый представлял собой защитный экран толщиной 1,8 метра, второй состоял из алюминиевых стенок высотой 4,8 метра, между которыми текла смесь из борной кислоты и буры, хорошо поглощавшей нейтронной и гамма-излучение.
И даже несмотря на столь внушительные меры безопасности управление испытаниями осуществлялось дистанционно с расстояния 3,2 км!
Таким образом, участь проекта NERVA в его текущей стадии была предрешена, хотя от идеи использования ядерной энергии в космосе никто не собирался…
Что такое ядерная реакция? Если объяснять очень просто, картина будет примерно следующая. Из школьной программы мы помним, что вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, а атомы — из протонов, электронов и нейтронов (есть уровни ниже, но нам хватит и этого). Некоторые тяжелые атомы имеют интересное свойство — если в них попадает нейтрон, они распадаются на более легкие атомы и выпускают несколько нейтронов. Если эти выпущенные нейтроны попадут в находящиеся рядом другие тяжелые атомы, распад повторится, и мы получим цепную ядерную реакцию. Движение нейтронов с большой скоростью означает, что это движение превращается в тепло при замедлении нейтронов. Поэтому атомный реактор — это очень мощный нагреватель. Им можно кипятить воду, полученный пар направить на турбину, и получить атомную электростанцию. А можно нагревать водород и выбрасывать его наружу, получив ядерный реактивный двигатель. Из этой идеи родились первые двигатели — NERVA и РД-0410.
Водород из бака поступал в реактор, нагревался там, и выбрасывался наружу, создавая реактивную тягу. Водород был выбран как рабочее тело потому, что у него легкие атомы, и их проще разогнать до большой скорости. Чем больше скорость реактивного выхлопа — тем эффективнее ракетный двигатель.
Отражатель нейтронов использовался для того, чтобы нейтроны возвращались обратно в реактор для поддержания цепной ядерной реакции.
Управляющие стержни использовались для управления реактором. Каждый такой стержень состоял из двух половин — отражателя и поглотителя нейтронов. Когда стержень поворачивался отражателем нейтронов, их поток в реакторе увеличивался и реактор повышал теплоотдачу. Когда стержень поворачивался поглотителем нейтронов, их поток в реакторе уменьшался, и реактор понижал теплоотдачу.
Водород также использовался для охлаждения сопла, а теплый водород от системы охлаждения сопла вращал турбонасос для подачи новых порций водорода.
Двигатель в работе. Водород поджигался специально на выходе из сопла во избежание угрозы взрыва, в космосе горения бы не было.
Испытания двигателя. Боковой факел слева внизу поджигает водород во избежание взрыва.
Мы помним, что чем выше температура в реакторе, тем больше скорость истечения рабочего тела и тем выше удельный импульс двигателя. Что мешает повысить температуру в NERVA или РД-0410? Дело в том, что в обоих двигателях тепловыделяющие элементы находятся в твердом состоянии. Если повысить температуру, они расплавятся и вылетят наружу вместе с водородом. Поэтому для бОльших температур необходимо придумать какой-то другой способ осуществления цепной ядерной реакции.
Следующая идея — а что, если мы создадим вихрь рабочего тела, в центре которого будет идти ядерная реакция? В этом случае высокая температура активной зоны не будет доходить до стенок, поглощаясь рабочим телом, и её можно будет поднять до десятков тысяч градусов. Так родилась идея газофазного ЯРД открытого цикла:
Кроме развития твердофазных ЯРД есть и оригинальные проекты.
Идея этого двигателя заключается в отсутствии рабочего тела — им служит выбрасываемое отработанное ядерное топливо. В первом случае из делящихся материалов делаются подкритические диски, которые не запускают цепную реакцию сами по себе. Но если диск поместить в реакторную зону с отражателями нейтронов, запустится цепная реакция. А вращение диска и отсутствие рабочего тела приведет к тому, что распавшиеся высокоэнергетические атомы улетят в сопло, генерируя тягу, а не распавшиеся атомы останутся на диске и получат шанс при следующем обороте диска:
Обещают фантастический удельный импульс в 1 000 000 секунд. Энтузиазм охлаждает тот факт, что разработка находится на уровне теоретических изысканий.
Теоретически можно разогреть активную зону до такой степени, что тягу можно будет создавать, отражая фотоны. Несмотря на отсутствие технических ограничений, подобные двигатели на текущем уровне технологии невыгодны — тяга будет слишком маленькой.
Вполне рабочим будет ракета, нагревающая рабочее тело от РИТЭГа. Но РИТЭГ выделяет сравнительно мало тепла, поэтому такой двигатель будет очень малоэффективным, хотя и очень простым.
