Самолет с ядерной силовой установкой — атомолет. Стратегический бомбардировщик с атомными двигателями

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

Энергетическая проблема, проблема компактного источника энергии большой мощности и эффективного преобразования этой энергии в тягу, стоит перед создателями летающей техники с момента ее появления - и окончательно не решена до сих пор. Сегодня применяют - за редчайшим исключением - термохимические двигатели, использующие ископаемое углеводородное топливо. Прежде всего, с ним меньше возни в эксплуатации, и это настолько перевешивает все мыслимые недостатки, что о них стараются просто не вспоминать...

Но недостатки от этого не пропадают! Поэтому попытки перейти на другие источники энергии предпринимались неоднократно. И прежде всего внимание авиаконструкторов и ракетчиков привлекла атомная энергия - ведь энергоемкость 1 г U235 эквивалентна 2 т керосина (вместе с 5 т кислорода)!

Однако двигатели атомных самолетов и ракет так и остались на стендах. Три самолета с атомными реакторами на борту поднимались в воздух, но только с одной целью - опробовать компактный реактор и проверить его защиту...

Почему? Давайте вернемся на 60 лет назад...

АМЕРИКАНСКИЙ ВЫЗОВ

Еще в 1942 г. один из руководителей американской программы создания атомной бомбы Энрико Ферми обсуждал с другими участниками этого проекта возможность создания самолетных моторов на ядерном топливе. Четырьмя годами позже, в 1946, сотрудники Лаборатории прикладной физики при университете Джона Хопкинса посвятили этой проблеме специальное исследование. В мае того же года командование Военно-воздушных сил США утвердило пилотный проект «Ядерная энергия для авиационных двигателей» (NEPA - Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), направленный на разработку ядерных двигателей для стратегических бомбардировщиков дальнего радиуса действия.

Работы по его осуществлению начались в Ок-Риджской национальной лаборатории при участии частной компании «Fairchild Engine & Airframe Co». В 1946-48 гг. на проект NEPA было истрачено около $10 млн.

В конце 1940-х руководители ВВС пришли к выводу, что разработку авиационных двигателей на ядерном горючем лучше всего вести в кооперации с Комиссией по атомной энергии. В итоге проект NEPA был отменен, и в 1951 г. на смену ему пришла совместная программа ВВС и Комиссии - «Авиационные ядерные двигатели» (ANP - Aircraft Nuclear Propulsion). При этом с самого начала было оговорено разделение труда: Комиссия по атомной энергии отвечала за разработку компактного реактора, пригодного для установки на тяжелых бомбардировщиках, а ВВС - за конструирование авиационных турбореактивных двигателей, получающих от него энергию. Руководители программы решили разрабатывать два варианта таких моторов и передали эти подряды компаниям «General Electric» и «Prutt & Whitney». В обоих случаях предполагалось, что реактивную тягу будет создавать перегретый сжатый воздух, отводящий тепло от атомного реактора. Разница между двумя версиями двигателя состояла в том, что в проекте «General Electric» воздух должен был охлаждать реактор при прямом обдуве, а в проекте «Prutt & Whitney» - через теплообменник.

Практическое осуществление программы ANP зашло довольно далеко. К середине 1950-х в ее рамках был изготовлен опытный образец небольшого атомного реактора с воздушным охлаждением. Командованию ВВС было важно убедиться, что этот реактор можно запускать и заглушать во время полета, не создавая угрозы для летчиков. Для его летных испытаний был выделен гигантский 10-моторный бомбардировщик B-36H, грузоподъемность которого приближалась к сорока тоннам. После переоборудования самолета реактор удалось разместить в бомбовом отсеке и защитить кабину экипажа щитом из свинца и резины.

С июля 1955 по март 1957 г. эта машина совершила 47 рейсов, во время которых реактор периодически включался и выключался на холостых режимах, иначе говоря, без нагрузки. В ходе этих полетов не возникло никаких нештатных ситуаций.

