Ядреният самолет е самолет, или по-просто казано, самолет, на който е монтиран ядрен реактор като двигател. В средата на ХХ век, в ерата на бързото развитие на мирния атом, наред със строителството, в СССР и САЩ започва работа по проектирането на ядрени самолети.
Изисквания към ядрените самолети в СССР
Дизайнът на самолет с ядрен двигател трябваше да реши следните проблеми, подобни на тези при проектирането на ядрени коли и ядрени резервоари:
- Наличието на лек и компактен ядрен реактор, който може да вдигне самолет във въздуха
- Биологична защита на екипажа
- Безопасност на полета на самолет
- Проектиране на ядрен реактивен двигател
Работата по проектирането на ядрени самолети в СССР се извършва от няколко конструкторски бюра - Туполев, Мясищев и Антонов. Дори нивото на профил на Единния държавен изпит по математика 2017 не е достатъчно, за да се сравни с умовете на разработчиците от онова време, въпреки че науката направи огромна крачка напред.
Най-известният проект на съветския ядрен самолет е Ту-119 - разработен от ОКБ-156 на Туполев. Самолетът Ту-119 е проектиран на базата на Ту-95М и е трябвало да се превърне в летяща лаборатория за тестване на двигатели с ядрен реактор. Работата по съветския ядрен самолет Ту-119 започва още през 1955 г. През 1958 г. е готова наземна стоянка, както и самолет Ту-95 LAL с ядрен реактор в товарния отсек. От 1959 г. на полигона в Семипалатинск се използва наземен стенд с ядрен реактор. А Ту-95 LAL направи 34 тестови полета през 1961 г. При общо тегло на самолета от 110 тона, 39 от тях са били заети от самия ядрен реактор. При такива изпитания беше проверена ефективността на биологичната защита на екипажа, както и работата на ядрения реактор при нови условия.
Конструкторското бюро на Мясищев разработи проект за ядрен самолет М50 А - свръхзвуков бомбардировач с ядрен двигател на борда. За целите на биологичната защита е планирано пилотите на самолета M50 A да бъдат поставени в затворена оловна капсула, която сама тежи 60 тона, а полетът да се извършва само по прибори. В бъдеще се планираше да се инсталира автономно безпилотно управление.
За да се използва този самолет с ядрен двигател, са били необходими отделни летища и в резултат на това проектът е спрян на място. Тогава дизайнерското бюро Myasishchev предложи нов - M30 с повече сложен дизайнИ повишена защитаекипаж. Намаленото тегло на самолета направи възможно увеличаването на полезния товар с 25 тона. Първият полет трябваше да се състои през 1966 г., но и той не беше реализиран.
В края на шейсетте и началото на седемдесетте години на миналия век конструкторското бюро "Антонов" работи по проекта AN-22 PLO - самолет за противоподводна отбрана с ултрадалечни разстояния на ниска надморска височина. Специална характеристика на този самолет беше използването на конвенционално гориво по време на излитане и кацане; ядреният реактор осигуряваше само самия полет, с продължителност до два дни, с обхват от 27 500 километра.
Широката общественост започна да говори за самолети, и по-точно за крилати ракети с ядрен двигател, не толкова отдавна. Фактът, че те съществуват, разработват се и се тестват, стана известен след съответното изявление на президента на Руската федерация през пролетта на тази година.
Междувременно самата идея за поставяне на атомна електроцентрала на самолет не е нова - машини от този вид са разработени и дори тествани в СССР, малко повече от десет години след края на Великата отечествена война.
През 50-те години на миналия век в СССР, за разлика от САЩ, създаването на бомбардировач, задвижван от атомна енергия, се смяташе не просто за желана, а за жизненоважна задача. Това отношение се формира сред висшето ръководство на армията и военно-промишления комплекс в резултат на осъзнаването на две обстоятелства.
Ту-95ЛАЛ
Първо, огромното, преобладаващо предимство на Съединените щати по отношение на самата възможност за атомно бомбардиране на територията на потенциален враг. Действайки от десетки въздушни бази в Европа, Близкия и Далечния изток, американските самолети, дори с обхват на полета само 5-10 хиляди км, можеха да достигнат до всяка точка на СССР и да се върнат обратно. Съветските бомбардировачи бяха принудени да действат от летища на собствена територия и за подобно нападение над Съединените щати трябваше да изминат 15-20 хиляди км. В СССР изобщо не е имало самолети с такъв обсег.
Първите съветски стратегически бомбардировачи М-4 и Ту-95 можеха да „покрият“ само най-северната част на Съединените щати и сравнително малки райони на двете брегове. Но дори и тези машини през 1957 г. наброяват само 22. А броят на американските самолети, способни да ударят СССР, към този момент достига 1800! Освен това това бяха първокласни бомбардировачи, носещи атомни оръжия B-52, B-36, B-47, а няколко години по-късно към тях се присъединиха свръхзвукови B-58.
А. Н. Туполев и И. Ф. Незвал
Тази ситуация може да бъде коригирана само от самолет с ядрен двигател, способен да осигури почти неограничено време на превозното средство да остане във въздуха. Като част от създаването на съветския атомен бомбардировач в края на 1957 г. конструкторското бюро на А. Н. Туполев, заедно с други организации, участва в изпълнението на тази грандиозна идея. На него е поверено създаването на специална летяща ядрена лаборатория (LAL).
Тази конкретна тема трябваше да се занимава с клон на конструкторското бюро на А. Н. Туполев в малкото село Томилино близо до Москва. През 1957 г. един от най-старите сътрудници на генералния конструктор, бъдещият Герой на социалистическия труд, Йосиф Фомич Незвал, е назначен за негов шеф през 1957 г.
Томилински клон
След като стана ръководител на клона, Незвал започна с укрепване на дизайнерското бюро. Група дизайнери, състояща се от около четиридесет души, се премества в Томилино.
С назначаването на Незвал за ръководител на клон Томилино той по същество става директор на предприятието и според длъжността си трябва да се занимава не само с конструкторското бюро, но и с производството, доставките, персонала, бита, строителството и др. въпроси. Накратко, той беше изправен пред много проблеми, с които никога преди не се беше сблъсквал. Но Незвал се справи с това.
Атомен реактор
Средна част на LAL
Заедно със специален изследователски институт, припомни Незвал, на ОКБ беше поверено да инсталира на самолета реактор с ниска мощност, за да проучи ефекта му върху екипажа и електронното оборудване. На този етап задачата на OKB беше да разработи най-компактното разположение на специална платформа както на самия обект, така и на всички системи, необходими за нормалното му функциониране.
Тази сглобена платформа трябваше да бъде повдигната вътре в фюзелажа през специален люк с помощта на лебедки и закрепена там с ключалки. Платформата с реактора трябваше периодично да се проверява и затова беше необходимо тя да може свободно да се спуска на земята.
Подемна платформа с ядрен реактор
Производственото изпълнение на стенда и модификацията на самолета за монтаж на платформа с реактор също бяха поверени на филиал Томилино. За конструкцията използвахме наличната в завода средна част на фюзелажа на Ту-95, която след необходимите модификации и усилвания на конструкцията беше монтирана на специални подпори с подпори на височина, съответстваща на позицията за паркиране на самолета. Тази част от работата беше позната на дизайнерите и не представляваше никаква трудност.
Що се отнася до материалите, използвани за защита от радиоактивно излъчване, се оказаха много нови и непознати неща. По-специално, за биологична защита са използвани напълно нови материали, с които дизайнерите не са се занимавали преди това. Инженерите трябваше да работят с вещества като полиетилен и церезин с добавка на борен карбид. За обработката им беше необходимо да се разработи напълно нова технология.
Съставът на тези материали и рецептата за тяхното производство са разработени от ръководителя на лабораторията по неметали на клона А. С. Файнштейн съвместно със специалисти от съветската химическа промишленост. Тези материали бяха тествани в специален институт и беше установено, че са подходящи за използване както на стендови инсталации, така и за самолети. Те бяха доставени под формата на малки кубчета, които трябваше да бъдат свързани помежду си в големи блокове и след това да им се придаде желаната конфигурация.
Скачени части на фюзелажа на LAL
Когато щандът беше напълно завършен, дойдоха да го видят ръководителите на специалния институт. След като разгледаха подробно щанда, те бяха изумени от компактността, с която беше направена платформата с инсталацията на реактора и цялото оборудване.
През 1958 г. щандът е напълно завършен и транспортиран до едно от източните летища, където вече е определено място за постоянно пребиваване. Първото му изстрелване се състоя през 1959 г. Получените резултати се оказаха доста задоволителни и направиха възможно извършването на подобна работа по тази тема на самолет.
Летателни изпитания
До пролетта на 1961 г. „...самолетът стоеше на летище близо до Москва“, спомня си един от неговите създатели, ядреният учен Н. Н. Пономарев-Степной, „и А. Н. Туполев пристигна с министър П. В. Дементиев, за да го види. Туполев обясни системата за защита на хората от радиация: "...Необходимо е да няма и най-малката пролука, в противен случай неутроните ще излязат през нея." "И какво?" - не разбра министърът. И тогава Туполев обясни по прост начин: „В мразовит ден излизате на летището и вашата муха е разкопчана - всичко ще замръзне!“ Министърът се засмя - казват, сега всичко е ясно с неутроните ... "
LAL в полет
От май до август 1961 г. Ту-95ЛАЛ извършва 34 полета. Самолетът се управлява от пилоти-изпитатели М. М. Нюхтиков, Е. А. Горюнов, М. А. Жила и др., инженер Н. В. Лашкевич отговаря за самолета. В полетните изпитания участваха ръководителят на експеримента, ядреният учен Н. Пономарев-Степной и операторът В. Мордашев.
