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.
— 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:
26 Сен 2012
В СССР и США проводились лётные испытания самолётов с размещённым на борту ядерным реактором, который не был подключён к двигателям: Ту-95 (Ту-95ЛАЛ) и B-36 (NB-36) соответственно. Лётные испытания предварялись серией наземных испытаний, в ходе которых изучалось влияние радиоактивного излучения на бортовое оборудование. Атомолеты так и не поступили на вооружение. В СССР работу проводили совместно Лётно-исследовательский институт (ЛИИ) и Институт атомной энергии (ИАЭ). На Ту-95ЛАЛ была проведена серия лётных испытаний с работающим реактором, в ходе которых изучалось управление реактором в полёте и эффективность биологической защиты. В дальнейшем предполагалось создание двигателей, работающих от ЯСУ, однако, по причине остановки программы, такие двигатели не были созданы.
Турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-95 до сих пор находится на вооружении.
Ан-22ПЛО - сверхдальний маловысотный самолёт противолодочной обороны с ядерной силовой установкой. Разрабатывался согласно постановлению ЦК КПСС и СМ СССР от 26/10/1965 в ОКБ Антонова на базе Ан-22. Его силовая установка включала разработанный под руководством А. П. Александрова малогабаритный реактор с биозащитой, распределительный узел, систему трубопроводов и специальные ТВД конструкции H. Д. Кузнецова. Hа взлёте и посадке использовалось обычное топливо, а в полете работу СУ обеспечивал реактор. Расчётную продолжительность полета определили в 50 ч., а дальность полета - 27 500 км. В 1970 г. Ан-22 № 01-06 был оборудован точечным источником нейтронного излучения мощностью 3 кВт и многослойной защитной перегородкой. Позже, в августе 1972 г., на самолёте № 01-07 установили небольшой атомный реактор в свинцовой оболочке.
Ан-22 «Антей» - советский тяжелый турбовинтовой транспортный самолет.
Был разработан эскизный проект М-60. 250-тонная машина с четырьмя ядерными двигателями Люльки в хвосте должна была подниматься на 20 километров и летать со скоростью 3000 км/ч. Экипаж располагался в глухой капсуле с многослойной защитой. В капсуле не было иллюминаторов, но были перископы, радиолокаторы и телеэкраны. А автоматическая система управления должна была обеспечить взлёт, посадку и выход на цель. По сути, это был эскиз беспилотного стратегического бомбардировщика. Но ВВС настаивало на пилотируемом варианте.
В Соединенных Штатах фирма "Конвэр" разрабатывала в рамках программы ANP сверхзвуковой самолет (рассматривались схемы "бесхвостка" и "утка") под обозначением Х-6. Самолет должен был иметь взлетный вес до 75 т, а прототипом для него выбрали бомбардировщик В-58, совершивший первый полет в июне 1954-го. Взлет и посадку Х-6 должен был осуществлять с использованием ТРД, работавших на обычном химическом топливе, на крейсерском режиме в работу вступала ядерная силовая установка.
ЯСУ состояла из реактора в хвостовой части фюзеляжа и четырех двигателей Х39. Разные варианты проекта предусматривали установку двигателей под или над фюзеляжем в районе реакторного отсека. ТРД, работавшие на химическом топливе, располагались на пилонах под законцовками крыла. В носовой части фюзеляжа размещалась кабина экипажа.
Поскольку вес необходимой радиационной защиты реактора превышал расчетную грузоподъемность будущего самолета (с компромиссным вариантом радиационной защиты - так называемой "теневой" или разделенной), ее толщина сводилась к минимуму и позволяла вписать реактор в обводы фюзеляжа.
Кабину экипажа предполагалось заключить в экранированную капсулу, а за ней предусмотрели дополнительную защитную панель с водным раствором изотопа бора, хорошо поглощающего нейтроны.
Проблему радиационной защиты наземного персонала после приземления атомного самолета собирались решить следующим образом. Приземлившийся самолет с заглушенным реактором отбуксировывался на специальную площадку. Здесь ЯСУ снималась с самолета и опускалась в глубокую шахту и размещалась в помещении, оборудованном радиационной защитой. Первые испытательные полеты X-6 планировались на 1956-й.
Концепцию "теневой" защиты необходимо было опробовать в летных условиях. Для этого лучше всего подходил самый тяжелый в то время бомбардировщик ВВС США В-36Н, допускавший взлет с весом 186 т и способный нести бомбовую нагрузку в 39 т. В мае 1953-го для переоборудования выбрали машину с бортовым ╧15712, ожидавшую ремонта после полученных в сентябре 1952-го повреждений от тайфуна.
На хвосте NB-36H видно эмблему обозначающую ядерную опасность.
В задней части бомбоотсека летающей лаборатории разместили испытываемый реактор мощностью 1 МВт диаметром 1,2 м и весом 16 т, работавший на быстрых нейтронах. В качестве ядерного топлива использовалась двуокись урана. Реактор включался в полете и охлаждался атмосферным воздухом, поступавшим за счет скоростного напора через специально сделанные в борту самолета воздухозаборники. Нагретый воздух через выхлопные патрубки выбрасывался наружу.
Защитная капсула весом 12 т с кабиной экипажа располагалась в носовой части фюзеляжа. Стенки капсулы изготовили из свинца и резины, а остекление кабины - из свинцового стекла толщиной 25-30 см. Сзади кабины экипажа находился защитный экран из стали и свинца диаметром 2 м и толщиной 10 см.
Во время полета за работой реактора велось наблюдение из кабины при помощи внутренней телевизионной сети. После полета реактор снимался и хранился в подземном боксе испытательного полигона фирмы "Конвэр" в штате Техас.
Ядерный ракетный двигатель Tory-IIC, США. О размерах можно судить по фигурам двух людей, находящихся сверху.
Модернизированный самолет получил обозначение NB-36H. Впервые он поднялся в воздух 17 сентября 1955-го. Все испытательные полеты выполнялись над малонаселенными районами Техаса и Нью Мексике. NB-36Н всегда сопровождал десантно-транспортный самолет со взводом вооруженных морских пехотинцев, готовых в любую минуту десантироваться в случае аварии NB-36H и взять его под охрану.