Полученные результаты позволили компании «General Electric» сделать следующий шаг. Ее инженеры построили три версии нового атомного реактора HTRE и параллельно разработали ему под пару экспериментальный авиационный турбореактивный двигатель X-39. Новый мотор успешно прошел наземные стендовые испытания в связке с реактором. Опытные прогоны самой продвинутой версии реактора HTRE-3 показали, что на его основе можно конструировать реактор, мощность которого уже будет достаточна для приведения в движение тяжелых самолетов.

Первым известным проектом атомного самолета США стал 75-тонный X-6 фирмы «Convair», который виделся как развитие стратегического бомбардировщика B-58 (1954) того же разработчика. Как и прототип, X-6 виделся как бесхвостка с треугольным крылом. 4 АТРД X-39 размещались в хвостовой части (воздухозаборники над крылом), кроме того, на взлете и посадке должны были работать еще 2 «обычных» ТРД. Однако к этому времени американцы поняли, что открытая схема не годится, и той же кооперации заказали силовую установку с нагревом воздуха в теплообменнике и самолет для нее. Новая машина получила название NX-2. Она виделась разработчикам как «утка». Атомный реактор должен был размещаться в центроплане, двигатели - в корме, воздухозаборники - под крылом. На самолете предполагалось использовать от 2 до 6 вспомогательных турбреактивных двигателей.

В 1953 г., когда в Белый дом пришел президент Дуайт Эйзенхауэр, новый министр обороны США Чарльз Уилсон приказал прекратить работы. В 1954 г. программу ANP возобновили, однако и в Пентагоне, и в Комиссии по ядерной энергии особого внимания ей не уделяли, в силу чего общее руководство программой было малоэффективным. В марте 1961 г., всего через два месяца после инаугурации нового президента США Джона Кеннеди, программа ANP была закрыта и с тех пор ни разу не возобновлялась. В общей сложности на нее было израсходовано более $1 млрд.

Но не думайте, что программами NEPA-ANP попытки создания атомных атмосферных ЛА в США ограничились, ибо была еще программа создания прямоточного атомного ракетного двигателя PLUTO для сверхзвуковой крылатой ракеты SLAM! И этот двигатель дошел до стендовых испытаний, применение же ракеты («утка» с треугольным крылом, нижними килем и воздухозаборником) виделось так: вертикальный старт на 4 твердотопливных ускорителях и разгон до скорости запуска ПВРД, крейсерский полет (причем на малой высоте), сброс боеголовок. Мало того - предполагалось, что SLAM сможет, проходя над объектами противника на малой высоте и сверхзвуковой скорости, разрушать их звуковым ударом!

СОВЕТСКИЙ ОТВЕТ

Потребовалось некоторое время, чтобы советское руководство осознало, что, во-первых, межконтинентальный самолет на «обычном» топливе может и не получиться, а, во-вторых, атомная энергия может решить и эту проблему. Задержке в осознании последнего способствовала невероятная даже по нашим меркам секретность, окутывавшая до середины 1950-х гг. отечественные атомные разработки. Однако 12 августа 1955 г. ЦК КПСС и СМ СССР приняли постановление No1561-868 о создании ПАС - перспективного атомного самолета. Проектирование собственно самолетов поручалось КБ А.Н. Туполева и В.М. Мясищева, а «специальных» двигателей для них - коллективам, возглавляемым Н.Д. Кузнецовым и А.М. Люлька.

О конструкторских талантах и личных качествах Андрея Николаевича Туполева есть разные мнения, но одно бесспорно - это был выдающийся организатор авиастроения. Как никто зная «подводные течения» весьма мутного «океана» Минавиапрома, он сумел обеспечить своему КБ устойчивое положение, несмотря на все потрясения сохраняющееся даже в условиях, какие не могли ему присниться и в кошмаре. Туполев прекрасно понимал, что атомные самолеты полетят не завтра, а вот настроения «в верхах» могут смениться гораздо быстрее, и за приоритетную сегодня программу завтра придется драться, чтобы сохранить ее до послезавтра, когда она снова срочно понадобится... Поэтому основное внимание Андрей Николаевич сосредоточил на научно-технической базе, полагая, что, научившись работать с атомной техникой, самолет всегда можно будет сделать....

