Como a Northrop Grumman propôs tornar o Global Hawk nuclear?

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Como a Northrop Grumman propôs tornar o Global Hawk nuclear?

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Depois de receber esta resposta , vi a seção energia nuclear no artigo da Wikipédia sobre o Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk:

Nuclear power

Sandia National Laboratories and Northrop Grumman have studied the possibility of equipping the Global Hawk with a nuclear power plant with US Air Force Research Laboratory funding. A nuclear powered Global Hawk would have a very large range and endurance, and more power for on-board systems. Apart from the technical feasibility, the major drawback however is the fact that drones sometimes crash. So whether this type of propulsion will ever be used on Global Hawk (or any aircraft) is questionable.64, 65

Essas referências não fornecem detalhes sobre o plano.

Geradores termoelétricos de radioisótopos ou RTGs certamente podem ser compactos o suficiente e gerar centenas de watts ou mais, mas não Não sei se eles poderiam produzir energia suficiente para acionar um motor elétrico.

A ideia era usar propulsão elétrica, ou de alguma forma gerar impulso através do aquecimento direto do ar? Ou algo mais?

Aeronave movida a energia nuclear geralmente é vista como bastante grande, então a proposta de adicionar energia nuclear a um Global Hawk pode ter sido substancialmente diferente.

aircraft-design unmanned-aerial-vehicle propulsion

por uhoh 28.03.2018 / 07:26

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Uma aeronave nuclear foi explorada nos EUA, com o Convair NB36H . A ideia era usar o calor do reator nuclear em vez de queimar querosene para operar um motor de turbina a gás. A GE na verdade construiu um protótipo de motor a turbina movido a energia nuclear, mas nunca foi usado em uma aeronave.

O NB36H carregava um reator funcionando no ar. Um monte de blindagem teve que ser adicionado para proteger a tripulação, o que aumentou consideravelmente o peso da aeronave. Além disso, no caso de um acidente, o reator poderia liberar muita radiação.
Os soviéticos também experimentaram uma aeronave nuclear, o Tupolev Tu95LAL. Teria usado um projeto similar ... uma turbina a gás que usava o calor do reator em vez de queimar combustível. Como o NB36H, o TU95LAL fez muitos voos com um reator ativo a bordo.

Ambos os projetos foram abandonados, em parte pelo receio de que a coisa pudesse cair sobre o seu próprio país com uma enorme contaminação radioativa, e parcialmente porque o ICBM provou ser um sistema de entrega mais eficaz (e menos dispendioso).

Tanto os EUA quanto a URSS também analisaram um míssil de cruzeiro movido a energia nuclear, usando um ramjet com aquecimento nuclear. A trilha de radiação deixada por trás dessa configuração em vôo era considerável, e ambas as investigações foram encerradas.

Nas décadas de 1950 e 1960, as duas nações fizeram coisas com tecnologia nuclear que, considerando o que sabemos agora, parecem meio estranhas.

Eu suspeito strongmente que qualquer tentativa de energia nuclear de um drone será interrompida por razões ambientais (no caso de um acidente). Uma solução mais provável para um drone a longa distância / longa distância seria o reabastecimento aéreo através de um drone tanker. A Marinha dos EUA está investigando um drone tanque furtivo para reabastecer seus F35.

30.03.2018 / 11:59

Tags aircraft-design unmanned-aerial-vehicle propulsion

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Eu não encontrei nenhuma evidência direta de que a Northrop Grumman realmente propôs um Global Hawk movido a energia nuclear.

Citação 64 (2 de abril de 2012) em a questão não faz referência a um Global Hawk movido a energia nuclear, apenas "drones". O representado Global Hawk foi aparentemente apenas uma ilustração.

Citação 65 ( Agosto de 2003?) Na pergunta faz referência a um Global Hawk nuclear-powered:

The US Air Force Research Laboratory has funded at least two feasibility studies into nuclear powered versions of Global Hawk., [sic] which could extend the vehicles flight time from hours to months.

Mas esta página de agosto de 2003 (acima) parece ser copiado de um artigo anterior de de fevereiro de 2003 em New Scientist (abaixo):

The US Air Force Research Laboratory (AFRL) has funded at least two feasibility studies on nuclear-powered versions of the Northrop-Grumman Global Hawk UAV (pictured). The latest study, revealed earlier in February at an aerospace technology conference in Albuquerque, New Mexico, concluded that a nuclear engine could extend the UAV’s flight time from hours to months.

Esta é a única referência a um Global Hawk com energia nuclear que encontrei. Não tenho certeza de que esta é uma fonte confiável, no entanto, por dois motivos. Primeiro, este artigo foi publicado em 2003, apenas cinco anos após o lançamento do Global Hawk. Não é muito tempo para a AFRL conduzir dois estudos de viabilidade para Global Hawks movidos a energia nuclear, embora não seja impossível. Não consegui encontrar esses estudos. É possível que esses estudos fossem para drones ISR movidos a energia nuclear em geral, e não para o Global Hawk, especificamente. Em segundo lugar, o artigo da New Scientist faz referência a um estudo problemático de Carl Collins sobre o uso de um isômero nuclear metaestável de háfnio (Hafnium-178m2) como fonte de gama / calor usando xray para induzir a liberação de transição / gama. A reivindicação foi desacreditada desde então (embora isso possa não ter sido aparente no momento da publicação). Eu não estou dizendo que o autor não é confiável (ele parece um escritor STEM decente para o MIT Tech Review e Scientific American), mas ele não parece ter um histórico em defesa ou aviação. Portanto, há uma possibilidade de ele fundir "Global Hawk" com "drone", o que não seria incomum, mesmo para os bons jornalistas de então ou agora.

O trabalho de UAV com propulsão nuclear da Northrop parece ser anterior ao Global Hawk:

Northrop Grumman is known to have patented a drone equipped with a helium-cooled nuclear reactor as long ago as 1986, and has previously worked on nuclear projects with the US air force research laboratory. Designs for nuclear-powered aircraft are known to go back as far as the 1950s. The Guardian

Viabilidade de UAVs de propulsão nuclear

jCisco's O artigo da arstechnica oferece uma visão geral surpreendentemente boa da aviação movida a energia nuclear (há algumas fotos que eu nunca já vi antes). Eles tocam na ANP, no embuste nuclear dos Bounders, nos mísseis e torpedos de cruzeiro nucleares de Plutão / SLAM e Putin.

Alguma discussão sobre a propulsão nuclear: Por que as aeronaves não usam armas nucleares? propulsão? . Vou repetir apenas um comentário que fiz:

@vsz the water boiler, turbines etc, have to be there and are heavy You can actually dispense with the steam turbines entirely. The HTRE series were basically modded J47s that sent air through a reactor instead of a combustion chamber. HTRE-3 pic. The whole engine+reactor assembly is actually lighter than a conventional engine+fuel, especially at long range. Rather, it's the shielding that's quite heavy. See SLAM/Project Pluto, the Mach 4 nuclear powered ramjet – Hephaestus Aetnaean Nov 28 '17 at 17:20

A Northrop Grumman (fabricante do Global Hawk) patrocinou Sandia para estudar a viabilidade de usar combustíveis "não-hidrocarbonetos" para um UAV "ultrapersistente" (leia-se: nuclear). (Observe que mesmo este relatório não menciona o Global Hawk.) Resumo do Relatório de 2012 . Citações:

Upon completion of the CRADA, Sandia provided a final out-brief to NGIS UMS [Northrop Grumman Integrated Systems Unmanned Systems]. Accomplishments: The effort concentrated on propulsion and power technologies that went well beyond existing hydrocarbon technologies. It contrasted and compared eight heat sources technologies, three power conversion, two dual cycle propulsion system configurations [indirect cycle?], and a single electrical power generation scheme [to power the ever-hungrier avionics mentioned earlier]. Overall performance, specific power parameters, technical complexities, security, safety, and other operational features were successfully investigated. Large and medium sized UAV systems [probably Global Hawk or X-47B and larger] were envisioned and operational flight profiles were developed for each concept. Heat source creation and support challenges for domestic and expeditionary operations were considered. Fundamental cost driver analysis was also performed. System development plans were drafted in order to determine where the technological and programmatic critical paths lay. NGIS UMS and SNL felt that the technical goals for the project were accomplished. NGIS UMS was quite pleased with the results of analysis and design although it was disappointing to all that the political realities would not allow use of the results.

Considerando essa avaliação pelo valor nominal, os UAV com energia nuclear são tecnicamente viáveis.

O motor é bem compreendido, sugerindo um conceito maduro / pré-existente (por exemplo, um reator de fissão nuclear "convencional") ao invés de um novo conceito exótico:

Basic application of the advanced propulsion and power approach is well understood

Novos conceitos de potência / propulsão provavelmente cairiam fora do escopo deste estudo, o que parece bastante pequeno e limitado ao que o patrocinador poderia potencialmente realizar a curto / médio prazo.

Nota: "Convencional" é usado no mesmo sentido que o OP (espero): "." Eu não o uso aqui para me referir a uma geração específica de reator, tipo de combustível, fase de combustível ou tipo de refrigerante.