No es la primera vez que hablamos de aviones nucleares. Fueron de los primeros textos que publicamos en la web, cuando el blog ni siquiera existía, un par de traducciones -posiblemente hoy las haríamos mucho mejor, sobre bombarderos nucleares estadounidenses y soviéticos. Hoy os traemos unos cuantos pájaros más que se propusieron como potenciales receptores de motores nucleares.
En 1946, el Departamento de Defensa (DoD) inició un proyecto conjunto entre la Comisión de Energía Atómica y la Fuerza Aérea conocido como Programa de Propulsión Nuclear de Aeronaves.
Basado en los requisitos establecidos por el DoD, el programa ANP, conocido también como el Programa de Propulsión Nuclear de Aeronaves Tripuladas, debía desarrollar un avión de propulsión nuclear para fines militares. El reactor y los blindajes correspondientes eran responsabilidad de la AEC, mientras que la USAF se encargaba de la estructura del avión, la turbomaquinaria y los componentes auxiliares.
La razón para continuar con el programa ANP fue proporcionar nuevos enfoques para la propulsión de aeronaves tripuladas mediante el uso de la fisión nuclear como fuente de energía, superando así las limitaciones de alcance y resistencia de las aeronaves propulsadas químicamente (motores de explosión). Básicamente, en la época en la que la energía nuclear se consideraba que sería la panacea que salvaría al mundo y que podía utilizarse para propulsar barcos, submarinos, coches o aviones, se pensó que podría ser la mejor forma de conseguir bombarderos y aviones de reconocimiento con una autonomía virtualmente infinita.
Los principales componentes del avión de propulsión nuclear eran el sistema de propulsión y la estructura del avión. Cinco grandes contratistas trabajaron en el programa ANP. Los contratistas de propulsión fueron General Electric Company, Aircraft Nuclear Propulsion Department y Pratt & Whitney Aircraft Division de United Aircraft Corporation. Los contratistas de fuselajes fueron la División Convair de General Dynamics Corporation y la División de Georgia de Lockheed Aircraft Corporation. La Union Carbide Nuclear Company, operadora del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, fue el contratista principal en el área de apoyo general.
Se pueden atribuir una serie de logros al programa ANP de mil millones de dólares antes de su terminación en 1961.
Convair voló con éxito un reactor nuclear funcional en el prototipo NB-36H, aunque el reactor nunca propulsó el avión en vuelo. En octubre de 1960, Convair recibió un contrato para continuar con el trabajo en el NX-2, un diseño de aeronave que podría demostrar las capacidades de una central eléctrica de propulsión nuclear y GE construyó el turborreactor de propulsión nuclear XNJ140E-1 y su contraparte de propulsión química. el X211. Como parte de la parte de las pruebas de aplicaciones avanzadas, GE propuso el uso de un banco de pruebas volador para exponer los motores a su entorno operativo mucho antes de su uso como un sistema de propulsión real.
Las aeronaves evaluadas como posibles bancos de pruebas incluyeron Lockheed C-130 Hercules, Douglas C-133A Cargomaster, Boeing KC-135 Stratotanker, Boeing B-52G Stratofortress y Convair B-58 Hustler. De estos, se seleccionó el Boeing B-52G porque cumplía con los requisitos de carga y espacio para probar el motor XNJ140E-1, y sus características de rendimiento permitían realizar pruebas en las condiciones de vuelo esperadas del NX-2. Se estudiaron tres configuraciones para montar el motor de prueba y GE prefirió montar el motor lateralmente en la parte trasera del fuselaje.
La unidad de propulsión General Electric XNJ140E-1 utilizaría un solo X211 acoplado a un reactor de óxido de berilio con un peso aproximado de 60,600 libras; 18.320 libras para el turborreactor y 42.230 para el reactor nuclear, el blindaje y los controles.
Formado por 25.000 tubos hexagonales hechos de uranio que contiene berilio estabilizado con itria, el reactor tenía una capacidad de al menos 121 megavatios para el despegue, proporcionando 35.310 libras de empuje mientras volaba a Mach 0,64 a 25.000 pies con una autonomía limitada solo por la tolerancia a la dosis de radiación de la tripulación.
Se requeriría una protección mínima contra la radiación para sistemas específicos y la tripulación del B-52G, ya que se esperaba que el tiempo total de funcionamiento de la propulsión nuclear fuera inferior a 1000 horas.
GE estudió la adaptabilidad de la estructura del avión B-52G en tres combinaciones diferentes de reactores nucleares y motores químicas. El primer estudio consistió en el B-52 modificado para incluir una planta de energía nuclear GE XNJ140E-1 mientras se conservaban los ocho Pratt & Whitney J57. Esta opción proporcionaría el mejor margen de seguridad ya que el B-52G usaría los ocho J57 para operaciones de vuelo normales, mientras que podría probar el motor nuclear en condiciones de vuelo específicas.
La segunda configuración constaba de los ocho J57 con un motor de propulsión nuclear XNJ140E-1 montado en un lado y un X211 de propulsión química en el lado opuesto. El propósito de esta prueba era comparar el motor nuclear con su equivalente de propulsión química en condiciones de despegue y vuelo.
La tercera configuración constaba de dos centrales nucleares XNJ140E-1 y cuatro J57. El propósito era explorar la viabilidad del vuelo de propulsión totalmente nuclear. Retener cuatro J57 permitiría mantener un margen de seguridad durante el despegue o si el motor nuclear quedaba inoperativo o había que apagarlo.