Последний раз он взлетел в конце марта 1957-го, выполнив за время испытаний 47 полетов. К счастью, испытательная программа закончилась без аварий и NB-36Н в конечном счете вывели из эксплуатации в конце 1957-го.
Программы разработки атомолётов в США и СССР были закрыты в середине 1960-х годов. Развитие получили более дешёвые технологии: дозаправка в воздухе лишила этот проект преимущества неограниченного полёта, а баллистические ракеты большой дальности и высокой точности - идею большого бомбардировщика.
Доктор Герберт Йорк, директор Defense Research (Rtd), один из руководителей программы атомолётов в США сказал:
Практически, я бы свёл всё к трём моментам, тесно связанным друг с другом:
Во-первых, самолёты иногда, бывает, падают. И сама по себе мысль о том, что где-то летает ядерный реактор, который вдруг может упасть, была неприемлемой.
Во-вторых, все эти прямоточные системы, прямоточные реакторы, непосредственная передача тепла, неизбежно приводили бы к выбросам радиоактивных частиц из хвоста самолёта.
И в-третьих - это сами лётчики. Вопрос их защиты стоял очень серьёзно.
В 2003 году военно-исследовательская лаборатория ВВС США профинансировала разработку атомного двигателя для беспилотного самолёта-разведчика Global Hawk с целью увеличить продолжительность полёта до нескольких месяцев.
RQ-4 Global Hawk - американский стратегический разведывательный БПЛА.
Первый полет совершил 28 февраля 1998 года с авиабазы ВВС США в Калифорнии. Первый аппарат Global Hawk был передан военно-морским силам США в 2004 году и приступил к выполнению боевых задач в марте 2006 года.
Аппарат может патрулировать в течение 30 часов на высоте до 18 000 метров. Разработан американской компанией Teledyne Ryan Aeronautical, дочерним предприятием Northrop Grumman.
На Глобал Хоук собираются установить ядерный двигатель.
Пока двигатель не ядерный обслуживающий персонал свободно перемещается вокруг беспилотного аппарата.
Я поделился с Вами информацией, которую "накопал" и систематизировал. При этом ничуть не обеднел и готов делится дальше, не реже двух раз в неделю. Если Вы обнаружили в статье ошибки или неточности - пожалуйста сообщите. Буду очень благодарен.
Нетрудно догадаться, что идея самолета с ядерной энергетической установкой пришла в головы не только американских военных и конструкторов. В Советском Союзе, делавшем первые шаги в освоении атомных технологий, в конце сороковых годов тоже появились подобные предложения. Правда, из-за общего отставания в проектах ядерных боезарядов до определенного времени СССР не занимался этим вопросом всерьез. Тем не менее, со временем появилась возможность выделить определенные силы для создания атомолетов, к тому же стране по-прежнему были нужны подобные самолеты. Вернее, советским военно-воздушным силам были нужны не атомолеты как класс техники, а некое новое средство доставки ядерных вооружений на территорию вероятного противника.
Первые отечественные стратегические бомбардировщики имели недостаточную дальность. Так, после нескольких лет работы конструкторский коллектив под руководством В.М. Мясищева удалось поднять дальность самолета 3М до 11-11,5 тысяч километров. При применении системы дозаправки в полете этот показатель возрастал. Однако стратегические бомбардировщики того времени имели немало проблем. В свете повышения дальности наибольшей трудностью было обеспечение своевременной дозаправки в условиях риска атаки вражеских истребителей. В дальнейшем из-за развития средств противовоздушной обороны проблема дальности обострилась, а также понадобилось начать работы по созданию сверхзвуковых самолетов стратегического класса.
К концу пятидесятых годов, когда начали рассматриваться эти вопросы, появилась возможность провести изыскания по теме альтернативных силовых установок. Одним из основных вариантов стали ядерные энергоустановки. Помимо обеспечения высокой дальности полета, в том числе и сверхзвукового, они сулили большую экономию в финансовом плане. В условиях того времени полет на максимальную дальность одного полка стратегических бомбардировщиков с реактивными двигателями мог «съесть» несколько тысяч тонн керосина. Таким образом, все расходы на строительство сложной ядерной энергетической установки были полностью оправданными. Однако советские инженеры, как и американские, столкнулись с целым рядом проблем, свойственных таким силовым установкам.
Начало
Первые документальные свидетельства существования советской программы атомолетов относятся к 1952 году, когда директор Института физических проблем АН СССР будущий академик А.П. Александров отправил И.В. Курчатову документ, в котором говорилось о принципиальной возможности создания ядерной энергоустановки для самолетов. Следующие три года ушли на неспешное изучение теоретических сторон вопроса. Только в апреле 1955 году Совмин СССР издал постановление, согласно которому конструкторские бюро А.Н. Туполева, С.А. Лавочкина и В.М. Мясищева должны были начать разработку тяжелого самолета с ядерной энергоустановкой, а проектным организациям Н.Д. Кузнецова и А.М. Люльки поручалось создать двигатели для них. На этом этапе советская программа по созданию летательных аппаратов с ядерной силовой установкой разделилась на несколько проектов, отличавшихся друг от друга типом самого летательного аппарата, схемой двигателя и т.п.
Межконтинентальная крылатая ракета "Буря" - бабушка "Бурана"
К примеру, ОКБ-301 (главный конструктор С.А. Лавочкин) поручили создание межконтинентальной крылатой ракеты «375». Основой для этого должна была стать ракета «Буря», также известная под обозначением «350». После ряда изысканий определился облик новой ракеты «375». Фактически это была все та же «Буря», но вместо прямоточного реактивного двигателя на керосине на нее предлагалось установить небольшой ядерный реактор. Проходя по каналам внутри ракеты, забортный воздух должен был соприкасаться с активной зоной реактора и нагреваться. Это одновременно предохраняло реактор от перегрева и обеспечивало достаточную тягу. Также планировалось изменить компоновку исходной конструкции ввиду отсутствия необходимости в баках для топлива. Разработка самой ракеты была сравнительно простой, но, как это нередко бывает, подвели смежники. ОКБ-670 под руководством М.М. Бондарюка довольно долго не могло справиться с созданием прямоточного ядерного двигателя для изделия «375». В результате новую крылатую ракету даже не построили в металле. Вскоре после смерти Лавочкина в 1960 году тема «375» вместе с оригинальной «Бурей» была закрыта. К этому времени проектирование ядерного двигателя сдвинулось с мертвой точки, но до испытаний готового образца по-прежнему было еще далеко.