Тестовете на Ту-95ЛАЛ показаха високата ефективност на използваната ядрена инсталация и системата за радиационна защита, но в същото време разкриха нейната обемност, твърде голямото тегло и необходимостта от по-нататъшно подобрение. И основната опасност от ядрен самолет беше призната като възможността той да се разбие и да замърси големи пространства.
Освен това разходите за създаване на самолет с ядрен двигател се оценяват на 1 милиард съветски рубли, следователно, поради високата цена, финансирането на работата беше отказано.
Данните, получени по време на тестването на Ту-95ЛАЛ, позволиха на конструкторското бюро А. Н. Туполев, съвместно със сродни организации, да разработи широкомащабна програма за две десетилетия за разработване на тежки бойни самолети с атомни енергийни установки. Реализацията на този проект обаче беше възпрепятствана до края студена войнаи разпадането на Съветския съюз.
Проект за стратегически ядрен бомбардировач М-60
Да започнем с факта, че през 50-те години на ХХ в. в СССР, за разлика от САЩ, създаването на атомен бомбардировач се възприема не просто като желана, дори много желана, а като жизнено необходима задача. Това отношение се формира сред висшето ръководство на армията и военно-промишления комплекс в резултат на осъзнаването на две обстоятелства. Първо, огромното, огромно предимство на Съединените щати по отношение на самата възможност за атомно бомбардиране на територията на потенциален враг. Действайки от десетки въздушни бази в Европа, Близкия и Далечния изток, американските самолети, дори с обхват на полета само 5-10 хиляди км, можеха да достигнат до всяка точка на СССР и да се върнат обратно. Съветските бомбардировачи бяха принудени да действат от летища на собствена територия, а за подобен налет на Съединените щати трябваше да изминат 15-20 хиляди км. В СССР изобщо не е имало самолети с такъв обсег. Първите съветски стратегически бомбардировачи М-4 и Ту-95 можеха да „покрият“ само най-северната част на Съединените щати и сравнително малки райони на двете брегове. Но дори и тези машини през 1957 г. наброяват само 22. А броят на американските самолети, способни да ударят СССР, към този момент достига 1800! Освен това това бяха първокласни бомбардировачи, носещи атомни оръжия B-52, B-36, B-47, а няколко години по-късно към тях се присъединиха свръхзвукови B-58.
Летящата лаборатория на Туполев, построена на базата на Ту-95 като част от проекта „119″, се оказа практически единственият самолет, на който идеята за атомна електроцентрала поне по някакъв начин беше реализирана в метал.
Второ, задачата за създаване на реактивен бомбардировач с необходимия обхват на полета с конвенционална силова установка през 50-те години. изглеждаше непреодолимо трудно. При това свръхзвукови, необходимостта от които беше продиктувана от бързото развитие на системите за противовъздушна отбрана. Полетите на първия свръхзвуков стратегически носител в СССР М-50 показаха, че при товар от 3-5 тона, дори и с две зареждания във въздуха, неговият обсег едва достига 15 000 км. Но никой не можеше да отговори как да зарежда със свръхзвукова скорост и още повече над вражеска територия. Необходимостта от презареждане значително намали вероятността за изпълнение на бойна мисия и освен това такъв полет изисква голямо количествогориво - общо над 500 тона за презареждане и презареждане на самолети. Тоест само за един полет полк бомбардировачи може да изразходва повече от 10 хиляди тона керосин! Дори простото натрупване на такива резерви от гориво се превърна в огромен проблем, да не говорим за безопасното съхранение и защита от възможни въздушни удари.
В същото време страната разполагаше с мощна научна и производствена база за решаване на различни проблеми в използването на ядрената енергия. Произхожда от Лаборатория № 2 на Академията на науките на СССР, организирана под ръководството на И. В. Курчатов в разгара на Великата Отечествена война- през април 1943 г. Първоначално основната задача на ядрените учени беше да създадат уранова бомба, но след това започна активно търсене на други възможности за използване на нов вид енергия. През март 1947 г. - само година по-късно от САЩ - за първи път в СССР държавно ниво(на заседание на Научно-техническия съвет на Първо главно управление към Министерския съвет) постави проблема за използването на топлината от ядрени реакции в електроцентралите. Съветът реши да започне системни изследвания в тази посока с цел разработване на научната основа за генериране на електроенергия чрез ядрен разпад, както и задвижване на кораби, подводници и самолети.
Научен ръководител на работата беше бъдещият академик А. П. Александров. Бяха разгледани няколко варианта за ядрени авиационни електроцентрали: отворен и затворен цикъл на базата на ramjet, турбореактивни и турбовитлови двигатели. Разработени са различни типове реактори: с въздушно и с междинно течнометално охлаждане, с топлинни и бързи неутрони и др. Изследвани са приемливи за използване в авиацията охлаждащи течности и методи за защита на екипажа и бордовото оборудване от радиационно облъчване. През юни 1952 г. Александров докладва на Курчатов: „...Нашите знания в областта на ядрените реактори ни позволяват да поставим въпроса за създаването в следващите години на ядрени двигатели, използвани за тежки самолети...“.
Отне обаче още три години, докато идеята си проправи път. През това време първите М-4 и Ту-95 успяха да се издигнат в небето, а първите в света започнаха да работят в района на Москва. атомна електроцентрала, започва строителството на първата съветска атомна подводница. Нашите агенти в САЩ започнаха да предават информация за извършваната там мащабна работа по създаването на атомен бомбардировач. Тези данни бяха възприети като потвърждение на обещанието за нов вид енергия за авиацията. И накрая, на 12 август 1955 г. е издадена резолюция № 1561-868 на Съвета на министрите на СССР, която нарежда на редица предприятия на авиационната индустрия да започнат работа по ядрени въпроси. По-специално, ОКБ-156 на А. Н. Туполев, ОКБ-23 на В. М. Мясищев и ОКБ-301 на С. А. Лавочкин трябваше да проектират и изграждат самолети с атомни електроцентрали, а ОКБ-276 на Н. Д. Кузнецов и ОКБ-165 А. М. Люлка - разработване на такива системи за контрол.
Най-простата техническа задача беше възложена на ОКБ-301, ръководен от С. А. Лавочкин - да разработи експериментална крилата ракета "375" с ядрен прямоточен двигател, проектиран от ОКБ-670 на М. М. Бондарюк. Мястото на конвенционалната горивна камера в този двигател беше заето от реактор, работещ в отворен цикъл - въздухът течеше директно през ядрото. Дизайнът на корпуса на ракетата се основава на разработките на междуконтиненталната крилата ракета 350 с конвенционален прямоточен двигател. Въпреки сравнителната си простота, темата „375“ не получи значително развитие и смъртта на С. А. Лавочкин през юни 1960 г. напълно сложи край на тези произведения.
Ядрен турбореактивен двигател с дизайн "иго".
Ядрен турбореактивен двигател с "коаксиален" дизайн
Едно от възможните оформления на атомния хидроплан на Мясищев
Проект за атомна летяща лаборатория
на базата на М-50
Проект за стратегически ядрен бомбардировач М-30
На екипа на Мясищев, който тогава е зает със създаването на М-50, е наредено да завърши предварителен проект на свръхзвуков бомбардировач „със специални двигатели от главния конструктор А. М. Люлка“. В OKB темата получи индекс „60“, а Ю. Н. Труфанов беше назначен за водещ дизайнер по нея. Тъй като в най общ контурРешението на проблема се виждаше в простото оборудване на M-50 с ядрени двигатели, работещи в отворен цикъл (поради простота), смяташе се, че M-60 ще стане първият самолет с ядрено задвижване в света. СССР. Но към средата на 1956 г. става ясно, че поставената задача не може да бъде решена толкова просто. Оказа се, че автомобил с нова система за управление има номер специфични особености, каквито авиоконструкторите не са срещали досега. Новостта на възникналите проблеми беше толкова голяма, че никой в ОКБ, както и в цялата могъща съветска авиационна индустрия, нямаше представа как да подходи към тяхното решаване.
Първият проблем беше защитата на хората от радиоактивно лъчение. Какво трябва да бъде? Колко трябва да тежи? Как да се осигури нормалното функциониране на екипаж, затворен в непроницаема дебелостенна капсула, вкл. видимост от работните места и аварийно излизане? Вторият проблем е рязкото влошаване на свойствата на конвенционалните конструкционни материали, причинено от мощни потоци радиация и топлина, излъчвани от реактора. Оттук и необходимостта от създаване на нови материали. Трето - необходимостта да се развиваме напълно нова технологияексплоатация на ядрени самолети и изграждане на съответните авиобази с множество подземни съоръжения. В края на краищата се оказа, че след като двигателят с отворен цикъл спре, нито един човек няма да може да се доближи до него още 2-3 месеца! Това означава, че има нужда от дистанционна наземна поддръжка на самолета и двигателя. И, разбира се, има проблеми с безопасността - в най-широк смисъл, особено при авария на такъв самолет.
