В послевоенное время мир победителей был опьянен открывшимися ядерными возможностями. Причем речь идет не только об оружейном потенциале, но и вполне мирном использовании атома. В США, например, помимо атомных танков заговорили о создании даже таких бытовых мелочей, как пылесосы, работающие на цепной ядерной реакции.
В 1955 году глава компании Lewyt обещал выпустить атомный пылесос в течение следующих 10 лет
В начале 1946 года Соединенные Штаты, тогда еще будучи единственной страной с ядерным арсеналом, приняли решение о создании самолета с атомным двигателем. Но из-за неожиданных трудностей работы продвигались крайне медленно. Лишь девять лет спустя удалось поднять в воздух самолет с ядерным реактором на борту. По данным советской разведки, говорить о полноценном планере с атомным двигателем говорить было рано: секретный объект действительно оснастили ядерной установкой, однако она не была подключена к моторам и служила только для испытаний.
Тем не менее деваться было некуда - раз американцы зашли так далеко, значит, и в СССР должны вести работы в том же направлении. 12 августа того же 1955 года выходит постановление Совета министров СССР №1561-868, предписывающее авиационным предприятиям начать проектирование советского атомолета.
Летающая «утка» М-60/М-30
Сложная задача была поставлена сразу перед несколькими конструкторскими бюро. В частности, бюро А. Н. Туполева и В. М. Мясищева должны были разработать летательные аппараты, способные работать на ядерных силовых установках. А бюро Н. Д. Кузнецова и А. М. Люльки поручили построить те самые силовые установки. Курировал эти, как и все прочие атомные проекты СССР, «отец» советской атомной бомбы Игорь Курчатов.
Игорь Курчатов
Почему одни и те же задачи ставили перед несколькими КБ? Тем самым правительство хотело поддержать соревновательный характер работы инженеров. Отставание от США было приличным, поэтому догонять американцев надо было любыми путями.
Всех работников предупредили - речь идет о проекте государственной важности, от которого зависит безопасность родины. По словам инженеров, сверхурочная работа не поощрялась - она считалась нормой. Теоретически работник мог уйти домой в 18 часов, однако коллеги смотрели на него как на пособника врага народа. На следующий день можно было не возвращаться.
Сначала инициативу взяло на себя КБ Мясищева. Тамошние инженеры предложили проект сверхзвукового бомбардировщика М-60. Фактически речь шла об оснащении уже существовавшего М-50 ядерным реактором. Проблема первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 как раз заключалась в катастрофических топливных «аппетитах». Даже при условии двух дозаправок в воздухе 500 тоннами керосина бомбардировщик с трудом мог бы долететь до Вашингтона и вернуться обратно.
Казалось, все вопросы должен был решить атомный двигатель, гарантировавший практически неограниченную дальность и длительность полета. Нескольких граммов урана хватило бы на десятки часов полета. Считалось, что в экстренных случаях экипаж смог бы беспосадочно барражировать в воздухе на протяжении двух недель.
Самолет М-60 планировали оснащать ядерной силовой установкой открытого типа, сконструированной в бюро Архипа Люльки. Такие двигатели были заметно проще и дешевле, но, как впоследствии оказалось, в авиации им было не место.
Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель. 1 - электростартер; 2 - заслонки; 3 - воздуховод прямоточного контура; 4 - компрессор; 5 - камера сгорания; 6 - корпус атомного реактора; 7 - тепловыделяющая сборка 
Итак, в целях безопасности ядерную установку надо было расположить как можно дальше от экипажа. Хвостовая часть фюзеляжа подходила лучше всего. Там предполагалось разместить четыре атомных турбореактивных двигателя. Далее находился бомбоотсек и, наконец, кабина экипажа. Пилотов хотели поместить в глухую свинцовую капсулу весом 60 тонн. Компенсировать отсутствие визуального обзора планировалось с помощью радиолокационных и телевизионных экранов, а также перископов. Многие функции экипажа возлагались на автоматику, а впоследствии предлагалось и вовсе перевести аппарат на полностью автономное беспилотное управление.
Кабина экипажа. 1 - приборная панель; 2 - катапультируемые капсулы; 3 - аварийный люк; 4 - положение крышки люка при входе и выходе из кабины и катапультировании; 5 - свинец; 6 - гидрид лития; 7 - привод люка
Из-за «грязного» типа используемых двигателей обслуживание сверхзвукового стратегического бомбардировщика М-60 надо было осуществлять с минимальным участием людей. Так, силовые установки должны были «цеплять» к самолету прямо перед полетом в автоматическом режиме. Заправка, доставка пилотов, подготовка вооружения - все это тоже должны были делать «роботы». Разумеется, для обслуживания таких атомолетов требовалась полная перестройка существующей инфраструктуры аэродромов, вплоть до закатки новых взлетно-посадочных полос толщиной не менее полуметра.
Из-за всех этих трудностей проект создания М-60 пришлось закрыть еще на этапе чертежей. Вместо него предполагалось построить другой атомолет - М-30 с ядерной установкой закрытого типа. Конструкция реактора при этом была гораздо сложнее, зато вопрос с защитой от радиации стоял не так остро. Самолет должны были оснастить шестью турбореактивными двигателями, питавшимися от одного ядерного реактора. В случае необходимости силовая установка могла работать и на керосине. Масса защиты экипажа и двигателей была почти вдвое меньше, чем у М-60, благодаря чему самолет мог нести полезную нагрузку в 25 тонн.
Первый полет М-30 с размахом крыльев порядка 30 метров был запланирован на 1966 год. Однако и этой машине не суждено было сойти с чертежей и хотя бы частично воплотиться в реальности. К 1960 году в противостоянии авиации и ракетчиков наметилась победа последних. Хрущева убедили, что самолеты нынче не так важны, как раньше, а ключевая роль в борьбе с внешним врагом перешла к ракетам. Как итог - сворачивание почти всех перспективных программ по атомолетам и реструктуризация соответствующих конструкторских бюро. Не минула эта участь и КБ Мясищева, которое потеряло статус самостоятельной единицы и было переориентировано на ракетно-космическую отрасль. Но у авиастроителей оставалась еще одна, последняя надежда.
