Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.
Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.
В то же время в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны - в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.
Однако, чтобы идея пробила себе дорогу, понадобилось еще три года. За это время успели подняться в небо первые М-4 и Ту-95, в Подмосковье начала работать первая в мире атомная электростанция, началась постройка первой советской атомной подлодки. Наша агентура в США стала передавать сведения о проводимых там масштабных работах по созданию атомного бомбардировщика. Эти данные воспринимались как подтверждение перспективности нового вида энергии для авиации. Наконец, 12 августа 1955 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, предписывавшее ряду предприятий авиационной промышленности начать работы по атомной тематике. В частности, ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева и ОКБ-301 С.А.Лавочкина должны были заняться проектированием и постройкой летательных аппаратов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки - разработкой таких СУ.
Наиболее простая в техническом отношении задача была поставлена перед ОКБ-301, возглавлявшимся С.А.Лавочкиным – разработать экспериментальную крылатую ракету «375» с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции ОКБ-670 М.М.Бондарюка. Место обычной камеры сгорания в этом двигателе занимал реактор, работавший по открытому циклу – воздух протекал прямо сквозь активную зону. За основу конструкции планера ракеты были приняты разработки по межконтинентальной крылатой ракете «350» с обычным ПВРД. Несмотря на сравнительную простоту, тема «375» не получила сколько-нибудь значительного развития, а смерть С.А.Лавочкина в июне 1960 г. и вовсе поставила точку в этих работах.
Коллективу Мясищева, занятому тогда созданием М-50, предписывалось выполнить предварительный проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора А.М.Люлька». В ОКБ тема получила индекс «60», ведущим конструктором по ней назначили Ю.Н.Труфанова. Поскольку в самых общих чертах решение задачи виделось в простом оснащении М-50 двигателями на ядерной энергии, причем работающими по открытому циклу (из соображений простоты), то считалось, что М-60 станет первым в СССР атомным самолетом. Однако уже к середине 1956 г. выяснилось, что так просто поставленную задачу не решить. Оказалось, что машина с новой СУ обладает целым рядом специфических особенностей, с которыми авиаконструкторы никогда ранее не сталкивались. Новизна возникших проблем была столь большой, что никто в ОКБ, да и во всей могучей советской авиапромышленности даже понятия не имел, с какой стороны подойти к их решению.
Первой проблемой стала защита людей от радиоактивного излучения. Какой она должна быть? Сколько должна весить? Как обеспечить нормальное функционирование экипажа, заключенного в непроницаемую толстостенную капсулу, в т.ч. обзор с рабочих мест и аварийное покидание? Вторая проблема – резкое ухудшение свойств привычных конструкционных материалов, вызванное мощными потоками радиации и тепла, исходящими от реактора. Отсюда - необходимость создавать новые материалы. Третья - необходимость разработки совершенно новой технологии эксплуатации атомных самолетов и постройки соответствующих авиабаз с многочисленными подземными сооружениями. Ведь оказалось, что после остановки двигателя открытого цикла ни один человек к нему не сможет подойти еще 2-3 месяца! А значит, есть необходимость в дистанционном наземном обслуживании самолета и двигателя. Ну и, конечно, проблемы безопасности - в самом широком понимании, особенно в случае аварии такого самолета.
Осознание этих и многих других проблем камня на камне не оставило от первоначальной идеи использовать планер М-50. Конструкторы сосредоточились на поиске новой компоновки, в рамках которой упомянутые проблемы представлялись решаемыми. При этом основным критерием выбора расположения атомной силовой установки на самолете было признано максимальное ее удаление от экипажа. В соответствии с этим был разработан эскизный проект М-60, на котором четыре атомных ТРД располагались в хвостовой части фюзеляжа попарно в «два этажа», образуя единый ядерный отсек. Самолет имел схему среднеплана с тонким свободнонесущим трапециевидным крылом и таким же горизонтальным оперением, расположенным на вершине киля. Ракетное и бомбовое вооружение планировалось размещать на внутренней подвеске. Длина самолета должна была составлять порядка 66 м, взлетная масса - превысить 250 т, а крейсерская скорость полета – 3000 км/ч на высоте 18000-20000 м.
Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания. Для этих целей пришлось использовать кислородно-азотную смесь, получаемую в специальных газификаторах путем испарения жидких газов, находящихся на борту. Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться перископами, телевизионным и радиолокационным экранами, а также установкой полностью автоматической системы управления самолетом. Последняя должна была обеспечивать все этапы полета, включая взлет и посадку, выход на цель и т.д. Это логически подводило к идее беспилотного стратегического бомбардировщика. Однако в ВВС настаивали на пилотируемом варианте как более надежном и гибком в использовании.