Осъзнаването на тези и много други проблеми не остави камък необърнат от първоначалната идея за използване на корпуса на M-50. Дизайнерите се фокусираха върху намирането на ново оформление, в рамките на което споменатите проблеми изглеждаха разрешими. В същото време основният критерий за избор на местоположението на атомната електроцентрала на самолета се счита за максималното му разстояние от екипажа. В съответствие с това е разработен предварителен проект на M-60, в който четири ядрени турбореактивни двигателя са разположени в задната част на фюзелажа по двойки на „два етажа“, образувайки едно ядрено отделение. Самолетът имаше дизайн със средно крило с тънко конзолно трапецовидно крило и същата хоризонтална опашка, разположена в горната част на перката. Ракетните и бомбените оръжия бяха планирани да бъдат поставени на вътрешната прашка. Дължината на самолета трябваше да бъде около 66 m, излетното тегло трябваше да надвишава 250 тона, а крейсерската скорост на полета - 3000 km/h на височина 18 000-20 000 m.
Екипажът трябваше да бъде поставен в солидна капсула с мощна многослойна защита, изработена от специални материали. Радиоактивността на атмосферния въздух изключва възможността той да се използва за херметизация и дишане в кабината. За тези цели беше необходимо да се използва кислородно-азотна смес, получена в специални газификатори чрез изпаряване на течни газове на борда. Липсата на визуална видимост трябваше да бъде компенсирана от перископи, телевизионни и радарни екрани, както и инсталирането на напълно автоматична система за управление на самолета. Последният трябваше да осигури всички етапи на полета, включително излитане и кацане, достигане на целта и т.н. Това логично доведе до идеята за безпилотен стратегически бомбардировач. Въпреки това ВВС настояха за пилотирана версия като по-надеждна и гъвкава за използване.
Стенд за изпитване на наземен реактор
Ядрените турбореактивни двигатели за M-60 трябваше да развият тяга при излитане от около 22 500 kgf. ОКБ А.М. Люлка ги разработи в две версии: "коаксиален" дизайн, при който пръстеновидният реактор е разположен зад конвенционалната горивна камера и валът на турбокомпресора преминава през него; и схеми „иго“ - с извит път на потока и реактор, излизащ извън шахтата. Мясищевците се опитаха да използват и двата типа двигатели, като намериха както предимства, така и недостатъци във всеки от тях. Но основното заключение, което се съдържаше в заключението към предварителния проект на М-60, звучеше така: „... наред с големите трудности при създаването на двигателя, оборудването и корпуса на самолета възникват напълно нови проблеми при осигуряване на наземна работа и защита на екипажа, населението и района в случай на аварийно кацане. Тези проблеми... още не са решени. В същото време способността за решаване на тези проблеми определя осъществимостта на създаването на пилотиран самолет с ядрен двигател. Наистина пророчески думи!
За да преведе решението на тези проблеми в практическа равнина, В. М. Мясищев започна разработването на проект за летяща лаборатория на базата на М-50, на която ядрен двигателще бъде разположен в предната част на фюзелажа. И за да се увеличи радикално жизнеспособността на базите на ядрените самолети в случай на избухване на война, беше предложено напълно да се откаже от използването на бетонни писти и да се превърне ядреният бомбардировач в свръхзвукова (!) летяща лодка M-60M. Този проект е разработен паралелно с наземната версия и поддържа значителна приемственост с нея. Разбира се, въздухозаборниците на крилото и двигателя бяха максимално повдигнати над водата. Устройствата за излитане и кацане включват носова хидроски, вентрални прибиращи се подводни крила и въртящи се поплавъци за странична стабилност в краищата на крилото.
Поставяне на реактора и радиационните сензори на Ту-95ЛАЛ
Конструкторите се сблъскаха с най-трудните проблеми, но работата напредна и изглеждаше, че всички трудности могат да бъдат преодолени за период от време, който е значително по-малък от увеличаването на обхвата на полета на конвенционалните самолети. През 1958 г. В. М. Мясищев, по указание на Президиума на ЦК на КПСС, изготвя доклад „Състоянието и възможните перспективи на стратегическата авиация“, в който недвусмислено заявява: „... Във връзка със значителната критика на М- Проекти 52K и M-56K [конвенционални горивни бомбардировачи , - автор] Министерството на отбраната, с оглед на недостатъчния обхват на действие на такива системи, смятаме, че би било полезно да се съсредоточи цялата работа по стратегически бомбардировачи върху създаването на свръхзвуков бомбардировъчна система с ядрени двигатели, осигуряваща необходимите полети за разузнаване и за насочени бомбардировки от висящи самолети и ракети. движещи се и неподвижни цели.
Мясищев имаше предвид преди всичко нов проект на стратегически ракетоносец с атомна електроцентрала със затворен цикъл, който беше проектиран от конструкторското бюро Н. Д. Кузнецов. Той очакваше да създаде тази кола за 7 години. През 1959 г. за него е избран аеродинамичен дизайн "canard" с делтовидни крила и значително стреловидно предно перо. Шест ядрени турбореактивни двигателя трябваше да бъдат разположени в задната част на самолета и комбинирани в един или два пакета. Реакторът беше разположен във фюзелажа. Като охлаждаща течност трябваше да се използва течен метал: литий или натрий. Двигателите могат да работят и с керосин. Затвореният цикъл на системата за управление направи възможно пилотската кабина да се вентилира атмосферен въздухи значително намаляват теглото на защитата. При излетно тегло от приблизително 170 тона, теглото на двигателите с топлообменници се приемаше за 30 тона, защитата на реактора и пилотската кабина беше 38 тона, а полезният товар беше 25 тона.Дължината на самолета беше около 46 m с размах на крилете приблизително 27 m.
Първият полет на М-30 е планиран за 1966 г., но ОКБ-23 на Мясищев дори не е имал време да започне подробен дизайн. С постановление на правителството на ОКБ-23 Мясищев участва в разработването на многостепенна балистична ракета, проектирана от В. Н. Челомей ОКБ-52, а през есента на 1960 г. тя е ликвидирана като самостоятелна организация, превърната в клон № 1 на това OKB и напълно преориентирано към ракетни и космически теми. По този начин основите на OKB-23 за ядрени самолети не бяха превърнати в реални проекти.
Ту-95ЛАЛ. На преден план има контейнер със сензор за радиация
За разлика от екипа на В. М. Мясищев, който се опита да създаде свръхзвуков стратегически самолет, ОКБ-156 на А. Н. Туполев първоначално получи по-реалистична задача - да разработи дозвуков бомбардировач. На практика тази задача беше точно същата като тази, пред която са изправени американските дизайнери - да оборудват вече съществуващо превозно средство с реактор, в случая Ту-95. Въпреки това, преди туполевците дори да имат време да разберат предстоящата работа, през декември 1955 г., през каналите Съветското разузнаванеИмаше съобщения за тестови полети на B-36 с реактор на борда в Съединените щати. Н. Н. Пономарев-Степной, сега академик, а в онези години все още млад служител на Курчатовския институт, си спомня: „...Един ден Меркин [един от най-близките колеги на Курчатов – авт.] получи обаждане от Курчатов и каза, че има информация, че самолет с реактор е летял в Америка. Сега отива на театър, но до края на представлението трябва да има информация за възможността за такъв проект. Меркин ни събра. Беше мозъчна атака. Стигнахме до извода, че такъв самолет съществува. Има реактор на борда, но лети с обикновено гориво. И във въздуха има изследване на самото разпръскване на радиационния поток, което ни тревожи толкова много. Без такова изследване е невъзможно да се монтира защита на ядрен самолет. Меркин отиде в театъра, където каза на Курчатов за нашите заключения. След това Курчатов предлага на Туполев да проведе подобни експерименти...”
На 28 март 1956 г. е издадено постановление на Съвета на министрите на СССР, според което КБ „Туполев“ започва проектирането на летяща ядрена лаборатория (ЛАЛ) на базата на серийния Ту-95. Преките участници в тези работи, В. М. Вул и Д. А. Антонов, говорят за това време: „...На първо място, в съответствие с обичайната си методология - първо разбере всичко ясно - А. Н. Туполев организира серия от лекции и семинари, на които водещите ядрени учени на страната A.P. Александров, A.I. Leypunsky, N.N. Ponomarev-Stepnoy, V.I. Merkin и други ни разказаха за физическите основи на атомните процеси, конструкцията на реакторите, изискванията за защита, материалите, системата за управление и др. Много скоро на тези семинари започнаха оживени дискусии: как да се комбинират ядрените технологии с изискванията и ограниченията на самолетите. Ето един пример за такива дискусии: ядрените учени първоначално ни описаха обема на реакторната инсталация като обема на малка къща. Но дизайнерите на дизайнерското бюро успяха значително да „намалят“ размерите му, особено защитните конструкции, като същевременно изпълниха всички посочени изисквания за нивото на защита на LAL. На един от семинарите А. Н. Туполев отбеляза, че „... къщите не се превозват в самолети“ и показа нашето оформление. Ядрените учени бяха изненадани - това беше първият път, когато се натъкнаха на толкова компактно решение. След внимателен анализ той беше съвместно приет за LAL на Ту-95.