В результате, 28 марта 1956 г. вышло правительственное постановление о создании летающей лаборатории на базе стратегического бомбардировщика Ту-95 для «исследований влияния излучения авиационного ядерного реактора на самолетное оборудование, а также изучения вопросов, связанных с радиационной защитой экипажа и особенностей эксплуатации самолета с ядерным реактором на борту». Два года спустя были построены наземный стенд и установка для самолета, перевезены на полигон в Семипалатинск, и в первом полугодии 1959 г. агрегаты заработали.

С мая по август 1961 г. самолет Ту-95ЛАЛ выполнил 34 полета. По слухам, циркулирующим в «оборонке», одной из главных проблем было переоблучение летчиков через окружающий воздух, что однозначно подтвердило: допустимая в космосе теневая защита в атмосфере не годится, что сразу утяжеляет ее в шесть раз...

Следующим этапом должен был стать Ту-119 - тот же Ту-95, но два средних турбовинтовых НК-12 заменялись на атомные НК-14А, в которых вместо камер сгорания ставились теплообменники, нагреваемые атомным реактором, стоящим в грузовом отсеке. Из других проектов туполевских атомолетов что-то определенное можно сказать только о Ту-120 - атомном варианте сверхзвукового бомбардировщика Ту-22. Предполагалось, что 85-тонный самолет длиной 30,7 м и с размахом крыла 24,4 м (площадь крыла 170 м2) будет разгоняться до 1350-1450 км/ч на высоте 8 км. Машина представляла собою высокоплан классической схемы, двигатели и реактор размещались в хвостовой части...

Однако вскоре после завершения полетов ЛАЛ программа была свернута. Владимир Михайлович Мясищев - выдающийся советский авиаконструктор. Созданные им самолеты стали этапными в отечественной (да и мировой) авиации. Неоспорим его организационный талант - он трижды «с нуля» создавал свое КБ в не самых благоприятных внешних условиях. Однако, как показала практика, этого оказалось мало...

Изрядно намучившись с получением требуемой дальности первого советского межконтинентального бомбардировщика М-4 и постепенно увязая в проблемах сверхзвукового М-50, Мясищев ухватился за возможности атомной энергетики, что называется, обеими руками. Тем более, что задача гарантированного достижения целей на территории потенциального противника была еще не решена. Так что Владимир Михайлович смело взялся не за долговременную программу, а за конкретный самолет - М-60.

В этом Мясищев нашел полную поддержку атомщиков, да и двигателистов, по крайней мере - Архипа Михайловича Люлька, охотно подключившихся к разработке атомных воздушно-реактивных двигателей открытой схемы. Позднее на базе ОКБ Люлька для этого было создано специальное СКБ-500. Используя базовую идею - разместить активную зону в воздушном тракте двигателя - разработчики предложили три варианта компоновки - соосную, «коромысло» и комбинированную.

В первой активная зона, что называется, «один в один» заменяла камеру сгорания обычного ТРД. Схема давала максимальный энергетический выход, обеспечивала минимальный мидель (в данном случае - площадь поперечного сечения) самолета, но создавала чудовищные проблемы в эксплуатации. Вторая несколько упрощала эксплуатацию, но в полтора раза увеличивала лобовое сопротивление. Наконец, наиболее перспективной на том этапе признали комбинированную схему, в которой атомный реактор ставился в форсажной камере турбореактивного двигателя, и в результате весь агрегат мог работать и как обычный ТРД, и как ТРД с атомным форсажем, и как атомный прямоточный на больших скоростях. Летчик и штурман размещались рядом в защищенной капсуле. Уникальной особенностью самолета было то, что в системе жизнеобеспечения экипажа нельзя - как это обычно делается - использовать окружающий воздух, и кабина снабжалась запасами жидкого кислорода и азота.