Более сложное задание получили коллективы В.М. Мясищева и А.М. Люльки. Они должны были сделать стратегический бомбардировщик с ядерной силовой установкой. Проект самолета с индексом «60» или М-60 поначалу казался простым. Предполагалось поставить на разрабатываемый бомбардировщик М-50 ядерные турбореактивные двигатели, что не потребовало бы дополнительных затрат времени и сил. М-60 всерьез считался претендентом на звание первого полноценного атомолета не только в СССР, но и в мире. Только всего через несколько месяцев после начала проекта выяснилось, что строительство «Изделия 60» откладывается, как минимум, на несколько лет. В проекте нужно было решить массу специфических вопросов, которые ранее просто не вставали перед отечественными авиастроителями.
В первую очередь, вопросы вызывала защита экипажа. Конечно, можно было бы усадить летчиков в монолитную металлическую капсулу. Однако в таком случае нужно было каким-то образом обеспечить приемлемый обзор, а также сделать некие системы спасения. Вторая серьезная проблема проекта М-60 касалась безопасности наземного персонала. По предварительным расчетам, после всего одного полета подобный бомбардировщик должен был «фонить» в течение пары месяцев. Обслуживание подобной техники требовало нового подхода, например, создания неких систем для дистанционной работы с узлами и агрегатами. Наконец, самолет «60» нужно было делать из новых сплавов: конструкция, построенная в соответствии с имеющимися технологиями, имела бы недостаточный ресурс ввиду радиационных и тепловых нагрузок. Дополнительную сложность проекту придавал выбранный тип двигателя: турбореактивный открытой схемы.
Все технические проблемы, связанные с характерными особенностями в результате заставили конструкторов полностью пересмотреть свои первые идеи. Планер самолета М-50 нельзя было использовать вместе с ядерными двигателями. Так появился обновленный облик проекта «60». Теперь атомолет выглядел как среднеплан с тонким трапециевидным крылом. Стабилизатор аналогичной формы планировалось устанавливать на киле. В передней части фюзеляжа, перед крылом разместили воздухозаборники полукруглого сечения. Они шли вдоль фюзеляжа по всей его длине, огибая грузоотсек в средней части. Четыре ядерных турбореактивных двигателя открытого цикла поместили в самом хвосте фюзеляжа, собрав их в квадратный пакет 2х2.
В носу М-60 предполагалось устанавливать многослойную капсулу-кабину экипажа. Поддержание рабочего давления внутри кабины осуществлялось при помощи запаса сжиженного воздуха на борту. От забора атмосферного воздуха быстро отказались из-за возможности попадания в самолет радиоактивных частиц. Капсула-кабина для обеспечения должного уровня защиты не имела никакого остекления. Наблюдение за обстановкой летчики должны были вести через перископы, телесистемы, а также при помощи радиолокационной станции. Для обеспечения взлета и посадки планировалось создать специальную автоматическую систему. Интересно, что планы насчет автоматической системы управления чуть не привели к изменению статуса проекта. Появилась идея сделать М-60 полностью беспилотным. Однако в результате споров военные настояли на создании именно пилотируемого самолета. Одновременно с М-60 создавался проект летающей лодки М-60М. Такой атомолет не нуждался в уязвимых для удара с воздуха взлетных полосах, а также немного облегчал обеспечение ядерной безопасности. От оригинального самолета «60» летающая лодка отличалась расположением воздухозаборников и другим шасси лыжного типа.
Предварительные расчеты показали, что при взлетном весе порядка 250 тонн самолет М-60 должен иметь тягу двигателей на уровне 22-25 тонн каждый. При таких двигателях бомбардировщик на высотах около 20 километров мог бы летать со скоростью порядка 3000 км/ч. В конструкторском бюро А.М. Люльки рассматривалось два основных варианта подобных турбореактивных ядерных двигателей. Соосная схема подразумевала размещение ядерного реактора на том месте, где в обычных ТРД находится камера сгорания. В таком случае вал двигателя проходил прямо через конструкцию реактора, в том числе и через активную зону. Также рассматривалась схема двигателя, получившая условное название «Коромысло». В этом варианте двигателя реактор был вынесен в сторону от вала компрессора и турбины. Воздух от воздухозаборника по изогнутой трубе доходил до реактора и точно так же попадал к турбине. В плане безопасности агрегатов двигателя выгоднее была схема «коромысло», однако она проигрывала соосному двигателю в простоте конструкции. Что касается радиоактивной опасности, то в этом аспекте схемы почти не различались. Конструкторы ОКБ-23 прорабатывали два варианта компоновки двигателей с учетом их габаритов и конструктивных отличий.
М-30
К концу разработки проекта М-60 и заказчик, и конструкторы пришли к не слишком приятным выводам относительно перспектив атомолетов. Все признавали, что при своих преимуществах ядерные двигатели имеют ряд серьезных недостатков, как конструктивного, так и радиационного характера. При этом именно в создание ядерных двигателей упиралась вся программа. Несмотря на затруднения с созданием двигателей, Мясищев убедил военных в необходимости дальнейшего продолжения исследований и конструкторских работ. В то же время, новый проект подразумевал установку ядерных двигателей закрытого типа.
Новый самолет получил название М-30. Уже к концу пятидесятых годов конструкторы определились с его обликом. Это был летательный аппарат, выполненный по схеме «утка» и оснащенный двумя килями. В середине фюзеляжа самолета размещались грузоотсек и реактор, а в хвостовой части – шесть ядерных турбореактивных двигателей закрытого цикла. Энергетическая установка для М-30 разрабатывалась в конструкторском бюро Н.Д. Кузнецова и подразумевала передачу тепла от реактора к воздуху в двигателе через теплоноситель. В качестве последнего рассматривались литий и натрий в жидком состоянии. Кроме того, конструкция ядерных ТРД закрытого типа позволяла использовать в них обычный керосин, что обещало упростить эксплуатацию самолета. Характерной чертой нового двигателя закрытой схемы стало отсутствие необходимости в плотной компоновке двигателей. Благодаря применению трубопровода с теплоносителем, реактор можно было надежно закрыть изолирующими конструкциями. Наконец, двигатель не выбрасывал в атмосферу радиоактивное вещество, что позволило упростить систему вентиляции кабины пилотов.