Ту-95ЛАЛ. Обтекатели и въздухозаборник на реактора
По време на тези срещи бяха формулирани основните цели за създаване на ЗАЛ, вкл. изучаване на влиянието на радиацията върху компонентите и системите на самолета, тестване на ефективността на компактната радиационна защита, експериментални изследвания върху отразяването на гама и неутронно лъчение от въздуха на различни височини на полета, овладяване на работата на атомни електроцентрали. Компактната защита се превърна в едно от „ноу-хау“ на екипа на Туполев. За разлика от ОКБ-23, чиито проекти включват поставяне на екипажа в капсула със сферична защита с постоянна дебелина във всички посоки, конструкторите на ОКБ-156 решиха да използват защита с променлива дебелина. В този случай максималната степен на защита беше осигурена само от пряка радиация от реактора, тоест отзад на пилотите. В същото време страничното и предното екраниране на кабината трябва да бъдат сведени до минимум, поради необходимостта от абсорбиране на радиация, отразена от околния въздух. За да се оцени точно нивото на отразената радиация, основно беше проведен полетният експеримент.
За предварително проучване и придобиване на опит с реактора беше планирано да се изгради наземен тестов стенд, чиято проектна работа беше поверена на клона Томилинский на Конструкторското бюро, ръководено от И. Ф. Незвал. Стойката е създадена на базата на средната част на фюзелажа на Ту-95, а реакторът е монтиран на специална платформа с повдигач, като при необходимост може да се спуска. Радиационната защита на щанда, а след това и в LAL, беше произведена от напълно нови за авиацията материали, производството на които изискваше нови технологии.
Ту-95ЛАЛ. Демонтаж на реактора.
Серийният стратегически бомбардировач Ту-95М № 7800408 с четири турбовитлови двигателя НК-12М с мощност 15 000 к.с. е превърнат в летяща лаборатория, обозначена като Ту-95ЛАЛ. Всички оръжия са извадени от самолета. Екипажът и експериментаторите бяха в предната херметична кабина, в която също имаше сензор, който регистрира проникващата радиация. Зад кабината е монтиран защитен екран от 5-сантиметрова оловна плоча и комбинирани материали (полиетилен и церезин) с обща дебелина около 20 см. Вторият сензор е монтиран в бомбовия отсек, където трябваше да бъде бойното натоварване. разположени в бъдещето. Зад него, по-близо до опашката на самолета, беше реакторът. Третият сензор беше разположен в задната кабина на автомобила. Още два сензора бяха монтирани под конзолите на крилата в постоянни метални обтекатели. Всички сензори могат да се въртят около вертикална ос за ориентация в желаната посока.
Самият реактор беше заобиколен от мощна защитна обвивка, също състояща се от олово и комбинирани материали, и нямаше връзка с двигателите на самолета - той служеше само като източник на радиация. В него се използва дестилирана вода като модератор на неутрони и същевременно като охладител. Нагрятата вода отдава топлина в междинен топлообменник, който е част от затворен кръг на първична циркулация на водата. През металните му стени топлината се предаваше на водата от втория кръг, в който се разсейваше във водно-въздушен радиатор. Последният беше издухан по време на полет от въздушна струя през голям въздухозаборник под фюзелажа. Реакторът излизаше малко извън контурите на фюзелажа на самолета и беше покрит с метални обтекатели отгоре, отдолу и отстрани. Тъй като цялостната защита на реактора се счита за доста ефективна, тя включва прозорци, които могат да се отварят по време на полет за провеждане на експерименти с отразена радиация. Прозорците направиха възможно създаването на радиационни лъчи в различни посоки. Тяхното отваряне и затваряне се контролира от конзолата на експериментаторите в пилотската кабина.
Проект на ядрен противолодъчен самолет на базата на Ту-114
Изграждането на Ту-95ЛАЛ и оборудването му с необходимото оборудване отне 1959-60 г. До пролетта на 1961 г. „... самолетът беше на летище близо до Москва“, продължава историята Н. Н. Пономарев-Степной, „и Туполев дойде с министър Дементиев да го разгледа. Туполев обясни системата за радиационна защита: „...Необходимо е да няма и най-малката пролука, в противен случай неутроните ще излязат през нея.“ "И какво от това?" - не разбра министърът. И тогава Туполев обясни по прост начин: „В мразовит ден излизате на летището и вашата муха е разкопчана - всичко ще замръзне!“ Министърът се засмя - казват, сега всичко е ясно с неутроните..."
От май до август 1961 г. са извършени 34 полета на Ту-95LAL. Самолетът е управляван от пилотите-изпитатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и други, лидерът на колата беше инженер Н. В. Лашкевич. В полетните изпитания участваха ръководителят на експеримента, ядреният учен Н. Пономарев-Степной и операторът В. Мордашев. Полетите се извършваха както със „студен“ реактор, така и с работещ. Изследванията на радиационната обстановка в кабината и извън нея са извършени от физиците В. Мадеев и С. Королев.
Тестовете на Tu-95LAL показаха доста висока ефективност на използваната система за радиационна защита, но в същото време разкриха нейната обемност, твърде голямо тегло и необходимостта от по-нататъшно подобрение. И основната опасност от ядрен самолет беше призната като възможността от неговата авария и замърсяване на големи пространства с ядрени компоненти.
По-нататъшната съдба на самолета Ту-95ЛАЛ е подобна на съдбата на много други самолети в Съветския съюз - той беше унищожен. След завършване на тестовете той стоя дълго време на едно от летищата близо до Семипалатинск и в началото на 70-те години. е прехвърлен на учебното летище на Иркутското военно авиационно техническо училище. Ръководителят на училището генерал-майор С. Г. Калицов, който преди това е служил дълги години в авиацията на далечни разстояния, имаше мечта да създаде музей на далечната авиация. Естествено, горивните елементи от активната зона на реактора вече са извадени. По време на периода на съкращаване на стратегическите оръжия на Горбачов, самолетът беше смятан за бойна единица, разглобен на части и изхвърлен на сметище, откъдето изчезна в метален скрап.
Програмата предполагаше, че през 1970 г. Ще започне разработката на серия от свръхзвукови тежки самолети с ядрена мощност под едно наименование „120“ (Ту-120). Предполагаше се, че всички те ще бъдат оборудвани с ядрени турбореактивни двигатели със затворен цикъл, разработени от конструкторското бюро Н. Д. Кузнецов. Първият от тази серия трябваше да бъде бомбардировач с далечен обсег, подобен по предназначение на Ту-22. Самолетът е изпълнен в съответствие с нормална аеродинамична конфигурация и е самолет с високо крило със стреловидни крила и опашни повърхности, велосипедно шаси и реактор с два двигателя в задната част на фюзелажа, на максимално разстояние от пилотската кабина. Вторият проект беше щурмови самолет с ниска надморска височина с ниско монтирано триъгълно крило. Третият беше проектът за стратегически бомбардировач с далечен обсег
И все пак програмата Туполев, подобно на проектите на Мясищев, не беше предназначена да бъде преведена в реални проекти. Дори няколко години по-късно правителството на СССР го затвори. Причините като цяло бяха същите като в Съединените щати. Основното е, че атомният бомбардировач се оказа непосилно сложна и скъпа оръжейна система. Новопоявилите се междуконтинентални балистични ракети решиха проблема с пълното унищожаване на врага много по-евтино, по-бързо и, така да се каже, по-гарантирано. А съветската страна нямаше достатъчно пари - по това време имаше интензивно разполагане на междуконтинентални балистични ракети и атомен подводен флот, за което бяха изразходвани всички средства. Нерешените проблеми на безопасната експлоатация на ядрените самолети също изиграха роля. Политическото вълнение също напусна съветското ръководство: по това време американците вече бяха ограничили работата в тази област и нямаше с кого да се изравнят, а продължаването беше твърде скъпо и опасно.
Затварянето на ядрените въпроси в конструкторското бюро на Туполев обаче изобщо не означаваше изоставянето на атомната електроцентрала като такава. Военно-политическото ръководство на СССР отказа само да използва ядрен самолет като средство за доставяне на оръжия за масово унищожение директно до целта. Тази задача беше възложена на балистични ракети, вкл. на базата на подводници. Подводниците могат тайно да наблюдават край бреговете на Америка в продължение на месеци и във всеки един момент да ударят със светкавична скорост от близко разстояние. Естествено, американците започнаха да предприемат мерки, насочени към борба със съветските ракетни подводници, и най-доброто лекарствоСпециално създадените атакуващи подводници се оказаха такава битка. В отговор съветските стратези решават да организират лов за тези потайни и подвижни кораби и дори в райони на хиляди километри от родните им брегове. Беше признато, че достатъчно голям противолодъчен самолет с неограничен обхват на полета, който може да осигури само ядрен реактор, може най-ефективно да се справи с тази задача.
