Samolot nuklearny to statek powietrzny lub, mówiąc prościej, statek powietrzny, na którym jako silnik zainstalowany jest reaktor jądrowy. W połowie XX wieku, w dobie szybkiego rozwoju pokojowego atomu, wraz z budową, rozpoczęły się prace nad projektem samolotu nuklearnego w ZSRR i USA.
Wymagania dla samolotów nuklearnych w ZSRR
Projekt samolotu o napędzie atomowym musiał rozwiązać następujące problemy, podobne do tych, które występują przy projektowaniu samochodów nuklearnych i czołgów nuklearnych:
- Obecność lekkiego i kompaktowego reaktora jądrowego, który może unieść samolot w powietrze
- Ochrona biologiczna załogi
- Bezpieczeństwo lotu samolotem
- Projekt silnika odrzutowego o napędzie atomowym
Prace nad projektem samolotu nuklearnego w ZSRR prowadziło kilka biur projektowych - Tupolew, Myasishchev i Antonov. Nawet poziom profilu Unified State Examination z matematyki 2017 nie jest wystarczający, aby porównać go z umysłami ówczesnych twórców, chociaż nauka zrobiła ogromny krok naprzód.
Najbardziej znanym projektem radzieckiego samolotu nuklearnego był Tu-119 - opracowany przez Tupolewa OKB-156. Samolot Tu-119 powstał na bazie Tu-95M i miał stać się latającym laboratorium do testowania silników z reaktorem jądrowym. Prace nad radzieckim samolotem nuklearnym Tu-119 rozpoczęły się w 1955 roku. W 1958 roku gotowe było stanowisko naziemne i samolot Tu-95 LAL z reaktorem jądrowym w przedziale ładunkowym. Od 1959 roku na poligonie w Semipałatyńsku funkcjonuje naziemne stanowisko z reaktorem jądrowym. W 1961 roku Tu-95 LAL wykonał 34 loty próbne. Przy łącznej masie samolotów wynoszącej 110 ton 39 z nich zajmował sam reaktor jądrowy. W testach tych sprawdzono skuteczność ochrony biologicznej załogi, a także pracę reaktora jądrowego w nowych warunkach.
Biuro projektowe Myasishcheva opracowało projekt samolotu nuklearnego M50 A - naddźwiękowego bombowca z silnikiem nuklearnym na pokładzie. Dla celów ochrony biologicznej piloci samolotu M50 A planowano umieścić w zamkniętej ołowianej kapsule, która sama ważyła 60 ton, a lot miał odbywać się wyłącznie przy pomocy przyrządów. W przyszłości planowano zainstalować autonomiczne sterowanie bezzałogowe.
Aby móc korzystać z tego samolotu o napędzie atomowym, potrzebne byłyby oddzielne lotniska, w wyniku czego projekt został wstrzymany. Następnie Biuro Projektowe Myasishchev zaproponowało nowy - M30 z większą liczbą złożony projekt I zwiększona ochrona załoga. Zmniejszona masa samolotu umożliwiła zwiększenie ładowności o 25 ton. Pierwszy lot miał odbyć się w 1966 roku, ale i on nie został zrealizowany.
Na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych ubiegłego wieku Biuro Projektowe Antonowa pracowało nad projektem AN-22 PLO - samolotem przeciw okrętom podwodnym o bardzo dużym zasięgu i małej wysokości. Cechą szczególną tego samolotu było wykorzystanie podczas startu i lądowania paliwa konwencjonalnego, reaktor jądrowy zapewniał jedynie sam lot, trwający do dwóch dni, o zasięgu 27 500 kilometrów.
O samolotach, a dokładniej o rakietach manewrujących z silnikiem nuklearnym zaczęto mówić nie tak dawno temu, w opinii publicznej. O ich istnieniu, opracowywaniu i testowaniu dowiedział się po odpowiednim oświadczeniu Prezydenta Federacji Rosyjskiej wiosną tego roku.
Tymczasem sam pomysł umieszczenia elektrowni jądrowej na samolocie nie jest nowy – maszyny tego rodzaju opracowano, a nawet przetestowano w ZSRR, nieco ponad dziesięć lat po zakończeniu Wielkiej Wojny Ojczyźnianej.
W latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku w ZSRR, w przeciwieństwie do USA, stworzenie bombowca napędzanego energią atomową uznawano nie tylko za pożądane, ale za zadanie żywotne. Postawa ta ukształtowała się wśród najwyższego kierownictwa armii i kompleksu wojskowo-przemysłowego w wyniku świadomości dwóch okoliczności.
Tu-95LAL
Po pierwsze, ogromna, przytłaczająca przewaga Stanów Zjednoczonych w zakresie samej możliwości zrzucenia bomby atomowej na terytorium potencjalnego wroga. Operując z kilkudziesięciu baz lotniczych w Europie, na Bliskim i Dalekim Wschodzie, amerykańskie samoloty, nawet o zasięgu lotu zaledwie 5-10 tys. km, mogły dotrzeć w dowolne miejsce w ZSRR i wrócić. Radzieckie bombowce zmuszone były operować z lotnisk na własnym terytorium i do podobnego nalotu na Stany Zjednoczone musiały pokonać 15-20 tys. km. W ZSRR w ogóle nie było samolotów o takim zasięgu.
Pierwsze radzieckie bombowce strategiczne M-4 i Tu-95 mogły „osłaniać” jedynie samą północ Stanów Zjednoczonych i stosunkowo niewielkie obszary obu wybrzeży. Ale nawet tych maszyn było w 1957 roku zaledwie 22. A liczba amerykańskich samolotów zdolnych uderzyć w ZSRR osiągnęła wówczas 1800! Co więcej, były to bombowce pierwszej klasy, wyposażone w broń atomową B-52, B-36, B-47, a kilka lat później dołączył do nich naddźwiękowy B-58.
A. N. Tupolew i I. F. Nezval
Sytuację tę mógłby naprawić jedynie samolot z silnikiem nuklearnym, zdolny zapewnić niemal nieograniczony czas przebywania pojazdu w powietrzu. W ramach tworzenia radzieckiego bombowca atomowego pod koniec 1957 r. Biuro Projektowe A. N. Tupolewa wraz z innymi organizacjami zaangażowało się w realizację tego wspaniałego pomysłu. Powierzono mu utworzenie specjalnego latającego laboratorium nuklearnego (LAL).
Tym konkretnym tematem miał zająć się oddział Biura Projektowego A. N. Tupolewa w małej wiosce Tomilino pod Moskwą. W 1957 roku jego szefem został w 1957 roku jeden z najstarszych współpracowników generalnego projektanta, przyszły Bohater Pracy Socjalistycznej Joseph Fomich Nezval.
Oddział Tomilińskiego
Po zostaniu szefem oddziału Nezval zaczął od wzmocnienia biura projektowego. Do Tomilino przeniosła się grupa projektantów licząca około czterdziestu osób.
Wraz z nominacją Nezvala na szefa oddziału w Tomilino, w zasadzie został on dyrektorem przedsiębiorstwa i zgodnie ze swoim stanowiskiem musiał zajmować się nie tylko biurem projektowym, ale także produkcją, zaopatrzeniem, personelem, życiem codziennym, budownictwem i innymi kwestie. Krótko mówiąc, stanął przed wieloma problemami, z którymi nigdy wcześniej nie musiał się borykać. Ale Nezval sobie z tym poradził.
Reaktor atomowy
Środkowa część LAL
Nezval przypomniał, że OKB wraz ze specjalnym instytutem badawczym powierzono zadanie zainstalowania na samolocie reaktora małej mocy w celu zbadania jego wpływu na załogę i sprzęt elektroniczny. Na tym etapie zadaniem OKB było opracowanie jak najbardziej kompaktowego umieszczenia na specjalnej platformie zarówno samego obiektu, jak i wszystkich systemów niezbędnych do jego normalnej pracy.
Tak zmontowaną platformę należało podnieść do wnętrza kadłuba przez specjalny właz za pomocą wciągarek i zabezpieczyć tam zamkami. Platforma z reaktorem wymagała okresowych przeglądów, dlatego wymagano, aby mogła swobodnie opuszczać się na ziemię.
Platforma podnosząca z reaktorem jądrowym
Oddziałowi Tomilino powierzono także produkcję stanowiska oraz modyfikację samolotu pod kątem montażu platformy z reaktorem. Do budowy wykorzystaliśmy dostępną w zakładzie środkową część kadłuba Tu-95, która po niezbędnych przeróbkach i wzmocnieniach konstrukcji została zamontowana na specjalnych podporach z podporami na wysokości odpowiadającej pozycji postojowej samolotu. samolot. Ta część pracy była znana projektantom i nie sprawiała żadnych trudności.
Jeśli chodzi o materiały stosowane do ochrony przed promieniowaniem radioaktywnym, okazało się, że jest wiele nowych i nieznanych rzeczy. W szczególności zastosowano zupełnie nowe materiały do ochrony biologicznej, z którymi projektanci nie mieli wcześniej do czynienia. Inżynierowie musieli pracować z substancjami takimi jak polietylen i cerezyna z dodatkiem węglika boru. Aby je przetworzyć, konieczne było opracowanie zupełnie nowej technologii.
Skład tych materiałów i recepturę ich wytwarzania opracował kierownik laboratorium niemetalowego oddziału A. S. Fainshtein wraz ze specjalistami radzieckiego przemysłu chemicznego. Materiały te zostały przetestowane w specjalnym instytucie i uznane za odpowiednie do stosowania zarówno w instalacjach laboratoryjnych, jak i w samolotach. Dostarczano je w postaci małych kostek, które trzeba było łączyć ze sobą w duże bloki, a następnie nadawać im pożądaną konfigurację.
Zadokowane części kadłuba LAL
Kiedy stoisko było już całkowicie wykończone, przyszli je obejrzeć szefowie specjalnego instytutu. Po szczegółowym zbadaniu stanowiska byli zdumieni zwartością, z jaką wykonano platformę wraz z instalacją reaktora i całego wyposażenia.
W 1958 roku trybunę ukończono całkowicie i przewieziono na jedno z lotnisk wschodnich, gdzie wydzielono już miejsce na jej stałą siedzibę. Jego pierwsze uruchomienie odbyło się w 1959 roku. Uzyskane wyniki okazały się w miarę zadowalające i umożliwiły przeprowadzenie podobnych prac na ten temat w samolocie.
Próby w locie
Wiosną 1961 r. „...samolot stał na lotnisku pod Moskwą” – wspomina jeden z jego twórców, naukowiec nuklearny N.N. Ponomarev-Stepnoy – „a A.N. Tupolew przybył z ministrem P.V. Dementiewem, aby mu się przyjrzeć. Tupolew wyjaśnił system ochrony człowieka przed promieniowaniem: „...Konieczne jest, aby nie było najmniejszej szczeliny, w przeciwnym razie neutrony będą przez nią uciekać”. „I co z tego?” - minister nie zrozumiał. A potem Tupolew wyjaśnił w prosty sposób: „W mroźny dzień wychodzisz na lotnisko, a rozporek jest rozpięty – wszystko zamarznie!” Minister się roześmiał – mówią, teraz z neutronami wszystko jest jasne…”
LAL w locie
Od maja do sierpnia 1961 roku Tu-95LAL wykonał 34 loty. Samolotem pilotowali piloci testowi M. M. Nyukhtikov, E. A. Goryunov, M. A. Zhila i inni, za samolotem odpowiadał inżynier N. V. Lashkevich. W próbach w locie wzięli udział kierownik eksperymentu, naukowiec nuklearny N. Ponomarev-Stepnoy i operator V. Mordashev.
Testy Tu-95LAL wykazały wysoką skuteczność stosowanej instalacji jądrowej i systemu ochrony radiologicznej, ale jednocześnie ujawniły jej masywność, zbyt dużą masę i potrzebę dalszych udoskonaleń. Za główne niebezpieczeństwo związane z samolotem nuklearnym uznano możliwość jego rozbicia się i skażenia dużych przestrzeni.
Ponadto koszt stworzenia samolotu o napędzie atomowym oszacowano na 1 miliard rubli sowieckich dlatego ze względu na wysokie koszty odmówiono finansowania prac.
Dane uzyskane podczas testów Tu-95LAL pozwoliły Biuru Projektowemu A. N. Tupolewa wraz z powiązanymi organizacjami opracować na dużą skalę, trwający dwie dekady program rozwoju ciężkich samolotów bojowych z elektrowniami jądrowymi. Jednak realizacja tego projektu została ostatecznie uniemożliwiona zimna wojna i upadek Związku Radzieckiego.
Projekt strategicznego bombowca nuklearnego M-60
Zacznijmy od tego, że w latach 50. w ZSRR, w przeciwieństwie do USA, stworzenie bombowca atomowego było postrzegane nie tylko jako pożądane, a nawet bardzo pożądane, ale jako zadanie niezwykle konieczne. Postawa ta ukształtowała się wśród najwyższego kierownictwa armii i kompleksu wojskowo-przemysłowego w wyniku świadomości dwóch okoliczności. Po pierwsze, ogromna, przytłaczająca przewaga Stanów Zjednoczonych w zakresie samej możliwości zrzucenia bomby atomowej na terytorium potencjalnego wroga. Operując z kilkudziesięciu baz lotniczych w Europie, na Bliskim i Dalekim Wschodzie, amerykańskie samoloty, nawet o zasięgu lotu zaledwie 5-10 tys. km, mogły dotrzeć w dowolne miejsce w ZSRR i wrócić. Radzieckie bombowce zmuszone były operować z lotnisk na własnym terytorium, a do podobnego nalotu na Stany Zjednoczone musiały pokonać 15–20 tys. km. W ZSRR w ogóle nie było samolotów o takim zasięgu. Pierwsze radzieckie bombowce strategiczne M-4 i Tu-95 mogły „osłaniać” jedynie samą północ Stanów Zjednoczonych i stosunkowo niewielkie obszary obu wybrzeży. Ale nawet tych maszyn było w 1957 roku zaledwie 22. A liczba amerykańskich samolotów zdolnych uderzyć w ZSRR osiągnęła wówczas 1800! Co więcej, były to bombowce pierwszej klasy, wyposażone w broń atomową B-52, B-36, B-47, a kilka lat później dołączył do nich naddźwiękowy B-58.
Latające laboratorium Tupolewa, zbudowane na bazie Tu-95 w ramach projektu „119”, okazało się praktycznie jedynym samolotem, na którym przynajmniej w jakiś sposób zrealizowano w metalu ideę elektrowni jądrowej.
Po drugie, zadanie stworzenia w latach pięćdziesiątych bombowca odrzutowego o wymaganym zasięgu lotu z konwencjonalnym napędem. wydawało się nie do pokonania. Co więcej, naddźwiękowy, którego potrzeba była podyktowana szybkim rozwojem systemów obrony powietrznej. Loty pierwszego naddźwiękowego lotniskowca strategicznego w ZSRR, M-50, pokazały, że przy ładunku 3-5 ton, nawet przy dwóch tankowaniach w powietrzu, jego zasięg ledwo sięga 15 000 km. Ale nikt nie potrafił odpowiedzieć, jak tankować z prędkością ponaddźwiękową, a co więcej, nad terytorium wroga. Konieczność tankowania znacznie zmniejszała prawdopodobieństwo ukończenia misji bojowej, a w dodatku taki lot był wymagany ogromna ilość paliwo - łącznie ponad 500 ton do tankowania i tankowania samolotów. Oznacza to, że w ciągu jednego lotu pułk bombowców mógłby zużyć ponad 10 tysięcy ton nafty! Nawet proste gromadzenie takich zapasów paliwa stało się ogromnym problemem, nie mówiąc już o bezpiecznym przechowywaniu i ochronie przed ewentualnymi atakami powietrznymi.
Jednocześnie kraj posiadał potężną bazę naukową i produkcyjną do rozwiązywania różnych problemów związanych z wykorzystaniem energii jądrowej. Pochodzi z Laboratorium nr 2 Akademii Nauk ZSRR, zorganizowanego pod przewodnictwem I.V. Kurczatowa u szczytu Wielkiej Wojny Wojna Ojczyźniana- w kwietniu 1943 r. Początkowo głównym zadaniem naukowców nuklearnych było stworzenie bomby uranowej, ale potem rozpoczęły się aktywne poszukiwania innych możliwości wykorzystania nowego rodzaju energii. W marcu 1947 – zaledwie rok później niż w USA – po raz pierwszy w ZSRR poziom stanu(na posiedzeniu Rady Naukowo-Technicznej I Zarządu Głównego przy Radzie Ministrów) podniósł problem wykorzystania ciepła reakcji jądrowych w elektrowniach. Rada podjęła decyzję o rozpoczęciu systematycznych badań w tym kierunku, mających na celu opracowanie naukowych podstaw wytwarzania energii elektrycznej w drodze rozszczepienia jądrowego oraz napędzania statków, łodzi podwodnych i samolotów.
Opiekunem naukowym pracy był przyszły akademik A.P. Aleksandrow. Rozważano kilka opcji elektrowni jądrowych w lotnictwie: obieg otwarty i zamknięty oparty na silnikach odrzutowych, turboodrzutowych i turbośmigłowych. Opracowano różne typy reaktorów: z chłodzeniem powietrzem i pośrednim chłodzeniem ciekłym metalem, z neutronami termicznymi i szybkimi itp. Zbadano chłodziwa dopuszczone do stosowania w lotnictwie oraz metody ochrony załogi i sprzętu pokładowego przed narażeniem na promieniowanie. W czerwcu 1952 roku Aleksandrow meldował Kurczatowowi: „...Nasza wiedza w dziedzinie reaktorów jądrowych pozwala nam postawić kwestię stworzenia w nadchodzących latach silników o napędzie atomowym do ciężkich samolotów…”.
Na realizację pomysłu trzeba było jednak czekać kolejne trzy lata. W tym czasie pierwsze M-4 i Tu-95 zdołały wznieść się w przestworza, a pierwsze na świecie zaczęły działać w rejonie Moskwy. Elektrownia jądrowa rozpoczęła się budowa pierwszego radzieckiego atomowego okrętu podwodnego. Nasi agenci w USA zaczęli przekazywać informacje o prowadzonych tam na dużą skalę pracach nad stworzeniem bombowca atomowego. Dane te odebrane zostały jako potwierdzenie obietnicy stworzenia nowego rodzaju energii dla lotnictwa. Ostatecznie 12 sierpnia 1955 r. wydano Uchwałę nr 1561-868 Rady Ministrów ZSRR, nakazującą szeregowi przedsiębiorstw przemysłu lotniczego podjęcie prac nad zagadnieniami nuklearnymi. W szczególności OKB-156 A.N. Tupolewa, OKB-23 V.M. Myasishcheva i OKB-301 S.A. Ławoczkina miały projektować i budować samoloty z elektrowniami jądrowymi, a OKB-276 N.D. Kuzniecowa i OKB-165 A.M. Lyulki – rozwój takich systemów sterowania.
Najprostsze zadanie techniczne postawiono OKB-301 pod dowództwem S.A. Ławoczkina – opracowanie eksperymentalnego pocisku manewrującego „375” z nuklearnym silnikiem strumieniowym zaprojektowanego przez M.M. Bondaryuka OKB-670. Miejsce konwencjonalnej komory spalania w tym silniku zajmował reaktor pracujący w obiegu otwartym – powietrze przepływało bezpośrednio przez rdzeń. Konstrukcja płatowca rakiety opierała się na rozwiązaniach zastosowanych w międzykontynentalnym pocisku manewrującym 350 z konwencjonalnym silnikiem strumieniowym. Pomimo swojej względnej prostoty temat „375” nie doczekał się znaczącego rozwoju, a śmierć S.A. Ławoczkina w czerwcu 1960 r. Całkowicie położyła kres tym pracom.
Jądrowy silnik turboodrzutowy o konstrukcji „jarzmowej”.
Jądrowy silnik turboodrzutowy o konstrukcji „współosiowej”.
Jeden z możliwych układów nuklearnego wodnosamolotu Miasiszczowa
Projekt latającego laboratorium atomowego
oparty na M-50
Projekt strategicznego bombowca nuklearnego M-30
Zespół Myasishcheva, wówczas zajęty tworzeniem M-50, otrzymał polecenie ukończenia wstępnego projektu naddźwiękowego bombowca „ze specjalnymi silnikami” od głównego projektanta A.M. Lyulki. W OKB temat otrzymał indeks „60”, a Yu.N. Trufanov został w nim głównym projektantem. Ponieważ w większości Ogólny zarys Rozwiązaniem problemu było proste wyposażenie M-50 w silniki o napędzie atomowym, pracujące w cyklu otwartym (dla uproszczenia), wierzono, że M-60 stanie się pierwszym w historii samolotem o napędzie atomowym ZSRR. Jednak już w połowie 1956 roku stało się jasne, że postawionego zadania nie da się rozwiązać w tak prosty sposób. Okazało się, że samochód z nowym systemem sterowania ma ich szereg specyficzne cechy z którym projektanci samolotów nigdy wcześniej się nie spotkali. Nowość powstałych problemów była tak wielka, że nikt w OKB, a nawet w całym potężnym sowieckim przemyśle lotniczym, nie miał pojęcia, jak podejść do ich rozwiązania.
Pierwszym problemem była ochrona ludzi przed promieniowaniem radioaktywnym. Jaki powinien być? Ile powinna ważyć? Jak zapewnić normalne funkcjonowanie załogi zamkniętej w nieprzeniknionej grubościennej kapsule, m.in. widoczność z miejsc pracy i ewakuacja? Drugim problemem jest gwałtowne pogorszenie właściwości konwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych, spowodowane silnymi strumieniami promieniowania i ciepła wydobywającymi się z reaktora. Stąd potrzeba tworzenia nowych materiałów. Po trzecie – potrzeba pełnego rozwoju Nowa technologia eksploatację samolotów nuklearnych i budowę odpowiednich baz lotniczych z licznymi obiektami podziemnymi. W końcu okazało się, że po wyłączeniu silnika w cyklu otwartym żadna osoba nie będzie mogła się do niego zbliżyć przez kolejne 2-3 miesiące! Oznacza to, że istnieje potrzeba zdalnej, naziemnej obsługi statku powietrznego i silnika. I oczywiście są problemy z bezpieczeństwem - w najszerszym tego słowa znaczeniu, zwłaszcza w razie wypadku takiego samolotu.
Świadomość tych i wielu innych problemów nie pozostawiła kamienia bez zmian od pierwotnego pomysłu wykorzystania płatowca M-50. Projektanci skupili się na znalezieniu nowego układu, w ramach którego wspomniane problemy wydawały się możliwe do rozwiązania. Jednocześnie za główne kryterium wyboru lokalizacji elektrowni jądrowej na samolocie uznano jej maksymalną odległość od załogi. Zgodnie z tym opracowano wstępny projekt M-60, w którym cztery silniki turboodrzutowe o napędzie atomowym umieszczono w tylnym kadłubie parami na „dwóch piętrach”, tworząc jeden przedział nuklearny. Samolot miał konstrukcję środkowopłatową z cienkim, trapezowym skrzydłem wspornikowym i tym samym poziomym ogonem umieszczonym w górnej części płetwy. Broń rakietową i bombową planowano umieścić na wewnętrznym pasie nośnym. Długość samolotu miała wynosić około 66 m, masa startowa przekraczać 250 ton, a prędkość przelotowa lotu na wysokości 18 000–20 000 m miała wynosić 3000 km/h.
Załoga miała zostać umieszczona w solidnej kapsule z potężną wielowarstwową ochroną wykonaną ze specjalnych materiałów. Radioaktywność powietrza atmosferycznego wykluczała możliwość wykorzystania go do zwiększania ciśnienia w kabinie i oddychania. Do tych celów konieczne było zastosowanie mieszaniny tlenu i azotu otrzymanej w specjalnych gazyfikatorach poprzez odparowanie na pokładzie ciekłych gazów. Brak widoczności trzeba było kompensować peryskopami, ekranami telewizyjnymi i radarowymi, a także instalacją w pełni automatycznego systemu sterowania samolotem. Ten ostatni miał zapewnić wszystkie etapy lotu, w tym start i lądowanie, dotarcie do celu itp. To logicznie doprowadziło do pomysłu bezzałogowego bombowca strategicznego. Siły Powietrzne nalegały jednak na wersję załogową, ponieważ była ona bardziej niezawodna i elastyczna w użyciu.
Stanowisko do testowania reaktorów naziemnych
Jądrowe silniki turboodrzutowe dla M-60 miały wytworzyć ciąg startowy około 22 500 kgf. OKB A.M. Lyulka opracowała je w dwóch wersjach: „współosiowej”, w której reaktor pierścieniowy znajdował się za konwencjonalną komorą spalania, przez którą przechodził wał turbosprężarki; i schematy „jarzma” - z zakrzywioną ścieżką przepływu i reaktorem wystającym poza wał. Myasishchevites próbowali używać obu typów silników, znajdując w każdym z nich zarówno zalety, jak i wady. Ale główny wniosek zawarty w Wniosku do wstępnego projektu M-60 brzmiał następująco: „... wraz z dużymi trudnościami w stworzeniu silnika, wyposażenia i płatowca samolotu pojawiają się zupełnie nowe problemy w zapewnieniu działania naziemnego oraz ochronie załogi, ludności i obszaru w przypadku awaryjnego lądowania. Te problemy... nie zostały jeszcze rozwiązane. Jednocześnie to właśnie umiejętność rozwiązania tych problemów przesądza o możliwości zbudowania załogowego statku powietrznego z silnikiem nuklearnym. Naprawdę prorocze słowa!
Aby przełożyć rozwiązanie tych problemów na płaszczyznę praktyczną, V.M. Myasishchev rozpoczął opracowywanie projektu latającego laboratorium opartego na M-50, na którym silnik nuklearny znajdowałby się w przedniej części kadłuba. Aby radykalnie zwiększyć przeżywalność baz samolotów nuklearnych w przypadku wybuchu wojny, zaproponowano całkowitą rezygnację z betonowych pasów startowych i przekształcenie bombowca nuklearnego w naddźwiękową (!) łódź latającą M-60M. Projekt ten powstawał równolegle do wersji lądowej i zachował z nią znaczną ciągłość. Oczywiście wloty powietrza w skrzydłach i silniku zostały maksymalnie podniesione nad wodę. Urządzenia do startu i lądowania obejmowały przednią nartę wodną, chowane przednio wodoloty i obrotowe pływaki zapewniające stabilność boczną na końcach skrzydła.
Umieszczenie reaktora i czujników promieniowania na Tu-95LAL
Projektanci stanęli przed najtrudniejszymi problemami, ale prace postępowały i wydawało się, że wszystkie trudności można pokonać w czasie znacznie krótszym niż zwiększenie zasięgu lotu konwencjonalnych samolotów. W 1958 r. V.M. Myasishchev na polecenie Prezydium Komitetu Centralnego KPZR przygotował raport „Stan i możliwe perspektywy lotnictwa strategicznego”, w którym jednoznacznie stwierdził: „...W związku ze znaczącą krytyką M- Projekty 52K i M-56K [bombowce na paliwo konwencjonalne, - autor] Ministerstwo Obrony Narodowej, w związku z niewystarczającym zasięgiem działania takich systemów, uważa, że celowe byłoby skoncentrowanie wszystkich prac nad bombowcami strategicznymi na stworzeniu samolotu naddźwiękowego system bombowców z silnikami nuklearnymi, zapewniający niezbędne zasięgi lotu dla rozpoznania i ukierunkowanego bombardowania przy użyciu podwieszonych statków powietrznych i rakiet, cele ruchome i nieruchome.
Miasiszczow miał na myśli przede wszystkim nowy projekt strategicznego bombowca przenoszącego rakiety z elektrownią jądrową w cyklu zamkniętym, opracowany przez Biuro Projektowe N.D. Kuzniecowa. Spodziewał się stworzyć ten samochód za 7 lat. W 1959 roku wybrano do niego aerodynamiczny projekt „canard” ze skrzydłami typu delta i znacznie pochylonym przednim usterzeniem. Sześć nuklearnych silników turboodrzutowych miało być umieszczonych w tylnej części samolotu i połączonych w jeden lub dwa pakiety. Reaktor znajdował się w kadłubie. Jako chłodziwo miał służyć ciekły metal: lit lub sód. Silniki mogły także pracować na nafcie. Zamknięty obieg układu sterowania umożliwił wentylację kokpitu powietrze atmosferyczne i znacznie zmniejszają wagę zabezpieczenia. Przy masie startowej około 170 ton, przyjęto masę silników z wymiennikami ciepła na 30 ton, zabezpieczenie reaktora i kokpitu na 38 ton, a ładowność na 25 ton.Długość samolotu wynosiła około 46 m przy rozpiętości skrzydeł około 27 m.
Pierwszy lot M-30 zaplanowano na 1966 rok, ale OKB-23 Myasishcheva nie miał nawet czasu na rozpoczęcie szczegółowego projektowania. Dekretem rządu OKB-23 Miasiszczow zaangażował się w rozwój wielostopniowego pocisku balistycznego zaprojektowanego przez V.N. Czelomeja OKB-52, a jesienią 1960 roku został zlikwidowany jako samodzielna organizacja, tworząc oddział nr 1 ten OKB i całkowicie przeorientowany na tematy rakietowe i kosmiczne. Tym samym podstawy OKB-23 dla samolotów nuklearnych nie zostały przełożone na rzeczywiste projekty.
Tu-95LAL. Na pierwszym planie pojemnik z czujnikiem promieniowania
W przeciwieństwie do zespołu V.M. Myasishcheva, który próbował stworzyć naddźwiękowy samolot strategiczny, OKB-156 A.N. Tupolewa otrzymał początkowo bardziej realistyczne zadanie – opracowanie poddźwiękowego bombowca. W praktyce zadanie to było dokładnie takie samo, jak przed amerykańskimi projektantami – wyposażenie już istniejącego pojazdu w reaktor, w tym przypadku Tu-95. Zanim jednak tupolewici zdążyli zrozumieć nadchodzące prace, w grudniu 1955 r., za pośrednictwem kanałów wywiad sowiecki Pojawiły się doniesienia o lotach testowych B-36 z reaktorem na pokładzie w USA. N.N. Ponomarev-Stepnoy, obecnie akademik, a w tamtych latach jeszcze młody pracownik Instytutu Kurczatowa, wspomina: „...Pewnego dnia Merkin [jeden z najbliższych współpracowników Kurczatowa – autor] odebrał telefon od Kurczatowa i powiedział, że ma informację, że samolot z reaktorem przyleciał do Ameryki. Wybiera się teraz do teatru, ale pod koniec przedstawienia powinien już mieć informację o możliwości realizacji takiego projektu. Merkin nas zebrał. To była burza mózgów. Doszliśmy do wniosku, że taki samolot istnieje. Ma reaktor na pokładzie, ale lata na zwykłym paliwie. A w powietrzu bada się samo rozproszenie strumienia promieniowania, które tak bardzo nas niepokoi. Bez takich badań niemożliwe jest zamontowanie ochrony na samolocie nuklearnym. Merkin poszedł do teatru, gdzie opowiedział Kurczatowowi o naszych wnioskach. Następnie Kurczatow zasugerował, aby Tupolew przeprowadził podobne eksperymenty…”
28 marca 1956 roku wydano Uchwałę Rady Ministrów ZSRR, zgodnie z którą Biuro Konstrukcyjne Tupolewa rozpoczęło projektowanie latającego laboratorium nuklearnego (LAL) na bazie seryjnego Tu-95. Bezpośredni uczestnicy tych prac, V.M. Vul i D.A. Antonow, opowiadają o tym czasie: „...Przede wszystkim zgodnie ze swoją zwykłą metodologią - najpierw zrozum wszystko jasno - A.N. Tupolew zorganizował serię wykładów i seminariów, podczas których The czołowi krajowi naukowcy zajmujący się energią jądrową A.P. Aleksandrow, A.I. Leypunsky, N.N. Ponomarev-Stepnoy, V.I. Merkin i inni opowiedzieli nam o fizycznych podstawach procesów atomowych, konstrukcji reaktorów, wymaganiach ochronnych, materiałach, systemie kontroli itp. Bardzo szybko na tych seminariach rozpoczęły się ożywione dyskusje na temat tego, jak połączyć technologię nuklearną z wymaganiami i ograniczeniami dotyczącymi samolotów. Oto jeden z przykładów takich dyskusji: naukowcy zajmujący się energią nuklearną początkowo opisywali nam objętość instalacji reaktora jako objętość małego domu. Ale projektantom biura projektowego udało się znacznie „zmniejszyć” jego wymiary, zwłaszcza konstrukcje zabezpieczające, spełniając jednocześnie wszystkie określone wymagania dotyczące poziomu ochrony LAL. Na jednym z seminariów A.N. Tupolew zauważył, że „...domów nie przewozi się samolotami” i pokazał nasz układ. Naukowcy nuklearni byli zaskoczeni – po raz pierwszy zetknęli się z tak kompaktowym rozwiązaniem. Po dokładnej analizie został on wspólnie przyjęty do LAL na Tu-95.