В целом, использование двигателя закрытого типа оказалось более выгодным по сравнению с предыдущим вариантом. В первую очередь, выгода имела весовое «воплощение». Из 170 тонн взлетного веса самолета 30 приходилось на двигатели и систему переноса тепла и 38 на защиту реактора и экипажа. Одновременно с этим полезная нагрузка М-30 составляла 25 тонн. Расчетные летные характеристики М-30 незначительно отличались от данных М-60. Первый полет нового бомбардировщика с ядерной энергетической установкой был запланирован на 1966 год. Однако за несколько лет до этого все проекты с литерой «М» были свернуты. Сначала ОКБ-23 привлекли к работам по другой тематике, а позже его реорганизовали. Согласно некоторым источникам, инженеры этой организации не успели даже развернуть полноценное проектирование бомбардировщика М-30.
Ту-95ЛАЛ
Одновременно с ОКБ-23 над своим проектом работали конструкторы фирмы Туполева. Их задание было немного более простым: доработать имеющийся Ту-95 для использования с ядерной энергоустановкой. До конца 55-го года инженеры занимались проработкой различных вопросов, касавшихся конструкции самолета, специфической силовой установки и т.п. Примерно в это же время советские разведчики, работавшие в США, начали присылать первые сведения относительно аналогичных американских проектов. Советским ученым стало известно о первых полетах американской летающей лаборатории с ядерным реактором на борту. При этом имеющиеся сведения были далеко не полными. Поэтому нашим инженерам пришлось провести мозговой штурм, по результатам которого они пришли к выводу о простой «вывозке» реактора, без использования его в качестве источника энергии. Собственно говоря, так и было в действительности. Кроме того, целью пробных полетов наши ученые посчитали измерение различных параметров, прямо или косвенно связанных с влиянием радиации на конструкцию самолета и его экипаж. Вскоре после этого Туполев и Курчатов договорились о проведении подобных испытаний.
Ту-95 ЛАЛ, на фото виден выпуклый фонарь над реактором
Разработка летающей лаборатории на базе Ту-95 велась интересным способом. Конструкторы ОКБ-156 и ученые-атомщики регулярно устраивали семинары, в ходе которых последние рассказывали первым обо всех нюансах атомных энергоустановок, об их защите и особенностях конструирования. Таким образом, инженеры-авиастроители получали всю необходимую информацию, без которой не смогли бы сделать атомолет. По воспоминаниям участников тех мероприятий, одним из самых запоминающихся моментов стало обсуждение защиты реакторов. Как говорили атомщики, готовый реактор со всем системами защиты имеет размер небольшого дома. Отдел компоновки конструкторского бюро заинтересовался этой проблемой и вскоре разработал новую схему реактора, при которой все агрегаты имели приемлемые размеры и одновременно с этим обеспечивался должный уровень защиты. С аннотацией в стиле «на самолетах дома не возят» эта схема была продемонстрирована ученым-физикам. Новый вариант компоновки реактора был тщательно проверен, одобрен ядерщиками и принят в качестве основы для энергоустановки для новой летающей лаборатории.
Главной целью проекта Ту-95ЛАЛ (летающая атомная лаборатория) была проверка уровня защиты бортового реактора и отработка всех нюансов конструкции, связанных с ней. Уже на стадии проектирования был применен интересный подход. В отличие от коллектива Мясищева, туполевцы решили защищать экипаж только с наиболее опасных направлений. Основные элементы радиационной защиты разместили за кабиной, а остальные направления прикрывались менее серьезными пакетами различных материалов. Кроме того, получила дальнейшее развитие идея компактной защиты реактора, которая с некоторыми изменениями вошла в проект Ту-95ЛАЛ. На первой летающей лаборатории планировалось опробовать примененные идеи защиты агрегатов и экипажа, а полученные данные использовать для дальнейшего развития проекта и, если понадобится, изменения конструкции.
К 1958 году был построен первый пробный реактор, предназначенный для испытаний. Его поместили в габаритный имитатор фюзеляжа самолета Ту-95. Вскоре испытательный стенд вместе с реактором отправили на полигон под Семипалатинском, где в 1959 году работы дошли до пробного запуска реактора. До конца года его вывели на расчетную мощность, а также доработали системы защиты и управления. Одновременно с испытаниями первого реактора шла сборка второго, предназначенного для летающей лаборатории, а также переделка серийного бомбардировщика для использования в эксперименте.
Серийный Ту-95М №7800408 при переоборудовании в летающую лабораторию лишился всего вооружения, в том числе и связанной с ним аппаратурой. Сразу за кабиной пилотов установили пятисантиметровую свинцовую плиту и пакет из полимерных материалов толщиной в 15 см. В носу, хвосте и средней части фюзеляжа, а также на крыльях были установлены датчики, следящие за уровнем радиации. В заднем грузоотсеке разместили экспериментальный реактор. Его защита в некоторой мере напоминала примененную в кабине, однако активная зона реактора помещалась внутри круглого защитного кожуха. Поскольку реактор использовался только в качестве источника излучения, пришлось оснастить его системой охлаждения. Дистиллированная вода циркулировала в непосредственной близости от ядерного топлива и охлаждала его. Далее тепло передавалось воде второго контура, который рассеивал полученную энергию при помощи радиатора. Последний обдувался набегающим потоком. Внешний кожух реактора в целом вписывался в обводы фюзеляжа бывшего бомбардировщика, однако сверху и по бокам в обшивке пришлось прорезать отверстия и прикрыть их обтекателями. Кроме того, на нижнюю поверхность фюзеляжа вывели заборное устройство радиатора.
В экспериментальных целях защитный кожух реактора был оснащен несколькими окнами, размещенными в разных его частях. Открытие и закрытие того или иного окна происходило по команде с пульта управления в кабине экипажа. При помощи этих окон можно было увеличить излучение в определенную сторону и замерить уровень его отражения от окружающей среды. Все сборочные работы завершились к началу 1961 года.
В мае 1961 года Ту-95ЛАЛ впервые поднялся в воздух. За следующие три месяца было выполнено 34 полета с «холодным» и работающим реактором. Все эксперименты и замеры доказали принципиальную возможность размещения ядерного реактора на борту самолета. В то же время, обнаружилось несколько проблем конструктивного характера, которые в дальнейшем планировалось исправить. И все же авария подобного атомолета, несмотря на все средства защиты, грозила серьезными экологическими последствиями. К счастью, все экспериментальные полеты Ту-95ЛАЛ прошли штатно и без неполадок.
Демонтаж реактора из самолета Ту-95 ЛАЛ
В августе 61-го с летающей лаборатории сняли реактор, а сам самолет поставили на стоянку аэродрома на полигоне. Несколько лет спустя Ту-95ЛАЛ без реактора перегнали в Иркутск, где он позже был списан и порезан на металлолом. Согласно некоторым источникам, причиной разделки самолета стали бюрократические дела времен Перестройки. В этот период летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ якобы посчитали боевым самолетом и обошлись с ней в соответствии с международными договоренностями.
Проекты «119» и «120»
По результатам испытаний самолета Ту-95ЛАЛ ученые-атомщики доработали реактор для самолетов, а в конструкторском бюро Туполева начали работы по созданию нового атомолета. В отличие от предыдущего экспериментального самолета, новый предлагалось делать на основе пассажирского Ту-114 с фюзеляжем немного большего диаметра. Самолет Ту-119 предполагалось оснастить двумя керосиновыми турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя НК-14А, созданными на их базе. «Четырнадцатые» двигатели кроме стандартной камеры сгорания оснащались теплообменником для функционирования в режиме нагрева воздуха от реактора, по закрытой схеме. Компоновка Ту-119 в определенной мере напоминала размещение агрегатов на Ту-95ЛАЛ, однако на этот раз на самолете предусматривались трубопроводы для теплоносителя, соединявшие реактор и два двигателя.
Создание турбовинтовых двигателей с теплообменниками для передачи тепла от реакторов шло небыстро из-за постоянных задержек и проблем. Как результат, самолет Ту-119 так и не получил новые двигатели НК-14А. Планы на создание двух летающих лабораторий с двумя ядерными двигателями на каждой не были воплощены. Неудача с первыми экспериментальными самолетами «119» привела к срыву дальнейших планов, подразумевавших строительство самолета сразу с четырьмя НК-14А.
Закрытие проекта Ту-119 похоронило и все планы на проект «120». Этот высокоплан со стреловидным крылом должен был оснащаться четырьмя двигателями, а в фюзеляже нести противолодочное оборудование и вооружение. Такой противолодочный самолет, по расчетам, мог производить патрулирование в течение двух суток. Дальность и продолжительность полета фактически ограничивались лишь возможностями экипажа. Также в ходе проекта «120» прорабатывались возможности создания стратегического бомбардировщика наподобие Ту-95 или 3М, но с шестью двигателями и сверхзвукового ударного самолета с возможностью маловысотного полета. Ввиду проблем с двигателями НК-14А все эти проекты были закрыты.
Ядерный «Антей»
Несмотря на неудачное окончание проекта «119», военные не утратили желание получить сверхдальний противолодочный самолет с большой грузоподъемностью. В 1965 году за основу для него решили взять транспортный самолет Ан-22 «Антей». Внутри широкого фюзеляжа этого самолета можно было разместить и реактор, и целый набор вооружений, и рабочие места операторов вместе со специальной аппаратурой. В качестве двигателей для самолета АН-22ПЛО снова предложили НК-14А, работы по которым понемногу стали продвигаться вперед. По расчетам, продолжительность патрулирования такого самолета могла достигать 50 (пятидесяти!) часов. Взлет и посадка производились с использованием керосина, полет на крейсерской скорости – на выделяемом реактором тепле. Стоит отметить, 50 часов являлись лишь рекомендованной продолжительностью полета. На практике такой противолодочный самолет мог летать и больше, пока экипаж не потеряет способность к эффективной работе или пока не начнутся проблемы технического характера. 50 часов в этом случае являлись своеобразным гарантийным сроком, в течение которого Ан-22ПЛО не имел бы никаких проблем.
Сотрудники конструкторского бюро О.К. Антонова с умом распорядились внутренними объемами грузоотсека «Антея». Сразу за кабиной экипажа поместили отсек для целевого оборудования и его операторов, за ним предусмотрели бытовые помещения для отдыха, затем «вставили» отсек для спасательного катера на случай аварийной посадки на воду, а в задней части грузовой кабины поместили реактор с защитой. При этом почти не оставалось места для вооружения. Мины и торпеды предложили поместить в увеличенных обтекателях шасси. Однако после предварительных работ по компоновке вскрылась серьезная проблема: готовый самолет получался слишком тяжелым. Ядерные двигатели НК-14А мощностью в 8900 л.с. просто не могли обеспечить требуемые летные характеристики. Эту проблему решили путем изменения конструкции защиты реактора. После доработки ее масса ощутимо сократилась, но уровень защиты не только не пострадал, но даже немного вырос. В 1970 году Ан-22 №01-06 оснастили точечным источником излучения с защитой, выполненной в соответствии с поздними версиями проекта Ан-22ПЛО. В ходе десяти испытательных полетов выяснилось, что новый вариант защиты полностью себя оправдал, причем не только в весовом аспекте.
Полноценный реактор создавался под руководством А.П. Александрова. В отличие от предыдущих конструкций, новый авиационный реактор оснащался собственными системами управления, автоматической защитой и т.п. Для управления реакцией новый ядерный агрегат получил обновленную систему управления угольными стержнями. На случай экстренной ситуации предусмотрели специальный механизм, буквально выстреливавший эти стержни в активную зону реактора. Ядерную энергетическую установку смонтировали на самолете №01-07.
Программа испытаний под кодовым названием «Аист» началась в том же 1970 году. В ходе испытаний было проведено 23 полета, почти все прошли без нареканий. Единственная техническая проблема касалась разъема одного из блоков аппаратуры. Из-за отошедшего контакта в ходе одного из полетов не удалось включить реактор. Небольшой ремонт «в полевых условиях» позволил продолжить полноценные полеты. После 23-го полета испытания Ан-22 с работающим ядерным реактором на борту признали успешными, опытный самолет поставили на стоянку и продолжили изыскания и конструкторские работы по проекту Ан-22ПЛО. Однако и в этот раз недостатки конструкции и сложность ядерной силовой установки привели к закрытию проекта. Сверхдальний противолодочный самолет получался сверхдорогим и сверхсложным. В середине семидесятых проект Ан-22ПЛО был закрыт.
После прекращения работ по противолодочному варианту «Антея» в течение некоторого времени рассматривались другие варианты применения атомолетов. К примеру, всерьез предлагалось сделать на базе Ан-22 или подобной ему машины барражирующий носитель стратегических ракет. Со временем появились и предложения, касавшиеся повышения уровня безопасности. Основное заключалось в оборудовании реактора собственной системой спасения на основе парашютов. Таким образом, при аварии или серьезных повреждениях самолета его энергетическая установка могла самостоятельно совершать мягкую посадку. Району ее приземления не грозило заражение. Тем не менее, эти предложения не получили дальнейшего развития. Из-за былых неудач основной заказчик в лице министерства обороны охладел к атомолетам. Казавшиеся безграничными перспективы этого класса техники не устояли перед напором технических проблем и, как следствие, не привели к ожидавшемуся результату. В последние годы время от времени появляются сообщения о новых попытках создания самолетов с ядерной энергетической установкой, но и через полвека после полетов летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ ни один самолет не летал с использованием энергии деления ядер урана.
По материалам сайтов:
http://vfk1.narod.ru/
http://testpilot.ru/
http://airwar.ru/
http://nkj.ru/
http://laspace.ru/
http://airbase.ru/
Ctrl Enter
Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
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.
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.
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.
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.
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.
Больше года продолжаются обсуждения перспективной российской крылатой ракеты «Буревестник», оснащенной ядерной силовой установкой. Прекрасно известно, что это уже не первая попытка интегрировать ядерные технологии в двигательную установку летательного аппарата. Проекты такого рода создавались в нашей стране и за рубежом, но и один из них не продвинулся дальше испытаний. Вспомним, как ведущие державы пытались создавать атомные летательные аппараты, и почему их не удалось принять на вооружение.
Американские эксперименты
Первыми проработку вопроса ядерной энергоустановки для летательных аппаратов начали Соединенные Штаты. В мае 1946 года стартовала программа NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft – «Ядерная энергия для движения летательных аппаратов»), позже преобразованная в проект ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Целью этих программ являлось изучение возможностей и последующее создание авиационного двигателя, построенного на основе ядерного реактора.
Опытные установки HTRE-3 (слева) и HTRE-1 (справа) на полигоне. Фото Wikimedia Commons
Расчеты показывали, что ядерное топливо гораздо эффективнее химического. Самолет с атомным двигателем в теории мог показывать неограниченную дальность полета – такие возможности требовались для эффективного поражения объектов вероятного противника. Также ожидалась возможность повышения скорости полета. Будущие ЯСУ планировалось использовать на разной технике, в первую очередь на стратегических бомбардировщиках.
Первые несколько лет ушли на теоретическую проработку и поиски путей решения поставленной задачи. К программе NEPA / ANP привлекли целый ряд ведущих научно-исследовательских и производственных предприятий. К середине пятидесятых годов начались первые практические эксперименты. Первой работой такого рода стал проект Aircraft Reactor Experiment.
Одной из главных задач в рамках NEPA / ANP было сокращение габаритов и массы реактора в соответствии с ограничениями самолета-платформы. Для уменьшения таких характеристик требовалось применять новые решения. Проект ARE предлагал строительство реактора с тепловой мощностью 2,5 МВт. Для охлаждения активной зоны предусматривалось использование смеси расплавленных солей – это был первый в мире реактор такого рода. Во втором контуре использовался жидкий натрий.
В 1954 году опытный реактор ARE проработал на заданном режиме 1000 часов и показал свои возможности. Тем не менее, вскоре от него отказались. К этому времени были получены обнадеживающие результаты в области межконтинентальных баллистических ракет, которые оказывались проще и эффективнее бомбардировщиков с ядерными двигателями. Проект ARE остановили, но наработки по нему использовали при создании новых реакторов.
ЯСУ типа HTRE-3 без испытательного оснащения. Видны корпус реактора, трубопроводы теплоносителя и доработанные ТРД. Фото US Air Force
В 1955 году стартовал проект HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment –«Эксперимент по передаче тепла от реактора»), предусматривавший создание полноценного ядерного двигателя. Предлагалось собрать в одну систему реактор и пару доработанных ТРД General Electric J47. Вместо камеры сгорания каждый из ТРД получил теплообменник для теплоносителя, поступающего из реактора. В начале 1956 года состоялся первый пробный запуск двигателя HTRE-1. Впоследствии построили еще два подобных изделия. Двигатель HTRE-3, в отличие от предшественников, имел минимально возможные габариты, соответствовавшие ограничениям самолетов.
В 1957 году в США стартовал проект Pluto, целью которого являлось создание прямоточного ядерного воздушно-реактивного двигателя для сверхзвуковых крылатых ракет. Прежде всего, новый ПВРД разрабатывался для будущей стратегической ракеты SLAM. В рамках проекта Pluto создали и испытали несколько опытных двигателей с общим названием Tory. Они отличались по своим характеристикам, но имели схожую архитектуру.
В качестве источника энергии для «Тори» использовался компактный реактор, помещенный прямо внутри двигателя. Воздух через заборные устройства должен был поступать к нему, нагреваться и истекать через сопло. Какие-либо промежуточные устройства передачи тепла не предусматривались. Существенная защита отсутствовала. В связи с этим разработчики утверждали, что будущие ракеты с такой ЯСУ смогут не только поражать назначенную цель, но и заражать местность вдоль своего маршрута.