Однако перед конструкторами сразу встали проблемы, которые (а отнюдь не экология!), в конечном счете, и оставили атомолеты «на приколе». Дело в том, что мало иметь на борту источник энергии чудовищной мощности - ее нужно еще преобразовать в тягу. Т.е., нагреть рабочее тело, в данном случае - атмосферный воздух. Так вот, если в камере сгорания термохимического двигателя нагрев происходит по всему ее объему, то в активной зоне реактора (или в теплообменнике) - только по обдуваемой воздухом поверхности. В результате, уменьшается отношение тяги двигателя к площади его миделя, что негативно сказывается на энерговооруженности самолета в целом. Имея неограниченную дальность, атомный самолет получался не таким высотным и скоростным, как этого в конце 1950-х хотелось бы (и обоснованно!) военному заказчику...

Впрочем, и об экологии тоже забывать не приходилось - самые предварительные проработки технологии наземного обслуживания самолетов с двигателями открытой схемы более чем впечатляют и сегодня. Уровень радиации после посадки не позволял бы подойти к самолету до тех пор, пока дистанционно управляемыми манипуляторами не будут сняты и убраны в защищенное хранилище двигатели (либо их активные зоны). Собственно, только таким способом (дистанционно управляемыми машинами) и вообще было возможно наземное обслуживание. Экипаж должен был подходить к самолету и покидать его через подземный тоннель. Соответственно, конструкция самолета, рассчитанного на такое обслуживание, должна быть максимально простой, а уж аэродинамика - как получится... Не удивительно, что немалое внимание было уделено вариантам ПАС морского базирования - заглушенные двигатели при этом можно было опускать в воду, хотя бы временно изолируя самолет от радиации...

Именно в варианте гидросамолета М-60П появились первые проработки силовой установки замкнутой схемы - реактор в защищенном отсеке грел воздух в 4 или 6 турбореактивных двигателях.

Эскизный проект М-60 обсуждался на совещании в ОКБ Мясищева 13 апреля 1957 г. и... поддержки не получил. Свою роль сыграли как вышеперечисленные причины, так и неопределенность перспектив создания двигателей открытой схемы. А замкнутую мясищевцы в полном объеме задействовали в проекте М-30. Эскизный проект предполагал создание высотного самолета 3200 км/ч на высоте 17 км (причем оказалось, что при снижении тяга атомного двигателя не увеличивается, как у химического, а падает...). Для взлета и подскока на 24 км при преодолении ПВО, в двигатели подавался керосин. При взлетной массе 165 т и полезной нагрузке 5,7 т, дальность М-30 предполагалась в 25000 км. Керосина же на борту предполагалось иметь не более 16 т... Длина самолета - 40 - 46 м, размах крыла - 24 - 26,9 м. Схема определилась быстро - «утка» с треугольным крылом большой площади, 6 комбинированных турбореактивных атомных двигателя НК-5 разработки Н.Д. Кузнецова. Экипаж - те же 2 человека - размещался уже не рядом, а один за другим (для уменьшения миделя самолета). Работы по М-30 продолжались до 1961 г., до момента передачи мясищевского ОКБ-23 В.Н. Челомею и переориентации его на космическую тематику...

СДЕЛАННЫЕ ВЫВОДЫ

Так почему же, затратив не 1, как пишет Washington ProFile, а 7 млрд долл. американцы прекратили работы по атомному самолету? Почему на бумаге остались смелые - но реальные - проекты Мясищева, почему не полетел даже предельно «приземленный» Ту-119? А ведь в те же годы был еще британский проект сверхзвукового атомолета Avro-730... Атомные самолеты опередили время, или их погубили какие-то неустранимые врожденные недостатки?

Ни то, ни другое. Атомные самолеты просто оказались не нужны на той линии развития, по которой пошла мировая авиация!

Двигатели открытой схемы - это, конечно, технический экстремизм. Даже при абсолютной износостойкости стенок активной зоны (что невозможно) активируется при прохождении реактора сам воздух! А трудности эксплуатации и утилизации «светящейся» после многократного длительного облучения конструкции самолета в эскизном проекте были лишь обозначены. Другое дело - замкнутая схема.