Като цяло монтирахме реактора на платформата, претърколихме го в Ан-22 № 01-07 и отлетяхме за Семипалатинск в началото на септември. От конструкторското бюро на Антонов в програмата участваха пилотите В. Самоваров и С. Горбик, водещият машиностроител В. Воротников, ръководителят на наземния екипаж А. Ескин и аз, водещият конструктор на специалната инсталация. С нас беше представителят на CIAM Б. Н. Омелин. На полигона се присъединиха военни и ядрени учени от Обнинск, общо около 100 души, групата ръководена от полковник Герасимов. Тестовата програма се казваше „Щъркел“ и ние нарисувахме малък силует на тази птица отстрани на реактора. На самолета не е имало специални външни маркировки. Всичките 23 полета по програма "Щъркел" са преминали безпроблемно, има само един авариен случай. Един ден Ан-22 излетя за тричасов полет, но веднага кацна. Реакторът не се включи. Причината се оказа некачествен щепсел, в който контактът беше постоянно нарушен. Разбрахме го, вмъкнахме мач в SR - всичко работи. Така летяха с мач до края на програмата.
На раздяла, както обикновено в такива случаи, направихме малка гощавка. Това беше празник на мъжете, които са си свършили работата. Пихме и си говорихме с военни и физици. Радвахме се, че се прибираме при семействата си. Но физиците ставаха все по-мрачни: повечето от тях бяха изоставени от жените си: 15-20 години работа в областта на ядрените изследвания се отразиха негативно на здравето им. Но те имаха други утешения: след нашите полети петима от тях станаха доктори на науките, а около петнадесет станаха кандидати.
И така, нова серия от летателни експерименти с реактор на борда беше завършена успешно, бяха получени необходимите данни за проектиране на достатъчно ефективна и безопасна система за управление на авиационно ядрено оръжие. Въпреки това Съветският съюз изпревари Съединените щати, доближавайки се до създаването на истински ядрен самолет. Тази кола беше коренно различна от концепциите от 50-те години. с реактори с отворен цикъл, чиято експлоатация би била свързана с огромни трудности и би причинила огромни щети заобикаляща среда. Благодарение на новата защита и затворения цикъл, радиационното замърсяване на конструкцията на самолета и въздуха беше сведено до минимум, а в екологично отношение такава машина дори имаше някои предимства пред самолетите с химическо гориво. Във всеки случай, ако всичко работи правилно, тогава изгорелият поток на ядрен двигател не съдържа нищо друго освен чист нагрят въздух.
4. Комбиниран турбореактивно-ядрен двигател:
1 - електрически стартер; 2 - амортисьори; 3 - въздуховод с директен поток; 4 - компресор;
5 - горивна камера; 6 - тяло на ядрен реактор; 7 - горивен възел.
Но това е, ако... В случай на полетно произшествие проблемите с безопасността на околната среда в проекта Ан-22ПЛО не бяха достатъчно разрешени. Изстрелването на въглеродни пръти в ядрото наистина спря верижната реакция, но отново, освен ако реакторът не беше повреден. Какво се случва, ако това се случи в резултат на удар в земята и прътите не заемат желаната позиция? Изглежда, че именно опасността от подобно развитие на събитията не позволи този проект да бъде реализиран в метал.
Въпреки това съветските дизайнери и учени продължиха да търсят решение на проблема. Освен това, в допълнение към функцията за борба с подводници, е намерена нова употреба на ядрения самолет. Възникна като логическо развитиетенденции за увеличаване на неуязвимостта на пусковите установки на междуконтинентални балистични ракети в резултат на придаването им на мобилност. В началото на 1980г. Съединените щати разработиха стратегическата система MX, в която ракетите постоянно се движат между множество убежища, лишавайки врага дори от теоретичната възможност да ги унищожи с целенасочен удар. В СССР междуконтиненталните ракети са монтирани на автомобилни шасита и железопътни платформи. Следващата логична стъпка би била да ги постави на самолет, който да патрулира над нейна територия или над океана. Благодарение на своята мобилност той би бил неуязвим за вражески ракетни атаки. Основното качество на такъв самолет беше да прекара възможно най-дълго време в полет, което означава, че системата за ядрено управление му пасна идеално.
...Осъществяването на този проект беше възпрепятствано от края на Студената война и разпадането на Съветския съюз. Мотив, повтарян доста често в историята на руската авиация: веднага щом всичко беше готово за решаване на проблема, самата задача изчезна. Но ние, оцелелите Чернобилска катастрофа, не са много разстроени от това. И възниква само въпросът: как да се отнесем към колосалните интелектуални и материални разходи, които СССР и САЩ направиха, опитвайки се десетилетия да създадат ядрен самолет? В крайна сметка всичко е напразно!.. Не съвсем. Американците имат израз: „Ние гледаме отвъд хоризонта“. Това казват те, когато вършат работа, знаейки, че самите те никога няма да използват нейните резултати, че тези резултати могат да бъдат полезни само в далечното бъдеще. Може би някой ден човечеството отново ще си постави задачата да построи самолет, задвижван от ядрена енергия. Може би дори няма да е боен самолет, а товарен или, да речем, научен самолет. И тогава бъдещите дизайнери ще могат да разчитат на резултатите от работата на нашите съвременници. Кой току що погледна през хоризонта...
Може би изглежда странно, че ядрената енергия, здраво вкоренена на земята, в хидросферата и дори в космоса, не е пуснала корени във въздуха. Такъв е случаят, когато очевидните съображения за безопасност (макар и не само те) надделяха над очевидните технически и експлоатационни ползи от въвеждането на атомни електроцентрали (ЯЕЦ) в авиацията.
((директен))
Междувременно вероятността от тежки последствия от инциденти с такива самолети, предвид тяхното съвършенство, едва ли може да се счита за по-висока в сравнение с космическите системи, използващи атомни електроцентрали (АЕЦ). И за обективност си струва да припомним: аварията, която се случи през 1978 г., оборудвана с атомна електроцентрала BES-5 Buk, на съветския изкуствен спътник на Земята Космос-954 от типа US-A, с падането на неговите фрагменти на територията на Канада, изобщо не доведе до съкращаване на системата за морско космическо разузнаване и целеуказване (MCRC) „Легенда“, елемент от която бяха устройствата US-A (17F16-K).
От друга страна, условията на работа на авиационна атомна електроцентрала, предназначена да създава тяга чрез генериране на топлина в ядрен реактор, доставяна във въздуха в газотурбинен двигател, са напълно различни от сателитните атомни електроцентрали, които са термоелектрически генератори . Днес са предложени две основни схеми на авиационни ядрени системи за управление - отворена и затворена. Схемата от отворен тип включва нагряване на въздуха, компресиран от компресор, директно в каналите на реактора с последващия му поток през струйната дюза, а затвореният тип включва нагряване на въздуха с помощта на топлообменник, в затворена верига, от която охлаждащата течност циркулира. Затворената верига може да бъде едно- или двуконтурна, като от гледна точка на осигуряване на експлоатационна безопасност, вторият вариант изглежда най-предпочитан, тъй като реакторният блок с първи контур може да бъде поставен в защитна удароустойчива обвивка, чиято херметичност предотвратява катастрофални последици при аварии на самолети.
Авиационните ядрени системи за управление от затворен тип могат да използват реактори с вода под налягане и реактори на бързи неутрони. При реализацията на двуконтурна схема с „бърз” реактор като охлаждаща течност в първия контур на атомната електроцентрала ще се използват както течни алкални метали (натрий, литий), така и инертен газ (хелий), а алкални метали (течност натрий, евтектичен разтопен натрий и калий).
Във въздуха има реактор
Идеята за използване на ядрена енергия в авиацията е представена през 1942 г. от един от ръководителите на проекта Манхатън Енрико Ферми. Това заинтересува командването на ВВС на САЩ и през 1946 г. американците започнаха да изпълняват проекта NEPA (Ядрена енергия за задвижване на самолети), предназначен да определи възможностите за създаване на бомбардировач и разузнавателен самолет с неограничен обхват на полета.
„Кремъл хареса идеята да предостави на авиацията на ВМС противолодъчен самолет с неограничен обхват на полета.“
На първо място, беше необходимо да се проведат изследвания, свързани с радиационната защита на екипажа и наземния персонал, и да се даде вероятностна и ситуационна оценка на възможни аварии. За да се ускори работата, проектът NEPA беше разширен през 1951 г. от ВВС на САЩ до целевата програма ANP (Aircraft Nuclear Propulsion - „Aviation Nuclear Propulsion“). В нейната рамка General Electric разработи отворена схема, а Pratt-Whitney разработи затворена система за ядрено захранване.
Сериен тежък стратегически бомбардировач от Convair, B-36H Peacemaker, с шест бутални и четири турбореактивни двигателя, беше предназначен да тества бъдещия авиационен ядрен реактор (изключително в режим на физическо изстрелване) и биологична защита. Това не беше ядрен самолет, а просто летяща лаборатория, в която трябваше да се тества реакторът, но получи обозначението NB-36H - Ядрен бомбардировач. Кабината е превърната в капсула от олово и гума с допълнителен щит от стомана и олово. За защита от неутронно лъчение във фюзелажа бяха поставени специални панели, пълни с вода.
Прототипът на авиационния реактор ARE (Aircraft Reactor Experiment), създаден през 1954 г. от Националната лаборатория Оук Ридж, стана първият в света хомогенен ядрен реактор с мощност 2,5 MW, използващ разтопено солено гориво - натриев флуорид и тетрафлуориди на цирконий и уран.