Следует разделять две принципиально разные установки: ядерные энергетические установки (ЯЭУ) на космических аппаратах и ядерные ракетные двигатели (ЯРД). Первые предназначены для выработки энергии на борту космического корабля (когда необходимое количество энергии невозможно получить другими способами, например с помощью солнечных батарей или изотопных источников энергии). Вторые обеспечивают разгон и движение самих ракет.
В конце 2017 года в США начали испытание демонстрационного прототипа реакторной энергетической установки Kilopower, предназначенной для выработки электроэнергии с выходной мощностью до 10 кВт с ресурсом 10 лет на поверхности Марса (NASA to test prototype Kilopower reactor. Портал World Nuclear News. 2017-11-17).
За все годы запусков советских ЯЭУ на орбиту было отправлено 32 установки. Одна из них не долетела до космоса, две возвратились назад, а остальные до сего дня продолжают пребывать на высоте 700-800 км от Земли. Большой резонанс вызывало известное падение остатков реактора Космос-954 на территории Канады в январе 1978 года, что привело к радиоактивному заражению и международному скандалу.
Обращаю внимание на многочисленные происшествия и аварии при работе с энергетическими установками:
25 апреля 1973 года вследствие выхода из строя двигательной установки запуск советского спутника радиолокационной разведки с ядерной энергетической установкой на борту завершился неудачей. Аппарат не был выведен на расчетную орбиту и упал в Тихий океан.
Специалисты отмечают весьма ограниченные итоги полувековых исследований по созданию ядерных энергетических реакторов на космических аппаратах и несоизмеримость практических результатов с затраченными усилиями и колоссальными средствами. Это связано со спецификой работы реакторов в космосе, их недостаточной надежностью и значительной опасностью радиационного заражения в случае аварийного падения. Отмечу, что еще в конце 1980-х была заключена договоренность не запускать больше спутники с такими энергоустановками.
Перейдем к рассмотрению проблемы ядерных ракетных двигателей, использующих энергию деления ядер не для выработки энергии, а для создания реактивной тяги. В традиционных ЯРД рабочее тело (как правило — водород) подается из бака с сжиженным газом в активную зону реактора, где разогревается до высоких температур и затем, расширяясь, выбрасывается через сверхзвуковое сопло двигателя, создавая реактивную тягу. Удельный импульс ЯРД, по оценкам, составляет 8000-9000 и даже 15000 м/с, что гораздо выше показателей наиболее совершенных химических ракетных двигателей.
В СССР постановление по созданию ЯРД было подписано в далеком 1958 году. Руководство проектом было тогда возложено на академиков М.В.Келдыша, И.В.Курчатова и С.П.Королева, а к работам были подключены десятки исследовательских, проектных, конструкторских, строительных и монтажных организаций. К концу 1970-х гг в СССР был создан и активно проходил испытания на стендовой базе в районе Семипалатинска ядерный ракетный двигатель РД-0410. Основу этого двигателя с тягой 3,6 т составлял ядерный реактор ИР-100 с топливными элементами из твердого раствора карбида урана и карбида циркония. Температура водорода достигала 3000 К при мощности реактора
На конец 1-го десятилетия XXI в. не известно ни одного случая практического применения ядерных ракетных двигателей, несмотря на то, что основные технические проблемы создания такого двигателя были худо-бедно решены полвека тому назад. Основным препятствием на пути практического применения ЯРД являются оправданные опасения того, что авария летательного аппарата с ЯРД может создать значительное радиационное загрязнение атмосферы и некоторого участка поверхности Земли, нанеся как прямой вред, так и осложнив геополитическую ситуацию.
В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опубликовала дорожную карту развития космической программы КНР на период 2017-2045 годы. Она предусматривает, в частности, создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе.
Просто о том, что кажется сложным
- Привет!
- Статьи
- Ссылки
- Об авторах
- Карта сайта
В этот день… №3-25 (1-10 июля)
Затруднительно переделать самолёт-штурмовик в самолёт сельхозавиации, танк в трактор, а крейсер в круизный лайнер. А вот с МБР всё гораздо проще. Достаточно заменить полезную нагрузку и полётное задание.
Схема ядерного ракетного двигателя (ЯРД):
1 – бак с рабочим телом; 2 – насос ТНА; 3 – турбина ТНА; 4 – тепловыделяющие элементы; 5 – радиационная защита; 6 – реактивное сопло; 7 – управляющие стержни
Реактивный ЯРД представляет собой конструкцию, состоящую из ядерного реактора, системы подачи рабочего тела (РТ), и сопла. РТ проходя через активную зону ядерного реактора нагревается до высоких температур (одновременно охлаждая конструкцию активной зоны) и с высокой скоростью истекает через сопло, создавая реактивную тягу. По агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора ЯРД делят на твердофазные, жидкофазные и газофазные (плазма).
2 июля 1966 года – первый испытательный полёт экспериментального воздушно-космического самолёта M2-F2 (США).
Этот планер был изготовлен из листов фанеры из красного дерева толщиной 2,4 мм. Для наружной обшивки использовался дакрон, покрытый специальным лаком. Внутренняя конструкция и шасси были выполнены из сварных стальных труб. На летательном аппарате M2-F1 использовалась обычная система управления планера. Для управления по тангажу применялись закрылки и наружные элевоны. Управление по крену осуществлялось за счёт дифференциального управления элевонами. Для управления по курсу служили рули направления. Вертикальные стабилизаторы, рули и элевоны изготавливались из алюминиевых листов толщиной 0,4 мм. Закрылки были сварены из алюминиевых труб и покрыты дакроном. В кабине планера устанавливалось катапультное кресло. Кабину закрывал плексигласовый колпак, применяемый на планерах и обеспечивающий пилоту хороший обзор вперёд и в стороны. Кроме того, на M2-F1 устанавливались маленькие твердотопливные двигатели тягой от 1020 до 1120 Н с временем действия 10 с. Натурный планер M2-F1 был испытан в большой аэродинамической трубе Исследовательского центра имени Эймса.
Перед первым полётом M2-F1 было проведено четыре запуска РДТТ (два статических и два динамических), укреплённых на его конструкции, для демонстрации конструкционной жёсткости и влияния работающих двигателей на управляемость и устойчивость летательного аппарата. Первый динамический запуск был проведён во время наземной буксировки с поднятым передним колесом на скорости 110 км/ч. Второе испытание двигателей было проведено уже после освобождения буксировочного троса, когда летательный аппарат находился на высоте около 3 метров над поверхностью Земли и имел скорость 175 км/ч. И в первом, и во втором эксперименте никаких вредных эффектов не наблюдалось. Наоборот, пилот отметил некоторое улучшение устойчивости полёта летательного аппарата.
Лётные испытания проводились на авиабазе Эдвардс. Взлёт осуществлялся со дна высохшего озера, а сам полёт выполнялся по кругу с таким расчётом, чтобы летательный аппарата мог сесть на это дно в случае обрыва троса при наборе высоты. Отсоединение планера от самолёта-буксировщика осуществлялось на высоте 3000-3900 метров, откуда совершалось свободное планирование.
Полёты нового ракетоплана начались в июле 1970 года и завершились 21 декабря 1972 года, когда программа была закрыта. Всего M2-F3 совершил 43 полёта, в том числе с включённым ракетным двигателем. В ходе испытаний удалось получить скорость 1,6М и достичь высоты 21800 м.
Летом 1970 года программа испытаний HL-10 была официально объявлена закрытой в связи с сокращением финансирования. Результаты, полученные при испытаниях аппаратов HL-10, M2-F2 и M2-F3, были впоследствии использованы при разработке концепции космоплана Х-30.
Для получения необходимой точности стрельбы впервые для баллистической ракеты в СССР была применена система азимутальной астрокоррекции (коррекция плоскости полёта по звёздным ориентирам). Также впервые была применена бортовая цифровая вычислительная машина. Комплекс Д-9 был принят на вооружение ВМФ в марте 1974 года.
БРПЛ Р-29РМ (РСМ-54):
1 – разделяющаяся головная часть; 2 – приборный отсек; 3 – боевые блоки; 4, 5, 6 – маршевые двигатели 3-й, 2-й и 1-й ступеней ракеты
БРПЛ могла оснащаться как четырёхблочной, так и десятиблочной РГЧ. В соответствии с Договором СНВ-1 устанавливается только четырёхблочная РГЧ. Ракета Р-29РМ разрабатывалась с боевым оснащением двумя вариантами боевых блоков индивидуального наведения среднего и малого классов мощности. Боеприпас среднего класса мощности разрабатывался с учётом его использования в составе комплекса Д-9РК. Вторым вариантом стал высокоскоростной малогабаритный боевой блок малого класса мощности. В этом варианте применён термоядерный боезаряд, созданный совместными усилиями ВНИИ технической физики и ВНИИ экспериментальной физики. Заряд в полной мере соответствовал поставленным требованиям по мощности, весогабаритным и центровочным характеристикам. Размещение заряда и спецавтоматики в корпусе, разработанном КБ машиностроения и использующем углерод-углеродные материалы, позволило в совокупности создать ядерный боеприпас (боевой блок) на уровне характеристик лучшего зарубежного аналога – боеголовки Мк-76. Ядерный боеприпас малого класса мощности ракеты Р-29РМ (главный конструктор В. А. Верниковский) разработан с применением нового малогабаритного термоядерного заряда повышенной мощности.
При подготовке материалов были использованы следующие источники:
Читайте также: