هواپيماهاي هسته اي(1)
ر سال 1946بود که تحقيقي توسط لابراتور فيزيک دانشگاه جان هاپکينز انجام گرفت و حدود و ثغور پتانسيل و مشکلات ناشي از بهره گيري از انرژي اتمي در نيروي رانشي هواپيما را تعيين نمودند. در آن زمان مهم ترين مشکل، فقدان اطلاعات در زمينه اثرات تابش و تشعش روي مواد بود که در طراحي مورد استفاده قرار گرفت. برخي از مشکلات پايه شامل انتشار مواد راديو اکتيو يا ايزوتوپ ها طي عملکردهاي طبيعي يا هرگونه حادثه، محافظت از انسان و حيوان در محيط هايي که تابش وجود دارد و انتخاب ناحيه و مکانهايي براي آزمايش. در همين ارتباط پتانسيل انتشار مواد راديواکتيو به اتمسفر و مشکلات ناشي از تابشي و تشعش مستقيم طي استفاده از اين مواد وجود دارد. شرايط هواپيماي هسته اي عملياتي حتي تحت بهترين شرايط به گونه اي است که مواد راديواکتيو به هيچ وجه از طريق هواپيما گسترش نمي يابد و استفاده از مواد تابشي مضر در هواپيما محدود شده است.
در سال 1946، توجه به هواپيماي اتمي در پروژه اي بلند مدت توسعه يافت که به عنوان NEPA معرفي شد و جهت انرژي اتمي يا هسته اي جهت نيروي رانشي هواپيما در نظر گرفته شد. پروژه مذکور که در ماه مي آغاز به کار کرد بوسيله نيروي هوايي ايالات متحده (USAF) کنترل مي شد و بنابراين توجه به سمت توسعه فعاليتهاي اتمي و برنامه هاي استراتژيک و هواپيماي بمب افکن با عملکرد بالا شدت گرفت. نيروي هسته اي فعاليت هايي در دو حوزه نشان داد چرا که از رآکتور استفاده مي شد. به هر حال در سال 1957 که Kelly Johnson و F.A. Cleveland که هر دو شرکت هواپيمايي Lockheed بودند طي مقاله اي بيان داشتند: روشن است که هواپيماهاي بمب افکن به دليل نياز به سرعت بالا و دوام زياد و به دليل داشتن امتياز پتانسيل ارتفاع پايين نسبت به هواپيماهاي شيميايي مشابه اولين انتخاب جهت بخشهاي توليد نيروي هسته اي است.
قرارداد NEPA (انرژي هسته اي جهت نيروي رانشي هواپيما) با شرکت Fairchild Engine & Airframe Co. بود و فعاليت در Oak Ridge آغاز گرديد. در انتهاي سال 1948، نيروي هوايي متحده (USAF) در حدود 10 ميليون دلار در اين زمينه سرمايه گذاري نمود. تحقيقات گسترده تحت NEPA از سال 1946 تا 1951 انجام گرفت که طي اين زمان برنامه USAF ANP / کميسيون انرژي اتمي جايگزين شد. برنامه ANP اهداف مبهمي از توسعه کامل رآکتور هواپيما و سيستم هاي موتور تنظيم نموده است. يکي از عوامل که مربوط به ايجاد برنامه ANP مي باشد تحقيقي است که در MIT توسط گروهي مشخص در کميسيون انرژي اتمي (در سال 1948) انجام گرفت و آنها به دنبال استفاده بالقوه از نيروي اتمي در هواپيما بودند. اين گروه تحقيق که به عنوان Lexington Project شناخته شده است به اين نتيجه رسيد که هواپيماي هسته اي پيچيدگي کمتري نسبت به ramjet دارد که در عوض نسبت به راکت هاي اتمي کمتر پيچيده بوده و قابل توسعه است. اگر چه ramjetهاي هسته اي تحت نظر پروژه Pluto بوده و راکت هاي هسته اي تحت نظر Project Rover بوده و به طور موفقيت آميزي در سطح هاي مورد نياز براي استفاده عملياتي مورد آموزش قرار گرفته است اما مناطق عملياتي هواپيماي اتمي در سطح عملي هرگز توسعه نيافت. در سال 1954، Raymond Clare Briant که بعدها رئيس پروژه ANP (نيروي رانشي هسته اي هواپيما) شد بيان داشته که وضعيت هواپيماي هسته اي سخت ترين کار توسعه مهندسي طي اين قرن است.