Но атомолет имеет свои особенности. В «чистом» виде, только с нагревом воздуха теплом от реактора (или с паротурбинным приводом на винты!) атомный самолет не очень хорош для маневрирования, прорывов и подскоков - всего, что характерно для бомбардировщиков. Удел такого аппарата - долгий полет с постоянными скоростью и высотой. Базируясь где-то на единственном специальном аэродроме, он способен неоднократно достичь любой точки планеты, сколь угодно долго кружить над ней...

А... зачем нужен такой самолет, для чего его можно использовать, какие военные или мирные задачи им решать??? Это не бомбардировщик, не разведчик (его же невозможно скрыть!), не транспортник (где и как егозагружать и разгружать?), вряд ли пассажирский лайнер (даже в эпоху технологического оптимизма американцы не смогли набрать пассажиров на атомный круизный лайнер «Саванна»)...

Что остается, воздушный командный пункт, летающая база ракет большой дальности, противолодочный самолет? Причем учтите, что машин таких нужно строить много, иначе их себестоимость будет запредельной, а надежность - низкой...

Именно в качестве самолета ПЛО и была предпринята крайняя в нашей стране попытка создания атомного самолета. В 1965 г. на разных уровнях был принят ряд постановлений о развитии средств противолодочной обороны и, в частности, постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 26 октября КБ О.К. Антонова поручалось создание сверхдальнего маловысотного самолета противолодочной обороны с ядерной силовой установкой Ан-22ПЛО.

Поскольку на Ан-22 стояли такие же двигатели, как и на Ту-95 (с другими винтами), силовая установка повторяла Ту-119: атомный реактор и комбинированные турбовинтовые НК-14А, все четыре. Взлет и посадка должны были выполняться на керосине (мощность двигателей 4 х 13000 л.с.), крейсерский полет - на атомной энергии (4 х 8900 л.с.). Расчетная продолжительность полета - 50 ч, дальность полета - 27500 км.

Фюзеляж 6-метрового диаметра (базовый самолет имеет размеры грузовой кабины 33,4 х 4,4 х 4,4 м) должен был вместить не только атомный реактор в круговой биозащите, но и поисково-прицельное оборудование, комплекс противолодочного вооружения и немалый экипаж, требующийся для обслуживания всего этого.

В рамках программы Ан-22ПЛО в 1970 г. было выполнено 10 полетов на «Антее» с источником нейтронов, а в 1972-м - 23 полета с малогабаритным атомным реактором на борту. Как и в случае с Ту-95ЛАЛ, в них проверялась, в первую очередь, радиационная защита. Причины прекращения работ пока не обнародованы. Можно полагать, что сомнения вызвала боевая устойчивость самолета в условиях господства над морем авиации (прежде всего - палубной) потенциального противника...

В середине 80-х американские инженеры обнародовали идею атомного самолета - базы... войск специального назначения. Использование монстра, несущего истребители сопровождения, штурмовики и тяжелые грузовые самолеты C-5B «Galaxy» в качестве высадочных средств, рассматривалось на примере подавления антиамериканского восстания в Турции... Оч-чень реалистичный сценарий, не правда ли?

Впрочем, есть, есть одна «экологическая ниша» для крылатых атомолетов. Она - там, где авиация смыкается с космонавтикой. Но об этом - отдельный разговор.

2. М-60 с двигателями схемы «коромысло»: взлетная масса - 225 т, полезная нагрузка - 25 т, высота полета - 13-25 км, скорость - до 2М, длина - 58,8 м, размах крыла - 30,6 м

3. М-60 с комбинированным двигателем, летные характеристики - те же, длина - 51,6 м, размах крыла - 26,5 м; цифрами обозначены: 1 - турбореактивный двигатель; 2 - атомный реактор; 3 - кабина экипажа

М-60 с двигателями соосной схемы

Гидросамолет М-60М

Вариант компоновки гидросамолета М-60М

Профиль полета М-30

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.

Во время холодной войны стороны бросили все силы на поиск надежного средства доставки «спецгруза».
В конце 40-х чаша весов склонилась к бомбардировщикам. Следующее десятилетие стало «золотым веком» развития авиации.
Огромное финансирование способствовало появлению самых фантастических летательных аппаратов, но самыми невероятными и по сей день кажутся проекты сверхзвуковых бомбардировщиков с атомными реактивными установками, разрабатывавшиеся в СССР.