Предимството на този тип реактор се състои в принципната невъзможност за авария с разрушаване на активната зона, а самата горивно-солева смес, в случай на внедряване на система за авиационен ядрен контрол от затворен тип, ще играе ролята на основен охлаждаща течност на веригата. Когато се използва разтопена сол като охладител, по-високият топлинен капацитет на разтопената сол в сравнение, например с течния натрий, прави възможно използването на циркулационни помпи с малък размер и се възползва от намаляването на потреблението на метал в конструкцията на реакторната инсталация като цяло , а ниската топлопроводимост трябваше да осигури устойчивост на ядрения авиационен двигател на внезапни температурни промени в първата верига.
На базата на реактора ARE американците разработиха експериментална авиационна ядрена енергийна система HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Без повече шум General Dynamics проектира авиационния ядрен двигател X-39 на базата на серийния турбореактивен двигател J47 за стратегическите бомбардировачи B-36 и B-47 Stratojet - вместо горивна камера в него е поставено ядро на реактор.
Convair възнамеряваше да оборудва X-39 със самолет X-6, вероятно базиран на свръхзвуковия стратегически бомбардировач B-58 Hustler, който направи първия си полет през 1956 г. Освен това беше разгледана и ядрена версия на експерименталния дозвуков бомбардировач на същата компания, YB-60. Въпреки това американците се отказаха от отворения дизайн на авиационната ядрена енергийна система, като смятаха, че ерозията на стените на въздушните канали на ядрото на реактора Х-39 ще доведе до факта, че самолетите ще оставят радиоактивна следа след себе си, замърсявайки околната среда .
Надежда за успех беше обещана от по-безопасна от радиация атомна електроцентрала от затворен тип от Pratt-Whitney, в създаването на която се включи и General Dynamics. Convair започва да конструира експериментален самолет NX-2 за тези двигатели. Проучвани са както турбореактивни, така и турбовитлови версии на ядрени бомбардировачи с ядрени енергийни системи от този тип.
Но приемането през 1959 г. на междуконтиненталните балистични ракети Atlas, способни да поразяват цели на територията на СССР от континенталната част на Съединените щати, неутрализира програмата ANP, особено след като серийните модели на ядрени самолети едва ли биха се появили преди 1970 г. В резултат на това през март 1961 г. всички работи в тази област в САЩ са прекратени по лично решение на президента Джон Кенеди и истински ядрен самолет така и не е построен.
Полетният прототип на самолетния реактор ASTR (Aircraft Shield Test Reactor - реактор за тестване на системата за защита на самолета), разположен в бомбовия отсек на летящата лаборатория NB-36H, беше 1 MW реактор на бързи неутрони, който не беше свързан с двигателите, работещ с уранов диоксид и охлаждан от поток въздух, поглъщан през специални въздухозаборници. От септември 1955 г. до март 1957 г. NB-36H прави 47 ASTR полета над пусти райони на Ню Мексико и Тексас, след което колата никога повече не е летяла.
Трябва да се отбележи, че ВВС на САЩ също се занимаваха с проблема с ядрения двигател за крилати ракети или, както се казваше преди 60-те години, самолети-снаряди. Като част от проекта "Плутон", лабораторията в Ливърмор създаде два образеца от ядрения двигател Tory, който беше планиран да бъде инсталиран на свръхзвукова крилата ракета SLAM. Принципът на „атомно нагряване“ на въздуха чрез преминаването му през ядрото на реактора тук беше същият като в ядрените газотурбинни двигатели с отворен тип, само с една разлика: в линейно реактивния двигател няма компресор и турбина. „Тори“, успешно тествани на земята през 1961–1964 г., са първите и досега единствените реално действащи авиационни (по-точно ракетно-авиационни) ядрени енергийни системи. Но и този проект беше затворен като неперспективен на фона на успехите в създаването на балистични ракети.
Настигай и изпреварвай!
Разбира се, идеята за използване на ядрената енергия в авиацията, независимо от американците, се развива и в СССР. Всъщност на Запад не без основание подозираха, че такава работа се извършва в Съветския съюз, но с първото публикуване на факта за това си навлечеха неприятности. На 1 декември 1958 г. списание Aviation Week съобщава: СССР създава стратегически бомбардировач с ядрени двигатели, което предизвика значително вълнение в Америка и дори спомогна за поддържане на интереса към програмата ANP, която вече беше започнала да избледнява. Въпреки това, в чертежите, придружаващи статията, редакционният художник доста точно изобрази самолета М-50 на експерименталното конструкторско бюро на В. М. Мясищев, който всъщност се разработваше по това време и имаше конвенционални турбореактивни двигатели. Не е известно, между другото, дали тази публикация е последвана от „разглобяване“ в КГБ на СССР: работата по М-50 се проведе в най-строга секретност, бомбардировачът направи първия си полет по-късно, отколкото беше споменато в Западна преса, през октомври 1959 г., а колата е представена на широката публика едва през юли 1961 г. на въздушен парад в Тушино.
Що се отнася до съветската преса, списанието „Техника за младежта” за първи път говори най-общо в брой 8 от 1955 г.: „Атомната енергия се използва все повече в промишлеността, енергетиката, селското стопанство и медицината. Но не е далеч времето, когато ще се използва в авиацията. Гигантските машини могат лесно да излитат от летища. Самолетите с ядрени двигатели ще могат да летят за почти всякаква продължителност от време, без да докосват земята с месеци, извършвайки десетки полети без спиране по света със свръхзвукова скорост. Списанието, намеквайки за военната цел на машината (цивилните самолети няма нужда да остават в небето „колкото желаят“), все пак представи хипотетична схема на товаро-пътнически самолет с ядрена енергийна система от отворен тип .
Екипът на Мясищев обаче, и той не беше единственият, всъщност работи върху самолети с атомни електроцентрали. Въпреки че съветските физици изучават възможността за тяхното създаване от края на 40-те години, практическата работа в тази насока в Съветския съюз започва много по-късно, отколкото в Съединените щати, и започва с Постановление на Министерския съвет на СССР № 1561. -868 от 12 август 1955 г. Съгласно него ОКБ-23 на В. М. Мясищев и ОКБ-156 на А. Н. Туполев, както и авиомоторните ОКБ-165 на А. М. Люлка и ОКБ-276 на Н. Д. Кузнецов бяха натоварени със задачата да разработят ядрени стратегически бомбардировачи.
Изграждането на авиационен ядрен реактор е извършено под ръководството на академиците И. В. Курчатов и А. П. Александров. Целта беше същата като тази на американците: да се получи превозно средство, което след излитане от територията на страната да може да поразява цели навсякъде на планетата (предимно, разбира се, в САЩ).
Особеността на съветската ядрена авиационна програма беше, че тя продължи дори когато в Съединените щати тази тема вече беше напълно забравена.
При създаването на системата за ядрено управление бяха внимателно анализирани отворените и затворените схеми. По този начин, по схемата от отворен тип, която получи код "B", конструкторското бюро "Люлка" разработи два типа ядрени турбореактивни двигатели - аксиални, с вал на турбокомпресора, преминаващ през пръстеновиден реактор, и "кобилици" - с вал извън реактора, разположен в извит път на потока. На свой ред конструкторското бюро на Кузнецов работи върху двигатели по затворена схема „А“.
Бюрото за проектиране на Мясищев незабавно се зае с решаването на очевидно най-трудната задача - да проектира свръхвисокоскоростни тежки бомбардировачи с ядрена мощност. Дори и днес, гледайки диаграмите на бъдещи автомобили, произведени в края на 50-те години, определено можете да видите характеристиките на техническата естетика на 21 век! Това са проекти за самолети „60“, „60М“ (ядрен хидроплан), „62“ за двигатели Люлков от схема „Б“, както и „30“ - вече за двигатели Кузнецов. Очакваните характеристики на бомбардировача "30" са впечатляващи: максимална скорост - 3600 км/ч, крейсерска скорост - 3000 км/ч.
Въпреки това, въпросът така и не стигна до детайлния проект на ядрения самолет Myasishchevsky поради ликвидацията на ОКБ-23 в самостоятелно качество и въвеждането му в ракетно-космическото ОКБ-52 на В. Н. Челомей.
На първия етап от участието си в програмата екипът на Туполев трябваше да създаде летяща лаборатория с реактор на борда, подобен по предназначение на американския NB-36H. Означен като Ту-95ЛАЛ, той е построен на базата на серийния турбовитлов тежък стратегически бомбардировач Ту-95М. Нашият реактор, подобно на американския, не беше свързан с двигателите на самолетоносача. Основната разлика между съветския авиационен реактор и американския е, че той беше вода-вода и то с много по-ниска мощност (100 kW).
Домашният реактор се охлаждаше от вода в първи контур, която от своя страна отдаваше топлина на водата във втория контур, която се охлаждаше от потока въздух, преминаващ през въздухозаборника. Така се практикуваше електрическа схемаТурбовитлов ядрен двигател NK-14A на Кузнецов.
Летящата ядрена лаборатория Ту-95ЛАЛ през 1961–1962 г. издигна реактора във въздуха 36 пъти, както в работно, така и в „студено“ състояние, за да изследва ефективността на системата за биологична защита и ефекта на радиацията върху системите на самолета . Въз основа на резултатите от тестовете председателят на Държавния комитет по авиационна техника П. В. Дементиев обаче отбелязва в бележката си до ръководството на страната през февруари 1962 г.: „В момента няма необходими условияза изграждане на самолети и ракети с ядрени двигатели (крилата ракета „375” с ядрена енергийна система е разработена в ОКБ-301 от С. А. Лавочкин - К. Ч.), тъй като извършената изследователска работа е недостатъчна за разработването на прототипи на военна техника, тази работа трябва да продължи“.
В развитие на проектната база, налична в ОКБ-156, ОКБ Туполев разработи на базата на бомбардировача Ту-95 проект за експериментален самолет Ту-119 с ядрени турбовитлови двигатели НК-14А. Тъй като задачата за създаване на бомбардировач със свръхдалечен обсег с появата на междуконтинентални балистични ракети и балистични ракети с морско базиране (на подводници) в СССР загуби критичната си актуалност, Туполеви разглеждат Ту-119 като преходен модел на начин за създаване на противоподводен самолет с ядрен двигател, базиран на пътническия самолет за дълги разстояния Ту-114, който също „израсна“ от Ту-95. Тази цел беше напълно в съответствие с опасенията на съветското ръководство относно разполагането от американците през 60-те години на подводна ядрена ракетна система с междуконтинентални балистични ракети Polaris, а след това и Poseidon.
Проектът за такъв самолет обаче не е реализиран. Плановете за създаване на семейство свръхзвукови бомбардировачи Туполев с ядрени енергийни системи под кодовото име Ту-120, които, подобно на атомния ловец на подводници, бяха планирани да бъдат тествани през 70-те години, също останаха на етап проектиране...
Въпреки това Кремъл хареса идеята да предостави на авиацията на ВМС противолодъчен самолет с неограничен обхват на полета за борба с атомните подводници на НАТО във всяка зона на Световния океан. Освен това това превозно средство трябваше да носи възможно най-много боеприпаси за противоподводни оръжия - ракети, торпеда, дълбочинни бомби (включително ядрени) и радиогидроакустични буйове. Ето защо изборът падна върху тежкия военнотранспортен самолет Ан-22 Антей с товароподемност 60 тона - най-големият турбовитлов широкофюзелажен самолет в света. Предвиждаше се бъдещият самолет Ан-22ПЛО да бъде оборудван с четири ядрени турбовитлови двигателя NK-14A вместо стандартния NK-12MA.
Програмата за създаване на такова крилато превозно средство, невиждано в никоя флота, е с кодово име „Щъркел“, а реакторът за NK-14A е разработен под ръководството на академик А. П. Александров. През 1972 г. започват тестовете на реактора на борда на летящата лаборатория Ан-22 (общо 23 полета) и се прави заключение, че е безопасен при нормална експлоатация. А в случай на сериозен авиационен инцидент е предвидено отделяне на реакторния блок и първи контур от падащия самолет с меко кацане с парашут.
Като цяло самолетният реактор Aist се превърна в най-модерното постижение на атомната наука и технологии в своята област на приложение.
Ако вземем предвид, че на базата на самолета Ан-22 също беше планирано да се създаде междуконтинентална стратегическа авиационна ракетна система Ан-22Р с подводна балистична ракета Р-27, тогава е ясно какъв мощен потенциал може да има такъв носител печалба, ако се прехвърли на "ядрено задвижване" "с двигатели NK-14A! И въпреки че въпросът отново не стигна до изпълнението както на проекта Ан-22ПЛО, така и на проекта Ан-22Р, трябва да се отбележи, че страната ни все пак изпревари САЩ в областта на създаването на авиационни ядрени системи за управление.
Има ли съмнение, че това преживяване, въпреки екзотичността си, все пак може да бъде полезно, но при по-високо качество на изпълнение.
Развитието на безпилотни системи за разузнаване и ударни самолети със свръхдалечни разстояния може да върви по пътя на използването на ядрени енергийни системи върху тях - такива предположения вече се правят в чужбина.
Учените също са направили прогнози, че до края на този век милиони пътници вероятно ще бъдат транспортирани от пътнически самолети с ядрен двигател. В допълнение към очевидните икономически ползи, свързани със замяната на реактивното гориво с ядрено гориво, ние също говорим за рязко намаляване на приноса на авиацията, която с прехода към ядрени енергийни системи вече няма да „обогатява“ атмосферата с въглерод диоксид, до глобалния парников ефект.
Според автора системите за ядрено управление на авиацията биха се вписали идеално в комерсиалните въздушни транспортни комплекси на бъдещето, базирани на свръхтежки товарни самолети: например същият гигантски „въздушен ферибот“ М-90 с товароподемност 400 тона, предложен от дизайнерите на експерименталния машиностроителен завод на името на В. М. Мясищев.
Разбира се, има проблеми по отношение на промяната на общественото мнение в полза на ядрената енергия гражданска авиация. Има и сериозни проблеми за решаване, свързани с осигуряването на неговата ядрена и антитерористична сигурност (между другото, експертите споменават вътрешно решение, включващо парашутно „разстрелване“ на реактора в случай на авария). Но пътят, асфалтиран преди повече от половин век, може да бъде овладян от тези, които вървят.
В следвоенния период светът на победителите беше опиянен от разкритите ядрени възможности. Освен това говорим не само за оръжеен потенциал, но и за напълно мирно използване на атома. В САЩ, например, в допълнение към ядрените резервоари, те започнаха да говорят за създаването дори на такива битови малки неща като прахосмукачки, задвижвани от ядрена верижна реакция.
През 1955 г. ръководителят на Lewyt обеща да пусне ядрена прахосмукачка през следващите 10 години
В началото на 1946 г. Съединените щати, тогава все още единствената страна с ядрен арсенал, решават да създадат самолет с ядрен двигател. Но поради неочаквани трудности работата напредваше изключително бавно. Само девет години по-късно е възможно да се управлява самолет с ядрен реактор на борда. Според съветското разузнаване е твърде рано да се говори за пълноценен планер с ядрен двигател: секретният обект наистина е бил оборудван с ядрена инсталация, но тя не е била свързана с двигателите и е служила само за тестове.
Въпреки това нямаше къде да отиде - след като американците бяха стигнали толкова далеч, това означава, че СССР трябва да работи в същата посока. На 12 август същата 1955 г. е издадено Постановление № 1561-868 на Съвета на министрите на СССР, което нарежда на авиационните предприятия да започнат проектирането на съветски ядрен самолет.
Летяща "патица" М-60/М-30
Трудна задача беше възложена на няколко дизайнерски бюра наведнъж. По-специално, бюрото на А. Н. Туполев и В. М. Мясищев трябваше да разработи самолети, способни да работят на атомни електроцентрали. И на бюрото на Н. Д. Кузнецов и А. М. Люлка беше възложено да построи същите тези електроцентрали. Подбра тези, както всички останали ядрени проектиСССР, „баща” на съветската атомна бомба Игор Курчатов.
Защо едни и същи задачи бяха възложени на няколко конструкторски бюра?По този начин правителството искаше да подкрепи конкурентния характер на работата на инженерите. Разликата от Съединените щати беше значителна, така че беше необходимо да се настигне американците с всички необходими средства.
Всички работници бяха предупредени, че това е проект от национално значение, от който зависи сигурността на родината. Според инженерите извънредният труд не се поощрявал – смятал се за норма. Теоретично служителят можеше да се прибере в 18:00 часа, но колегите му гледаха на него като на съучастник на врага на народа. Нямаше нужда да се връщам на следващия ден.
Отначало дизайнерското бюро Myasishchev пое инициативата. Инженерите там предложиха проект за свръхзвуков бомбардировач М-60. Всъщност разговорът беше за оборудване на вече съществуващия М-50 с ядрен реактор. Проблемът на първия свръхзвуков стратегически носител в СССР М-50 беше именно неговият катастрофален „апетит“ към гориво. Дори и с две презареждания във въздуха с 500 тона керосин бомбардировачът едва ли можеше да лети до Вашингтон и да се върне.
Изглеждаше, че всички проблеми трябваше да бъдат решени с ядрен двигател, който гарантира почти неограничен обхват и продължителност на полета. Няколко грама уран биха били достатъчни за десетки часове полет. Смяташе се, че в спешни случаи екипажът може да патрулира във въздуха без прекъсване в продължение на две седмици.
Самолетът М-60 е планиран да бъде оборудван с атомна електроцентрала от отворен тип, проектирана в бюрото на Архип Люлка. Такива двигатели бяха значително по-прости и по-евтини, но, както по-късно се оказа, те нямаха място в авиацията.
Комбиниран турбореактивно-ядрен двигател. 1 - електрически стартер; 2 - амортисьори; 3 - въздуховод с директен поток; 4 - компресор; 5 - горивна камера; 6 - тяло на ядрен реактор; 7 - горивен възел
Така че от съображения за безопасност ядрената инсталация трябваше да бъде разположена възможно най-далеч от екипажа. Задната част на фюзелажа беше най-подходяща. Предвиждаше се там да бъдат поставени четири ядрени турбореактивни двигателя. Следва бомбоотделението и накрая пилотската кабина. Те искаха да поставят пилотите в солидна оловна капсула с тегло 60 тона. Предвиждаше се да се компенсира липсата на визуална видимост с помощта на радарни и телевизионни екрани, както и перископи. Много функции на екипажа бяха възложени на автоматизацията и впоследствие беше предложено напълно да се прехвърли устройството към напълно автономно безпилотно управление.
Кабина на екипажа. 1 - арматурно табло; 2 - капсули за изтласкване; 3 - авариен люк; 4 - положение на капака на люка при влизане и излизане от кабината и катапултиране; 5 - олово; 6 - литиев хидрид; 7 - задвижване на люка
Поради „мръсния“ тип на използваните двигатели, поддръжката на свръхзвуковия стратегически бомбардировач M-60 трябваше да се извършва с минимална човешка намеса. По този начин електроцентралите трябваше да бъдат „прикрепени“ към самолета непосредствено преди полета в автоматичен режим. Зареждане с гориво, доставка на пилоти, подготовка на оръжия - всичко това също трябваше да се направи от „роботи“. Разбира се, за обслужването на такива самолети беше необходимо пълно преструктуриране на съществуващата инфраструктура на летището, включително изграждането на нови писти с дебелина най-малко половин метър.
Поради всички тези трудности проектът за създаване на М-60 трябваше да бъде затворен на етап чертеж. Вместо това беше планирано да се построи друг ядрен самолет - М-30 с ядрена инсталация от затворен тип. Дизайнът на реактора беше много по-сложен, но въпросът за радиационната защита не беше толкова належащ. Самолетът трябваше да бъде оборудван с шест турбореактивни двигателя, задвижвани от един ядрен реактор. При необходимост електроцентралата може да работи и на керосин. Теглото на защитата на екипажа и двигателите беше почти половината от това на М-60, благодарение на което самолетът можеше да носи полезен товар от 25 тона.
Първият полет на M-30 с размах на крилата около 30 метра е планиран за 1966 г. Тази машина обаче не беше предопределена да напусне чертежите и поне частично да стане реалност. До 1960 г. в конфронтацията между авиационни и ракетни учени имаше знак за победа за последните. Хрушчов беше убеден, че днес самолетите не са толкова важни, колкото бяха, а ключовата роля в борбата с външния враг е преминала към ракетите. Резултатът е съкращаването на почти всички обещаващи програми за ядрени самолети и преструктурирането на съответните конструкторски бюра. Конструкторското бюро Мясищев също не избяга от тази съдба, което загуби статута си на самостоятелно звено и беше преориентирано към ракетно-космическата индустрия. Но производителите на самолети все още имаха една последна надежда.
Дозвукова "труп"
Дизайнерското бюро на А. Н. Туполев имаше по-голям късмет. Тук инженерите, успоредно с Myasishchevites, работиха върху собствен проект за ядрен самолет. Но за разлика от М-60 или М-30, това беше модел много по-близо до реалността. Първо, ставаше въпрос за създаване на дозвуков бомбардировач на атомна електроцентрала, което беше много по-лесно в сравнение с разработването на свръхзвуков самолет. Второ, машината изобщо не се нуждаеше от преоткриване - вече съществуващият бомбардировач Ту-95 беше подходящ за предвидените цели. Всъщност беше необходимо само да се оборудва с ядрен реактор.
През март 1956 г. Министерският съвет на СССР инструктира Туполев да започне проектирането на летяща ядрена лаборатория на базата на серийния Ту-95. На първо място, беше необходимо да се направи нещо относно размерите на съществуващите ядрени реактори. Едно е да оборудваш огромен ледоразбивач с ядрена инсталация, за която практически нямаше ограничения за тегло и размер. Съвсем друго е да поставите реактора в доста ограниченото пространство на фюзелажа.
Ядрените учени твърдят, че във всеки случай трябва да разчитаме на инсталация с размерите на малка къща. И все пак инженерите от конструкторското бюро на Туполев получиха задачата да намалят размера на реактора на всяка цена. Всеки допълнителен килограм тегло на електроцентралата дърпа заедно с него, под формата на защита, още три допълнителни килограма натоварване на самолета. Затова борбата беше буквално за всеки грам. Нямаше ограничения – отпускаха се толкова пари, колкото бяха необходими. Дизайнерът, който намери начин да намали теглото на инсталацията, получи значителен бонус.
В крайна сметка Андрей Туполев показа реактор с размерите на огромен, но все пак шкаф, при това напълно отговарящ на всички изисквания за защита. Според легендата конструкторът на самолети не без гордост заявил, че „те не носят къщи на самолети“, а главният съветски ядрен учен Игор Курчатов първоначално бил сигурен, че пред него е само макет на реактор, а не работещ модел.
В резултат инсталацията беше приета и одобрена. Първо обаче беше необходимо да се проведат серия от наземни тестове. Въз основа на средната част на фюзелажа на бомбардировача е изградена стойка с ядрена инсталация на едно от летищата близо до Семипалатинск. По време на тестовете реакторът достигна определеното ниво на мощност. Както се оказа, най-големият проблем засягаше не толкова реактора, колкото биосигурността и работата на електрониката - живите организми получиха твърде висока доза радиация и устройствата можеха да се държат непредвидимо. Решихме, че оттук нататък основното внимание трябва да се обърне не на реактора, който по принцип беше готов за използване в самолети, а надеждна защитаот радиация.
Първите опции за защита бяха твърде грандиозни. Участниците в събитията си спомнят филтър с височината на 14-етажна сграда, 12 „етажа“ от които са влезли под земята, а два са се издигнали над повърхността. Дебелината на защитния слой достигна половин метър. Разбира се, беше невъзможно да се намери практическо приложение на такива технологии в самолет.
Може би си струваше да се използва работата на инженерите от конструкторското бюро Myasishchev и да се скрие екипажът в оловна капсула без прозорци и врати.Тази опция не беше подходяща поради размера и теглото си. Затова те излязоха с напълно нов тип защита. Състоеше се от покритие от оловни плочи с дебелина 5 сантиметра и 20-сантиметров слой от полиетилен и церезин - продукт, получен от петролни суровини и смътно напомнящ на сапун за пране.
Изненадващо, бюрото Туполев успя да оцелее през трудната година за авиоконструкторите през 1960 г. Не на последно място поради факта, че самолетът, базиран на Ту-95, вече беше доста истинска кола, способен да излети с ядрена енергия през следващите години. Остава само да се проведат въздушни тестове.
През май 1961 г. бомбардировачът Ту-95М № 7800408, пълен със сензори, се издига в небето с ядрен реактор на борда и четири турбовитлови двигателя с мощност от 15 000 конски сили всеки. Атомната електроцентрала не беше свързана с двигателите - самолетът летеше с реактивно гориво и работещият реактор все още беше необходим, за да се оцени поведението на оборудването и нивото на радиационно облъчване на пилотите. Общо от май до август бомбардировачът извърши 34 тестови полета.
Оказа се, че по време на двудневния полет пилотите са получили 5 рема радиация. За сравнение днес се счита за нормално работниците в атомните централи да бъдат изложени на облъчване до 2 rem, но не за два дни, а за една година. Предполагаше се, че екипажът на атомния самолет ще включва мъже над 40 години, които вече имат деца.
Радиацията беше погълната и от тялото на бомбардировача, което след полета трябваше да бъде изолирано за "почистване" за няколко дни. Като цяло радиационната защита се счита за ефективна, но не е напълно развита. Освен това дълго време никой не знаеше какво да прави с възможни аварии на ядрени самолети и последващото замърсяване на големи пространства с ядрени компоненти. Впоследствие беше предложено реакторът да бъде оборудван с парашутна система, способна в случай на авария да отдели ядрената инсталация от тялото на самолета и да я приземи меко.
Но беше твърде късно - изведнъж никой не се нуждаеше от ядрени бомбардировачи. Оказа се много по-удобно и по-евтино да се замерят враговете с нещо по-смъртоносно с помощта на междуконтинентални балистични ракети или скрити атомни подводници. Андрей Туполев обаче не губи надежда да построи самолет. Той се надяваше, че през 70-те години на миналия век ще започне разработването на свръхзвукови самолети Ту-120 с ядрен двигател, но тези надежди не бяха предопределени да се сбъднат. След САЩ в средата на 60-те години СССР спря всички изследвания, свързани с ядрените самолети. Планирано е ядреният реактор да се използва и в самолети, насочени към лов на подводници. Те дори проведоха няколко теста на Ан-22 с ядрена инсталация на борда, но човек можеше само да мечтае за предишния обхват. Въпреки факта, че СССР беше много близо до създаването на ядрен самолет (всъщност всичко, което оставаше, беше да се свърже ядрената инсталация с двигателите), те никога не достигнаха мечтата.
Ту-95, преустроен и преминал десетки тестове, който можеше да стане първият в света самолет с ядрен двигател, дълго време стоя на летището край Семипалатинск. След отстраняването на реактора самолетът е прехвърлен в Иркутското военно авиационно-техническо училище, а по време на перестройката е бракуван.
През последните сто години авиацията е изиграла толкова голяма роля в историята на човечеството, че един или друг проект лесно може да революционизира развитието на цивилизацията. Кой знае, може би ако историята беше поела по малко по-различен път и днес ядрени пътнически самолети щяха да кръжат в небето, бабините килими щяха да се почистват с ядрени прахосмукачки, смартфоните щяха да се зареждат само веднъж на пет години, и до Марс и обратно пет пъти всеки космически кораб ще обикаля всеки ден. Изглеждаше, че преди половин век една най-трудна задача беше решена. Но никой не се възползва от резултатите от решението.