متأسفانه برنامه ANP (نيروي رانش هسته اي هواپيما) به خوبي گسترش پيدا نکرد. بخشي از مشکل به دليل راهکارهاي قراردادي بوده و کميسيون انرژي اتمي (AEC) مسئول توسعه رآکتور مي باشد بطوري که نيروي هوايي ايالات متحده مسئول توسعه باقي مانده سيستم تعيين شده است. بنابراين پروژه به دو بخش تقسيم شد که نياز به کار در کنار هم بود اما اين دو بخش به طور جداگانه مديريت شد. تحت برنامه ANP، شرکت General Electric Co. در Even dale و Cincinnati اقدام به ايجاد قراردادي نمود تا توربوجت (جهت پرسرعت) با چرخه مستقيم را توسعه دهد و بخش هواپيمايي Pratt & Whitney در شرکت هواپيمايي ايالات متحده مسئول تحقيق و بررسي در چرخه مذکور شد کار را در لابراتوار موتور هسته اي هواپيما (CANEL) شروع نمود. در چرخه هواي مستقيم، هوا وارد مرحله کمپرسور در يک يا چند تور بوجت (جت پرسرعت) شده و از همه عبور کرده و مستقيماً به هسته رآکتور مي رسد. هوا به عنوان رد کننده رآکتور سريعاً گرم شده و در هسته وارد مي شود. هوا از ديگر بخش نيز عبور کرده و به بخش توربين در توربوجت مي شود و سپس از لوله اگزوز خارج مي گردد.
سيستم غير مستقيم نيز بسيار مشابه است با اين تفاوت که هوا به تنهايي از رآکتور عبور نمي کند. بعد از عبور از کمپرسور، هوا از تبادل کننده گرما عبور مي نمايد. گرما بوسيله رآکتور منتقل شده و به جريان تبادل گرما مي پيوندد. سپس هوا در توربين عبور نموده و از لوله اگزوز خارج مي شود. جريان کاري در چرخه غيرمستقيم يک جريان فشرده است (مانند فلز مايع) و يا به صورت آب فشرده عمل مي نمايد. اين جريان کاري باعث مي شود تا انرژي گرمايي بيشتري به انتقال دهنده فرستاده شود و در نهايت موجب افزايش کارايي سيستم مي شود. در مقاله اي که در مجله SAE به چاپ رسيد، نويسنده اي بنام L-W-Credit نوشت: سه موضوع متناوب جهت دستيابي به پرواز قابل اطمينان هواپيماي هسته اي در بخش يا سيستم وجود دارد: افزونگي، رآکتور واحد و همه هواپيماهاي هسته اي که به نظر ميرسد طراحي بهينه اي داشته باشد دو مورد ديگر يک سيستم شيميايي – هسته اي است. به هر حال برنامه ANP موجب توسعه چرخه مستقيم و سيستم نيروي رانشي رآکتور است. درخواست General Electric جهت پيشرفت باعث توسعه سيستم چرخه مستقيم شده است. اين واحد ادعا کرده است که چرخه مستقيم ساده تر بوده و زمان توسعه کوتاهتري دارد. جهت سيستم چرخه غيرمستقيم، Whitney و Pratt رآکتور آب سنگين را توسعه دادند که از طريق جريان کاري آب به ميزان 1500 حرارت ديده و به صورت مايع تحت فشار 5000 پاسکال قرار مي گيرد.. اين امر مشکل استفاده از فلز مايع را در جريان کاري کم مي کند. ايالات متحده هرگز استفاده عملياتي از رآکتورهاي فلزات مايع نداشته است. بخشي از برنامه ANP، برنامه 6-X بود. در ابتداي سال 1952، هدف طراح برنامه 6-x بود تا دو نوع test bed بوسيله انرژي اتمي به صورت پودر تهيه کند. برنامه مذکور بوسيله آزماي مشکل محافظ انجام گرفت. 36-AB جهت اين موضوع تغيير يافت. اين هواپيما به عنوان هواپيماي آزمايشي هسته اي (NTA) در اطراف رآکتور به صورت محافظ بود و بخش nose جديد تيم هواپيما ايجاد گرديد. همچنين آب روکش ها در پشت بخش خدمه موجب جذب تابش شد. رآکتور پرواز مهمي را در چند موقعيت انجام داد و هواپيما براي تابش هاي زياد و تجربه محافظت مورد استفاده قرار گرفت.
ادامه دارد...
منبع: سایت تبیان
در سال 1946، توجه به هواپيماي اتمي در پروژه اي بلند مدت توسعه يافت که به عنوان NEPA معرفي شد و جهت انرژي اتمي يا هسته اي جهت نيروي رانشي هواپيما در نظر گرفته شد. پروژه مذکور که در ماه مي آغاز به کار کرد بوسيله نيروي هوايي ايالات متحده (USAF) کنترل مي شد و بنابراين توجه به سمت توسعه فعاليتهاي اتمي و برنامه هاي استراتژيک و هواپيماي بمب افکن با عملکرد بالا شدت گرفت. نيروي هسته اي فعاليت هايي در دو حوزه نشان داد چرا که از رآکتور استفاده مي شد. به هر حال در سال 1957 که Kelly Johnson و F.A. Cleveland که هر دو شرکت هواپيمايي Lockheed بودند طي مقاله اي بيان داشتند: روشن است که هواپيماهاي بمب افکن به دليل نياز به سرعت بالا و دوام زياد و به دليل داشتن امتياز پتانسيل ارتفاع پايين نسبت به هواپيماهاي شيميايي مشابه اولين انتخاب جهت بخشهاي توليد نيروي هسته اي است.
قرارداد NEPA (انرژي هسته اي جهت نيروي رانشي هواپيما) با شرکت Fairchild Engine & Airframe Co. بود و فعاليت در Oak Ridge آغاز گرديد. در انتهاي سال 1948، نيروي هوايي متحده (USAF) در حدود 10 ميليون دلار در اين زمينه سرمايه گذاري نمود. تحقيقات گسترده تحت NEPA از سال 1946 تا 1951 انجام گرفت که طي اين زمان برنامه USAF ANP / کميسيون انرژي اتمي جايگزين شد. برنامه ANP اهداف مبهمي از توسعه کامل رآکتور هواپيما و سيستم هاي موتور تنظيم نموده است. يکي از عوامل که مربوط به ايجاد برنامه ANP مي باشد تحقيقي است که در MIT توسط گروهي مشخص در کميسيون انرژي اتمي (در سال 1948) انجام گرفت و آنها به دنبال استفاده بالقوه از نيروي اتمي در هواپيما بودند. اين گروه تحقيق که به عنوان Lexington Project شناخته شده است به اين نتيجه رسيد که هواپيماي هسته اي پيچيدگي کمتري نسبت به ramjet دارد که در عوض نسبت به راکت هاي اتمي کمتر پيچيده بوده و قابل توسعه است. اگر چه ramjetهاي هسته اي تحت نظر پروژه Pluto بوده و راکت هاي هسته اي تحت نظر Project Rover بوده و به طور موفقيت آميزي در سطح هاي مورد نياز براي استفاده عملياتي مورد آموزش قرار گرفته است اما مناطق عملياتي هواپيماي اتمي در سطح عملي هرگز توسعه نيافت. در سال 1954، Raymond Clare Briant که بعدها رئيس پروژه ANP (نيروي رانشي هسته اي هواپيما) شد بيان داشته که وضعيت هواپيماي هسته اي سخت ترين کار توسعه مهندسي طي اين قرن است.
متأسفانه برنامه ANP (نيروي رانش هسته اي هواپيما) به خوبي گسترش پيدا نکرد. بخشي از مشکل به دليل راهکارهاي قراردادي بوده و کميسيون انرژي اتمي (AEC) مسئول توسعه رآکتور مي باشد بطوري که نيروي هوايي ايالات متحده مسئول توسعه باقي مانده سيستم تعيين شده است. بنابراين پروژه به دو بخش تقسيم شد که نياز به کار در کنار هم بود اما اين دو بخش به طور جداگانه مديريت شد. تحت برنامه ANP، شرکت General Electric Co. در Even dale و Cincinnati اقدام به ايجاد قراردادي نمود تا توربوجت (جهت پرسرعت) با چرخه مستقيم را توسعه دهد و بخش هواپيمايي Pratt & Whitney در شرکت هواپيمايي ايالات متحده مسئول تحقيق و بررسي در چرخه مذکور شد کار را در لابراتوار موتور هسته اي هواپيما (CANEL) شروع نمود. در چرخه هواي مستقيم، هوا وارد مرحله کمپرسور در يک يا چند تور بوجت (جت پرسرعت) شده و از همه عبور کرده و مستقيماً به هسته رآکتور مي رسد. هوا به عنوان رد کننده رآکتور سريعاً گرم شده و در هسته وارد مي شود. هوا از ديگر بخش نيز عبور کرده و به بخش توربين در توربوجت مي شود و سپس از لوله اگزوز خارج مي گردد.
سيستم غير مستقيم نيز بسيار مشابه است با اين تفاوت که هوا به تنهايي از رآکتور عبور نمي کند. بعد از عبور از کمپرسور، هوا از تبادل کننده گرما عبور مي نمايد. گرما بوسيله رآکتور منتقل شده و به جريان تبادل گرما مي پيوندد. سپس هوا در توربين عبور نموده و از لوله اگزوز خارج مي شود. جريان کاري در چرخه غيرمستقيم يک جريان فشرده است (مانند فلز مايع) و يا به صورت آب فشرده عمل مي نمايد. اين جريان کاري باعث مي شود تا انرژي گرمايي بيشتري به انتقال دهنده فرستاده شود و در نهايت موجب افزايش کارايي سيستم مي شود. در مقاله اي که در مجله SAE به چاپ رسيد، نويسنده اي بنام L-W-Credit نوشت: سه موضوع متناوب جهت دستيابي به پرواز قابل اطمينان هواپيماي هسته اي در بخش يا سيستم وجود دارد: افزونگي، رآکتور واحد و همه هواپيماهاي هسته اي که به نظر ميرسد طراحي بهينه اي داشته باشد دو مورد ديگر يک سيستم شيميايي – هسته اي است. به هر حال برنامه ANP موجب توسعه چرخه مستقيم و سيستم نيروي رانشي رآکتور است. درخواست General Electric جهت پيشرفت باعث توسعه سيستم چرخه مستقيم شده است. اين واحد ادعا کرده است که چرخه مستقيم ساده تر بوده و زمان توسعه کوتاهتري دارد. جهت سيستم چرخه غيرمستقيم، Whitney و Pratt رآکتور آب سنگين را توسعه دادند که از طريق جريان کاري آب به ميزان 1500 حرارت ديده و به صورت مايع تحت فشار 5000 پاسکال قرار مي گيرد.. اين امر مشکل استفاده از فلز مايع را در جريان کاري کم مي کند. ايالات متحده هرگز استفاده عملياتي از رآکتورهاي فلزات مايع نداشته است. بخشي از برنامه ANP، برنامه 6-X بود. در ابتداي سال 1952، هدف طراح برنامه 6-x بود تا دو نوع test bed بوسيله انرژي اتمي به صورت پودر تهيه کند. برنامه مذکور بوسيله آزماي مشکل محافظ انجام گرفت. 36-AB جهت اين موضوع تغيير يافت. اين هواپيما به عنوان هواپيماي آزمايشي هسته اي (NTA) در اطراف رآکتور به صورت محافظ بود و بخش nose جديد تيم هواپيما ايجاد گرديد. همچنين آب روکش ها در پشت بخش خدمه موجب جذب تابش شد. رآکتور پرواز مهمي را در چند موقعيت انجام داد و هواپيما براي تابش هاي زياد و تجربه محافظت مورد استفاده قرار گرفت.
ادامه دارد...
منبع: سایت تبیان
+ نوشته شده در دوشنبه ۱۳۸۸/۱۲/۱۰ ساعت ۶:۲۴ ب.ظ توسط حق المبین (ح.هـ 2906)
|