М-60

Бомбардировщик М-60 должен был стать первым в СССР самолетом, работающим на атомном двигателе. Он создавался по адаптированным под атомный реактор чертежам его предшественника М-50. Разрабатываемый самолет должен был развивать скорость до 3200 км/ч, при весе свыше 250 тонн.

Особый двигатель

Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) создан на основе обычного турбореактивного двигателя (ТРД). Только в отличие от двигателя ТРД, тягу в атомном движке обеспечивает нагретый воздух, проходящий через реактор, а не выделяемые при сжигании керосина раскаленные газы.

Особенность конструкции

Глядя на макеты и эскизы всех атомных самолетов того времени, можно заметить одну важную деталь: в них отсутствует кабина для экипажа. Для защиты от радиационного излучения экипаж ядерного самолета располагался в герметичной свинцовой капсуле. А отсутствие визуального обзора заменили оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.

Автономное управление

Осуществлять взлеты и посадки при помощи перископа – задача не из легких. Когда инженеры это осознали, появилась логичная мысль – сделать самолет беспилотным. Это решение также позволяло уменьшить вес бомбардировщика. Однако по стратегическим соображениям проект в ВВС не одобрили.

Атомный гидросамолет М-60

Вместе с тем, под индексом М-60М параллельно разрабатывался сверхзвуковой самолет с атомным двигателем, способный осуществлять посадку на воду. Такие гидросамолеты размещали в специальных самоходных доках на базах на побережье. В марте 1957 года проект был закрыт, так как самолеты на атомном двигателе излучали сильный радиационный фон в местах базирования и прилегающей акватории.

М-30

Отказ от проекта М-60 вовсе не означал прекращения работ в этом направлении. И уже в 1959 году авиаконструкторы принимаются за разработку нового реактивного самолета. На этот раз тягу его двигателей обеспечивает новая атомная силовая установка «закрытого» типа. К 1960 году предварительный проект М-30 был готов. Новый двигатель снижал радиоактивный выброс, и на новый самолет стало возможным установить кабину для экипажа. Считалось, что уже не позднее 1966 года М-30 поднимется в воздух.

Похороны ядерного самолета

Но в 1960 году Хрущев на совещании по перспективам развития стратегических систем оружия принял решение, за которое его до сих пор называют могильщиком авиации. После разобщенных и нерешительных докладов авиаконструкторов, им было предложено взять на себя часть заказов по ракетным темам. Все разработки самолетов на атомном двигателе были заморожены. По счастью или к сожалению, узнать каким был бы наш мир, если бы авиаконструкторы прошлого все-таки завершили свои начинания, теперь уже не представляется возможным.

Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.

Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.

В то же время в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны - в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.

Однако, чтобы идея пробила себе дорогу, понадобилось еще три года. За это время успели подняться в небо первые М-4 и Ту-95, в Подмосковье начала работать первая в мире атомная электростанция, началась постройка первой советской атомной подлодки. Наша агентура в США стала передавать сведения о проводимых там масштабных работах по созданию атомного бомбардировщика. Эти данные воспринимались как подтверждение перспективности нового вида энергии для авиации. Наконец, 12 августа 1955 г. вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, предписывавшее ряду предприятий авиационной промышленности начать работы по атомной тематике. В частности, ОКБ-156 А.Н.Туполева, ОКБ-23 В.М.Мясищева и ОКБ-301 С.А.Лавочкина должны были заняться проектированием и постройкой летательных аппаратов с ядерными силовыми установками, а ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки - разработкой таких СУ.

Наиболее простая в техническом отношении задача была поставлена перед ОКБ-301, возглавлявшимся С.А.Лавочкиным – разработать экспериментальную крылатую ракету «375» с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем конструкции ОКБ-670 М.М.Бондарюка. Место обычной камеры сгорания в этом двигателе занимал реактор, работавший по открытому циклу – воздух протекал прямо сквозь активную зону. За основу конструкции планера ракеты были приняты разработки по межконтинентальной крылатой ракете «350» с обычным ПВРД. Несмотря на сравнительную простоту, тема «375» не получила сколько-нибудь значительного развития, а смерть С.А.Лавочкина в июне 1960 г. и вовсе поставила точку в этих работах.

