Проект Timberwind - Project Timberwind
Проект Timberwind направлен на развитие ядерные тепловые ракеты. Первоначальное финансирование Стратегическая оборонная инициатива («Звездные войны») с 1987 по 1991 год составили 139 миллионов долларов (на тот момент).[1] Предложенная ракета была позже расширена до более крупной конструкции после того, как проект был передан программе ВВС США по программе космического ядерного теплового движения (SNTP) и прошел аудит в 1992 году из-за опасений, поднятых Стивен Афтергуд.[1] Этот специальная программа доступа послужили мотивацией для начала Проект ФАС "Государственная тайна". Осужденный шпион Стюарт Нозетт был обнаружен в главном списке доступа для проекта TIMBER WIND.[2]
Достижения в области жаропрочных металлов, компьютерного моделирования и ядерной техники в целом привели к значительному повышению производительности. В то время как NERVA двигатель должен был весить около 6803 кг, окончательная версия SNTP предлагала чуть более 1/3 тяги от двигателя всего 1650 кг, при этом дополнительно улучшая удельный импульс с 930 до 1000 секунд.[нужна цитата ]
Технические характеристики Timberwind
Timberwind 45
- Диаметр: 13,94 фута (4,25 м)
- Вакуумная тяга: 99208 фунт-сила (441,3 кН)
- Тяга на уровне моря: 88305 фунтов силы (392,8 кН)
- Удельный импульс вакуума: 1000 с
- Удельный импульс на уровне моря: 890 с
- Масса двигателя: 3300 фунтов (1500 кг)
- Отношение тяги к весу: 30
- Время горения: 449 с
- Топливо: Ядерное / ЛГ2
Тимбервинд 75
- Диаметр: 5,67 фута (2,03 м)
- Вакуумная тяга: 735,5 кН (165347 фунтов силы)
- Тяга на уровне моря: 147160 фунтов силы (654,6 кН)
- Удельный импульс вакуума: 1000 с
- Удельный импульс на уровне моря: 890 с
- Масса двигателя: 5500 фунтов (2500 кг)
- Отношение тяги к весу: 30
- Время горения: 357 с
- Топливо: Ядерное / ЛГ2
Timberwind 250
- Диаметр: 28,50 футов (8,70 м).
- Вакуумная тяга: 551 142 фунт-силы (2451,6 кН).
- Тяга на уровне моря: 429 902 фунта-силы (1912,0 кН)
- Удельный импульс вакуума: 1000 с.
- Удельный импульс на уровне моря: 780 с.
- Масса двигателя: 8 300 кг (18 200 фунтов).
- Отношение тяги к весу: 30
- Время горения: 493 с
- Топливо: Ядерное / ЛГ2
Программа космических ядерных тепловых двигателей
В отличие от проекта TIMBER WIND, программа Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) была предназначена для разработки разгонных блоков для космического подъемника, который не будет работать в атмосфере Земли. SNTP не смог достичь своей цели по летным испытаниям ядерной тепловой верхней ступени и был прекращен в январе 1994 года.[4] Программа включала координацию усилий министерства обороны, энергетики и их подрядчиков на производственных площадках по всей территории США. Основным достижением программы было согласование разрешений Агентства по охране окружающей среды на наземные испытания на двух возможных площадках.[5]
| Имя | Место расположения | Обязанности |
|---|---|---|
| Брукхейвенская национальная лаборатория | Аптон, Нью-Йорк | Испытания реакторных материалов и компонентов; теплогидравлический и нейтронно-физический анализ; исследования конструкции реактора[3] |
| Бэбкок и Уилкокс | Линчбург, Вирджиния | Испытания, изготовление и сборка конструкции реактора |
| Национальная лаборатория Сандии | Альбукерке, Нью-Мексико | Ядерная безопасность, ядерные контрольно-измерительные приборы и эксплуатация, моделирование системы управления реактором, ядерные испытания |
| Авиационная двигательная установка | Сакраменто, Калифорния | Разработка альтернативных материалов твэлов |
| Корпорация Hercules Aerospace | Magna, UT | Конструкция и изготовление нижней части двигателя и сопла. |
| Подразделение Garrett Fluid Systems | Темпе, Аризона и Сан-Тан, Аризона | Разработка и изготовление системы ориентации, системы управления потоком топлива и турбонасосного агрегата. |
| AiResearch Лос-Анджелесский отдел связи союзников | Торранс, Калифорния | Испытание турбинного колеса |
| Подразделение космической электроники Grumman | Бетпейдж, Нью-Йорк | Проектирование и производство автомобилей, системная интеграция |
| Raytheon Services Nevada | Лас-Вегас, Невада | Проектирование объектов и систем подачи охлаждающей жидкости (CSS), управление строительством объектов |
| Reynolds Electrical and Engineering Company, Inc | Лас-Вегас, Невада | Строительство объекта |
| Fluor-Daniel, Inc. | Ирвин, Калифорния | Разработка системы очистки сточных вод (ETS) |
| Национальная лаборатория Сандии | Площадка для испытаний в Сэддл-Маунтин, площадки для квестов или лофтов | Подготовка полигона, планирование и проведение наземных испытаний двигателей, испытания ядерных компонентов |
| [УДАЛЕНО] | Вашингтон, округ Колумбия | Программный менеджмент |
| Штаб-квартира DoE | Вашингтон, округ Колумбия | Управление программами, обеспечение ядерной безопасности |
| Испытательный полигон DoE в Неваде | Лас-Вегас, Невада | Наземные испытания |