Ядерные турбореактивные двигатели для М-60 должны были развивать взлетную тягу порядка 22500 кгс. ОКБ А.М.Люльки разрабатывало их в двух вариантах: «соосной» схемы, в которой кольцевой реактор располагался позади обычной камеры сгорания, и сквозь него проходил вал турбокомпрессора; и схемы «коромысло» - с изогнутой проточной частью и выведением реактора за пределы вала. Мясищевцы пытались применить и тот, и другой тип двигателя, находя в каждом из них как преимущества, так и недостатки. Но главный вывод, который содержался в Заключении к предварительному проекту М-60, звучал так: «…наряду с большими трудностями создания двигателя, оборудования и планера самолета возникают совершенно новые проблемы обеспечения наземной эксплуатации и защиты экипажа, населения и местности в случае вынужденной посадки. Эти задачи… еще не решены. В то же время именно возможностью решения этих проблем определяется целесообразность создания пилотируемого самолета с атомным двигателем». Воистину пророческие слова!
Чтобы перевести решение названных проблем в практическую плоскость, В.М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался бы в носовой части фюзеляжа. А с целью радикального повышения живучести баз атомных самолетов в случае начала войны было предложено вообще отказаться от использования бетонных ВПП, а атомный бомбардировщик превратить в сверхзвуковую (!) летающую лодку М-60М. Этот проект разрабатывался параллельно сухопутному варианту и сохранял с ним значительную преемственность. Конечно, при этом крыло и воздухозаборники двигателей были максимально подняты над водой. Взлетно-посадочные устройства включали в себя носовую гидролыжу, подфюзеляжные выдвижные подводные крылья и поворотные поплавки боковой устойчивости на концах крыла.
Проблемы перед конструкторами стояли сложнейшие, однако работа шла, и складывалось впечатление, что все трудности можно преодолеть в сроки, существенно меньшие, чем повысить дальность полета обычных самолетов. В 1958 г. В.М.Мясищев по заданию Президиума ЦК КПСС подготовил доклад «Состояние и возможные перспективы стратегической авиации», в котором однозначно утверждал: «...В связи со значительной критикой проектов М-52К и М-56К [бомбардировщики на обычном топливе, – авт.] Министерством обороны по линии недостаточности радиуса действия таких систем, нам представляется полезным сосредоточить все работы по стратегическим бомбардировщикам на создании сверхзвуковой бомбардировочной системы с атомными двигателями, обеспечивающей необходимые дальности полета для разведки и для точечного бомбометания подвесными самолетами-снарядами и ракетами по подвижным и неподвижным целям».
Мясищев имел в виду, прежде всего, новый проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца с ядерной силовой установкой закрытого цикла, которую проектировало ОКБ Н.Д.Кузнецова. Эту машину он рассчитывал создать за 7 лет. В 1959 г. для нее была выбрана аэродинамическая схема «утка» с треугольными крылом и передним оперением значительной стреловидности. Шесть ядерных турбореактивных двигателей предполагалось расположить в хвостовой части самолета и объединить в один или два пакета. Реактор размещался в фюзеляже. В качестве теплоносителя предполагалось использовать жидкий металл: литий или натрий. Двигатели имели возможность работать и на керосине. Закрытый цикл работы СУ позволял сделать кабину экипажа вентилируемой атмосферным воздухом и намного снизить вес защиты. При взлетной массе примерно 170 т масса двигателей с теплообменниками предполагалась 30 т, защита реактора и кабины экипажа 38 т, полезная нагрузка 25 т. Длина самолета получалась около 46 м при размахе крыла примерно 27 м.
Проект атомного противолодочного самолёта Ту-114
Первый полет М-30 планировался на 1966 г., однако ОКБ-23 Мясищева не успело даже приступить к рабочему проектированию. Постановлением правительства ОКБ-23 Мясищева привлекли к разработке многоступенчатой баллистической ракеты конструкции ОКБ-52 В.Н.Челомея, а осенью 1960 г. ликвидировали как самостоятельную организацию, сделав филиалом №1 этого ОКБ и полностью переориентировав на ракетно-космическую тематику. Таким образом, задел ОКБ-23 по атомным самолетам не был воплощен в реальные конструкции.
Самолеты, которые никогда не летали - Атомный бомбардировщик
Рассказ об одном забытом проекте - о том, как Америка и Россия вкладывали миллиарды, чтобы добиться преимущества в еще одном техническом проекте. Это была постройка атомолета - гигантского самолета с атомным двигателем.
Ctrl Enter
Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
09:54 08.01.2016
В конце 1950-х годов в США и СССР конструкторы бились над созданием способа доставки смертоносного ядерного груза на территорию противника. Ракетная техника на тот момент еще не была достаточно надежной, и большие надежды возлагалась на бомбардировщики, причем нужную дальность предполагалось получить c помощью атомной энергии.
