As experiências soviéticas com bombardeiros movidos a energia nuclear

O Tupolev Tu-95M foi usado como teste de voo para desenvolver um bombardeiro nuclear e recebeu a designação Tu-95LAL.

No final da década de 1940, quando a Guerra Fria começou esquentar, a União Soviética iniciou a pesquisa no desenvolvimento de reatores nucleares como fontes de energia para impulsionar navios de guerra. 


O trabalho foi realizado inicialmente por um engenheiro acadêmico russo, I.V. Kurchatov, que acrescentou a aviação como tendo possível uso dos novos reatores nucleares. Em 12 de agosto de 1955, o Conselho de Ministros da URSS emitiu uma ordem para que certos grupos dentro da indústria da aviação se unissem a essa pesquisa. Como resultado direto da ordem, as agências de projetos de Andrei Tupolev e Vladimir Myasishchev se tornaram as principais equipes para desenvolver e produzir vários projetos de aeronaves destinadas à propulsão nuclear, enquanto uma agência liderada por N.D. Kuznetsov e A.M. Lyulka, foram designados para desenvolver os motores para a aeronave.

Eles prontamente decidiram por um método de transferência de energia - o Ciclo Direto. Este método permitiria que os motores usassem energia fornecida por um reator, que substituiria a câmara de combustão de um motor a jato. Vários tipos de motores nucleares foram testados: ramjet, turboélice e turbojato, com diferentes mecanismos de transferência para a transmissão da energia térmica nuclear. Após exaustiva experimentação com vários motores e sistemas de transferência, os engenheiros soviéticos concluíram que o motor de turbojato de ciclo direto oferecia a melhor alternativa.

Na configuração de transferência de potência de ciclo direto, o ar de entrada passa pelo mecanismo  compressor do motor turbojato e, em seguida, passa por um duto que direciona o ar para o núcleo do reator. Em seguida, o ar, por esta altura atuando como o aditivo do líquido de arrefecimento do reator, é constantemente aquecido à medida que se move através do núcleo. Depois de sair do núcleo, o ar volta para outro duto e de lá é direcionado para a seção de turbina dos motores para a produção de empuxo. Novos sistemas de refrigeração também foram testados, como também para a blindagem de proteção da cabine da tripulação. Isso e o tamanho dos reatores nucleares iniciais foram o principal problema enfrentado pelos engenheiros que trabalharam no projeto. Proteger a tripulação e reduzir o tamanho e o peso dos reatores, a fim de adequá-los a uma aeronave, tornou-se o principal obstáculo técnico do projeto.

Esquema detalhando o sistema de Ciclo Direto
Esquema detalhando o sistema de Ciclo Direto.

O departamento da Tupolev, sabendo da complexidade da tarefa atribuída a eles, estimou que seriam necessárias duas décadas antes que o programa pudesse produzir um protótipo funcional. Eles supunham que o primeiro avião operacional movido por energia nuclear poderia ir ao ar no final dos anos 1970 ou início dos anos 80. O programa foi projetado para operar em fases de desenvolvimento. A primeira fase foi projetar e testar um pequeno reator nuclear, que começou propriamente no final de 1955.

Em março de 1956, o departamento da Tupolev foi designado pelo Conselho de Ministros da URSS a tarefa de produzir um avião de teste o mais rápido possível. Os engenheiros da Tupolev decidiram pegar um bombardeiro Tu-95M existente e usá-lo como um laboratório voador nuclear, a designação final do avião seria Tu-95LAL.

Avião Tupolev Tu-95LAL para testes nucleares
Avião Tupolev Tu-95LAL para testes nucleares.

Em 1958, na fase terrestre do programa, a sonda usada para instalar o reator nuclear na aeronave estava pronta para testes. Em algum momento do verão de 1958, o reator nuclear foi ligado e os testes começaram. O nível requerido de potência do reator foi imediatamente alcançado, abrindo assim o caminho para a fase de teste de voo.

Entre maio e agosto de 1961, o Tu-95LAL completou 34 voos de pesquisa. Muitos deles feitos com o reator desligado. O principal objetivo da fase de voo era examinar a eficácia da proteção contra radiação, que era uma das principais preocupações dos engenheiros. A enorme quantidade de sódio líquido, óxido de berílio, cádmio, cera de parafina e chapas de aço eram a única fonte de proteção para a tripulação contra a radiação mortal que emergia do núcleo. Os resultados foram mais uma vez promissores. Os níveis de radiação estavam baixos na cabine da tripulação, abrindo caminho para a agência projetar uma nova estrutura.


A próxima fase do programa foi produzir uma aeronave de teste projetada desde o início para usar a energia nuclear como sua principal força de propulsão. Esta seria a aeronave Tu-119. Esta aeronave foi baseada no projeto do Tu-95. A principal diferença era que dois de seus quatro motores, internos, seriam os novos turboélices Kuznetsov NK-14a com trocadores de calor. O NK-14a opera de forma muito semelhante aos motores de ciclo direto, a principal diferença é que o ar, depois de passar pelo compressor, não vai até o reator, vai direto para o sistema de troca de calor. Ao mesmo tempo o calor gerado pelo reator, transportado na forma de fluido, vai para o sistema de troca de calor. A combinação dessas duas forças permitiria que o turbojato produzisse a quantidade necessária de empuxo. Os outros dois motores externos permaneceriam os NK-12M.

O reator nuclear estava alojado no compartimento de bombas
O reator nuclear ficava alojado no compartimento de bombas.

O Departamento de Projetos NK Kuznetsov começou a trabalhar nos motores ao mesmo tempo em que os esquemas da aeronave Tu-119 eram desenhados. Como no Tu-95LAL, o compartimento interno de bombas abrigaria o reator. As conexões que ligam o reator aos motores percorriam a fuselagem principal até as asas e, em seguida, diretamente aos trocadores de calor conectados aos dois motores internos. A Tupolev estimou que os primeiros Tu-119 deveriam estar disponíveis para testes de pista no final de 1965. Após os testes, os motores do Tu-119 foram substituídos por uma configuração de quatro motores NK-14a baseada no avião comercial Tu-114. No entanto, o Tu-119 nunca conseguiu sair da prancheta. As restrições orçamentárias e o desenvolvimento de novos projetos de aeronaves convencionais foram citados como a principal razão para o cancelamento do programa em agosto de 1966.

O cancelamento da aeronave Tu-119 não significou que a União Soviética havia terminado sua pesquisa para uma aeronave movida a energia nuclear. Várias tentativas foram feitas para o projeto de um bombardeiro supersônico movido a energia nuclear. Na mesma época em que a Tupolev começava a trabalhar no Tu-119, havia um programa paralelo chamado com o nome código Aeronave 120. Vastas quantidades de horas de pesquisa foram investidas nesse projeto. A maioria deles no projeto de um novo motor turbojato e no layout de um novo sistema de reator nuclear que teria sido capaz de oferecer mais proteção à tripulação e aos sistemas de aviônicos sensíveis da aeronave.


A Aeronave 120 deveria ser equipada com dois motores turbojatos em desenvolvimento pela Kuznetsov. O reator deveria ser instalado perto da parte traseira do avião, o mais longe possível da cabine. A tripulação consistia no piloto, co-piloto e navegador; fechado em uma cabine de blindagem de radiação de chumbo pesado. Os 120 teriam uma configuração aerodinâmica convencional com uma asa alta com 45 graus de enflechamento e um trem de pouso triciclo. O objetivo da Tupolev para alcançar a fase de testes para os 120 no final dos anos 1970 nunca se materializou, e como no caso do 119, a existência do 120 ficou apenas na prancheta. O término do programa foi ocasionado principalmente pelas mesmas razões do 119.

O próximo de Tupolev seria a Aeronave 132. Outra tentativa dos soviéticos de produzir um bombardeiro nuclear útil. O 132 foi concebido como um avião de ataque de baixo nível. O projeto 132 abrigaria o reator em frente a dois turbojatos, todo o conjunto seria acomodado na parte traseira da fuselagem. Os motores deveriam ser projetados para operar com energia nuclear ou com querosene convencional. O querosene seria usado apenas para operações de decolagem e pouso e o combustível seria alojado em um tanque instalado na frente do reator. Assim como o 120, o 132 teria uma configuração convencional, com a cabine novamente blindada.

A principal diferença foi a configuração das asas. O 132 seria um avião de asa delta. A empenagem também deveria ser enflechada e o estabilizador horizontal deveria estar localizado no topo do estabilizador vertical. Tal como aconteceu com os outros projetos, o 132 foi cancelado em meados da década de 1960 devido a dificuldades orçamentárias e, mais importante, técnicas.

M-60 inicial com asa trapezoidal
M-60 inicial com asa trapezoidal.

Uma última tentativa foi feita pelo departamento da Tupolev em conseguir uma aeronave nuclear. Esta aeronave teria sido um bombardeiro supersônico de longo alcance projetado para competir com o bombardeiro médio supersônico B-58 Hustler da Convair. Desta vez a aeronave não chegou à prancheta. No final dos anos 1960, a União Soviética decidiu abandonar outras pesquisas sobre a viabilidade de uma aeronave nuclear. A principal razão dada aos departamentos envolvidos no projeto foi a introdução dos Mísseis Balísticos Intercontinentais mais precisos e menos dispendiosos a bordo de submarinos soviéticos movidos a energia nuclear; a União Soviética poderia alcançar o mesmo grau de capacidade nuclear a uma fração do custo. Também foi levado em consideração, mas raramente mencionado pelos soviéticos, o impacto ecológico de um acidente durante as operações.

Outro programa de aeronaves nucleares foi iniciado pela Divisão de Projetos Myasishchev  no verão de 1955. Em 19 de maio de 1955 foi aprovada uma resolução pelo Ministério Soviético ordenando que a Myasishchev iniciasse o desenvolvimento de um bombardeiro nuclear supersônico. O primeiro projeto do departamento foi o nome código M-60. O primeiro rascunho do projeto foi terminado em julho de 1956. Ao mesmo tempo, o novo projeto de motor Lyulka, que incluiria um motor nuclear/turbojato com o calor que o reator geraria seria transferido através do ar para o jato, uma configuração de geração de energia conhecida como Sistema Aberto, daria ao M-60 22.500 quilos de empuxo. A aeronave decolaria e pousaria com uma mistura química de combustível como sua propulsão. Ao atingir a altitude operacional desejada, o sistema nuclear seria ativado e forneceria ao M-60 sua velocidade de cruzeiro. Esta configuração do motor e impulso teria dado ao M-60 a capacidade de atingir velocidades Mach 2. As acomodações da tripulação serism alojadas no centro da fuselagem, mais uma vez em uma cabine de proteção de chumbo totalmente fechada. A configuração da cabine reduziria a observação visual. Compatível com outras configurações nucleares soviéticas, o reator seria alojado na parte traseira da aeronave para oferecer proteção adicional.


A configuração inicial da fuselagem exigia um avião longo e delgado, com asas trapezoidais e uma cauda trapezoidal em forma de T. Os motores nuclear/jato deveriam ser colocados lado a lado na fuselagem. O comprimento do M-60 foi proposto em 51,6 metros, com uma extensão de asa de 26,5 metros. Modificações de projetos subsequentes do M-60 tiveram a aeronave equipada com quatro motores, agrupados em pares na parte traseira da fuselagem. Tal como aconteceu com os outros programas nucleares, um trem de pouso triciclo foi selecionado para o M-60.

M-50 Bounder
M-50 Bounder.

Mais tarde, uma variante de asa enflechada do projeto M-60 foi introduzida em dezembro de 1957 - ela exigia que o M-60 fosse um asa delta com os dois motores colocados em pilares sob as asas com  as pontas das nacelas que se assemelhavam à configuração do M-50 Bounder. Após extensa pesquisa, o departamento Myasishchev determinou que, com os reatores nucleares corretos, seria possível um bombardeiro estratégico com velocidade de 1.989 km/h, alcance operacional de 25.000 quilômetros e um teto de serviço de 20.000 metros.

O M-60 também não saiu da fase de planejamento. Após o cancelamento do programa M-60 em 1959, o departamento Myasishchev colocou grande parte de seus recursos de pesquisa no programa M-30, iniciado em 1953; mas a essa altura, o interesse do Ministério Soviético em uma aeronave movida a energia nuclear estava diminuindo. Várias outras tentativas foram feitas para projetar uma aeronave nuclear operacional, principalmente o M-30, mas também o programa M-62, correu similar ao longo das linhas do M-60. O golpe final no programa de aeronaves nucleares veio no início de 1961, quando a liderança soviética pediu o abandono de todos os programas relacionados, terminando assim um dos seus programas mais caros e tecnicamente desafiadores de todos. O fim do M-60 e do M-30 foi também o fim da associação de Myasishchev com projetos e a produção de bombardeiros pesados.


Na época do cancelamento do programa, o estado geral da tecnologia disponível, a ciência atômica e os projetos aerodinâmicos haviam progredido a ponto de que, se o programa tivesse seguido seu curso de trabalho, é muito plausível que a União Soviética tivesse atingido seu objetivo de implantar uma plataforma de bombardeiros nucleares no final da década de 1970. Em vez disso, o fluxo de novas informações aerodinâmicas e projetos, a grande quantidade de recursos econômicos necessários no programa, não apenas para desenvolver um bombardeiro nuclear, mas para mantê-lo foram citados como a razão para o cancelamento. Também o surgimento de uma nova doutrina soviética que dependeria fortemente do novo submarino lançador de ICBM; com o aprimoramento do mecanismo de direcionamento, juntamente com o grande número de ICBMs baseados em terra que os soviéticos estavam implantando rapidamente, condenaram o programa de bombardeiros nucleares soviéticos. Mais ou menos na mesma época em que os soviéticos começaram seu programa de aeronaves nucleares, outro guerreiro da Guerra Fria, os Estados Unidos, já estava trabalhando em ritmo acelerado para colocar em campo seu próprio bombardeiro nuclear, mas essa história fica para outra hora.

O autor Paul Colon é um escritor freelancer que reside em San Juan, Porto Rico. rcolonfrias@yahoo.com

Traduzido por Pacto de Varsóvia.

Fontes

  • Indigenous Bombers (1945-2000) Part I: SM Ganin, AV Karpenko, VV Kolnogorov; Bastion 2001
  • Soviet X-Planes: Alan Dawes; Key Publishing 2001
  • Yakolev Aircraft since 1924: Bill Gunston and Yefim Gordon; Putnam 1996
  • Supersonic Myasishchevs; Piotr Butowski; Air Enthusiast No.82 Jan/Feb 1998

07.03.2009 The Aviation History

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