Tu-95LAL. Owiewki i wlot powietrza do reaktora
Podczas tych spotkań sformułowano główne cele tworzenia LAL, m.in. badanie wpływu promieniowania na elementy i układy samolotów, badanie skuteczności kompaktowej ochrony przed promieniowaniem, badania eksperymentalne nad odbiciem promieniowania gamma i neutronów od powietrza na różnych wysokościach lotu, opanowanie działania elektrowni jądrowych. Kompaktowe zabezpieczenia stały się jednym z „know-how” zespołu Tupolewa. W odróżnieniu od OKB-23, którego projekty zakładały umieszczenie załogi w kapsule z osłoną kulistą o stałej grubości we wszystkich kierunkach, projektanci OKB-156 zdecydowali się na zastosowanie osłony o zmiennej grubości. W tym przypadku maksymalny stopień ochrony zapewniono tylko przed bezpośrednim promieniowaniem z reaktora, czyli zza pilotów. Jednocześnie osłony boczne i przednie kabiny powinny być ograniczone do minimum, ze względu na konieczność pochłaniania promieniowania odbitego od otaczającego powietrza. Aby dokładnie ocenić poziom odbitego promieniowania, przeprowadzono głównie eksperyment w locie.
W celu wstępnych badań i zdobycia doświadczenia z reaktorem planowano zbudować naziemne stanowisko badawcze, którego prace projektowe powierzono oddziałowi Biura Projektowego Tomilinsky'ego, kierowanemu przez I.F. Nezvala. Stanowisko stworzono na bazie środkowej części kadłuba Tu-95, a reaktor zainstalowano na specjalnej platformie z windą, którą w razie potrzeby można było opuścić. Ochrona przed promieniowaniem na stoisku, a następnie w LAL, została wykonana przy użyciu materiałów zupełnie nowych dla lotnictwa, których produkcja wymagała nowych technologii.
Tu-95LAL. Demontaż reaktora.
Seryjny bombowiec strategiczny Tu-95M nr 7800408 z czterema silnikami turbośmigłowymi NK-12M o mocy 15 000 KM został przerobiony na latające laboratorium, oznaczone jako Tu-95LAL. Z samolotu usunięto całą broń. Załoga i eksperymentatorzy znajdowali się w przedniej hermetycznej kabinie, w której znajdował się także czujnik rejestrujący promieniowanie przenikliwe. Za kabiną zainstalowano ekran ochronny wykonany z blachy ołowianej o grubości 5 cm i łączonych materiałów (polietylenu i cerezyny) o łącznej grubości około 20 cm, drugi czujnik w komorze bombowej, gdzie miał być umieszczony ładunek bojowy zlokalizowane w przyszłości. Za nim, bliżej ogona samolotu, znajdował się reaktor. Trzeci czujnik znajdował się w tylnej kabinie pojazdu. Dwa kolejne czujniki zostały zamontowane pod konsolami skrzydłowymi w trwałych metalowych owiewkach. Wszystkie czujniki można było obracać wokół osi pionowej w celu orientacji w pożądanym kierunku.
Sam reaktor był otoczony potężną powłoką ochronną, również składającą się z ołowiu i materiałów łączonych, i nie miał żadnego połączenia z silnikami lotniczymi - służył jedynie jako źródło promieniowania. Wykorzystano w nim wodę destylowaną jako moderator neutronów i jednocześnie chłodziwo. Podgrzana woda oddawała ciepło w pośrednim wymienniku ciepła, który był częścią zamkniętego głównego obiegu wody. Przez jego metalowe ścianki ciepło przekazywane było do wody obiegu wtórnego, w której było rozpraszane w chłodnicy wodno-powietrznej. Ten ostatni został wdmuchnięty w locie przez strumień powietrza przez duży wlot powietrza pod kadłubem. Reaktor wystawał nieco poza kontury kadłuba samolotu i był pokryty metalowymi owiewkami na górze, dole i po bokach. Ponieważ wszechstronną ochronę reaktora uznano za dość skuteczną, zawierał on okna, które można było otworzyć w locie w celu przeprowadzenia eksperymentów z promieniowaniem odbitym. Okna umożliwiały tworzenie wiązek promieniowania w różnych kierunkach. Ich otwieraniem i zamykaniem sterowano z konsoli eksperymentatora w kokpicie.
Projekt nuklearnego samolotu przeciw okrętom podwodnym na bazie Tu-114
Budowa Tu-95LAL i wyposażenie go w niezbędny sprzęt trwała lata 1959-60. Wiosną 1961 r. „...samolot znajdował się na lotnisku pod Moskwą” – kontynuuje opowieść N. N. Ponomarev-Stepnoj – „a Tupolew przyszedł z ministrem Dementiewem, żeby to obejrzeć. Tupolew wyjaśnił system ochrony przed promieniowaniem: „...Konieczne jest, aby nie było najmniejszej szczeliny, w przeciwnym razie neutrony będą przez nią uciekać”. "Więc co?" – minister nie zrozumiał. I wtedy Tupolew wyjaśnił w prosty sposób: „W mroźny dzień wychodzisz na lotnisko i rozpinasz rozporek – wszystko zamarznie!” Minister się roześmiał – mówią, teraz z neutronami wszystko jasne…”
Od maja do sierpnia 1961 roku na samolocie Tu-95LAL wykonano 34 loty. Samolotem pilotowali piloci testowi M.M. Nyukhtikov, E.A. Goryunov, MA Zhila i inni, liderem samochodu był inżynier N.V. Lashkevich. W próbach w locie wzięli udział kierownik eksperymentu, naukowiec nuklearny N. Ponomarev-Stepnoy i operator V. Mordashev. Loty odbywały się zarówno z reaktorem „zimnym”, jak i działającym. Badania sytuacji radiacyjnej w kokpicie i na zewnątrz przeprowadzili fizycy V. Madeev i S. Korolev.
Testy Tu-95LAL wykazały dość wysoką skuteczność zastosowanego systemu ochrony radiologicznej, ale jednocześnie ujawniły jego masywność, zbyt dużą masę i potrzebę dalszych udoskonaleń. Za główne niebezpieczeństwo samolotu nuklearnego uznano możliwość jego wypadku i skażenia dużych przestrzeni elementami nuklearnymi.