| Национальная инженерная лаборатория Министерства энергетики штата Айдахо | Айдахо-Фолс, ID | Наземные испытания |
| Лаборатория Филлипса ВВС США | Альбукерке, Нью-Мексико | Программный менеджмент |
| Инженерный корпус армии США | Хантсвилл, Алабама | Инженерное управление ETS |
| Лос-Аламосская национальная лаборатория | Лос-Аламос, Нью-Мексико | Испытания топлива и материалов |
| Центр космических полетов Маршалла (НАСА) | Хантсвилл, Алабама | Моделирование / тестирование материалов и компонентов |
| Западный испытательный полигон / Западный ракетно-космический центр (ВВС США) | База данных Ванденберг, Калифорния | Обзор программы |
| Центр инженерных разработок Арнольда | Манчестер, Теннесси | Проверка потока водорода |
| Производственная компания UNC | Анкасвилл, Коннектикут | Производство материалов |
| Grumman Corporation - объект в Калвертоне | Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк | Водородное тестирование |
Запланированные наземные испытательные установки оценивались в 400 миллионов долларов дополнительного финансирования для завершения в 1992 году.[6] В течение трех-четырех лет было запланировано менее 50 субмасштабных испытаний, после чего оборудование было расширено для проведения от пяти до 25 1000-секундных полномасштабных испытаний двигателя мощностью 2000 МВт.[5]
Первоначально PIPET [Тестер интегральных характеристик элемента реактора с псевдоожиженным слоем] задумывался как небольшой, недорогой, специфичный для протокола SNTP эксперимент для тестирования и аттестации топлива и топливных элементов PBR. Требования других агентств, Министерства энергетики и НАСА, привели к созданию национального испытательного центра для топлива, топливных элементов и двигателей NTP. Его размер увеличил способность программы SNTP обеспечить средства для такого крупного строительного проекта. Хотя к программе SNTP были предъявлены требования по расширению масштабов объекта, и руководство программы SNTP пыталось координировать поддержку и финансирование трех агентств, Министерства обороны, Министерства энергетики и НАСА, адекватной финансовой поддержки для национального наземного испытательного центра не было получено.
— Заключительный отчет SNTP, [4]
В программе были также технические достижения, такие как разработка высокопрочных волокон и карбидных покрытий для Углерод-углеродные композиты. В конструкции горячей секции используется весь углерод-углерод, чтобы максимизировать температуру на входе в турбину и минимизировать вес. Углерод-углерод имеет гораздо меньший ядерный нагрев, чем другие материалы-кандидаты, поэтому термические напряжения также были минимизированы. Компоненты прототипа турбины, использующие двумерное полярное армирующее переплетение, были изготовлены для использования в агрессивной высокотемпературной водородной среде, обнаруженной в предлагаемом двигателе с реактором со слоем частиц (PBR).[4] Концепция реактора со слоем частиц требовала значительной радиационной защиты не только для полезной нагрузки, электроники и конструкции транспортного средства, но также для предотвращения недопустимого выкипания криогенного топлива. Композитный экран с воздушным охлаждением Вольфрам, который ослабляет гамма-лучи и поглощает тепловые нейтроны, и Литий гидрид, который имеет большое сечение рассеяния быстрых и тепловых нейтронов, как оказалось, хорошо работает при малой массе по сравнению с более старыми Бор, алюминий, титан гидрид (ВАННАЯ) щиты.[7]
Sandia National Labs отвечал за аттестацию топлива с покрытыми частицами для использования в концепции ядерных тепловых двигателей SNTP.[6]
| Pro | Против | |
|---|---|---|
| Цикл выпуска воздуха |
| Требуется разработка высокотемпературной турбины и питающих линий. |
| Цикл расширителя частичного потока |
|
|
Рекомендации
- ^ а б Либерман, Роберт (декабрь 1992 г.). «Аудиторский отчет по программе специального доступа TIMBER WIND» (PDF). Министерство обороны. Получено 28 июля 2012.
- ^ Афтергуд, Стивен (октябрь 2009 г.). "Нозетт и ядерная ракетная техника". Федерация американских ученых. Получено 28 июля 2012.
- ^ а б Людвиг, Х. (1996), "Проектирование реакторов со слоем частиц для программы космических ядерных тепловых двигателей", Прогресс в атомной энергетике, 30 (1): 1–65, Дои:10.1016/0149-1970(95)00080-4
- ^ а б c Хаслетт, Р.А. (1995), Заключительный отчет программы космических ядерных тепловых двигателей
- ^ а б c «Заключительное заявление о воздействии на окружающую среду (EIS) для программы космических ядерных тепловых двигателей (SNTP)». Центр технической информации Министерства обороны США. Сентябрь 1991. Получено 7 августа 2012.
- ^ а б Кингсбери, Нэнси (октябрь 1992 г.). «Космические ядерные двигательные установки: история, стоимость и статус программ» (PDF). Счетная палата правительства США. Получено 4 августа 2012.
- ^ Gruneisen, S.J. (1991), Требования к экранированию силовых установок со слоем твердых частиц