Коллективу Мясищева, занятому тогда созданием М-50, предписывалось выполнить предварительный проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора А.М.Люлька». В ОКБ тема получила индекс «60», ведущим конструктором по ней назначили Ю.Н.Труфанова. Поскольку в самых общих чертах решение задачи виделось в простом оснащении М-50 двигателями на ядерной энергии, причем работающими по открытому циклу (из соображений простоты), то считалось, что М-60 станет первым в СССР атомным самолетом. Однако уже к середине 1956 г. выяснилось, что так просто поставленную задачу не решить. Оказалось, что машина с новой СУ обладает целым рядом специфических особенностей, с которыми авиаконструкторы никогда ранее не сталкивались. Новизна возникших проблем была столь большой, что никто в ОКБ, да и во всей могучей советской авиапромышленности даже понятия не имел, с какой стороны подойти к их решению.

Первой проблемой стала защита людей от радиоактивного излучения. Какой она должна быть? Сколько должна весить? Как обеспечить нормальное функционирование экипажа, заключенного в непроницаемую толстостенную капсулу, в т.ч. обзор с рабочих мест и аварийное покидание? Вторая проблема – резкое ухудшение свойств привычных конструкционных материалов, вызванное мощными потоками радиации и тепла, исходящими от реактора. Отсюда - необходимость создавать новые материалы. Третья - необходимость разработки совершенно новой технологии эксплуатации атомных самолетов и постройки соответствующих авиабаз с многочисленными подземными сооружениями. Ведь оказалось, что после остановки двигателя открытого цикла ни один человек к нему не сможет подойти еще 2-3 месяца! А значит, есть необходимость в дистанционном наземном обслуживании самолета и двигателя. Ну и, конечно, проблемы безопасности - в самом широком понимании, особенно в случае аварии такого самолета.

Осознание этих и многих других проблем камня на камне не оставило от первоначальной идеи использовать планер М-50. Конструкторы сосредоточились на поиске новой компоновки, в рамках которой упомянутые проблемы представлялись решаемыми. При этом основным критерием выбора расположения атомной силовой установки на самолете было признано максимальное ее удаление от экипажа. В соответствии с этим был разработан эскизный проект М-60, на котором четыре атомных ТРД располагались в хвостовой части фюзеляжа попарно в «два этажа», образуя единый ядерный отсек. Самолет имел схему среднеплана с тонким свободнонесущим трапециевидным крылом и таким же горизонтальным оперением, расположенным на вершине киля. Ракетное и бомбовое вооружение планировалось размещать на внутренней подвеске. Длина самолета должна была составлять порядка 66 м, взлетная масса - превысить 250 т, а крейсерская скорость полета – 3000 км/ч на высоте 18000-20000 м.

Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания. Для этих целей пришлось использовать кислородно-азотную смесь, получаемую в специальных газификаторах путем испарения жидких газов, находящихся на борту. Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться перископами, телевизионным и радиолокационным экранами, а также установкой полностью автоматической системы управления самолетом. Последняя должна была обеспечивать все этапы полета, включая взлет и посадку, выход на цель и т.д. Это логически подводило к идее беспилотного стратегического бомбардировщика. Однако в ВВС настаивали на пилотируемом варианте как более надежном и гибком в использовании.