El bombardero de Convair
De haber tenido éxito los ensayos con el B-52, la siguiente fase hubiera sido un nuevo bombardero. Convair también estudió distintas configuraciones en un avión poco convencional, con un gran canard delantero y con los timones situados en grandes wiglets en las puntas de las alas. Podía montar tres o cuatro motores nucleares de ciclo abierto, cargar misiles nucleares bajo las alas más un compartimento interno de bombas, y podía permanecer en el aire cinco días. Una vez más la autonomía no venía determinada por el combustible, si no por la resistencia de la tripulación a la radiación. Además de los motores nucleares montaba motores químicos con postquemadores, que serían los responsables del empuje durante las fases de despegue y aterrizaje.
El hidroavión gigante Saunders Roe Princess
En 1958 Estados Unidos subvencionó un estudio para convertir el gigantesco Saunders Roe Princess en un avión nuclear. Las compañias que participaron fueron la propia SaRo, Convair y Martin Co.
El gigantesco hidroavión, nacido al final de la Segunda Guerra Mundial y pensando en recuperar las viejas rutas cubiertas por hidroaviones había nacido ya desfasado, por el propio concepto en sí mismo, y además estuvo plagado de problemas de desarrollo de los propios turbohélices que montaba, ocho acoplados de dos en dos. Y había tres prototipos que podían utilizarse en la conversión. Por un lado el fuselaje era suficientemente amplio para dar cabida al reactor nuclear. Por otro, era una buena forma de lograr una plataforma de reconocimiento y patrulla marítima de grandísima autonomía, y con mucha capacidad para instalar a la tripulación y los equipos necesarios. Como de costumbre, debía contar con motores de combustión para el despegue y el aterrizaje.
Otros proyectos
La lista de proyectos en los que se pensó utilizar el motor nuclear es casi interminable. Desde misiles a aviones supersónicos de ataque. Por eso vamos a decidirnos a cerrar con el que tal vez sea más espectacular de todos, dedicado a la exploración interplanetaria.
Aunque en estos casos, apenas hay más que algunas visiones artísticas de cómo podían haber sido los vehículos.
Conclusiones
La propulsión nuclear se estudió durante este período de tiempo para todo tipo de transporte, incluidos barcos de guerra y submarinos, helicópteros, hidroalas, cohetes y misiles. La complejidad, el costo y las preocupaciones de seguridad finalmente impidieron el uso de propulsión nuclear en todos los vehículos de vuelo atmosférico. La eficiencia de los motores turborreactores y las capacidades de reabastecimiento de combustible en vuelo reemplazaron los pocos beneficios que podrían lograrse a través del vuelo con propulsión nuclear.
Fuentes
- Boeing B-52G Nuclear Engine Testbed [pdf]
- Aircraft Nuclear Propulsion Program, a comprehensive technical report [pdf]
Para ampliar mucho:
XNJ140E Nuclear Turbojet, Section. 4 Reactor
This volume is one of twenty-one summarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company.
XNJ140E Nuclear Turbojet, Section 5, Shield; Section 6, Turbomachinery; Section 7. Control System
This volume is one of twenty-one summarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company.
Special Purpose Application Reactors: Systems Integration Decision Support
Microreactors, also known as very-Small Modular Reactors (vSMRs) or Special Purpose Reactors (SPRs), are being considered for use in unique applications where other methods of megawatt level energy production are uneconomical or unavailable. For the purposes of this report, a microreactor is defined as meeting the following criteria: • Factory manufacturable • Easily transportable by truck, plane, train, and/or ship • Produce no more than 20 megawatt thermal (MWth) energy, in order to qualify as Hazard Category 2 under 10CFR830 • Maintains neutronic simplicity, allowing semi- or fully-autonomous operation In the United States (U.S.), there are two general types ofmore »
Molten Salt Reactor Salt Processing – Technology Status
This report presents a summary of 752 citations related to molten salt reactor development at Oak Ridge National Laboratory (ORNL). This effort was initiated with a focused purpose of locating technical information related to the chemical processing of fluoride salts to support the Th-232/U-233 fuel-cycle molten-salt breeder reactor. However, it soon became apparent that technical information on chemical processing was spread throughout numerous reports spanning decades of time. Therefore, the search effort was broadened to include any information deemed relevant to MSR development at ORNL. In addition, this report provides an overview of the engineering requirements of a chemical processingmore »
Comprehensive Technical Report, General Electric Direct-Air-Cycle Aircraft Nuclear Propulsion Program, Program Summary and References
This is one of twenty-one volumes sumarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company. This volume discusses the background to the General Electric program, and summarizes the various direct-air-cycle nuclear test assemblies and power plants that were developed. Because of the requirements of high performance, low weight, and small size, vast improvements in existing technology were required to meet the flight objectives. The technological progress achieved during the program is also summarized. The last appendix contains a compilation of the abstracts, tables of contents, and reference lists of the other twenty volumes.
Aerothermodynamics, Comprehensive Technical Report, Direct Air Cycle, General Electric’s Air Craft Nuclear Propulsion Program
This is one of twenty-one volumes summarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company. This volume summarizes the methods and techquies developed for use in the thermal design of nuclear reactors associated with that program.
Metallic Fuel element Materials, Comprehensive Technical Report, General Electric Direct-Air-Cycle, Aircraft Nuclear Propulsion Program
This is one of twenty-one volumes summarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company. This portion describes work on Metallic Fuel Element Materials.
REACTOR AND SHIELD PHYSICS. Comprehensive Technical Report, General Electric Direct-Air-Cycle, Aircraft Nuclear Propulsion Program.
This volume is one of twenty-one summarizing the Aircraft Nuclear Propulsion Program of the General Electric Company. This volume describes the experimental and theoretical work accomplished in the areas of reactor and shield physics.
