Putin ma nowe zabawki – atomowe. Nikt podobno nie ma czegoś tak fajnego i wyrafinowanego. Ta wiadomość przewaliła się przez media ukazując nie pierwszy raz drżącym z niepokoju obywatelom Europy potęgę Rosji. Tyle media…
Co nowego wprowadzono, zatem do arsenału rosyjskiego, oprócz większych rakiet międzykontynentalnych ("Sarmata" w kodzie NATO "Satan II"), podwodnych dronów, mających dowieźć pod amerykańskie lotniskowce bomby jądrowe?
Mnie zaciekawiła informacja o manewrującym obiekcie z napędem atomowym. Tak, to nie przejęzyczenie - nie tylko głowicą, ale i napędem atomowym!
No to zagadnienie może być ciekawe z technologicznego punktu widzenia. Jak powiedział Putin obiekt ten – rakieta? – ma nieograniczony zasięg.
Acha! To znaczy, że jedynie wchodzi w grę napęd strumieniowy, który zamiast spalania paliwa chemicznego wykorzystuje ciepło rozpalonego stosu atomowego. Jak taki napęd działa?
Otóż klasyczny silnik strumieniowy pozbawiony jest części ruchomych, w postaci wirujących turbin i sprężarek – nieodzownych elementów, jakie posiada silnik turboodrzutowy i silniki rakietowe na paliwo ciekłe. To uprasza budowę takiego silnika. Jednak taki silnik, aby działać musi zostać rozpędzony do dużych prędkości. Zasadniczo szacuje się, że tego typu silniki optymalnie działają dopiero po przekroczeniu prędkości 2 M, czyli dwukrotnej prędkości dźwięku. Jest to spowodowane tym, że już wspomniałem silnik ten nie posiada sprężarki. Zatem powietrze wpadające do silnika sprężane jest odpowiednim ukształtowaniem wlotu tak, aby można było wykorzystywać stojącą we wnętrzu komory silnika falę uderzeniową. W silniku zasilanym paliwem chemicznym w jego środkowej części zamontowane są dyfuzory i wtryskiwacze paliwa. Dyfuzory potrzebne są do tego aby miejscowo obniżyć prędkość strumienia powietrza bo inaczej niemożliwe byłoby zapalenie wtryskiwanego paliwa nie mówiąc już o stabilnym spalaniu. Jeśli ktoś chce to niech sobie spróbuje zrobić taki eksperyment. W jadącym z prędkością 100 km/h samochodzie otworzy okno i na zewnątrz spróbuje zapalić zapałkę. Niewykonalne prawda? No to teraz te sto km/h pomnóżcie razy 20 – 40 bo z takimi prędkościami mamy do czynienia w silnikach strumieniowych, co uzmysłowi Wam skalę problemów ze spalaniem w takim napędzie.
Już w latach pięćdziesiątych Amerykanie wpadli na pomysł, aby paliwo chemiczne zastąpić stosem atomowym. Zamiast zapalać paliwo do wnętrza takiego silnika włożono rdzeń reaktora zbudowany tak, aby powietrze mogło przez niego w miarę swobodnie przepływać i chłodząc go nagrzewać się do bardzo wysokiej temperatury. Zatem rdzeń takiego reaktora musiał być przystosowany do pracy w temperaturze, co najmniej 1600 °C. Oczywiście jak najbardziej pożądane byłyby jeszcze większe temperatury podwyższające sprawność termiczną takiego układu.
Pomysł ten nie był bynajmniej wielką nowością. Otóż odkąd powstał samolot to musiano rozwiązać dość prozaiczny problem – chłodzenia silnika. Każdy silnik chodzony cieczą musiał posiadać dwie chłodnice – płynu chłodzącego głowicę i korpus, oraz drugą chłodzącą olej krążący w układzie zamkniętym takiego silnika. Zamknięty układ powodował, że olej stale się nagrzewał, co groziło utratą własności smarujących a nawet jego zapaleniem. Oczywiście chłodnice musiały posiadać dużą powierzchnię aby skutecznie oddawać ciepło. Ale duża powierzchnia w samolocie to ogromy opór aerodynamiczny, który pogarszał nie tylko własności lotne, ale też co najważniejsze prędkość maksymalną maszyny. Zatem postanowiono poszukać optymalnego rozwiązania tego problemu.
Jednym z najdoskonalszych pomysłów była chłodnica zastosowana na amerykańskim samolocie myśliwskim P51 „Mustang”. Kiedy przeprowadzono próby okazało się, że kiedy silnik pracował na pełnej mocy, to chłodnica nie stawiała żadnego oporu aerodynamicznego, a w pewnych warunkach nawet dawała opór ujemny! Było to spowodowane tym, że w odpowiednio ukształtowanym kanale dolotowym powietrze było sprężane naporowo i wprowadzane do zawężającego się kanału, w którym było przyśpieszane do większej prędkości, niż ta z którą leciał płatowiec. Zgodnie z prawem Bernoulliego, aby spełnić zasadę zachowania energii, powietrze aby przedostać się przez zwężenie kanału, w którym umieszczono element wymieniający ciepło musiało zwiększyć swoją prędkość, zgodnie z zasadą przepływu – większe ciśnienie -> mniejsza prędkość przepływu, większa prędkość -> mniejsze ciśnienie powietrza.
Dla tych co z fizyki mieli dwóję, powiem tylko aby spróbowali takiego eksperymentu. Weźcie dwie kartki papieru, trzymając każdą w jednej ręce, zbliżcie je do siebie i spróbujcie dmuchając pomiędzy nie, odsunąć trochę kartki od siebie. Zobaczycie, że kiedy dmuchacie pomiędzy kartki, nie rozchylają się one – lecz wręcz przeciwnie - zbliżają się do siebie. To właśnie działa prawo Bernoulliego!
Ale wracajmy do naszej chłodnicy. W miejscu zawężenia umieszczono element wymiennika ciepła tak więc wlatujące tu powietrze, było dodatkowo ogrzewane przez płyn transportujący energię cieplną z silnika. Efekt był taki, że powstający ciąg – odrzut – był równy lub większy niż opór aerodynamiczny takiej chłodnicy, właśnie dzięki energii cieplnej przekazywanej do przepływającego strumienia powietrza. Wystarczy zbudować, zatem odpowiedni kanał, w który włożymy źródło ciepła i otrzymujemy silnik strumieniowy!
Wszystko wskazuje, że to czym chwalił się Putin to pojazd z takim silnikiem w centrum, którego umieszczono - podobnie jak uczynili to dawniej Amerykanie - rdzeń reaktora. Tu musiano rozwiązać kilka problemów. Otóż pręty paliwowe muszą być osłonięte moderatorem spowalniającym neutrony, a co jeszcze ważniejsze w oczekiwaniu na start taki stos musi być kompletnie wyłączony. To trochę jak zabawa z jadowitym wężem, bo nawet, jeśli w rdzeniu siedzą pręty pochłaniające neutrony to i tak taki rdzeń się nagrzewa i wymaga stałego chłodzenia. Zatem wydaje się, że taki silnik musi być składany tuż przed startem ze starannie rozdzielonych wcześniej w magazynie elementów, co z kolei sprawia, że taka broń nie jest bronią drugiego – odwetowego – uderzenia, ale zapewne pomyślana jest jako broń pierwszego uderzenia. Pojazd napędzany tym silnikiem musi wystartować przy pomocy klasycznych rakiet chemicznych – tzw – boosterów, rozpędzających go do prędkości wystarczającej do efektywnego działanie strumieniowego silnika marszowego. Ten silnik raz uruchomiony nie da się już wyłączyć. Zapewne z satelitów systemu obrony taki obiekt będzie widoczny dzięki emisji neutronowej i emisji dużej ilości izotopów. A najłatwiejsza do obserwacji, będzie emisja cieplna z powierzchni aerodynamicznych obiektu, poruszającego się z bardzo dużą prędkością i z powodu tarcia nagrzewającemu się zapewne do temperatur sięgających w niektórych miejscach 600 – 700 °C, czyli świecących na jasny czerwony kolor.
Gdybym miał taki obiekt zwalczać, użyłbym lasera. Takie systemy Ameryka posiada już w służbie liniowej. Zatem rosyjski pocisk chyba nie jest pomyślany przeciw Ameryce. Ogólnie dość szalony pomysł…
Inne tematy w dziale Polityka