Dalsze losy samolotu Tu-95LAL są podobne do losu wielu innych samolotów w Związku Radzieckim – uległ zniszczeniu. Po zakończeniu testów stał przez długi czas na jednym z lotnisk pod Semipałatyńskiem i na początku lat 70-tych. został przeniesiony na lotnisko szkoleniowe Wojskowej Szkoły Lotniczej w Irkucku. Kierownik szkoły, generał dywizji S.G. Kalicow, który wcześniej przez wiele lat służył w lotnictwie dalekiego zasięgu, marzył o stworzeniu muzeum lotnictwa dalekiego zasięgu. Naturalnie elementy paliwowe z rdzenia reaktora zostały już usunięte. W okresie redukcji zbrojeń strategicznych Gorbaczowa samolot uznano za jednostkę bojową, rozebrany na części i wyrzucony na wysypisko śmieci, skąd zniknął jako złom.
Program zakładał, że w latach 70. Rozpoczną się prace nad serią ciężkich naddźwiękowych samolotów o napędzie atomowym pod wspólnym oznaczeniem „120” (Tu-120). Założono, że wszystkie będą wyposażone w atomowe silniki turboodrzutowe o zamkniętym cyklu, opracowane przez Biuro Projektowe N.D. Kuzniecow. Pierwszy z tej serii miał być bombowcem dalekiego zasięgu, podobnym przeznaczeniem do Tu-22. Samolot wykonano w normalnej konfiguracji aerodynamicznej i był to samolot górnopłatowy ze skośnymi skrzydłami i powierzchniami ogonowymi, podwoziem rowerowym i reaktorem z dwoma silnikami w tylnej części kadłuba, w maksymalnej odległości od kokpitu. Drugim projektem był samolot szturmowy na małej wysokości z nisko zamontowanym skrzydłem typu delta. Trzecim był projekt strategicznego bombowca dalekiego zasięgu z
A jednak program Tupolewa, podobnie jak projekty Myasishcheva, nie był przeznaczony do przełożenia na prawdziwe projekty. Nawet jeśli kilka lat później rząd ZSRR również go zamknął. Powody były w zasadzie takie same jak w Stanach Zjednoczonych. Najważniejsze jest to, że bombowiec atomowy okazał się zbyt skomplikowanym i kosztownym systemem uzbrojenia. Nowo pojawiające się międzykontynentalne rakiety balistyczne rozwiązały problem całkowitego zniszczenia wroga znacznie taniej, szybciej i, że tak powiem, z większą gwarancją. A kraj radziecki nie miał wystarczającej ilości pieniędzy - w tym czasie intensywnie rozmieszczano międzykontynentalne rakiety balistyczne i flotę atomowych okrętów podwodnych, na które wydano wszystkie fundusze. Pewną rolę odegrały także nierozwiązane problemy bezpiecznej eksploatacji samolotów nuklearnych. Podniecenie polityczne opuściło także sowieckie kierownictwo: do tego czasu Amerykanie już ograniczyli prace na tym terenie i nie było kogo dogonić, a dalsze działania były zbyt kosztowne i niebezpieczne.
Zamknięcie zagadnień nuklearnych w Biurze Projektowym Tupolewa wcale nie oznaczało jednak rezygnacji z elektrowni jądrowej jako takiej. Kierownictwo wojskowo-polityczne ZSRR odmówiło jedynie użycia samolotu nuklearnego jako środka dostarczania broni masowego rażenia bezpośrednio do celu. Zadanie to przydzielono rakietom balistycznym, m.in. w oparciu o łodzie podwodne. Okręty podwodne mogłyby miesiącami potajemnie obserwować wybrzeże Ameryki i w każdej chwili uderzyć z prędkością błyskawicy z bliskiej odległości. Naturalnie, amerykanie zaczęli podejmować działania mające na celu zwalczanie radzieckich okrętów podwodnych rakietowych i najlepsze lekarstwo Specjalnie stworzone okręty podwodne szturmowe okazały się taką walką. W odpowiedzi sowieccy stratedzy postanowili zorganizować polowanie na te tajemnicze i mobilne statki, nawet na obszarach oddalonych o tysiące mil od ich rodzimych wybrzeży. Uznano, że najskuteczniej poradzi sobie z tym zadaniem wystarczająco duży samolot przeciw okrętom podwodnym o nieograniczonym zasięgu lotu, jaki może zapewnić jedynie reaktor jądrowy.
Ogólnie rzecz biorąc, zainstalowaliśmy reaktor na platformie, zwinęliśmy go w An-22 nr 01-07 i na początku września polecieliśmy do Semipałatyńska. W programie Biura Projektowego Antonowa uczestniczyli piloci V. Samovarov i S. Gorbik, główny inżynier silnika V. Vorotnikov, szef obsługi naziemnej A. Eskin i ja, wiodący projektant specjalnej instalacji. Był z nami przedstawiciel CIAM B.N. Omelin. Na poligon dołączyli wojskowi i nuklearni naukowcy z Obnińska, w sumie było ich około 100. Grupą dowodził pułkownik Gierasimow. Program testowy nazwał się „Bocian” i na boku reaktora namalowaliśmy małą sylwetkę tego ptaka. Na samolocie nie było specjalnych oznaczeń zewnętrznych. Wszystkie 23 loty w ramach programu Stork przebiegły sprawnie, zdarzyła się tylko jedna sytuacja awaryjna. Pewnego dnia An-22 wystartował w trzygodzinny lot, ale natychmiast wylądował. Reaktor nie włączył się. Przyczyną okazało się niskiej jakości złącze wtykowe, w którym styk był ciągle zrywany. Rozpracowaliśmy to, włożyliśmy dopasowanie do SR - wszystko zadziałało. Lecieli więc z zapałką do końca programu.
Na rozstanie, jak to zwykle w takich przypadkach bywa, urządziliśmy małą ucztę. Było to święto mężczyzn, którzy wykonali swoją pracę. Piliśmy i rozmawialiśmy z wojskiem i fizykami. Cieszyliśmy się, że wróciliśmy do domu, do swoich rodzin. Ale fizycy byli coraz bardziej ponurzy: większość z nich została porzucona przez żony: 15-20 lat pracy w dziedzinie badań nuklearnych miało negatywny wpływ na ich zdrowie. Ale mieli inną pociechę: po naszych lotach pięciu z nich zostało doktorami nauk, a około piętnastu zostało kandydatami”.