Дозвуковая «тушка»
Конструкторскому бюро А. Н. Туполева повезло больше. Здесь инженеры параллельно с «мясищевцами» работали над собственным проектом атомолета. Но в отличие от М-60 или М-30, это была намного более приближенная к реальности модель. Во-первых, речь шла о создании дозвукового бомбардировщика на ядерной установке, что было не в пример легче по сравнению с разработкой сверхзвукового самолета. Во-вторых, машину вообще не надо было изобретать заново - для поставленных целей годился уже существующий бомбардировщик Ту-95. Фактически надо было лишь оснастить его атомным реактором.
Андрей Туполев
В марте 1956 года Совет министров СССР поручает Туполеву начать проектирование летающей атомной лаборатории на базе серийного Ту-95. В первую очередь необходимо было что-то делать с габаритами существующих атомных реакторов. Одно дело - оснастить ядерной установкой огромный ледокол, для которого фактически не было массо-габаритных ограничений. Совсем другое - поместить реактор в довольно ограниченное пространство фюзеляжа.
Ту-95
Атомщики утверждали, что в любом случае надо рассчитывать на установку объемом с небольшой дом. И все же перед инженерами КБ Туполева поставили задачу - во что бы то ни стало уменьшить габариты реактора. Каждый лишний килограмм веса силовой установки тянет за собой в виде защиты еще три лишних килограмма нагрузки на самолет. Поэтому борьба велась буквально за каждый грамм. Никаких ограничений не было - денег выделяли столько, сколько было нужно. Конструктору, нашедшему способ снизить вес установки, выплачивали солидную премию.
В конце концов Андрей Туполев показал реактор размером с огромный, но все-таки шкаф, причем полностью соответствующий всем требованиям к защите. По легенде, авиаконструктор при этом не без гордости заявил, что «домов на самолетах не возят», а главный советский атомщик Игорь Курчатов сначала был уверен, что перед ним только макет реактора, а не действующий образец.
Атомный реактор в недрах Ту-95 В итоге установку приняли и одобрили. Однако сначала надо было провести серию наземных испытаний. На основе средней части фюзеляжа бомбардировщика на одном из аэродромов под Семипалатинском построили стенд с атомной установкой. В ходе тестирования реактор вышел на заданный уровень мощности. Как оказалось, самая большая проблема касалась не столько реактора, сколько биозащиты и работы электроники - живые организмы получали слишком высокую дозу облучения, а приборы могли вести себя непредсказуемо. Решили, что отныне основное внимание надо уделять не реактору, который в принципе был готов для использования в самолетах, а надежной защите от радиации.
Первые варианты защиты были чересчур грандиозные. Участники событий вспоминают фильтр высотой с 14-этажный дом, 12 «этажей» которого уходили под землю, а два возвышались над поверхностью. Толщина защитного слоя достигала полуметра. Конечно, найти практическое применение таким технологиям в атомолете было невозможно.
Может, стоило воспользоваться наработками инженеров КБ Мясищева и спрятать экипаж в свинцовой капсуле без окон и дверей? Данный вариант не подходил из-за размеров и веса. Поэтому придумали защиту совершенно нового типа. Она представляла собой покрытие из свинцовых плит толщиной 5 сантиметров и 20-сантиметрового слоя из полиэтилена и церезина - продукта, получаемого из нефтяного сырья и отдаленно напоминающего хозяйственное мыло.
Удивительно, но бюро Туполева удалось пережить непростой для авиаконструкторов 1960 год. Не в последнюю очередь благодаря тому, что атомолет на базе Ту-95 был уже вполне реальной машиной, способной подняться в воздух на атомной тяге в ближайшие годы. Осталось лишь провести воздушные испытания.
В мае 1961 года в небо поднялся нашпигованный датчиками бомбардировщик Ту-95М №7800408 с ядерным реактором на борту и четырьмя турбовинтовыми двигателями мощностью по 15 000 лошадиных сил каждый. Атомная силовая установка не была подсоединена к моторам - самолет летел на авиакеросине, а работающий реактор пока нужен был для того, чтобы оценить поведение техники и уровень облучения пилотов. Всего с мая по август бомбардировщик совершил 34 испытательных полета.
Выяснилось, что в течение двухдневного полета пилоты получали облучение в 5 бэр. Для сравнения, сегодня для работников АЭС считается нормой облучение до 2 бэр, но не в течение двух дней, а за год. Предполагалось, что в экипаж атомолетов будут входить мужчины старше 40 лет, у которых уже есть дети.
Радиацию вбирал в себя и корпус бомбардировщика, который после полета надо было изолировать для «очистки» на несколько дней. В целом радиационную защиту признали эффективной, однако недоработанной. Кроме того, долгое время никто не знал, как быть с возможными авариями атомолетов и последующим заражением больших пространств ядерными компонентами. Впоследствии реактор предлагалось оснастить парашютной системой, способной в экстренном случае отделить ядерную установку от корпуса самолета и мягко ее приземлить.
Но было поздно - внезапно атомолеты-бомбардировщики стали никому не нужны. Забросать врагов чем-нибудь посмертоноснее оказалось гораздо удобнее и дешевле с помощью межконтинентальных баллистических ракет или незаметных атомных подводных лодок. Андрей Туполев, правда, не терял надежды построить атомолет. Он рассчитывал, что в 1970-х годах начнется разработка сверхзвуковых атомных самолетов Ту-120, но этим надеждам не суждено было сбыться. Вслед за США в середине 1960-х СССР прекратил все исследования, связанные с атомолетами. Ядерный реактор еще планировали использовать в самолетах, ориентированных на охоту за подлодками. Даже провели несколько испытаний Ан-22 с атомной установкой на борту, но о прежнем размахе можно было только мечтать. Несмотря на то, что в СССР вплотную подошли к созданию атомного самолета (по сути, оставалось лишь подключить ядерную установку к двигателям), до мечты так и не дотянулись.