Ядерные турбореактивные двигатели для М-60 должны были развивать взлетную тягу порядка 22500 кгс. ОКБ А.М.Люльки разрабатывало их в двух вариантах: «соосной» схемы, в которой кольцевой реактор располагался позади обычной камеры сгорания, и сквозь него проходил вал турбокомпрессора; и схемы «коромысло» - с изогнутой проточной частью и выведением реактора за пределы вала. Мясищевцы пытались применить и тот, и другой тип двигателя, находя в каждом из них как преимущества, так и недостатки. Но главный вывод, который содержался в Заключении к предварительному проекту М-60, звучал так: «…наряду с большими трудностями создания двигателя, оборудования и планера самолета возникают совершенно новые проблемы обеспечения наземной эксплуатации и защиты экипажа, населения и местности в случае вынужденной посадки. Эти задачи… еще не решены. В то же время именно возможностью решения этих проблем определяется целесообразность создания пилотируемого самолета с атомным двигателем». Воистину пророческие слова!

Чтобы перевести решение названных проблем в практическую плоскость, В.М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался бы в носовой части фюзеляжа. А с целью радикального повышения живучести баз атомных самолетов в случае начала войны было предложено вообще отказаться от использования бетонных ВПП, а атомный бомбардировщик превратить в сверхзвуковую (!) летающую лодку М-60М. Этот проект разрабатывался параллельно сухопутному варианту и сохранял с ним значительную преемственность. Конечно, при этом крыло и воздухозаборники двигателей были максимально подняты над водой. Взлетно-посадочные устройства включали в себя носовую гидролыжу, подфюзеляжные выдвижные подводные крылья и поворотные поплавки боковой устойчивости на концах крыла.

Проблемы перед конструкторами стояли сложнейшие, однако работа шла, и складывалось впечатление, что все трудности можно преодолеть в сроки, существенно меньшие, чем повысить дальность полета обычных самолетов. В 1958 г. В.М.Мясищев по заданию Президиума ЦК КПСС подготовил доклад «Состояние и возможные перспективы стратегической авиации», в котором однозначно утверждал: «...В связи со значительной критикой проектов М-52К и М-56К [бомбардировщики на обычном топливе, – авт.] Министерством обороны по линии недостаточности радиуса действия таких систем, нам представляется полезным сосредоточить все работы по стратегическим бомбардировщикам на создании сверхзвуковой бомбардировочной системы с атомными двигателями, обеспечивающей необходимые дальности полета для разведки и для точечного бомбометания подвесными самолетами-снарядами и ракетами по подвижным и неподвижным целям».

Мясищев имел в виду, прежде всего, новый проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца с ядерной силовой установкой закрытого цикла, которую проектировало ОКБ Н.Д.Кузнецова. Эту машину он рассчитывал создать за 7 лет. В 1959 г. для нее была выбрана аэродинамическая схема «утка» с треугольными крылом и передним оперением значительной стреловидности. Шесть ядерных турбореактивных двигателей предполагалось расположить в хвостовой части самолета и объединить в один или два пакета. Реактор размещался в фюзеляже. В качестве теплоносителя предполагалось использовать жидкий металл: литий или натрий. Двигатели имели возможность работать и на керосине. Закрытый цикл работы СУ позволял сделать кабину экипажа вентилируемой атмосферным воздухом и намного снизить вес защиты. При взлетной массе примерно 170 т масса двигателей с теплообменниками предполагалась 30 т, защита реактора и кабины экипажа 38 т, полезная нагрузка 25 т. Длина самолета получалась около 46 м при размахе крыла примерно 27 м.

Проект атомного противолодочного самолёта Ту-114

Первый полет М-30 планировался на 1966 г., однако ОКБ-23 Мясищева не успело даже приступить к рабочему проектированию. Постановлением правительства ОКБ-23 Мясищева привлекли к разработке многоступенчатой баллистической ракеты конструкции ОКБ-52 В.Н.Челомея, а осенью 1960 г. ликвидировали как самостоятельную организацию, сделав филиалом №1 этого ОКБ и полностью переориентировав на ракетно-космическую тематику. Таким образом, задел ОКБ-23 по атомным самолетам не был воплощен в реальные конструкции.

Самолеты, которые никогда не летали - Атомный бомбардировщик

Рассказ об одном забытом проекте - о том, как Америка и Россия вкладывали миллиарды, чтобы добиться преимущества в еще одном техническом проекте. Это была постройка атомолета - гигантского самолета с атомным двигателем.

Ctrl Enter

Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter