[promity]

Ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов - как это работает

Вчера, без всякого преувеличения, мы стали свидетелями эпохального события, открывающего новые, совершенно фантастические перспективы для военной техники и (в перспективе) - энергетики и транспорта вообще.

Но для начала хотелось бы понять, как работает ядерная энергетическая установка для ракет и подводных аппаратов, о которой говорил Путин. Что именно в ней является движителем? Откуда берётся тяга? Не за счёт же вылетающих из сопла нейтронов...

Когда узнал со слов коллеги о том, что у нас созданы ракеты с практически неограниченной дальностью полёта, обалдел. Показалось, он что-то упустил, а слово "неограниченной" было упомянуто в каком-то узком смысле.
Но информация, полученная затем из первоисточника, сомнений не вызывала. Звучала, напомню, она так:

Одно из них – создание малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа нашей новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка», но при этом обеспечивает в десятки раз – в десятки раз! – большую дальность полёта, которая является практически неограниченной.

В услышанное невозможно было поверить, но не верить было нельзя - это сказал ОН. Включил мозг и тут же получил ответ. Да какой!

Ну, черти! Ну, гении! Нормальному человеку такое даже в голову не придёт!
Итак, до сих пор мы знали только о ядерных силовых установках для космических ракет. В космических ракетах обязательно есть вещество, которое, будучи разогретым или разогнанным ускорителем, питаемым ядерной силовой установкой, с силой выбрасывается из сопла ракеты и обеспечивает ей тягу.

Вещество при этом расходуется и время работы двигателя ограничено.
Такие ракеты уже были и ещё будут. А вот за счёт чего движется ракета нового типа, если её дальность является "практически неограниченной"?


Ядерная энергетическая установка для ракет

Чисто теоретически, кроме тяги на веществе, имеющемся в запасе на ракете, движение ракеты возможно за счёт тяги электрических двигателей с "пропеллерами" (винтовой двигатель). Электричество при этом производит генератор, питающийся от ядерной силовой установки.

Но такую массу без большого крыла на винтовой тяге, да ещё с винтами небольшого диаметра, в воздухе не удержать - слишком мала такая тяга. А это таки ракета, а не беспилотник.
Итого, остаётся самый неожиданный и, как оказалось, самый эффективный способ обеспечения ракеты веществом для тяги - взятие его из окружающего пространства.
Т.е., как бы это удивительно ни звучало, но новая ракета работает "на воздухе"!

В том смысле, что из её сопла вырывается именно разогретый воздух и более ничего! А воздух не закончится, пока ракета находится в атмосфере. Именно поэтому эта ракета - крылатая, т.е. её полёт проходит целиком в атмосфере.
Классические технологии ракет большой дальности старались сделать полёт ракеты выше, чтобы уменьшить трение о воздух и тем самым увеличить их дальность. Мы как всегда сломали шаблон и сделали ракету не просто большой, а неограниченной дальности именно в воздушной среде.
Неограниченная дальность полёта даёт возможность таким ракетам работать в режиме ожидания. Запущенная ракета прибывает в район патрулирования и нарезает там круги, ожидая доразведки данных о цели или прибытия цели в данный район. После чего неожиданно для цели немедленно её атакует.


Ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов


Думаю, аналогично устроена и ядерная энергетическая установка для подводных аппаратов о которых говорил Путин. С той поправкой, что вместо воздуха используется вода.
Дополнительно об этом говорит то, что эти подводные аппараты обладают низкой шумностью. Известная торпеда "Шквал", разработанная ещё в советское время, имела скорость порядка 300 км/час, но была очень шумной. По сути это была ракета, летящая в воздушном пузыре.
За малошумностью же стоит новый принцип движения. И он - тот же самый, что и в ракете, потому что универсален. Была бы только окружающая среда минимально необходимой плотности.
Этому аппарату неплохо подошло бы название "Кальмар", потому что по сути это водомётный двигатель в "ядерном исполнении"
Что касается скорости, она кратно превосходит скорость самых быстрых надводных кораблей. Самые быстрые корабли (именно корабли, а не катера) имеют скорость до 100-120 км/час. Следовательно, с минимальным коэффициентом 2 получаем скорость 200-250 км/час. Под водой. И не очень шумно. И с дальностью в многие тысячи километров... Страшный сон наших недругов.

Относительно ограниченная по сравнению с ракетой дальность - временное явление и объясняется тем, что морская вода высокой температуры - очень агрессивная среда и материалы камеры, условно говоря, сгорания, имеют ограниченный ресурс. Со временем же дальность этих аппаратов может быть увеличена в разы только за счёт создания новых, более устойчивых материалов.


Ядерная энергетическая установка

Несколько слов о самой ядерной энергетической установке.
1. Поражает воображение фраза Путина:

При объёме в сто раз меньше, чем у установок современных атомных подводных лодок, имеет большую мощность и в 200 раз меньшее время выхода на боевой режим, то есть на максимальную мощность.

Опять одни вопросы.
Как они этого добились? Какие конструкторские решения и технологии применены?
Мысли такие.

1. Радикальное, на два порядка, увеличение отдачи мощности на единицу массы возможно только при условии приближения режима работы ядерного реактора к взрывному. При этом реактор надёжно управляется.

2. Поскольку околовзрывной режим работы обеспечивается надёжно, скорее всего, это реактор на быстрых нейтронах. На мой взгляд, только на них возможно безопасное использование столь критического режима работы. Кстати, для них топлива на Земле - на столетия.

3. Если же со временем мы узнаем, что это таки реактор на медленных нейтронах, я тем более снимаю шляпу перед нашими ядерщиками, потому что без официального заявления в это совершенно невозможно поверить.


В любом случае, смелость и изобретательность наших ядерщиков поразительна и достойна самых громких слов восхищения! Особенно приятно, что наши ребята умеют работать в тиши. А потом как грохнут новостью по голове - хоть стой, хоть падай!


Как это работает

Примерная, смысловая, схема работы двигателя ракеты на основе ядерной силовой установки выглядит так.
1. Открывается, условно говоря, впускной клапан. Набегающий воздушный поток попадает через него в камеру нагрева, которая постоянно разогрета от работы реактора.
2. Впускной клапан закрывается.
3. Воздух в камере нагревается.
4. Открывается выпускной клапан и воздух с большой скоростью вырывается из сопла ракеты.
5. Выпускной клапан закрывается.
Цикл повторяется с высокой частотой. Отсюда эффект непрерывной работы.

P.S. Описанный выше механизм, повторю, - смысловой. Он дан по просьбе читателей для лучшего понимания того, как этот двигатель может вообще работать. В реальности, не исключено, реализован прямоточный двигатель. Главное в данной статье - не определение типа двигателя, а выявление вещества (набегающего воздуха), которое используется в качестве единственного рабочего тела, дающего тягу ракете.



Безопасность


Использование открытия российских учёных в гражданском секторе тесно связано с безопасностью ядерной силовой установки. Не в смысле её возможного взрыва - думаю, этот вопрос решён, - а в смысле безопасности его выхлопа.
Защита малогабаритного ядерного двигателя явно меньше, чем у большого по размерам, поэтому нейтроны наверняка будут проникать в "камеру сгорания", а точнее, камеру разогрева воздуха, тем самым с некоторой вероятностью делая радиоактивным всё, что таковым можно в воздухе сделать.

Азот и кислород имеют радиоактивные изотопы с малым временем полураспада и не опасны. Радиоактивный углерод вещь долгоживущая. Но есть и хорошие новости.

Радиоактивный углерод образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и так, так что свалить все на ядерные двигатели не получится. Но главное, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет всего 0,02÷0,04%.

Учитывая же, что процент углерода, становящийся радиоактивным, величина ещё на несколько порядков меньшая, предварительно можно считать, что выхлоп ядерных двигателей не более опасен, чем выхлоп ТЭЦ, работающей на угле.

Более точная информация появится, когда дело подойдёт к гражданскому применению этих двигателей.


Перспективы


Честно говоря, от перспектив захватывает дух. Причём я уже говорю не о военных технологиях, здесь всё ясно, а о применении новых технологий в гражданском секторе.
Где могут быть применены ядерные силовые установки? Пока навскидку, чисто теоретически, в перспективе 20-30-50 лет.

1. Флот, в том числе гражданский, транспортный. Многое придётся переводить на подводные крылья. Зато скорость можно легко увеличить вдвое/втрое, а стоимость эксплуатации с годами будет только падать.
2. Авиация, прежде всего транспортная. Хотя, если безопасность с точки зрения опасности облучения окажется минимальной, возможно применение и для гражданских перевозок.

3. Авиация с вертикальным взлётом и посадкой. С использованием резервуаров со сжатым воздухом, пополняемых во время полёта. Иначе, на малых скоростях, необходимую тягу не обеспечить.
4. Локомотивы скоростных электропоездов. С использованием промежуточного электрогенератора.

5. Грузовые автомобили на электротяге. Тоже, разумеется, с использованием промежуточного электрогенератора. Это, думаю, будет в отдалённой перспективе, когда силовые установки удастся уменьшить ещё в несколько раз. Но исключать такой возможности я бы не стал.
Это уже не говоря о наземном/мобильном использовании ядерных электроустановок. Одна беда - для работы таких малогабаритных ядерных реакторов требуются не уран/плутоний, а гораздо более дорогие радиоактивные элементы, наработка которых в ядерных же реакторах пока очень и очень дорога и требует времени. Но и эта задача может быть со временем решена.

Друзья, обозначена новая эра в сфере энергетики и транспорта. Судя по всему, Россия станет лидером этих направлений на ближайшие десятилетия.

Примите мои поздравления.
Скучно не будет!

[promity]

Внезапно!

НАТО впервые в истории получило отказ: Швеция выбирает Россию
05.03.2018

Большой неожиданностью для НАТО стал отказ Швеции вступать в его ряды. Ситуация осложняется тем, что подготовка к этому велась не один десяток лет. Западный альянс сильно рассчитывал получить в свое распоряжение территорию северной Европы.

Премьер министр Швеции Фредрик Рейнфельдт заявил, что в сложившейся международной обстановке его страна не может рисковать безопасностью на фоне усиливающейся России.

Вообще, тема российской угрозы в Скандинавии занимает особое место.

Шведский министр обороны накануне заявил, что в случае агрессии, его страна продержится несколько дней. Обсуждение высказывания вызвало такой накал страстей, что министром занялась прокуратура. Напомним, что еще одна скандинавская страна - Финляндия также заморозила переговоры о вступлении.


В вопросе приближения НАТО к своим границам Россия дает ясный ответ: усиление военного потенциала на границе для подавления возникающих угроз. В Швеции прекрасно понимают, что туманные преимущества членства в блоке не идут в сравнение с прямой угрозой со стороны РФ.



Система залпового огня "Смерч" российской армии. Фото:Vitaly V. Kuzmin - http://www.vitalykuzmin.net/Military...Demonstration/
Система залпового огня "Смерч" российской армии. Фото:Vitaly V. Kuzmin - http://www.vitalykuzmin.net/Military...Demonstration/

[Промузг]

Сообщение от promity

Внезапно!

НАТО впервые в истории получило отказ: Швеция выбирает Россию
05.03.2018

Первый пошёл. Второй пошёл. ...
П.С. Предсказуемо было, однако.

[Sirin]

Это только первые цветочки!
Истинный смысл того, как жахнул дядя Вова, будет ясен гораздо позже.

[Мария Столетова]

Читая такие статьи, следует знать об условиях работы прямоточного воздушно-реактивного двигателя (нет здесь чудес, поражающих воображение незнающих; есть сухая и строгая теория, описываемая в учебниках с 70-х годов) — в двигатель должен поступать воздух (рабочее тело) с определенной скоростью (скорость полета); в зоне камеры сгорания поток воздуха затормаживается до скоростей М=0,1–0,2, кинетическая энергия переходит во внутреннюю энергию; здесь же, в камере сгорания поток воздуха получает дополнительную энергию от сгорания топлива; далее после прохода через сопло поток воздуха имеет скорость выше, чем на входе в двигатель, что и означает некоторую величину тяги двигателя.
В гиперзвуковом прямоточном воздушно-реактивном двигателе поток воздуха на входе имеет сверхзвуковую скорость; при проходе по двигателю поток воздуха имеет также сверхзвуковую скорость; при сгорании топлива (или при подводе энергии от ядерного источника энергии) скорость потока дополнительно увеличивается.

Таким образом, определяется оптимальный вариант использования ядерного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя — последняя ступень ракеты, направляемой с воздуха к цели на земле. В этом случае скорость и давление потока воздуха на входе в двигатель будут постоянно нарастать, что и приведет к заявленной скорости до М=20.
Здесь есть достижение не только ядерщиков, но и конструкторов и производственников самой ракеты, сумевших выполнить жесткие требования по обеспечению сверх- и гиперзвуковых скоростей прохождения потока воздуха (аэродинамические профили двигателя и самой ракеты, применяемые материалы для компенсации воздействия высоких температур).
Дальность же полета при гиперзвуковых скоростях действительно возрастает во много раз за счет самого факта скорости в 24500 км/ч, и с учетом наличия ядерной силовой установки, обеспечивающей длительный (по сравнению с другими типами силовых установок) подвод энергии к потоку воздуха, дальность полета действительно ограничивается только лишь условием сверхзвуковой скорости потока на входе в двигатель (что обеспечивается и при вертикальном полете, и при пологом пикировании). Про "полет в режиме ожидания" — это, скорее, фантазии в данное время; тактически целесообразно направлять ракету по наименьшему пути к цели на гиперзвуковых скоростях (6806 м/с), затрудняющих перехват ракеты.

Но все остальные домыслы про автомобили, локомотивы и пр. не имеют смысла, т.к. обеспечение сверхзвукового потока на входе в двигатель дополнительными средствами (вспомогательные силовые установки) увеличивает массу и габариты, приводя к ухудшению характеристик по сравнению с другими типами конструкций.
И гиперзвуковые самолеты общего назначения отсутствуют по той же причине — энергозатратное обеспечение предварительного разгона до сверхзвука обесценивает последующий полет на гиперзвуке.

[promity]

Другое объяснение.

Как работает двигатель глобальной крылатой ракеты президента Путина
[ame]https://www.youtube.com/watch?v=PeSdNJVS658[/ame]

Глобальная крылатая ракета президента Путина (окончание и подведение итогов)
[ame]https://www.youtube.com/watch?v=tXPV7Dwb9vI[/ame]

[Sirin]

[ame]http://youtu.be/cxAqQRCI33A[/ame]

[promity]

На что способен российский ядерный беспилотник

Необитаемый глубоководный аппарат, о создании которого рассказал Владимир Путин, может в одиночку уничтожить авианосную группировку или превратить побережье в радиоактивную пустыню.

[ame]https://www.youtube.com/watch?v=zrMdm13exWE[/ame]

Напомним, в ежегодном послании к Федеральному собранию президент России сообщил о новых видах оружия, разработанных отечественными предприятиями. Среди них был упомянута беспилотная подлодка с атомным двигателем и термоядерным зарядом.

Этот аппарат может передвигаться на огромной глубине - более тысячи метров, вне зоны действия корабельных сонаров, - а разработанная специально для него система наведения обеспечивает автономность навигации и точность поражения целей.


- Моделирование показало, что перехватить такой аппарат очень сложно, практически невозможно. Принятие его на вооружение позволит ВМФ России решать широкий спектр задач в дальней морской зоне, - отметил главнокомандующий российским военно-морским флотом адмирал Владимир Королев.

Неуловимость аппарата обеспечивается не только глубиной плавания, но и высокой маневренностью, а главное, необычайной скоростью подводной ракеты - четыре винта разгоняют ее до 100 узлов (185 км/ч). Перехватить под водой столь быстроходный объект не способно ни одно из существующих и перспективных средств поражения.

Что же до упомянутого главкомом ВМФ "широкого спектра задач", который может решать беспилотник, то аппарат планируется оснастить термоядерной боеголовкой мощностью 100 мегатонн. Подрыв такого заряда в открытом море гарантирует полное уничтожение авианосной группировки - для этого ракете достаточно приблизиться к эскадре на несколько миль, пишет "Популярная механика".


Еще сокрушительнее окажется удар российского оружия по суше. В качестве примера издание смоделировало его применение в бухте Сан-Франциско. 100-мегатонный ядерный взрыв в проливе Золотые Ворота уничтожит город (при этом погибнет порядка 1,3 миллиона человек, еще миллион человек пострадает), а радиоактивные осадки сделают непригодной для жизни территорию нескольких штатов (карта).

Характеристики аппарата, о котором рассказал Путин, совпадают с параметрами объекта "Статус-6", о котором стало известно в 2015 году (по официальной версии, утечка была случайной). Как сказано в описании "Статуса", одна из его задач - нанесение противнику неприемлемого ущерба путем создания на побережье обширных зон радиоактивного загрязнения, непригодных для жизни в течение длительного времени.

В открытых источниках фигурирует лишь одно оружие с подходящими для этой цели характеристиками - описанная американским физиком Лео Силардом кобальтовая бомба. Это термоядерный боеприпас, внешняя оболочка которого состоит не из урана-238, а из кобальта-59. При ядерном взрыве оболочка облучается сильным нейтронным потоком и переходит в изотоп кобальт-60 с высочайшей радиоактивностью и периодом полураспада более пяти лет.


Взрыв такой бомбы гарантирует уничтожение всего живого. Отсидеться в бункерах также не удастся, поскольку длительный период полураспада коабальта-60 обеспечит стойкое радиоактивное заражение. Испытаний кобальтовой бомбы не проводилось - в первую очередь из опасений, что при массовом применении это оружие может уничтожить всю биосферу Земли (по расчетам, для этого понадобится всего 510 тонн кобальта).

Но оно может рассматриваться в качестве эффективного средства сдерживания - вместе с находящейся на боевом дежурстве системой "Периметр", гарантирующей нанесение ответного удара всей мощью РВСН даже при уничтожении командных пунктов и руководства страны.

Кстати

Ранее Минобороны РФ объяснило, зачем необходимы новые виды оружия. Соединенные Штаты окружают Россию кольцом глобальной системы ПРО. Ее противоракеты развернуты на Аляске, в Прибалтике и Румынии. Завершается создание позиционного района в Польше, в будущем элементы ПРО появятся в Корее и Японии, рассказал замглавы военного ведомства генерал-полковник Александр Фомин. В общей сложности США планируют установить у наших границ более 400 ракет, что значительно снизит российский потенциал ядерного сдерживания. К 2022 году количество противоракет системы ПРО должно превысить число имеющихся у России боевых блоков, заявили в Пентагоне

- Москва приглашала Вашингтон к политическому диалогу по поводу ракет и ПРО, однако эти предложения были проигнорированы, - подчеркнул Фомин. Появление у России новых видов оружия, превращающих систему ПРО, по выражению Сергея Шойгу, в "дырявый зонтик", должна заставить США задуматься о том, насколько переговоры выгоднее оружейной гонки.

[садовник]

У меня друг радиофизик по образованию. Он утверждает, что никаких разработок реальных нет и всё это сплошной блеф.

Ядерный атмосферный ракетный двигатель, что мы, что американцы испытывали в 60-х годах и не поставлен на вооружение (по крайней мере официально) по причине того, что очень грязный.

Технически сейчас наверно невозможно достоверно подтвердить или опровергнуть заявления разных сторон. Остаются косвенные данные.

Блеф со стороны первых лиц государства - не то, что общепринятая практика, но встречается достаточно регулярно. Как пример тот же блеф о лунных полётах.

Имеют ли сомнения людей под собой объективные обоснования? Это не Вася-блогер. Люди с образованием, работающие на военных предприятиях. Да, конечно, он также не может подтвердить свою точку зрения - исключительно на веру. Ну так как реальных технических данных никто не видел. А по косвенным, он берёт из своей практики, где все оборонные заказы на их предприятии, по его словам, выполняются китайскими подрядчиками - они только лейбы собственного производства клеят. Предприятие мелкое, не критичное, что-то к системам телефонии шлёпает на китайских микросхемах и даже печатные платы там же заказывает, выдавая это всё за собственных разработки... Ну по крайней мере он так утверждает.

Впрочем, вопрос не совсем корректен. Очевидно, что имеются в том числе и объективные основания сомневаться в представленных технологиях.

Веришь или не веришь - натуральный блеф. Вопрос не в том - поверим ли мы. Вопрос в том, что б поверили они... Даже, если реальных технологий нет.

[promity]

Проблема с блефом - если попадёшься раз, уже никогда не будет доверия. Так что не тот случай. Вернее - для России он не подходит. А для наших партнёров - самое то.
А что касается мнений различных специалистов - там выше два видео в которых тоже специалист объясняет почему такой двигатель не шутка и не обман, а самая настоящая реальность, при том, что он не "фонит" радиоактивными выбросами, как это видится многим, кто опирается на информацию о прошлых разработках.