Опытный двигатель Tory II-A. Фото Wikimedia Commons
В 1961 году прошли испытания двигателя с опытным реактором уменьшенной мощности Tory II-A. Позже испытали полноразмерное изделие Tory II-C. Ему удалось проработать на полной мощности около пяти минут – на пределах возможностей испытательного комплекса. Впрочем, проекты Pluto и Tory не дали практических результатов. Такая техника была крайне сложной и опасной, а кроме того, к началу шестидесятых годов командование США разочаровалось в идее межконтинентальной крылатой ракеты и предпочло развивать другие направления.
Атомные самолеты
Параллельно с проработкой реакторов и ядерных двигателей в целом шло создание специальной техники для их установки. Ядерные двигатели можно было устанавливать как на самолетах, так и на крылатых ракетах. Предусматривались как модернизация существующих машин, так и разработка совершенно новых.
В 1951 году запустили проектирование новой версии бомбардировщика B-36 – MX-1589 или NB-36H. В планере такой машины следовало предусмотреть места для реактора и других элементов ЯСУ. Также самолет нуждался в средствах биологической защиты. При всем этом, он должен был нести и полезную нагрузку, соответствующую требованиям заказчика. Предполагалось, что NB-36H по своим летно-техническим характеристикам будет превосходить базовую машину.
От базового B-36 новый NB-36H отличался защищенной кабиной с местами для экипажа и двух операторов реактора. В грузоотсеке поместили компактный ядерный реактор с воздушным охлаждением тепловой мощностью 1 МВт. Вместе со всеми приборами и биологической защитой он образовывал блок массой 16 т. На самолете присутствовали многочисленные датчики. Реактор мог демонтироваться для безопасного хранения в соответствующем объекте аэродрома.
Ракета SLAM, для которой создавался двигатель Tory / Pluto. Рисунок Globalsecurity.org
В 1955 году NB-36H совершил свой первый полет. До 1957-го эта летающая лаборатория выполнила 47 полетов общей продолжительностью 215 часов. В ряде вылетов реактор включался и в сумме проработал почти 90 ч. Испытания показали, что примененная кабина защищает экипаж от радиации. В то же время, самолет оставлял за собой радиоактивный след и представлял опасность для окружающей среды. После завершения испытаний самолет разобрали со всеми мерами безопасности.
До начала шестидесятых годов продолжались споры о перспективах проекта, но затем было принято решение о его остановке. Атомные самолеты оказались слишком сложным, дорогими и опасными. Вашингтон предпочел им другие виды стратегического вооружения.
Летающая лаборатория NB-36H оказалась единственным американским летательным аппаратом, поднимавшимся в воздух с работающим реактором на борту. При помощи этого самолета планировалось собрать данные для разработки ЯСУ под перспективный бомбардировщик Convair X-6. Однако этот проект закрыли в 1961 году, задолго до строительства опытного образца. Тогда же остановили работы по проекту бомбардировщика WS-125. В 1964 году Пентагон окончательно отказался от ракеты SLAM и двигателя Pluto / Tory. До этого времени крылатая ракета так и не успела выйти на испытания.
Летающая лаборатория NB-36H. Фото US Air Force
Таким образом, к середине шестидесятых годов США прекратили работы по созданию перспективных летательных аппаратов с ЯСУ. В дальнейшем звучали предложения о возобновлении таких проектов, но новые программы уже не запускались. Актуальные задачи военного характера удавалось решить менее смелыми способами.
Советский опыт
В 1955 году Совмин СССР принял постановление о запуске разработки перспективной ядерной силовой установки для летательных аппаратов. К работам по программе были привлечены все основные предприятия атомной и авиационной промышленности. Планировалось создать целый ряд самолетов и крылатых ракет с особыми летными характеристиками.
На разных этапах рассматривались несколько вариантов компоновки реактора и двигателей. В фюзеляже самолета планировалось установить собственно реактор, а в мотогондолах следовало помещать турбореактивные или турбовинтовые двигатели с теплообменниками вместо камер сгорания. При этом рассматривались две основные компоновки двигателя: соосная и типа «коромысло». В первом случае ось теплообменника совпадала с осью компрессора и турбины. Во второй компоновке использовались изогнутые воздуховоды, а теплообменник устанавливался со сдвигом. Также вместо теплообменников на двигателе мог присутствовать компактный реактор.
В ОКБ В.М. Мясищева к началу шестидесятых годов проработали сразу несколько вариантов атомного самолета с разными особенностями. Предлагалось использование разных аэродинамических схем и компоновочных решений. Общей чертой проектов было использование ЯСУ, развитой биологической защиты и максимальной автоматизации управления машиной. При этом пришлось проработать вопросы эксплуатации самолета, представляющего радиационную опасность в полете и на земле.
Опытный самолет Ту-95ЛАЛ. Фото Aviadejavu.ru
Бюро рассматривало несколько вариантов бомбардировщика, известных под названиями М-30 и М-60. Они должны были серьезно отличаться друг от друга разными особенностями. В частности, в проекте М-60М предлагалось строительство тяжелой летающей лодки – использование гидроаэродрома позволяло избавиться от ряда проблем, связанных с сухопутным базированием. В то же время, это предъявляло особые требовании к конструкции машины и не слишком упрощало ее гипотетическую эксплуатации..
В 1956 году вышло постановление Совмина, согласно которому ОКБ А.Н. Туполева поручалась разработка летающей лаборатории на базе серийного бомбардировщика Ту-95. По сути, конструкторам предстояло вписать новые устройства в существующий планер. Ввиду объективных ограничений такая задача была достаточно сложной. Экспериментальный образец остался в под обозначениями Ту-95ЛАЛ («Летающая атомная лаборатория») и «119» (также Ту-119).
Носовая кабина самолета получила биологическую защиту дифференцированной конструкции. Основные ее элементы защищали людей от облучения сзади – непосредственно от реактора. В грузоотсеке поместили контрольную аппаратуру и реактор. Последний поместили в защитной оболочке с открываемыми лючками для проведения экспериментов. Активная зона охлаждалась водой; вода второго контура циркулировала через радиатор с охлаждением воздушным потоком.
Связь реактора и двигателей не предусматривалась, но в дальнейшем планировалось создать соответствующие агрегаты. На базе ТВД НК-12 разрабатывалось изделие НК-14А с теплообменником. При этом сохранялись камеры сгорания, благодаря чему НК-14А мог использовать обычный керосин. Атомный вариант Ту-95 должен был иметь два таких двигателя в дополнение к паре штатных НК-12.
Экспериментальные машины
Перестройка серийного Ту-95 по проекту «119», сборка реактора и подготовка аэродрома на Семипалатинском полигоне заняли несколько лет. Весной 1961 года Ту-95ЛАЛ выполнил первый полет. До августа выполнили еще 33 экспериментальных вылета с работающим реактором. В полетах производились различные измерения; при помощи лючков в оболочке реактора проверяли действие отраженного излучения.
Схема летающей лаборатории "119". Рисунок Vfk1.narod.ru
После проведения испытаний Ту-95ЛАЛ работы по ядерной тематике в ОКБ Туполева остановились, однако другие организации продолжили изучение этой тематики. В 1965 году Совмин постановил разработать на базе транспортника Ан-22 самолет противолодочной обороны, способный длительное время оставаться в воздухе. Проект Ан-22ПЛО предусматривал использование одного реактора в фюзеляже и четырех двигателей НК-14А. С их помощью машина могла бы выполнять патрулирование в течение 50 ч; не исключалось и дальнейшее увеличение времени работы.
Проект Ан-22ПЛО столкнулся с затруднениями технического характера. Самолет получался слишком тяжелым, из-за чего пришлось переработать биологическую защиту. В 1970 году провели эксперимент, в ходе которого Ан-22 сделал несколько вылетов с точечным источником радиации на борту. Радиоактивный материал закрыли защитой новой конструкции, и она подтвердила свои характеристики. В 1972 году лаборатория на базе Ан-22 выполняла полеты с готовым реактором в грузовом отсеке, при этом осуществлялось отслеживание всех параметров. Полноценная ЯСУ не была построена и не испытывалась.
Проектирование Ан-22ПЛО так и не завершилось, опытный образец не строился. За несколько лет проект проделал определенный путь, но затем остановился без какой-либо надежды на возобновление. Отдельные исследования продолжались, однако теперь заказчик более не проявлял интереса к ядерным самолетам.
Общие проблемы
Как видим, развитие ядерных силовых установок для летательных аппаратов в СССР и США шло немного разными путями, но привело к одинаковым результатам. Проводились различные эксперименты и строились опытные образцы, но финал был далек от ожидаемого. Ни один из смелых проектов не смог дойти до внедрения на практике. Оборонные предприятия двух стран, развивая разные проекты, столкнулись с одними и теми же проблемами.
Реакторная установка Ту-95ЛАЛ. Фото Aviadejavu.ru
В первую очередь, развитию ядерных двигателей помешала общая сложность таких проектов. Конструкторы должны были создать компактный, но мощный реактор, специальную модификацию турбореактивного или турбовинтового двигателя, а также средства для их соединения. Также реактор и кабина нуждались во всей необходимой защите. При переработке существующей техники или в ходе создания новых самолетов следовало учитывать негативное влияние излучения на планер и самолетные системы.
В отличие от «обычных» самолетов, атомные нуждались в особой инфраструктуре. Те или иные системы требовались для обслуживания реактора, замены топлива, хранения опасных компонентов и т.д. Таким образом, для развертывания новых самолетов требовалась глубокая модернизация аэродрома или даже строительство нового объекта с нуля. Применение гидроаэродрома, как в проекте М-60М, давало некоторые преимущества, но вместе с тем приводило к новым затруднениям.
Все конструкции авиационных ЯСУ представляли ту или иную радиационную опасность, что предъявляло особые требования в контексте эксплуатации. Кроме того, самолет или ракета оказывались чрезвычайно опасными в случае аварии. Крушение грозило обернуться настоящей катастрофой. Для исключения таких последствий предлагались разные решения, но все они приводили к очередному усложнению проектов.
Таким образом, летательные аппараты с ядерной силовой установкой имели специфическое соотношение положительных и отрицательных качеств. В теории, они могли показывать высокие летно-технические характеристики и достигать цели на стратегических дальностях. На этом преимущества заканчивались. Летательный аппарат получался крайне сложным и дорогим во всех отношениях. Мало того, он был опасен не только для вероятного противника, но и для эксплуатанта.
ТПК с современной ракетой "Буревестник". Фото Минобороны РФ
США и СССР еще несколько десятилетий назад взвесили все аргументы и сделали вывод. По состоянию на шестидесятые и семидесятые годы прошлого века, атомные самолеты и ракеты не представляли интереса с практической точки зрения. С определенного времени работы шли только в теоретической сфере и без особых перспектив к возвращению в практическое русло.
Современность и перспектива
Впрочем, развитие технологий последних десятилетий позволило вернуться к почти забытым идеям. В прошлом году российская промышленность анонсировала два принципиально новых проекта ядерных реакторов, отличающихся выгодным соотношением мощности и габаритов. Один из них предлагается для использования на автономном подводном аппарате «Посейдон», а другой предназначен для крылатой ракеты «Буревестник».
К сожалению, почти вся информация о новых проектах пока не подлежит разглашению. Подробности хода работ тоже остаются тайной. Однако известно, что ракета «Буревестник» испытывалась и, возможно, на ней присутствовала штатная ядерная силовая установка. Наиболее интересные данные по новым проектам будут опубликованы лишь в отдаленном будущем, и только тогда можно будет делать выводы.
Пока же остается только гадать, удалось ли российским специалистам избавиться от характерных проблем прошлых проектов и получить желаемые результаты. Также можно попытаться определить, удастся ли довести до эксплуатации принципиально новый образец. Если проект «Буревестник» завершится удачей, Россия поставит точку в многолетних попытках ведущих стран создать работоспособный и пригодный к применению летательный аппарат с ядерной силовой установкой.
По материалам сайтов:
https://globalsecurity.org/
https://fas.org/
http://designation-systems.net/
http://airwar.ru/
https://popmech.ru/
http://vfk1.narod.ru/
https://popularmechanics.com/
http://large.stanford.edu/
https://warisboring.com/
