核火箭发动机РД0410。 没有前景的大胆发展
过去，主要国家正在寻找火箭和空间技术发动机领域的全新解决方案。 最雄心勃勃的建议涉及所谓的创造。 核火箭发动机，其基础是具有裂变材料的反应堆。 在我们国家，这方面的工作以实验引擎РД0410的形式给出了真实的结果。 尽管如此，这种产品并没有在有前景的项目中找到自己的位置，也无法影响国家和世界宇宙航行的发展。
提案和项目
早在五十年代，即第一颗卫星和载人航天器发射前几年，化学燃料火箭发动机的发展前景已经确定。 后者使得有可能获得非常高的特性，但参数的增长不可能是无限的。 在未来，引擎必须“抵御其能力的上限”。 在这方面，为了进一步发展太空火箭系统，需要从根本上提出新的解决方案。
内置但未经过测试的RD0410型YARD
1955年，M.V。院士 凯尔迪什（Keldysh）主动创建了一种特殊设计的火箭发动机，其中核反应堆将用作能源。 这个想法的发展委托给该部的NII-1 航空 行业; V.M. 耶夫列夫。 在最短的时间内，专家们解决了主要问题，并提出了两个选择，以使有前途的NRE具有最好的特性。
标记为“方案A”的第一发动机变型提出使用固相反应器和固体热交换表面。 方案B的第二种方案提供了使用具有气相活性区的反应器 - 裂变材料必须处于等离子体状态，并且热能通过辐射传递到工作体。 专家比较了这两种方案，发现变体“A”更成功。 在未来，他最积极地工作，甚至达到了全面的试验。
在寻找NRE的最佳设计的同时，还有一项关于创建科学，工业和测试基地的研究。 所以，在1957年V.M. Ievlev提出了一种新的测试和改进概念。 所有基本结构元件必须在不同的支架上进行测试，然后才能将它们组装成单一结构。 在方案A的情况下，这种方法意味着建立用于测试的全尺寸反应堆。
在1958中，出现了部长理事会的详细决议，确定了进一步工作的进程。 MV被任命为负责NRE的发展。 Keldysh，I.V。 库尔恰托夫和S.P. 科罗廖夫。 在NII-1中，由V.M.领导的一个特别部门成立。 Ievlev，他不得不面对新的方向。 此外，还有数十家研究和设计组织参与了这项工作。 计划参与国防部。 确定广泛计划的工作安排和其他细微差别。
随后，所有项目参与者都以这种或那种方式积极地互动。 此外，在六十年代，两次会议专门讨论了NRE和相关问题。
测试基地
作为NRE开发计划的一部分，建议采用新方法来测试和测试必要的单元。 在这种情况下，专家面临着严重的问题。 某些产品的测试应在核反应堆中进行，但这些措施极其困难甚至不可能。 这些测试可能因经济，组织或环境方面的困难而受到阻碍。
IR-100的燃料组装图
在这方面，开发了不使用核反应堆测试产品的新方法。 类似的检查分为三个阶段。 第一个涉及模型中反应器过程的研究。 然后，反应器或发动机的节点必须进行机械和液压“冷”测试。 只有在那之后才应该在高温条件下检查节点。 在看台上单独计算出NRE的所有组件后，就可以开始组装成熟的实验反应堆或发动机。
为了通过几家企业的力量对节点进行三阶段测试，他们开发并建造了各种展台。 特别感兴趣的是用于高温测试的技术。 在开发过程中，必须创造新的燃气加热技术。 从1959到1972，研究机构1开发了一系列高功率等离子炬，可将气体加热到3000°K，并可进行高温测试。
特别是对于测试“方案B”，必须开发更复杂的设备。 这些任务需要一个输出压力为几百个大气压且温度为10-15千度K的等离子炬。到六十年代末，出现了基于其与电子束的相互作用加热气体的技术，这使得可以获得所需的特性。
部长理事会的决议规定在塞米巴拉金斯克试验场建造一个新设施。 应该建立一个试验台和一个实验反应堆，用于进一步测试燃料组件和NRE的其他组件。 所有主要设施都是由1961年建造的，同时第一次启动了反应堆。 然后多边形设备经过多次改进和改进。 对于反应堆的安置和人员的意图是几个地下掩体具有必要的保护。
事实上，一个有前景的YARD项目是当时最大胆的事业之一，因此开发和建造了大量用于测试目的的独特设备和设备。 所有这些展位都可以进行大量的实验，并收集适合各种项目开发的各种数据。
“方案A”
在五十年代末期，最成功和最有希望的选择被认为是一种“A”型发动机。 该概念提出了基于反应器的核反应堆的构造，该反应堆具有负责加热气态工作流体的热交换器。 通过喷嘴释放后者应该产生所需的推力。 由于概念的简单性，这些想法的实施与许多困难有关。
IR-100反应器的燃料组件模型
首先，表现出选择用于构造核心的材料的问题。 反应器的设计必须承受高热负荷并保持所需的强度。 此外，它应该通过热中子，但它没有因电离辐射而失去其特性。 预计核心的热量释放不均匀，这对其设计提出了新的要求。
为了寻找解决方案并改进结构，在SRI-1组织了一个特别研讨会，该研讨会的目的是模型燃料组件和核心的其他组件。 在这个阶段，测试了各种金属和合金以及其他材料。 钨，钼，石墨，高温碳化物等可用于制造燃料组件。 还进行了防止结构破坏的保护涂层的研究。
在实验过程中，发现了用于制造NRE的各个组分的最佳材料。 另外，可以确认获得850-900量级的特定脉冲的基本可能性。 这使得先进的发动机具有最高的性能和相对于化学燃料系统的显着优势。
反应堆芯是圆柱体，长度约为1 m，直径为50 mm。 在这种情况下，设想了具有各种特征的燃料组件的26变体的产生。 根据后续测试的结果，他们选择了最成功和最有效的测试。 发现的燃料组件设计包括使用两种燃料组合物。 第一种是铀-235（90％）与铌或碳化锆的混合物。 将该混合物模塑成四束扭曲棒的形式，其长度为100 mm，直径为2,2 mm。 第二种组合物由铀和石墨组成; 它是以六角形棱镜100-200 mm的形式制成的，带有1-mm内部通道，带有衬里。 将杆和棱镜放置在密封的耐热金属外壳中。
塞米巴拉金斯克试验场地的组件和元件测试始于1962年。 在两年的工作中，41反应堆启动。 首先，我们设法找到了最有效的核心内容版本。 所有主要解决方案和规格也得到确认。 特别是，反应堆的所有节点都应对热量和辐射负荷。 因此，发现开发的反应器能够解决其主要任务 - 以给定的流速将气态氢加热到3000-3100°K。 所有这一切都使得能够开始研制成熟的核火箭发动机。
关于“贝加尔湖”的11B91
在六十年代初期，开始根据现有产品和开发创建一个成熟的NRE。 首先，NII-1研究了创造一整套火箭发动机的可能性，这些火箭发动机具有适用于各种火箭技术项目的不同参数。 从这个家族，它首先决定设计和建造一个低推力发动机 - 36 kN。 这种产品后来可用于适合将航天器送到其他天体的有前途的上层阶段。
装配期间的IRGIT反应器
在1966中，SRI-1和化学自动化设计局开始协作完成和设计未来的NRE。 很快发动机就收到了指数11B91和RD0410。 其主要元素是一个名为IR-100的反应堆。 后来，该反应堆被命名为IRGIT（“TVEL小组研究的研究反应堆”）。 最初计划创建两个不同的YARD。 第一个是在测试现场进行测试的实验产品，第二个是飞行模型。 但是，在1970中，两个项目结合起来进行现场测试。 之后，KBXA成为新系统的领先开发者。
利用NRE领域的初步研究基础，以及使用现有的测试基础，我们能够快速确定11B91的未来外观并开始全面的技术设计。
同时，为测试现场的未来测试创建了“贝加尔湖”展台。 新发动机建议在地下结构中进行测试，并提供全套保护。 提供了气态工作流体的收集和沉降。 为了避免辐射的发射，必须将气体保存在气体容器中，然后才能将气体释放到大气中。 由于工作的特殊复杂性，贝加尔湖建筑群的建造时间约为15年。 他的最后一个目标在第一次测试开始后完成。
在1977，在贝加尔湖综合体，委托第二个试验工厂工作场所，配备了以氢气形式供应工作流体的装置。 17 9月完成了产品11B91的实际发布。 27 March 1978-th能量发布会。 3 July和11 August进行了两次火灾测试，将该产品全面运作为YARD。 在这些试验中，反应器逐渐通电24，33和42 MW。 将氢气加热至2630°K。 在八十年代初，测试了另外两个原型。 他们显示功率达到62-63 MW并将气体加热到2500°K。
项目РД0410
在七十年代和八十年代，它是关于创建一个完整的NRE，完全适合安装在导弹或上层阶段。 形成这种产品的最终外观，并在Semipalatinsk测试现场进行的测试证实了所有主要设计特征。
成品发动机RD0410与现有产品明显不同。 由于其他工作原理，它的特点是单位的构成，布局甚至外观。 实际上，RD0410分为几个主要区块：反应器，供给工作流体的装置，以及热交换器和喷嘴。 紧凑型反应器占据中心位置，其他装置放置在其旁边。 YARD还需要一个独立的液氢罐。
RD0410 / 11B91产品的总高度达到3,5 m，最大直径为1,6 m。考虑到辐射防护，质量为2吨。真空中计算的发动机推力达到35,2 kN或3,59吨力。 空隙中的比冲量为910 kgf•s / kg或8927 m / s。 发动机可以打开10次。 资源 - 1 h。通过将来的某些修改，可以将特性提高到所需的水平。
已知这种YARD的加热工作流体具有有限的放射性。 然而，经过测试后，他得到了辩护，并且展台所在的区域必须关闭一天。 在地球大气层中使用这种发动机被认为是不安全的。 同时，它可以作为加速单位开始在大气层外工作的一部分。 使用后，应将此类块发送到埋葬轨道。
早在六十年代，就出现了建立基于YARDs的发电厂的想法。 加热的工作流体可以供给连接到发电机的涡轮机。 这些发电厂对于航天学的进一步发展感兴趣，因为它们使得摆脱车载设备发电领域中存在的问题和限制成为可能。
在八十年代，发电厂的想法进入了设计阶段。 基于引擎РД0410完成了这样一个产品的项目。 其中一个实验反应堆IR-100 / IRGIT用于该主题的实验，在此期间它确保了发电机的运行功率为200 kW。
新家具
关于具有固相活动区的苏联YARD主题的主要理论和实践工作已于八十年代中期完成。 该行业可以开始为现有的RD0410引擎开发加速装置或其他火箭和太空技术。 然而，这样的工作还没能按时开始，很快他们的开始就不可能了。
目前，航天工业已经没有足够的资源来及时实施所有计划和想法。 此外，臭名昭着的Perestroika很快就开始了，结束了大量的提案和发展。 切尔诺贝利事故严重影响了核技术的声誉。 最后，那时并非没有政治问题。 在1988中，YARD 11B91 /РД0410上的所有工作都已停止。
据各种消息来源称，至少到2000年初，贝加尔湖综合体的一些设施仍然留在塞米巴拉金斯克试验场。 而且，在其中一个所谓的。 工作场所仍然安置了一个实验反应堆。 KBXA设法制造了一个成熟的RD0410引擎，适合在未来的上层安装。 然而，其使用的技术仍然在计划中。
在RD0410之后
YARD的发展在新项目中得到了应用。 在1992，一些俄罗斯企业联合开发了一种双模式发动机，其具有固态核心和氢气形式的工作流体。 在火箭发动机模式中，这样的产品必须以特定脉冲70 s产生920 kN推力，并且能量模式提供25 kW的电功率。 提议将这种NRE用于行星际航天器项目。
不幸的是，当时的情况并不利于建立一种新的大胆的火箭和太空技术，因此第二版核火箭发动机仍然在纸上。 据我们所知，国内企业仍然对NRE相关主题表现出一定的兴趣，但这些项目的实施还不可行或不可行。 然而，应该指出的是，在以前的项目框架内，苏联和俄罗斯的科学家和工程师能够积累大量的信息并获得最重要的经验。 这意味着当我们国家出现需求和相应的订单时，可以创建过去测试类型的新NRE。
基于：
http://kbkha.ru/
https://popmech.ru/
http://cosmoworld.ru/
http://tehnoomsk.ru/
Akimov V.N.，Koroteev A.S.，Gafarov A.A. 研究中心以M. Keldysh命名。 1933-2003：70多年来处于火箭和太空技术的最前沿。 - M：“机械工程”，2003。
提案和项目
早在五十年代，即第一颗卫星和载人航天器发射前几年，化学燃料火箭发动机的发展前景已经确定。 后者使得有可能获得非常高的特性，但参数的增长不可能是无限的。 在未来，引擎必须“抵御其能力的上限”。 在这方面，为了进一步发展太空火箭系统，需要从根本上提出新的解决方案。
内置但未经过测试的RD0410型YARD
1955年，M.V。院士 凯尔迪什（Keldysh）主动创建了一种特殊设计的火箭发动机，其中核反应堆将用作能源。 这个想法的发展委托给该部的NII-1 航空 行业; V.M. 耶夫列夫。 在最短的时间内，专家们解决了主要问题，并提出了两个选择，以使有前途的NRE具有最好的特性。
标记为“方案A”的第一发动机变型提出使用固相反应器和固体热交换表面。 方案B的第二种方案提供了使用具有气相活性区的反应器 - 裂变材料必须处于等离子体状态，并且热能通过辐射传递到工作体。 专家比较了这两种方案，发现变体“A”更成功。 在未来，他最积极地工作，甚至达到了全面的试验。
在寻找NRE的最佳设计的同时，还有一项关于创建科学，工业和测试基地的研究。 所以，在1957年V.M. Ievlev提出了一种新的测试和改进概念。 所有基本结构元件必须在不同的支架上进行测试，然后才能将它们组装成单一结构。 在方案A的情况下，这种方法意味着建立用于测试的全尺寸反应堆。
在1958中，出现了部长理事会的详细决议，确定了进一步工作的进程。 MV被任命为负责NRE的发展。 Keldysh，I.V。 库尔恰托夫和S.P. 科罗廖夫。 在NII-1中，由V.M.领导的一个特别部门成立。 Ievlev，他不得不面对新的方向。 此外，还有数十家研究和设计组织参与了这项工作。 计划参与国防部。 确定广泛计划的工作安排和其他细微差别。
随后，所有项目参与者都以这种或那种方式积极地互动。 此外，在六十年代，两次会议专门讨论了NRE和相关问题。
测试基地
作为NRE开发计划的一部分，建议采用新方法来测试和测试必要的单元。 在这种情况下，专家面临着严重的问题。 某些产品的测试应在核反应堆中进行，但这些措施极其困难甚至不可能。 这些测试可能因经济，组织或环境方面的困难而受到阻碍。
IR-100的燃料组装图
在这方面，开发了不使用核反应堆测试产品的新方法。 类似的检查分为三个阶段。 第一个涉及模型中反应器过程的研究。 然后，反应器或发动机的节点必须进行机械和液压“冷”测试。 只有在那之后才应该在高温条件下检查节点。 在看台上单独计算出NRE的所有组件后，就可以开始组装成熟的实验反应堆或发动机。
为了通过几家企业的力量对节点进行三阶段测试，他们开发并建造了各种展台。 特别感兴趣的是用于高温测试的技术。 在开发过程中，必须创造新的燃气加热技术。 从1959到1972，研究机构1开发了一系列高功率等离子炬，可将气体加热到3000°K，并可进行高温测试。
特别是对于测试“方案B”，必须开发更复杂的设备。 这些任务需要一个输出压力为几百个大气压且温度为10-15千度K的等离子炬。到六十年代末，出现了基于其与电子束的相互作用加热气体的技术，这使得可以获得所需的特性。
部长理事会的决议规定在塞米巴拉金斯克试验场建造一个新设施。 应该建立一个试验台和一个实验反应堆，用于进一步测试燃料组件和NRE的其他组件。 所有主要设施都是由1961年建造的，同时第一次启动了反应堆。 然后多边形设备经过多次改进和改进。 对于反应堆的安置和人员的意图是几个地下掩体具有必要的保护。
事实上，一个有前景的YARD项目是当时最大胆的事业之一，因此开发和建造了大量用于测试目的的独特设备和设备。 所有这些展位都可以进行大量的实验，并收集适合各种项目开发的各种数据。
“方案A”
在五十年代末期，最成功和最有希望的选择被认为是一种“A”型发动机。 该概念提出了基于反应器的核反应堆的构造，该反应堆具有负责加热气态工作流体的热交换器。 通过喷嘴释放后者应该产生所需的推力。 由于概念的简单性，这些想法的实施与许多困难有关。
IR-100反应器的燃料组件模型
首先，表现出选择用于构造核心的材料的问题。 反应器的设计必须承受高热负荷并保持所需的强度。 此外，它应该通过热中子，但它没有因电离辐射而失去其特性。 预计核心的热量释放不均匀，这对其设计提出了新的要求。
为了寻找解决方案并改进结构，在SRI-1组织了一个特别研讨会，该研讨会的目的是模型燃料组件和核心的其他组件。 在这个阶段，测试了各种金属和合金以及其他材料。 钨，钼，石墨，高温碳化物等可用于制造燃料组件。 还进行了防止结构破坏的保护涂层的研究。
在实验过程中，发现了用于制造NRE的各个组分的最佳材料。 另外，可以确认获得850-900量级的特定脉冲的基本可能性。 这使得先进的发动机具有最高的性能和相对于化学燃料系统的显着优势。
反应堆芯是圆柱体，长度约为1 m，直径为50 mm。 在这种情况下，设想了具有各种特征的燃料组件的26变体的产生。 根据后续测试的结果，他们选择了最成功和最有效的测试。 发现的燃料组件设计包括使用两种燃料组合物。 第一种是铀-235（90％）与铌或碳化锆的混合物。 将该混合物模塑成四束扭曲棒的形式，其长度为100 mm，直径为2,2 mm。 第二种组合物由铀和石墨组成; 它是以六角形棱镜100-200 mm的形式制成的，带有1-mm内部通道，带有衬里。 将杆和棱镜放置在密封的耐热金属外壳中。
塞米巴拉金斯克试验场地的组件和元件测试始于1962年。 在两年的工作中，41反应堆启动。 首先，我们设法找到了最有效的核心内容版本。 所有主要解决方案和规格也得到确认。 特别是，反应堆的所有节点都应对热量和辐射负荷。 因此，发现开发的反应器能够解决其主要任务 - 以给定的流速将气态氢加热到3000-3100°K。 所有这一切都使得能够开始研制成熟的核火箭发动机。
关于“贝加尔湖”的11B91
在六十年代初期，开始根据现有产品和开发创建一个成熟的NRE。 首先，NII-1研究了创造一整套火箭发动机的可能性，这些火箭发动机具有适用于各种火箭技术项目的不同参数。 从这个家族，它首先决定设计和建造一个低推力发动机 - 36 kN。 这种产品后来可用于适合将航天器送到其他天体的有前途的上层阶段。
装配期间的IRGIT反应器
在1966中，SRI-1和化学自动化设计局开始协作完成和设计未来的NRE。 很快发动机就收到了指数11B91和RD0410。 其主要元素是一个名为IR-100的反应堆。 后来，该反应堆被命名为IRGIT（“TVEL小组研究的研究反应堆”）。 最初计划创建两个不同的YARD。 第一个是在测试现场进行测试的实验产品，第二个是飞行模型。 但是，在1970中，两个项目结合起来进行现场测试。 之后，KBXA成为新系统的领先开发者。
利用NRE领域的初步研究基础，以及使用现有的测试基础，我们能够快速确定11B91的未来外观并开始全面的技术设计。
同时，为测试现场的未来测试创建了“贝加尔湖”展台。 新发动机建议在地下结构中进行测试，并提供全套保护。 提供了气态工作流体的收集和沉降。 为了避免辐射的发射，必须将气体保存在气体容器中，然后才能将气体释放到大气中。 由于工作的特殊复杂性，贝加尔湖建筑群的建造时间约为15年。 他的最后一个目标在第一次测试开始后完成。
在1977，在贝加尔湖综合体，委托第二个试验工厂工作场所，配备了以氢气形式供应工作流体的装置。 17 9月完成了产品11B91的实际发布。 27 March 1978-th能量发布会。 3 July和11 August进行了两次火灾测试，将该产品全面运作为YARD。 在这些试验中，反应器逐渐通电24，33和42 MW。 将氢气加热至2630°K。 在八十年代初，测试了另外两个原型。 他们显示功率达到62-63 MW并将气体加热到2500°K。
项目РД0410
在七十年代和八十年代，它是关于创建一个完整的NRE，完全适合安装在导弹或上层阶段。 形成这种产品的最终外观，并在Semipalatinsk测试现场进行的测试证实了所有主要设计特征。
成品发动机RD0410与现有产品明显不同。 由于其他工作原理，它的特点是单位的构成，布局甚至外观。 实际上，RD0410分为几个主要区块：反应器，供给工作流体的装置，以及热交换器和喷嘴。 紧凑型反应器占据中心位置，其他装置放置在其旁边。 YARD还需要一个独立的液氢罐。
RD0410 / 11B91产品的总高度达到3,5 m，最大直径为1,6 m。考虑到辐射防护，质量为2吨。真空中计算的发动机推力达到35,2 kN或3,59吨力。 空隙中的比冲量为910 kgf•s / kg或8927 m / s。 发动机可以打开10次。 资源 - 1 h。通过将来的某些修改，可以将特性提高到所需的水平。
已知这种YARD的加热工作流体具有有限的放射性。 然而，经过测试后，他得到了辩护，并且展台所在的区域必须关闭一天。 在地球大气层中使用这种发动机被认为是不安全的。 同时，它可以作为加速单位开始在大气层外工作的一部分。 使用后，应将此类块发送到埋葬轨道。
早在六十年代，就出现了建立基于YARDs的发电厂的想法。 加热的工作流体可以供给连接到发电机的涡轮机。 这些发电厂对于航天学的进一步发展感兴趣，因为它们使得摆脱车载设备发电领域中存在的问题和限制成为可能。
在八十年代，发电厂的想法进入了设计阶段。 基于引擎РД0410完成了这样一个产品的项目。 其中一个实验反应堆IR-100 / IRGIT用于该主题的实验，在此期间它确保了发电机的运行功率为200 kW。
新家具
关于具有固相活动区的苏联YARD主题的主要理论和实践工作已于八十年代中期完成。 该行业可以开始为现有的RD0410引擎开发加速装置或其他火箭和太空技术。 然而，这样的工作还没能按时开始，很快他们的开始就不可能了。
目前，航天工业已经没有足够的资源来及时实施所有计划和想法。 此外，臭名昭着的Perestroika很快就开始了，结束了大量的提案和发展。 切尔诺贝利事故严重影响了核技术的声誉。 最后，那时并非没有政治问题。 在1988中，YARD 11B91 /РД0410上的所有工作都已停止。
据各种消息来源称，至少到2000年初，贝加尔湖综合体的一些设施仍然留在塞米巴拉金斯克试验场。 而且，在其中一个所谓的。 工作场所仍然安置了一个实验反应堆。 KBXA设法制造了一个成熟的RD0410引擎，适合在未来的上层安装。 然而，其使用的技术仍然在计划中。
在RD0410之后
YARD的发展在新项目中得到了应用。 在1992，一些俄罗斯企业联合开发了一种双模式发动机，其具有固态核心和氢气形式的工作流体。 在火箭发动机模式中，这样的产品必须以特定脉冲70 s产生920 kN推力，并且能量模式提供25 kW的电功率。 提议将这种NRE用于行星际航天器项目。
不幸的是，当时的情况并不利于建立一种新的大胆的火箭和太空技术，因此第二版核火箭发动机仍然在纸上。 据我们所知，国内企业仍然对NRE相关主题表现出一定的兴趣，但这些项目的实施还不可行或不可行。 然而，应该指出的是，在以前的项目框架内，苏联和俄罗斯的科学家和工程师能够积累大量的信息并获得最重要的经验。 这意味着当我们国家出现需求和相应的订单时，可以创建过去测试类型的新NRE。
基于：
http://kbkha.ru/
https://popmech.ru/
http://cosmoworld.ru/
http://tehnoomsk.ru/
Akimov V.N.，Koroteev A.S.，Gafarov A.A. 研究中心以M. Keldysh命名。 1933-2003：70多年来处于火箭和太空技术的最前沿。 - M：“机械工程”，2003。
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