В конце 1950-х годов в США и СССР конструкторы бились над созданием способа доставки смертоносного ядерного груза на территорию противника. Ракетная техника на тот момент еще не была достаточно надежной, и много ожидали от бомбардировщиков, причем нужную дальность предполагалось получить c помощью атомной энергии.Время ядерных надежд Использование ядерного реактора на борту самолета только сегодня кажется чем-то сумасшедшим. К концу 1950-х годов в Обнинске запущена первая в мире атомная электростанция, со стапелей в море уходит первая атомная подводная лодка, заложен первый в мире атомный ледокол «Ленин». Атомная энергия открывала перед военными и гражданскими конструкторами уникальные перспективы.Так, ледокол «Ленин» в сутки расходовал примерно 45 граммов ядерного топлива и без реактора для такой работоспособности ему потребовались бы тонны нефти. То же касалось и атомных подводных лодок, у которых значительно увеличилось время автономной работы и скоростные характеристики. Казалось, в скором времени в небе появятся самолеты, время полета которых было бы ограничено лишь физическими возможностями экипажа. Это было очень кстати для советских стратегических бомбардировщиков, которым требовалась для поражения отдаленных целей на территории США сумасшедшая дальность полета в 16-25 тыс. километров.Постановлением правительства от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию с двигателем КБ Н. Кузнецова, а ОКБ Мясищева – проект сверхзвукового бомбардировщика с ядерным двигателем КБ А. Люльки. Главной проблемой, которую необходимо было решить конструкторам, была защита экипажа от радиационного излучения силовой установки, а также безопасность летающего ядерного реактора в случае катастрофы.Реактор размером со шкаф Двигатель на основе ядерной энергии имеет не такой уж сложный принцип работы, как может показаться на первый взгляд. В этой силовой установке теплота, генерируемая в ядерном реакторе, подводится в газотурбинный двигатель к воздуху и преобразуется в тягу. Различают открытую и закрытую схемы таких двигателей. В первом случае сжатый в компрессоре двигателя воздух нагревается непосредственно в каналах ядерного реактора до высокой температуры, поступает в турбину, а затем выбрасывается из сопла. При закрытой схеме тепловая энергия ядерного реактора подводится в теплообменнике (теплообменниках) газотурбинного двигателя к воздуху теплоносителем, циркулирующим в замкнутом контуре (контурах).Понятно, что открытая схема менее экологична: при ее использовании самолет оставляет за собой радиоактивный след. Но нужно понимать, что воздействие радиации в тот момент было не вполне изучено. Человечество еще не знало Чернобыля и связанной с ним боязни атомной энергии, а перспектива ядерной войны еще казалась чем-то фантастическим. Именно поэтому было решено разрабатывать двигатели двух схем: КБ Люльки было поручено создание «открытого» двигателя, КБ Кузнецова – «закрытого».Первой проблемой, с которой столкнулись конструкторы, был вес реактора. Если для атомной станции, подводной лодки или ледокола его вес не имел каких-то серьезных ограничений, то в авиации, как известно, каждый грамм на счету. Туполев выговаривал ядерщикам: «Ваш реактор похож на огромный дом. Так знайте же, что дома по воздуху не летают!».Конструкторам удалось решить проблему излишнего веса: получившийся реактор удивил даже самого Курчатова. Когда руководитель ядерной программы увидел реактор размером с небольшой шкаф, он не смог поверить, что перед ним его работающий прототип, а не макет. Параллельно с разработкой двигателей шло и создание проектов планера атомных бомбардировщиков.Смертоносный беспилотник В КБ Мясищева был разработан уникальный проект бомбардировщика М-60, который до сих пор не имеет аналогов. Расчетная скорость составляла 3000-3200 км/ч, дальность полета – 25 000 км, практический потолок – 20 000 м. При этом взлетная масса супербомбардировщика была более 250 тонн.Экипаж машины находился в глухой многослойной свинцовой капсуле весом около 60 тонн, что позволяло защитить его от излучения. При этом для визуального обзора предполагалось использовать телевизионные, радиолокационные экраны и перископы. Ясно, что взлететь, а тем более благополучно приземлиться на машине весом в четверть тысячи тонн с помощью перископа почти невозможно, поэтому управление бомбардировщиком во многом ложилось на автоматику. Позже конструкторами было предложено и вовсе отказаться от экипажа, но идея была отвергнута военными, которые считали, что автоматика не сможет в случае необходимости совершить маневр, а значит, самолет будет более уязвимым. Да и, вообще, проект огромного беспилотника за десятилетия до «Бурана» выглядел дико.Для обслуживания атомного монстра были необходимы специальные комплексы и взлетно-посадочная полоса толщиной не менее полуметра. Двигатели предполагалось устанавливать на самолет непосредственно перед вылетом. Заправка, доставка экипажа, подвеска вооружения должны были осуществляться автоматизированно ввиду большого радиационного фона.Однако у самолета были большие проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды как в местах базирования, так и во время полета, а кроме того, авиакатастрофа неизбежно привела бы и к катастрофе экологической: урана в авиационном реакторе было примерно столько же, сколько и в Чернобыльской атомной станции во время аварии. Во многом именно это привело к тому, что проект М-60 был закрыт. Но это вовсе не означало, что на планах создания атомолета был поставлен крест.Никакой радиации в атмосферу! В 1959 году прошло историческое совещание, участниками которого были Королев, Янгель, Келдыш и многие другие ключевые фигуры атомной, авиационной и космической отраслей СССР. Председателем был Курчатов, и именно его слова все ждали. Согласно воспоминаниям присутствовавшего на этом совещании инженера-конструктора Павла Гонина, тяжелобольной Курчатов, с трудом поднявшись из-за стола, сказал:«Работа выполнена большая. Однако есть одно "но". Вы подумали о том, какова будет судьба населения, на головы которого падут радиоактивные выбросы двигателя?».Ответ руководителя группы, что, дескать, судя по расчетам, выбросы эти будут не такими уж значительными, Курчатова не удовлетворил.«Ни грамма радиоактивных веществ в атмосферу! - категорично заявил он. - Иначе через пару десятилетий на планете нельзя будет жить…».После этого выступления всем стало понятно: приоритетной задачей в создании ядерного двигателя будет не тяга, а безопасность.Вскоре проблема была решена: от открытой схемы было решено отказаться, а закрытая была значительно модернизирована, фактически превратившись в летающую атомную станцию. Однако именно тогда внимание правительства переключилось на ракетную технику. Продолжение проект получил только через год благодаря тому, что появились сообщения: США далеко продвинулись в своих разработках, вплотную подойдя к созданию атомолета. Правительство СССР дало разрешение на испытание летающей лаборатории на базе Ту-95, которая уже была создана в ОКБ Туполева.Ядерный «Медведь» Испытания Ту-95 с ядерным реактором на борту проходили на Семипалатинском полигоне, где «медведь» с ядерным реактором на борту поднимался в воздух 38 раз. В ходе испытаний в первую очередь проверялось «поведение» реактора в условиях полета: как он будет выдерживать перегрузки, вибрацию. Кроме того, испытывалась биологическая защита экипажа, психологическая реакция летчиков на то, что они подвергаются облучению. Дело в том, что хотя решить вопрос выбросов во время полета удалось, но экипаж по-прежнему испытывал на себе относительно небольшое воздействие радиации.Реактор устанавливался в хвосте самолета на максимальном удалении от кабины, которая имела двухслойную защиту, в которую входила в том числе и пятисантиметровая свинцовая плита. И все же, за время полноценного двухсуточного полета экипаж получал облучение, равное 5 БЭР (допустимое облучение для сотрудников атомной электростанции за год в нормальных условиях). И хотя это облучение не являлось опасным (для населения допускается разовая доза в 25 БЭР), предполагалось, что летать на атомолетах будут только летчики, достигшие 40 лет и имеющие детей. Кроме того, через 5-7 полетов их планировалось переводить на полеты в обычных Ту-95.Кроме того, испытания показали, что радиация опасно воздействует на смазку и электронную аппаратуру, которую приходилось одевать в специальную «защитную рубашку». Планер Ту-95 за время полета также становился радиоактивным и самолет приходилось после посадки помещать на несколько недель в наглухо закрытый отстойник. Проблемой была и остановка двигателя, который приходилось «расхолаживать», снимая тепло.И все же опытные полеты дали понять, что создание самолета с ядерной силовой установкой возможно, и в КБ Туполева начались работы по созданию планера для будущего атомолета, за которым закрепилось название Ту-120. Однако проект и этого атомолета был закрыт. Связано это с тем, что военным требовался сверхзвуковой бомбардировщик, что влекло за собой увеличение мощности реактора, а вслед за этим – облучения экипажа и веса машины. Кроме того, большие деньги из бюджета страны выделялись в тот момент на стратегические ракетные системы и ядерный морской флот, и на дорогостоящий проект атомолета их просто не хватило. Помимо всего прочего, в США указом Джона Кеннеди работы по созданию атомолета были свернуты.Антей-охотник Последним советским проектом самолета с ядерной силовой установкой стал противолодочный Ан-22 «Антей», идея создания которого появилась в 1965 году. По задумке конструкторов, в случае кризисной ситуации эта машина могла несколько суток барражировать над американской подводной лодкой и в случае пуска ракеты сразу же потопить ее. Выбор пал на «Антей» потому, что на тот момент это был самый большой советский самолет, что позволяло установить более серьезную, чем на Ту-95ЛАЛ биологическую защиту.На взлете и посадке самолет использовал обычное топливо, после чего работу силовой установки обеспечивал реактор. Машина имела расчетную дальность полета в 27 тысяч километров, продолжительность полета составляла 50 часов. Всего «Антей» с реактором совершил 22 полета. Испытания показали, что воздействие радиации на экипаж является минимальным.Закрытие проекта Ан-22ПЛО было связано с начавшейся разрядкой отношений между СССР и США, а также тем, что в случае катастрофы опасность радиоактивного заражения местности по-прежнему оставалось.Ничто не забыто После закрытия программ атомолетов многие конструкторы считали, что у ядерных двигателей большое будущее. И оказались правы. В начале XXI века многие проекты XX века с использованием ЯСУ были переосмыслены с использованием современных технологий.В 2003 году военно-исследовательская лаборатория ВВС США профинансировала разработку атомного двигателя для беспилотника-разведчика Global Hawk, благодаря которому он смог бы находиться в воздухе несколько месяцев. Причина ясна: один БПЛА с ядерным реактором смог бы заменить десятки таких же беспилотников с обычными силовыми установками. Ведутся в штатах также и исследования по созданию ракеты с ядерной силовой установкой для полета на Марс.В России проект ракетного ядерного двигателя включен в федеральную космическую программу Роскосмоса. Разработка этой силовой установки, которая необходима для освоения дальнего космоса, должна занять около пяти лет, а значит, первый образец ядерного двигателя для космоса мы можем увидеть в 2020 году.
Атомный самолет это летательное средство, а проще говоря, самолет, на котором в качестве двигателя установлен атомный реактор. В середине двадцатого века в эпоху бурного развития мирного атома, наряду с постройкой начались работы и по проектированию атомных самолетов в СССР и США.
Требования к атомолетам в СССР
Проект самолета с атомным двигателем должен был решать следующие задачи, сходные с задачами при проектировании атомных автомобилей и атомных танков:
- Наличие легкого и компактного ядерного реактора, который сможет поднять в воздух самолет
- Биологическая защита экипажа
- Безопасность полета атомолета
- Проектирование реактивного двигателя на атомной тяге
Работы по проектированию атомных самолетов в СССР вели несколько конструкторских бюро – Туполева, Мясищева и Антонова. Даже профильного уровня ЕГЭ по математике 2017 не хватит, чтобы сравниться с умами разработчиков тог времени, хотя наука сделала большущий шаг вперед.
Самым известным проектом советского атомолета стал Ту-119 – разработка ОКБ-156 имени Туполева. Атомолет Ту-119 проектировался на базе Ту-95М и должен был стать летающей лабораторией для испытания двигателей с атомным реактором. Работы над советским атомолетом Ту-119 были начаты еще в 1955 году. В 1958 году был готов наземный стенд, а также самолет Ту-95 ЛАЛ с ядерным реактором в грузовом отсеке. Наземный стенд с атомным реактором использовался с 1959 года на Семипалатинском полигоне. А Ту-95 ЛАЛ совершил в 1961 году 34 испытательных полета. При общей массе самолета в 110 тонн, 39 из них занимал сам атомный реактор. В таких испытаниях проверялись показатели биологической защиты экипажа, а также работа атомного реактора в новых условиях.
Конструкторское бюро Мясищева разрабатывало проект атомного самолета М50 А – сверхзвукового бомбардировщика с атомным двигателем на борту. В целях биологической защиты, пилотов самолета М50 А планировали поместить в закрытую свинцовую капсулу, которая одна весила 60 тонн, а полет должен был проходить только по приборам. В дальнейшем планировалось установить автономное беспилотное управление.
Для использования данного атомного самолета понадобились бы отдельные аэродромы, как результат, проект был остановлен на корню. Тогда КБ Мясищева предложило новый – М30 с более сложной конструкцией и повышенной защитой экипажа. Уменьшенная масса самолета, позволяла увеличить полезную нагрузку на 25 тонн. Первый полет должен был пройти в 1966 году, но и он не был реализован.
ОКБ Антонова в конце шестидесятых – начале семидесятых годах прошлого века работало над проектом АН-22 ПЛО – сверхдальний маловысотный самолет противолодочной обороны. Особенностью данного атомолета являлось использование обычного топлива при взлете и посадке, атомный реактор обеспечивал только сам полет продолжительностью до двух суток, с дальностью в 27 500 километров.
С 1951 г. в США в рамках программы по оценки возможности постройки бомбардировщика с неограниченной дальностью и продолжительностью полёта начался практический этап по испытанию ядерного реактора для ядерной силовой установки стратегического бомбардировщика. А уже 17 сентября 1955 г. экспериментальный самолёт NB-36H с ядерным реактором на борту совершил свой первый полёт. Данная программа после серии лётных испытаний в 1957 г. была закрыта.
Эта информация стала известна руководству СССР и в 1955 г. рамках пресловутого «догнать и обогнать Америку» в соответствии с постановлением Совета министров начались работы над авиационным двигателем, авиационным ядерным реактором, а с 1956 г. и над самим самолётом с ядерной силовой установкой. Цель данной работы, как и в США – оценка возможности создания самолёт – носитель ядерного оружия с неограниченной дальностью и большой продолжительностью полёта.
NB-36H — американский самолёт для испытания авиационного ядерного реактора
Он должен быть способен в угрожаемый период подняться со своего аэродрома и дежурить в воздухе в районе ожидания. Таким образом, в случае начала ядерной войны обеспечивалась его неуязвимость от первого удара противника. После начала ядерной войны, самолёт должен был нанести ответный ядерный удар по территории противника. Бомбардировщик с ядерной силовой установкой лучше всего подходил на эту роль.
Для проверки возможности размещения и эксплуатации на самолёте основного элемента ядерной силовой установки – ядерного реактора (в первую очередь с точки зрения влияния на экипаж и оборудование) было принято решение о переоборудовании самого большого на тот момент в СССР летательного аппарата – стратегического бомбардировщика Ту-95 в летающую лабораторию – Ту-95ЛАЛ.
Работы по созданию авиационного ядерного реактора велись в институте И.В.Курчатова под руководством А.П.Александрова. Для размещения на летающей лаборатории был выбран созданный ранее в Курчатовском институте экспериментальный водо – водяной реактор (вода выступает и в роли замедлителя нейтронов и в роли теплоносителя) с 2-х контурной системой охлаждения (первый контур: активная зона реактора – промежуточный теплообменник, второй контур: промежуточный теплообменник – наружный теплообменник). С целью сокращения лётного этапа испытаний и приобретения опыта работы с реактором в 1958 г. на одном из аэродромов под Семипалатинском (Казахская ССР) был создан наземный испытательный стенд, копия самолётного отсека с ядерным реактором. Ядерный реактор установили на специальной платформе с подъемником и при необходимости он мог опускаться. С июня 1959 по 1961 гг. на данном стенде проходили испытания авиационного ядерного реактора. В ходе его испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, опробовать приборы управления реактором и контроля радиации, проверить систему защиты, выработать рекомендации экипажу летающей лаборатории.
В летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж находились в передней герметической кабине, где также размещался радиационный датчик. За кабиной был установлен защитный экран из свинцовой 5-см плиты и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин) общей толщиной около 20 см. В бомбоотсеке был установлен второй радиационный датчик. Ближе к хвостовой части самолета располагался ядерный реактор. Третий радиационный датчик находился в задней части самолёта в кабине кормового стрелка. Еще два датчика смонтировали под консолями крыльев в несъемных металлических обтекателях. Все датчики радиационного контроля были поворотными вокруг вертикальной оси для ориентации в нужную сторону.
Сам реактор был окружен мощной биологической защитной, состоявшей из свинца и комбинированных материалов, и никакой связи с двигателями самолета не имел. Нагретая в активной зоне реактора вода первого контура отдавала тепло в промежуточном теплообменнике воде второго контура, которая в свою очередь охлаждалась в наружном теплообменнике. Наружный теплообменник представлял собой обычный радиатор, который охлаждался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник под фюзеляжем. Реактор немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам. Поскольку биологическая защита ядерного реактора считалась достаточно эффективной, в ней были предусмотрены дистанционно открываемые в полете окна для проведения экспериментов по отраженному излучению. Окна позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях.
Эксплуатация Ту-95ЛАЛ осуществлялась следующим образом. Ядерный реактор с системой биологической защиты устанавливался на платформу, которая аналогично системе подвески бомб поднималась в бомбоотсек самолёта и там проводилась стыковка самолётных систем с реактором. Запуск ядерного реактора в работу из – за условия обеспечения гарантированного теплосъёма с активной зоны (при наличии достаточного расхода воздуха через наружный теплообменник) производился в полёте. Остановка реактора также осуществлялась в воздухе заблаговременно до посадки самолёта (необходимо определённое время для расхолаживания уже заглушенного реактора).
С мая по август 1961 г. было выполнено 34 полёта с «холодным» и работающим ядерным реактором. Полученные результаты дали большой статистический материал по размещению и эксплуатации ядерного реактора на летательном аппарате (в первую очередь по радиационному излучению и системе биологической защиты) и подтвердили принципиальную возможность создания ядерной силовой установки для стратегического бомбардировщика. Была также обозначена и главная проблема которая может возникнуть при эксплуатации данного типа самолётов – опасность радиоактивного заражения огромной территории при авиационной катастрофе.
На основании наземных стендовых и лётных испытаний на летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ в 1965 г. были начаты работы над прототипом будущего стратегического бомбардировщика — экспериментальным самолётом с ядерной силовой установкой Ту-119, а в 1966 г. и над противолодочным самолётом Ан-22ПЛО.
В конце 60-х – начале 70-х годов XX века с появлением новых средств доставки ядерного оружия (в первую очередь атомных подводных лодок, оснащенных баллистическими ракетами межконтинентальной дальности и способными наносить ответные удары из прибрежных районов своей страны) необходимость в стратегическом бомбардировщике с неограниченной дальностью и большой продолжительностью полёта отпала. Работы по Ту-119 так и не продвинулись дальше чертёжной доски, но программа создания противолодочного самолёта Ан-22ПЛО была продолжена.
Расчетные ТТХ Ан-22ПЛО с ядерной силовой установкой:
— дальность полёта — 27500 км
— продолжительность полёта — 50 часов
На выделенном для испытаний Ан-22 «Антей» в рамках программы «Аист» в районе г. Семипалатинск была проведена серия лётных экспериментов по эксплуатации нового типа авиационного ядерного ректора – основе будущей ядерной силовой установки. Всего в течении 1972 г. было выполнено 23 полёта. Новая серия летных экспериментов с действующим ядерным реактором на борту была успешно завершена, были получены необходимые данные для проектирования достаточно эффективной и безопасной авиационной ядерной силовой установки. Советский Союз все-таки обогнал США, вплотную подойдя к созданию реального ядерного самолета. Эта машина радикально отличалась от концепций 1950-х гг. с реакторами открытого цикла, эксплуатация которых была бы связана с огромными трудностями и нанесением колоссального вреда окружающей среде. Благодаря новой защите и закрытому циклу радиационное заражение конструкции самолета и воздуха сводилось к минимуму, а в экологическом плане такая машина даже имела определенные преимущества перед самолетами на химическом топливе. Во всяком случае, если все исправно работает, то выхлопная струя атомного двигателя не содержит ничего, кроме чистого нагретого воздуха. В случае же лётного происшествия проблемы экологической безопасности в проекте Ан-22ПЛО не были решены в достаточной мере. Стержни аварийной защиты реактора прекращали цепную реакцию, но опять же, если реактор не поврежден. А что будет, если это случится в результате удара о землю, и стержни не займут нужное положение? Представляется, что именно опасность подобного развития событий не позволила реализовать в металле этот проект.
Однако советские конструкторы и ученые продолжали поиск решения проблемы. Тем более, что кроме противолодочной функции, атомному самолету нашли новое применение. Оно возникло как логическое развитие тенденции повышения неуязвимости носителей стратегического ядерного оружия. Для повышения неуязвимости межконтинентальных баллистических ракет в СССР их устанавливали на мобильные носители – автомобильные шасси и железнодорожные платформы. Следующим логическим шагом было бы поместить их на самолет, который бы барражировал над своей территорией либо над океанскими просторами. Ввиду своей подвижности этот стратегический авиационный комплекс был бы неуязвим для средств поражения противника, а поднятый в воздух в угрожаемый период обеспечивал неотвратимость ответного удара в случае начала ядерной войны. Главным качеством такого самолета было как можно большее время пребывания в полете, а значит, ядерная силовая установка подходила ему как нельзя лучше.
Наконец, было найдено решение, гарантирующее ядерную безопасность даже в случае летного происшествия. Реактор вместе с первым контуром теплообмена выполнялся в виде автономного блока, оснащенного парашютной системой и способного отделиться от самолета в критический момент и выполнить мягкую посадку. Таким образом, даже если бы самолет разбился, опасность радиационного заражения местности была бы незначительной.
Но реализации этого проекта помешал конец «холодной войны» и распад Советского Союза. Повторился мотив, довольно часто встречающийся в отечественной истории: как только все готово к решению задачи, исчезла сама задача.
Будем надеяться, что человечеству когда – нибудь вновь потребуется летательный аппарат с неограниченной дальностью и продолжительностью полёта. И пусть он будет не военный а гражданский. И тогда будущие конструкторы смогут опереться на результаты труда наших современников.
Литература:
- В.С.Егер. Неизвестный Туполев.- М.: Яуза, Эксмо, 2009.
- Н.В.Якубович. Неизвестный Антонов.- М.: Яуза, Эксмо, 2009.
- Сайт «Мастерок. ЖЖ. РФ». Статья «Атомный самолёт «.
- Сайт «Мы следим за информацией». Статья «
О летательных аппаратах, а если быть более точным - крылатых ракетах с ядерным двигателем, широкая общественность заговорила не так давно. О том, что они существуют, разрабатываются и испытываются, стало известно после соответствующего заявления президента РФ весной этого года.
Между тем сама идея поместить атомную энергетическую установку на летательный аппарат не нова - подобного рода машины разрабатывались и даже испытывались в СССР, причем чуть более чем через десять лет после завершения Великой Отечественной войны.
В 1950-е годы прошлого столетия в СССР, в отличие от США, создание бомбардировщика, движимого атомной энергией, рассматривалось не просто как желательная, а как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств.
Ту-95ЛАЛ
Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Соединенных Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тысяч км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тысяч км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще.
Первые советские стратегические бомбардировщики М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 году насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.
А. Н. Туполев и И. Ф. Незваль
Исправить это положение мог лишь самолет с атомным двигателем, способным обеспечить практически неограниченное время нахождения машины в воздухе. В рамках создания советского атомного бомбардировщика в конце 1957 года к осуществлению этой грандиозной идеи наряду с другими организациями было подключено ОКБ А. Н. Туполева. Ему было поручено создание специальной летающей атомной лаборатории (ЛАЛ).
Конкретно этой темой должен был заниматься филиал ОКБ А. Н. Туполева в небольшом подмосковном поселке Томилино. Его начальником в 1957-м был назначен один из старейших соратников генерального конструктора будущий Герой Социалистического труда Иосиф Фомич Незваль.
Томилинский филиал
Став начальником филиала, Незваль начал с укрепления конструкторского бюро. В Томилино переехала группа конструкторов в составе около сорока человек.
С назначением Незваля начальником Томилинского филиала он по существу стал директором предприятия и по положению должен был заниматься не только конструкторским бюро, но и производством, снабжением, кадрами, бытом, строительством и прочими вопросами. Словом, на него свалилось множество проблем, которыми ему раньше заниматься не приходилось. Но Незваль с этим справился.
Атомный реактор
Средняя часть ЛАЛ
Совместно со специальным научно-исследовательским институтом, вспоминал Незваль, ОКБ поручалась установка на самолет реактора небольшой мощности с целью изучения его влияния на экипаж и радиоэлектронную аппаратуру. На этом этапе в задачу ОКБ входила разработка наиболее компактного размещения на специальной платформе как самого объекта, так и всех необходимых для его нормальной работы систем.
Эта платформа в собранном виде должна была при помощи лебедок подниматься внутрь фюзеляжа через специальный люк и там закрепляться на замках. Платформа с реактором должна была периодически подвергаться осмотру, в связи с чем требовалось, чтобы она могла свободно опускаться на землю.
Подъемная платформа с атомным реактором
Производственное выполнение стенда и доработка самолета под установку платформы с реактором были также возложены на Томилинский филиал. Для сооружения использовали имевшуюся на заводе среднюю часть фюзеляжа Ту-95, которая после необходимых доработок и усилений конструкции была установлена на специальных опорах с ложементами на высоте, соответствующей стояночному положению самолета. Эта часть работы для конструкторов являлась привычной и никакой сложности не представляла.
Что касается материалов, примененных для защиты от радиоактивного излучения, то здесь оказалось много нового и неизвестного. В частности, для биологической защиты были применены совершенно новые материалы, с которыми конструкторы до этого не имели дела. Инженерам пришлось работать с такими веществами, как полиэтилен и церезин с присадкой карбида бора. Для их обработки потребовалось разработать совершенно новую технологию.
Состав этих материалов и рецептура их изготовления были разработаны начальником лаборатории неметаллов филиала А. С. Файнштейном совместно со специалистами из советской химической промышленности. Эти материалы были проверены в специальном институте и были признаны пригодными для применения как на стендовой установке, так и для самолета. Они поставлялись в виде небольших кубиков, которые надо было соединять друг с другом в крупные блоки, а затем придавать им нужную конфигурацию.
Состыкованные части фюзеляжа ЛАЛ
Когда стенд был полностью закончен, посмотреть на него приехали руководители специального института. Осмотрев стенд детально, они были поражены той компактностью, с которой была сделана платформа с установкой реактора и всего оборудования.
В 1958 году стенд был полностью закончен и перевезен на один из восточных аэродромов, где уже было выделено место для его постоянного пребывания. В 1959 году состоялся первый его запуск. Полученные результаты оказались вполне удовлетворительными и позволили выполнять аналогичные работы по этой теме и на самолете.
Летные испытания
К весне 1961-го «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, - вспоминал один из его создателей, ученый-атомщик Н. Н. Пономарев-Степной, - и приехал А. Н. Туполев с министром П. В. Дементьевым, чтобы посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты человека от излучений: „…Надо, чтобы ни малейшей щели не было, иначе нейтроны через нее выйдут“. „Ну и что?“ - не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: „В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута - все замерзнет!“ Министр рассмеялся - мол, теперь с нейтронами все понятно…»
ЛАЛ в полете
С мая по август 1961 года на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М. М. Нюхтиков, Е. А. Горюнов, М. А. Жила и другие, ведущим по машине был инженер Н. В. Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н. Пономарев-Степной и оператор В. Мордашев.
Испытания Ту-95ЛАЛ показали высокую эффективность примененной атомной установки и системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств.
Кроме того, затраты на создание самолета с атомной установкой были оценены в 1 миллиард советских рублей, поэтому из-за высокой стоимости в финансировании работ было отказано.
Данные, полученные в ходе испытаний Ту-95ЛАЛ, позволили ОКБ А. Н. Туполева совместно со смежными организациями разработать крупномасштабную, рассчитанную на два десятилетия программу развития тяжелых боевых самолетов с ядерными силовыми установками. Однако реализации этого проекта помешали конец холодной войны и распад Советского Союза.