Переоборудованный и прошедший десятки испытаний Ту-95, который мог стать первым в мире атомолетом, долгое время стоял на аэродроме под Семипалатинском. После снятия реактора самолет передали в Иркутское военное авиационно-техническое училище, а в ходе перестройки пустили на металлолом.
Последние сто лет авиация играет настолько большую роль в истории человечества, что тот или иной проект запросто мог бы перевернуть развитие цивилизации. Кто знает, возможно, пойди история чуть-чуть другим путем, и сегодня небесные просторы бороздили бы пассажирские атомные самолеты, бабушкины ковры убирались бы пылесосами на ядерной тяге, смартфоны достаточно было бы заряжать раз в пять лет, а к Марсу и обратно пять раз в день курсировали бы космические корабли. Казалось, полвека назад была решена сложнейшая задача. Вот только результатами решения так никто и не воспользовался.
April 22nd, 2013
Проект стратегического атомного бомбардировщика М-60
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 оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.
Туполевская летающая лаборатория, построенная на базе Ту-95 в рамках проекта "119", оказалась фактически единственным летательным аппаратом, на котором идея атомной силовой установки была хоть как-то реализована в металле.
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.
Научным руководителем работ стал будущий академик А.П.Александров. Рассматривались несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывались различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и т.д. Исследовались приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 г. Александров докладывал Курчатову: «...Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых 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.
Атомный ТРД схемы "коромысло"
Атомный ТРД "соосной" схемы
Одна из возможных компоновок атомного гидросамолета Мясищева
Проект атомной летающей лаборатории
на базе М-50
Проект стратегического атомного бомбардировщика М-30
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.
Наземный стенд для испытаний реактора
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.
Размещение реактора и датчиков облучения на Ту-95ЛАЛ
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.
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.
Ту-95ЛАЛ. На переднем плане - контейнер с датчиком излучения
В отличие от коллектива В.М.Мясищева, пытавшегося создать сверхзвуковой стратегический самолет, перед ОКБ-156 А.Н.Туполева первоначально поставили более реальную задачу - разработать дозвуковой бомбардировщик. Практически эта задача была точно такой же, как стоявшая перед американскими конструкторами - оснастить реактором уже существующую машину, в данном случае Ту-95. Однако не успели туполевцы даже осмыслить предстоявшую работу, как в декабре 1955 г. по каналам советской разведки стали поступать сообщения о проведении в США испытательных полетов В-36 с реактором на борту. Вспоминает Н.Н.Пономарев-Степной, ныне академик, а в те годы еще молодой сотрудник курчатовского института: «...Однажды Меркину [один из ближайших коллег Курчатова, - авт.] позвонил Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое нас так волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов предложил Туполеву провести аналогичные эксперименты…».
28 марта 1956 г. вышло Постановление СМ СССР, согласно которому в ОКБ Туполева началось проектирование летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного Ту-95. Непосредственные участники этих работ В.М.Вуль и Д.А.Антонов рассказывают о том времени: “...Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой - сначала все ясно понять - А.Н.Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны А.П.Александров, А.И.Лейпунский, Н.Н.Пономарев-Степной, В.И.Меркин и др. рассказывали нам о физических основах атомных процессов, устройстве реакторов, требованиях к защите, к материалам, системе управления и т.д. Очень скоро на этих семинарах начались оживленные обсуждения: как сочетать атомную технику с самолетными требованиями и ограничениями. Вот один из примеров таких дискуссий: объем реакторной установки атомщики первоначально обрисовали нам, как объем небольшого дома. Но компоновщики ОКБ сумели сильно «обжать» ее габариты, особенно защитных конструкций, выполнив при этом все заявленные требования по уровню защиты для ЛАЛ. На одном из семинаров А.Н.Туполев заметил, что “…домов на самолетах не возят” и показал нашу компоновку. Атомщики были удивлены - они впервые встретились с таким компактным решением. После тщательного анализа она была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95”.
Ту-95ЛАЛ. Обтекатели и воздухозаборник реактора
В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т.ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.
К работе по ЛАЛ подключились многие отделы ОКБ, так как переделке подверглись фюзеляж самолета и значительная часть оборудования и агрегатов. Основная нагрузка легла на компоновщиков (С.М.Егера, Г.И.Зальцмана, В.П.Сахарова и др.) и на отдел силовых установок (К.В.Минкнера, В.М.Вуля, А.П.Балуева, Б.С.Иванова, Н.П.Леонова и др.). Руководил всем сам А.Н.Туполев. Своим ведущим помощником по этой теме он назначил Г.А.Озерова.
Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавлявшемуся И.Ф.Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии.
Они были разработаны в отделе неметаллов ОКБ под руководством А.С.Файнштейна. Защитные материалы и элементы конструкции из них были созданы совместно со специалистами химической промышленности, проверены ядерщиками и признаны пригодными для применения. В 1958 г. наземный стенд был построен и перевезен на Половинку - так называлась экспериментальная база на одном из аэродромов под Семипалатинском. В июне следующего года состоялся первый запуск реактора на стенде. В ходе его испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, опробовать приборы управления и контроля радиации, систему защиты, выработать рекомендации экипажу ЛАЛ. Одновременно подготовили и реакторную установку для ЛАЛ.
Ту-95ЛАЛ. Демонтаж реактора.
В летающую лабораторию, получившую обозначение Ту-95ЛАЛ, был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М №7800408 с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где также размещался датчик, фиксировавший проникающее излучение. За кабиной был установлен защитный экран из свинцовой 5-см плиты и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин) общей толщиной около 20 см. В бомбоотсеке, где в будущем должна была располагаться боевая нагрузка, был установлен второй датчик. За ним, ближе к хвосту самолета, располагался реактор. Третий датчик находился в задней кабине машины. Еще два датчика смонтировали под консолями крыла в несъемных металлических обтекателях. Все датчики были поворотными вокруг вертикальной оси для ориентации в нужную сторону.
Сам реактор был окружен мощной защитной оболочкой, также состоявшей из свинца и комбинированных материалов, и никакой связи с двигателями самолета не имел - служил только источником излучения. Дистиллированная вода использовалась в нем как замедлитель нейтронов и, одновременно, как теплоноситель. Нагретая вода отдавала тепло в промежуточном теплообменнике, входивший в замкнутый первичный контур циркуляции воды. Через его металлические стенки тепло отводилось в воду вторичного контура, в котором рассеивалось в водо-воздушном радиаторе. Последний продувался 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 круговая защита реактора считалась достаточно эффективной, в ней были предусмотрены открываемые в полете окна для проведения экспериментов по отраженному излучению. Окна позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях. Управление их открытием и закрытием производилось с пульта экспериментаторов в кабине экипажа.
Проект атомного противолодочного самолета на базе Ту-114
Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 г. К весне 1961 г. «...самолет стоял на аэродроме под Москвой, - продолжает рассказ Н.Н.Пономарев-Степной, - и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты 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…».
С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В.Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н.Пономарев-Степной и оператор В.Мордашев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В.Мадеев и С.Королев.
Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной 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 ядерными компонентами.
Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других самолетов в Советском Союзе - был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. Начальник училища генерал-майор С.Г.Калицов, прослуживший ранее много лет в дальней авиации, имел мечту о создании музея дальней авиации. Естественно, тепловыделяющие элементы из активной зоны реактора уже были изъяты. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет посчитали за боевую единицу, разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он исчез в металлолом.
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 и приступить к ее реализации. Поскольку ОКБ-23 уже не существовало, туполевцы планировали заняться как дозвуковыми, так и сверхзвуковыми стратегическими самолетами. Важным этапом на этом пути должен был стать экспериментальный самолет “119” (Ту-119) с двумя обычными турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя разрабатывавшимися на их основе атомными НК-14А. Последние работали по закрытому циклу и во время взлета и посадки имели возможность использовать обычный керосин. По сути, это был тот же Ту-95М, но с реактором по типу ЛАЛ и системой трубопроводов от реактора к внутренним двигателям. Поднять в воздух эту машину предполагалось в 1974 г. По замыслу Туполева, Ту-119 был призван играть роль переходного к самолету с четырьмя НК-14А, основным назначением которого должна была стать противолодочная оборона (ПЛО). Работу над этой машиной намечалось начать во второй половине 1970-х гг. За основу собирались взять пассажирский Ту-114, в сравнительно «толстый» фюзеляж которого легко вписывались и реактор, и комплекс противолодочного вооружения.
Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением “120” (Ту-120). Предполагалось, что все они будут оснащены ядерными ТРД закрытого цикла разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова. Первым в этом ряду должен был стать дальний бомбардировщик, близкий по назначению к Ту-22. Самолет выполнялся по нормальной аэродинамической схеме и представлял собой высокоплан со стреловидными крылом и оперением, велосипедным шасси, реактором с двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа, на максимальном удалении от кабины экипажа. Вторым проектом был маловысотный ударный самолет с низкорасположенным треугольным крылом. Третьим стал проект дальнего стратегического бомбардировщика с
И все же туполевской программе, как и проектам Мясищева, не суждено было воплотиться в реальные конструкции. Пусть на несколько лет позже, но правительство СССР закрыло и ее. Причины, по большому счету, были такими же, что и в США. Главная - атомный бомбардировщик оказался неподъемно сложной и дорогой системой вооружения. Только что появившиеся межконтинентальные баллистические ракеты решали задачу тотального уничтожения противника гораздо дешевле, быстрее и, если так можно выразиться, гарантированней. Да и денег у советской страны не хватило - в тот период шло интенсивное развертывание МБР и ядерного подводного флота, на что уходили все средства. Свою роль сыграла и нерешенность проблем безопасной эксплуатации атомных самолетов. Политический азарт также покинул советское руководство: к тому времени американцы уже свернули работы в этой области, и догонять стало некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.
А наземный стенд ЛАЛ оказался удобной исследовательской установкой. Даже после закрытия авиационной тематики он многократно использовался для других работ по определению влияния радиационного излучения на различные материалы, приборы и т.д. По оценке специалистов ОКБ Туполева “…полученные на ЛАЛ и стенде-аналоге материалы исследований значительно увеличили знания по научно-техническим, компоновочно-конструкторским, эксплуатационным, экологическим и другим проблемам создания атомных СУ, и мы испытываем поэтому большое удовлетворение результатами этой работы. При этом не меньшее удовлетворение мы получили, когда эти работы были прекращены, т.к. по своему и мировому опыту знали, что абсолютно безаварийной авиации не существует. Невозможно на 100% избежать отдельных происшествий ввиду сложности научно-технических и человеческих проблем”.
Тем не менее, закрытие атомной тематики в ОКБ Туполева вовсе не означало отказа от ядерной силовой установки как таковой. Военно-политическое руководство СССР отказалось лишь от использования атомного самолета в качестве средства доставки оружия массового поражения непосредственно к цели. Эту задачу возложили на баллистические ракеты, в т.ч. базирующиеся на подводных лодках. Субмарины могли скрытно месяцами дежурить у берегов Америки и в любой момент нанести молниеносный удар с близкого расстояния. Естественно, американцы стали предпринимать меры, направленные на борьбу с советскими подводными ракетоносцами, и лучшим средством такой борьбы оказались специально созданные атакующие подлодки. В ответ советские стратеги решили организовать охоту на эти скрытные и подвижные корабли, да еще в районах, удаленных на тысячи миль от родных берегов. Было признано, что наиболее эффективно с такой задачей мог бы справиться достаточно большой противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета, обеспечить которую мог только атомный реактор.
Размах всегда был свойственен советским военным программам, и на этот раз сверхдальнюю машину ПЛО решили создавать на базе самого большого самолета мира тех лет Ан-22 «Антей». 26 октября 1965 г. вышло соответствующее Постановление ЦК КПСС и СМ СССР. Внимание военных «Антей» привлек благодаря большим внутренним объемам фюзеляжа, идеально подходящего для размещения большого боекомплекта противолодочного оружия, рабочих мест операторов, помещений для отдыха и, конечно же, реактора. Силовая установка должна была включать двигатели НК-14А - те же, что и в проектах Туполева. На взлете и посадке они должны были использовать обычное топливо, развивая 13000 э.л.с., а в полете их работу обеспечивал реактор (8900 э.л.с.). Расчетную продолжительность барражирования определили в 50 часов, а дальность полета - 27500 км. Хотя, конечно, «в случае чего» Ан-22ПЛО должен был находиться в воздухе “сколько надо” - неделю, две, пока не откажет матчасть.
Продолжение следует...
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 «
Проект стратегического атомного бомбардировщика М-60
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 оружия 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.
Научным руководителем работ стал будущий академик А.П.Александров. Рассматривались несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывались различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и т.д. Исследовались приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 г. Александров докладывал Курчатову: «…Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых 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.
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.
В отличие от коллектива В.М.Мясищева, пытавшегося создать сверхзвуковой стратегический самолет, перед ОКБ-156 А.Н.Туполева первоначально поставили более реальную задачу – разработать дозвуковой бомбардировщик. Практически эта задача была точно такой же, как стоявшая перед американскими конструкторами – оснастить реактором уже существующую машину, в данном случае Ту-95. Однако не успели туполевцы даже осмыслить предстоявшую работу, как в декабре 1955 г. по каналам советской разведки стали поступать сообщения о проведении в США испытательных полетов В-36 с реактором на борту. Вспоминает Н.Н.Пономарев-Степной, ныне академик, а в те годы еще молодой сотрудник курчатовского института: «…Однажды Меркину [один из ближайших коллег Курчатова, – авт.] позвонил Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое нас так волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов предложил Туполеву провести аналогичные эксперименты…».
28 марта 1956 г. вышло Постановление СМ СССР, согласно которому в ОКБ Туполева началось проектирование летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного Ту-95. Непосредственные участники этих работ В.М.Вуль и Д.А.Антонов рассказывают о том времени: “…Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой - сначала все ясно понять - А.Н.Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны А.П.Александров, А.И.Лейпунский, Н.Н.Пономарев-Степной, В.И.Меркин и др. рассказывали нам о физических основах атомных процессов, устройстве реакторов, требованиях к защите, к материалам, системе управления и т.д. Очень скоро на этих семинарах начались оживленные обсуждения: как сочетать атомную технику с самолетными требованиями и ограничениями. Вот один из примеров таких дискуссий: объем реакторной установки атомщики первоначально обрисовали нам, как объем небольшого дома. Но компоновщики ОКБ сумели сильно «обжать» ее габариты, особенно защитных конструкций, выполнив при этом все заявленные требования по уровню защиты для ЛАЛ. На одном из семинаров А.Н.Туполев заметил, что “…домов на самолетах не возят” и показал нашу компоновку. Атомщики были удивлены - они впервые встретились с таким компактным решением. После тщательного анализа она была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95”.
В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т.ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.
Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавлявшемуся И.Ф.Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии.
Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 г. К весне 1961 г. «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, - продолжает рассказ Н.Н.Пономарев-Степной, - и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты 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…».
С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В.Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н.Пономарев-Степной и оператор В.Мордашев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В.Мадеев и С.Королев.
Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной 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 ядерными компонентами.
Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других самолетов в Советском Союзе – был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. Начальник училища генерал-майор С.Г.Калицов, прослуживший ранее много лет в дальней авиации, имел мечту о создании музея дальней авиации. Естественно, тепловыделяющие элементы из активной зоны реактора уже были изъяты. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет посчитали за боевую единицу, разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он исчез в металлолом.
Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением “120” (Ту-120). Предполагалось, что все они будут оснащены ядерными ТРД закрытого цикла разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова. Первым в этом ряду должен был стать дальний бомбардировщик, близкий по назначению к Ту-22. Самолет выполнялся по нормальной аэродинамической схеме и представлял собой высокоплан со стреловидными крылом и оперением, велосипедным шасси, реактором с двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа, на максимальном удалении от кабины экипажа. Вторым проектом был маловысотный ударный самолет с низкорасположенным треугольным крылом. Третьим стал проект дальнего стратегического бомбардировщика с
И все же туполевской программе, как и проектам Мясищева, не суждено было воплотиться в реальные конструкции. Пусть на несколько лет позже, но правительство СССР закрыло и ее. Причины, по большому счету, были такими же, что и в США. Главная – атомный бомбардировщик оказался неподъемно сложной и дорогой системой вооружения. Только что появившиеся межконтинентальные баллистические ракеты решали задачу тотального уничтожения противника гораздо дешевле, быстрее и, если так можно выразиться, гарантированней. Да и денег у советской страны не хватило - в тот период шло интенсивное развертывание МБР и ядерного подводного флота, на что уходили все средства. Свою роль сыграла и нерешенность проблем безопасной эксплуатации атомных самолетов. Политический азарт также покинул советское руководство: к тому времени американцы уже свернули работы в этой области, и догонять стало некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.
Тем не менее, закрытие атомной тематики в ОКБ Туполева вовсе не означало отказа от ядерной силовой установки как таковой. Военно-политическое руководство СССР отказалось лишь от использования атомного самолета в качестве средства доставки оружия массового поражения непосредственно к цели. Эту задачу возложили на баллистические ракеты, в т.ч. базирующиеся на подводных лодках. Субмарины могли скрытно месяцами дежурить у берегов Америки и в любой момент нанести молниеносный удар с близкого расстояния. Естественно, американцы стали предпринимать меры, направленные на борьбу с советскими подводными ракетоносцами, и лучшим средством такой борьбы оказались специально созданные атакующие подлодки. В ответ советские стратеги решили организовать охоту на эти скрытные и подвижные корабли, да еще в районах, удаленных на тысячи миль от родных берегов. Было признано, что наиболее эффективно с такой задачей мог бы справиться достаточно большой противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета, обеспечить которую мог только атомный реактор.В общем, установили реактор на платформу, закатили в Ан-22 № 01-07 и в начале сентября вылетели в Семипалатинск. От ОКБ Антонова в программе участвовали летчики В.Самоваров и С.Горбик, ведущий инженер по двигателям В.Воротников, начальник наземной бригады А.Эскин и я – ведущий конструктор по спецустановке. С нами был представитель ЦИАМ Б.Н.Омелин. На полигоне присоединились военные, ученые-ядерщики из Обнинска, всего набралось человек 100. Руководил группой полковник Герасимов. Программа испытаний была названа «Аист», и мы нарисовали на боку реактора маленький силуэт этой птицы. На самолете никаких особенных внешних обозначений не было. Все 23 полета по программе «Аист» прошли гладко, было лишь одно ЧП. Однажды Ан-22 взлетел для трехчасового полета, но тут же приземлился. Реактор не включался. Причина оказалась в некачественном штепсельном разъеме, в котором все время нарушался контакт. Разобрались, вставили в ШР спичку – все заработало. Так и летали со спичкой до конца программы.
На прощание, как водится в подобных случаях, устроили небольшое застолье. Это был праздник мужчин, сделавших свое дело. Выпили, разговорились с военными, физиками. Радовались, что возвращаемся домой, к семьям. А вот физики все больше мрачнели: большинство из них были оставлены женами: 15-20 лет работы в области ядерных исследований негативно отразились на их здоровье. Зато у них были другие утешения: после наших полетов пятеро из них стали докторами наук, а человек пятнадцать – кандидатами».
Итак, новая серия летных экспериментов с реактором на борту завершилась успешно, были получены необходимые данные для проектирования достаточно эффективной и безопасной авиационной ядерной СУ. Советский Союз все-таки обогнал США, вплотную подойдя к созданию реального атомного 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.
4. Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель:
1 - электростартер; 2 - заслонки; 3 - воздуховод прямоточного контура; 4 - компрессор;
5 - камера сгорания; 6 - корпус атомного реактора; 7 - тепловыделяющая сборка.
Но это - если… На случай же летного происшествия проблемы экологической безопасности в проекте Ан-22ПЛО не были решены в достаточной мере. Выстреливание угольных стержней в активную зону действительно прекращало 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 пусковых установок МБР в результате придания им мобильности. В начале 1980 гг. США разработали стратегическую систему МХ, в которой ракеты постоянно перемещались между многочисленными укрытиями, лишая противника даже теоретической возможности уничтожить их точечным ударом. В СССР межконтинентальные ракеты установили на автомобильное 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 он был бы неуязвим для средств ракетного нападения противника. Главным качеством такого самолета было как можно большее время пребывания в полете, а значит, ядерная СУ подходила ему как нельзя лучше.
…Реализации этого проекта помешал конец «холодной войны» и распад Советского Союза. Повторился мотив, довольно часто встречающийся в истории отечественной авиации: как только все готово к решению задачи, исчезла сама задача. Но мы, пережившие чернобыльскую катастрофу, не очень расстроены по этому поводу. И лишь возникает вопрос: как относиться к тем колоссальным интеллектуальным и материальным затратам, которые понесли СССР и США, десятилетиями пытаясь создать атомный самолет? Ведь все впустую!.. Не совсем. У американцев есть выражение: «Мы заглядываем за горизонт». Так говорят, когда выполняют работу, зная, что сами никогда не воспользуются ее результатами, что эти результаты могут оказаться полезными лишь в отдаленном будущем. Может быть, когда-нибудь человечество вновь поставит перед собой задачу постройки летательного аппарата на ядерной энергии. Может даже, это будет не боевой самолет, а грузовое или, скажем, научное воздушное судно. И тогда будущие конструкторы смогут опереться на результаты труда наших современников. Которые всего лишь заглянули за горизонт…
М-60 с двигателями соосной схемы
Вариант компоновки гидросамолета М-60М
Береговая база атомных гидросамолетов
Схема высотного бомбардировщика М-30
Появление атомной бомбы породило у обладателей этого чудо-оружия искушение выиграть войну всего несколькими точными ударами по промышленным центрам противника. Останавливало их только то, что эти центры располагались, как правило, в глубоком и хорошо защищенном тылу. Все послевоенные силы сосредоточились как раз на надежных средствах доставки «спецгруза». Выбор оказался невелик — баллистические и крылатые ракеты и сверхдальняя стратегическая авиация. В конце 40-х весь мир склонился к бомбардировщикам: на развитие дальней авиации были выделены такие гигантские средства, что последующее десятилетие стало «золотым» для развития авиации. За короткое время в мире появилось множество самых фантастических проектов и летательных аппаратов. Даже обескровленная войной Великобритания блеснула великолепными стратегическими бомбардировщиками Valient и Vulcan. Но самыми невероятными проектами были стратегические сверхзвуковые бомбардировщики с атомными силовыми установками. Даже спустя полстолетия они завораживают своей смелостью и безумием.
Атомный след
В 1952 году в США взлетает легендарный B-52, через год — первый в мире сверхзвуковой тактический бомбардировщик A-5 Vigilante, а еще через три — сверхзвуковой стратегический XB-58 Hustler. СССР не отставал: одновременно с B-52 в воздух поднимается стратегический межконтинентальный бомбардировщик Ту-95, а 9 июля 1961 года весь мир шокирует показанный на авиапараде в Тушино гигантский сверхзвуковой бомбардировщик М-50, который, промчавшись над трибунами, сделал горку и растворился в небе. Мало кто догадывался, что это был последний полет супербомбардировщика.
Дело в том, что радиус полета построенного экземпляра не превышал 4000 км. И если для США, окруживших СССР военными базами, этого было достаточно, то для достижения американской территории с советских аэродромов требовалась дальность не менее 16 тыс. км. Расчеты показывали, что даже при двух заправках топливом дальность М-50 со «спецгрузом» массой 5 т не превышала 14 тыс. км. При этом такой полет требовал целое озеро топлива (500 т) для бомбардировщика и топливозаправщиков. Для поражения же удаленных целей на территории США и свободного выбора трассы полета для обхода районов ПВО требовалась дальность в 25 тыс. км. Обеспечить ее на сверхзвуковом полете могли только самолеты с ядерными силовыми установками.
Подобный проект только сейчас кажется диким. В начале 50-х он казался не более экстравагантным, чем размещение реакторов на подводных лодках: и то и другое давало практически неограниченный радиус действия. Вполне обычным постановлением Совета Министров СССР от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию, а ОКБ Мясищева — выполнить проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора Архипа Люльки».
Специальные двигатели
Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) по конструкции очень сильно напоминает обычный турбореактивный двигатель (ТРД). Только если в ТРД тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, то в ТРДА воздух нагревается, проходя через реактор.
Активная зона авиационного атомного реактора на тепловых нейтронах набиралась из керамических тепловыделяющих элементов, в которых имелись продольные шестигранные каналы для прохода нагреваемого воздуха. Расчетная тяга разрабатываемого двигателя должна была составить 22,5 т. Рассматривалось два варианта компоновки ТРДА — «коромысло», при котором вал компрессора располагался вне реактора, и «соосный», где вал проходил по оси реактора. В первом варианте вал работал в щадящем режиме, во втором требовались специальные высокопрочные материалы. Но соосный вариант обеспечивал меньшие размеры двигателя. Поэтому одновременно прорабатывались варианты с обеими двигательными установками.
Первым в СССР самолетом с атомным двигателем должен был стать бомбардировщик М-60, разрабатываемый на основе существующего М-50. При условии создания двигателя с компактным керамическим реактором, разрабатываемый самолет должен был иметь дальность полета не менее 25 тыс. км при крейсерской скорости 3000−3200 км/ч и высоте полета порядка 18−20 км. Взлетная масса супербомбардировщика должна была превысить 250 т.
Летающий Чернобыль
При взгляде на эскизы и макеты всех атомных самолетов Мясищева сразу бросается в глаза отсутствие традиционной кабины экипажа: она неспособна защитить летчиков от радиационного излучения. Поэтому экипаж ядерного самолета должен был располагаться в герметичной многослойной капсуле (преимущественно, свинцовой), масса которой вместе с системой жизнеобеспечения составляла до 25% массы самолета — более 60 т! Радиоактивность внешнего воздуха (ведь он проходил через реактор) исключала возможность использования его для дыхания, поэтому для наддува кабины использовалась кислородноазотная смесь в пропорции 1:1, получаемая в специальных газификаторах путем испарения жидких газов. Аналогично противорадиационным системам, применяемым на танках, в кабине поддерживалось избыточное давление, исключающее попадание внутрь атмосферного воздуха.
Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.
Катапультная установка состояла из кресла и защитного контейнера, ограждающего экипаж не только от сверхзвукового воздушного потока, но и от мощного радиационного излучения двигателя. Задняя стенка имела 5сантиметровое свинцовое покрытие.
Понятно, что поднять в воздух, а тем более посадить 250-тонную машину, прильнув к окуляру перископа, было практически невозможно, поэтому бомбардировщик оборудовался полностью автоматической системой самолетовождения, которая обеспечивала автономный взлет, набор высоты, заход и наведение на цель, возвращение и посадку. (Все это в 50-х годах — за 30 лет до автономного полета «Бурана»!)
После того как выяснилось, что самолет сможет решать практически все задачи сам, появилась логическая идея сделать беспилотный вариант — легче как раз на те самые 60 т. Отсутствие громоздкой кабины также уменьшало на 3 м диаметр самолета и на 4 м — длину, что позволяло создать аэродинамически более совершенный планер по типу «летающее крыло». Однако в ВВС проект поддержки не нашел: считалось, что беспилотный самолет не в состоянии обеспечить маневр, необходимый в создавшейся конкретной обстановке, что приводит к большей поражаемости беспилотного аппарата.
Пляжный бомбардировщик
Наземный комплекс обслуживания атомных самолетов представлял собой не менее сложное сооружение, чем сами машины. Ввиду сильного радиационного фона практически все работы были автоматизированы: заправка, подвеска вооружения, доставка экипажа. Атомные двигатели хранились в специальном хранилище и монтировались на самолете непосредственно перед вылетом. Мало того, облучение материалов в полете потоком нейтронов приводило к активации конструкции самолета. Остаточное излучение было настолько сильным, что делало невозможным свободный подход к машине без применения специальных мер в течение 23 месяцев после снятия двигателей. Для отстоя таких самолетов в аэродромном комплексе отводились специальные площадки, а конструкция самих машин предусматривала быстрый монтаж основных блоков посредством манипуляторов. Гигантская масса атомных бомбардировщиков требовала особых взлетных полос, с толщиной покрытия около 0,5 м. Ясно было, что такой комплекс в случае начала войны был чрезвычайно уязвим.
Именно поэтому под индексом М-60М параллельно разрабатывался сверхзвуковой гидросамолет с атомным двигателем. Каждый район базирования таких самолетов, рассчитанный на обслуживание 10−15 гидросамолетов, занимал участок побережья в 50−100 км, что обеспечивало достаточную степень рассредоточения. Базы могли располагаться не только на юге страны. В СССР был тщательно изучен опыт Швеции по поддержанию в 1959 году водных акваторий круглый год в незамерзающем состоянии. Используя несложное оборудование для подачи воздуха по трубам, шведам удалось обеспечить циркуляцию теплых слоев воды со дна водоемов. Сами базы предполагалось строить в мощных прибрежных скальных массивах.
Атомный гидросамолет был довольно необычной компоновки. Воздухозаборники были удалены от поверхности воды на 1,4 м, что исключало попадание в них воды при волнении до 4-х баллов. Реактивные сопла нижних двигателей, расположенные на высоте 0,4 м, в случае необходимости наполовину перекрывались специальными заслонками. Впрочем, целесообразность заслонок подвергалась сомнению: гидросамолет должен был находиться на воде только с включенными двигателями. Со снятыми реакторами самолет базировался в специальном самоходном доке.
Для взлета с водной поверхности применялась уникальная комбинация выдвижных подводных крыльев, носовой и подкрыльевых гидролыж. Подобная конструкция на 15% снижала площадь поперечного сечения самолета и уменьшала его массу. Гидросамолет М-60М, как и сухопутный родственник М-60, мог находиться с боевой нагрузкой в 18 т на высоте 15 км более суток, что позволяло решать основные поставленные задачи. Однако сильное предполагаемое радиационное загрязнение мест базирования привело к тому, что в марте 1957 года проект был закрыт.
По следам подводных лодок
Закрытие проекта М-60 вовсе не означало прекращение работ над атомной тематикой. Был поставлен крест только на атомных силовых установках с «открытой» схемой — когда атмосферный воздух проходил напрямую через реактор, подвергаясь сильному радиационному заражению. Надо отметить, что проект М-60 начинал разрабатываться, когда еще не было даже опыта создания атомных подводных лодок. Первая АПЛ К-3 «Ленинский комсомол» была спущена на воду в 1957-м — как раз в год прекращения работ над М-60. Реактор К-3 работал по «закрытой» схеме. В реакторе происходил нагрев теплоносителя, который потом превращал воду в пар. Ввиду того, что теплоноситель постоянно находился в замкнутом изолированном контуре, радиационного заражения окружающей среды не происходило. Успех такой схемы во флоте активизировал работы в этой области и в авиации. Постановлением правительства от 1959 года ОКБ Мясищева поручается разработка нового высотного самолета М-30 с атомной силовой установкой «закрытого» типа. Самолет предназначался для нанесения ударов бомбами и управляемыми ракетами по особо важным малоразмерным целям на территории США и авианосным ударным соединениям на океанских просторах.
Разработка двигателя для нового самолета была поручена ОКБ Кузнецова. При проектировании конструкторы столкнулись с неприятным парадоксом — падением тяги атомного двигателя с понижением высоты. (Для обычных самолетов все было в точности наоборот — тяга падала с набором высоты.) Начались поиски оптимальной аэродинамической схемы. В конце концов остановились на схеме «утка» с крылом переменной стреловидности и пакетным расположением двигателей. Единый реактор по мощным замкнутым трубопроводам должен был доставлять жидкий теплоноситель (литий и натрий) к 6 воздушно-реактивным двигателям НК-5. Предусматривалось дополнительное использование углеводородного топлива на взлете, выходе на крейсерскую скорость и выполнении маневров в районе цели. К середине 60-го года предварительный проект М30 был готов. В связи с гораздо меньшим радиоактивным фоном от новой двигательной установки, существенно была облегчена защита экипажа, а кабина получила остекление из свинцового стекла и плексигласа общей толщиной 11 см. В качестве основного вооружения предусматривались две управляемые ракеты К-22. По планам подняться в воздух М-30 должен был не позже 1966 года.
Кнопочная война
Однако в 1960 году произошло историческое совещание по перспективам развития стратегических систем оружия. В результате Хрущев принял решения, за которые его до сих пор называют могильщиком авиации. По правде говоря, Никита Сергеевич тут ни при чем. На совещании ракетчики во главе с Королевым выступили куда более убедительно, чем разобщенные авиастроители. На вопрос, сколько времени требуется на подготовку вылета стратегического бомбардировщика с ядерным боеприпасом на борту, самолетчики ответили — сутки. Ракетчикам потребовались минуты: «Нам бы только гироскопы раскрутить». К тому же им не требовались многокилометровые дорогостоящие взлетно-посадочные полосы. Преодоление бомбардировщиками средств ПВО также вызывало большие сомнения, тогда как эффективно перехватывать баллистические ракеты не научились до сих пор. Вконец сразила военных и Хрущева красочно описанная ракетчиками перспектива «кнопочной войны» будущего. Результат совещания — самолетостроителям было предложено взять на себя часть заказов по ракетным темам. Все самолетные проекты были приостановлены. М-30 стал последним авиационным проектом Мясищева. В октябре ОКБ Мясищева окончательно переводится на ракетно-космическую тематику, а сам Мясищев отстраняется от должности руководителя.
Будь авиаконструкторы в 1960 году более убедительны, как знать, какие бы самолеты летали сегодня в небе. А так, нам остается только любоваться смелыми мечтами на обложке «Популярной механики» и восхищаться сумасшедшими идеями 60-х.