Tym samym pomyślnie zakończono nową serię eksperymentów lotniczych z reaktorem na pokładzie, uzyskano niezbędne dane do zaprojektowania wystarczająco wydajnego i bezpiecznego systemu sterowania nuklearnego lotnictwa. Niemniej jednak Związek Radziecki wyprzedził Stany Zjednoczone, zbliżając się do stworzenia prawdziwego samolotu nuklearnego. Samochód ten radykalnie różnił się od koncepcji z lat 50. XX wieku. z reaktorami o obiegu otwartym, których eksploatacja wiązałaby się z ogromnymi trudnościami i powodowałaby kolosalne szkody środowisko. Dzięki nowemu zabezpieczeniu i zamkniętemu cyklowi zminimalizowano promieniowanie radiacyjne konstrukcji samolotu i powietrza, a pod względem środowiskowym taka maszyna miała nawet pewne zalety w porównaniu z samolotami napędzanymi chemicznie. W każdym razie, jeśli wszystko działa prawidłowo, wówczas strumień spalin silnika nuklearnego zawiera tylko czyste, ogrzane powietrze.
4. Połączony silnik turboodrzutowo-jądrowy:
1 - rozrusznik elektryczny; 2 - amortyzatory; 3 - kanał powietrza o bezpośrednim przepływie; 4 - sprężarka;
5 - komora spalania; 6 - korpus reaktora jądrowego; 7 - zespół paliwowy.
Ale dzieje się tak, jeśli... W przypadku wypadku lotniczego problemy bezpieczeństwa środowiskowego w projekcie An-22PLO nie zostały w wystarczającym stopniu rozwiązane. Wstrzelenie prętów węglowych w rdzeń rzeczywiście zatrzymało reakcję łańcuchową, ale znowu, chyba że reaktor został uszkodzony. Co się stanie, jeśli stanie się to w wyniku uderzenia o ziemię, a pręty nie przyjmą pożądanej pozycji? Wydaje się, że to właśnie niebezpieczeństwo takiego rozwoju wydarzeń nie pozwoliło na realizację tego projektu w metalu.
Jednak radzieccy projektanci i naukowcy nadal poszukiwali rozwiązania problemu. Co więcej, oprócz funkcji przeciw okrętom podwodnym, odkryto nowe zastosowanie samolotu nuklearnego. Powstał jako logiczny rozwój tendencje w zwiększaniu niezniszczalności wyrzutni międzykontynentalnych rakiet międzykontynentalnych w wyniku nadania im mobilności. Na początku lat 80-tych. Stany Zjednoczone opracowały system strategiczny MX, w którym rakiety stale przemieszczały się pomiędzy licznymi schronami, pozbawiając wroga nawet teoretycznej możliwości zniszczenia ich ukierunkowanym uderzeniem. W ZSRR rakiety międzykontynentalne instalowano na podwoziach samochodów i peronach kolejowych. Następnym logicznym krokiem byłoby umieszczenie ich w samolocie, który patrolowałby ich terytorium lub ocean. Ze względu na swoją mobilność byłby niewrażliwy na ataki rakietowe wroga. Główną cechą takiego samolotu było jak najdłuższe spędzenie czasu w locie, co oznacza, że system kontroli nuklearnej był do niego idealnie dopasowany.
...Realizacji tego projektu przeszkodził koniec zimnej wojny i upadek Związku Radzieckiego. Motyw powtarzający się dość często w historii rosyjskiego lotnictwa: gdy tylko wszystko było gotowe do rozwiązania problemu, samo zadanie zniknęło. Ale my, którzy przeżyliśmy Katastrofa w Czarnobylu, nie jesteś tym specjalnie zmartwiony. I pojawia się tylko pytanie: jak odnieść się do kolosalnych kosztów intelektualnych i materialnych, które ZSRR i USA poniosły, próbując przez dziesięciolecia stworzyć samolot nuklearny? Przecież to wszystko na próżno!.. Niezupełnie. Amerykanie mają takie powiedzenie: „Patrzymy poza horyzont”. Tak mówią, gdy wykonują pracę, wiedząc, że sami nigdy nie skorzystają z jej wyników, że te wyniki mogą przydać się dopiero w odległej przyszłości. Być może pewnego dnia ludzkość ponownie postawi sobie za zadanie zbudowanie samolotu zasilanego energią jądrową. Może nie będzie to nawet samolot bojowy, ale transportowy lub, powiedzmy, samolot naukowy. A wtedy przyszli projektanci będą mogli polegać na wynikach pracy naszych współczesnych. Kto właśnie spojrzał na horyzont...
Może wydawać się dziwne, że energia jądrowa, mocno zakorzeniona na Ziemi, w hydrosferze, a nawet w kosmosie, nie zakorzeniła się w powietrzu. Dzieje się tak w przypadku, gdy pozorne względy bezpieczeństwa (choć nie tylko) przeważają nad oczywistymi korzyściami technicznymi i operacyjnymi wynikającymi z wprowadzenia elektrowni jądrowych (NPS) do lotnictwa.
((bezpośredni))
Tymczasem prawdopodobieństwo poważnych konsekwencji incydentów z udziałem takich statków powietrznych, przy ich doskonałości, trudno uznać za wyższe w porównaniu z systemami kosmicznymi wykorzystującymi elektrownie jądrowe (NPP). A dla obiektywizmu warto przypomnieć: wypadek, jaki miał miejsce w 1978 roku, wyposażonego w elektrownię jądrową BES-5 Buk, radzieckiego sztucznego satelity Ziemi Kosmos-954 typu US-A, wraz z upadkiem jego fragmenty na terytorium Kanady, wcale nie doprowadziło do ograniczenia systemu morskiego rozpoznania przestrzeni kosmicznej i wyznaczania celów (MCRC) „Legenda”, którego elementem były urządzenia US-A (17F16-K).
Z kolei warunki pracy lotniczej elektrowni jądrowej, zaprojektowanej w celu wytworzenia ciągu poprzez wytworzenie ciepła w reaktorze jądrowym, podawanego do powietrza w silniku turbiny gazowej, są zupełnie inne niż w satelitarnych elektrowniach jądrowych, które są generatorami termoelektrycznymi . Obecnie zaproponowano dwa podstawowe schematy lotniczych systemów sterowania nuklearnego – otwarty i zamknięty. Schemat typu otwartego polega na podgrzewaniu powietrza sprężonego przez sprężarkę bezpośrednio w kanałach reaktora z jego późniejszym przepływem przez dyszę strumieniową, a typ zamknięty polega na podgrzewaniu powietrza za pomocą wymiennika ciepła, w obwodzie zamkniętym, w którym krąży chłodziwo. Obwód zamknięty może być jedno- lub dwuobwodowy i z punktu widzenia zapewnienia bezpieczeństwa pracy najkorzystniejszy wydaje się wariant drugi, gdyż zespół dławika z obwodem pierwotnym można umieścić w obudowie ochronnej odpornej na wstrząsy, którego szczelność zapobiega katastrofalnym skutkom w razie wypadku lotniczego.
Lotnicze systemy sterowania nuklearnego typu zamkniętego mogą wykorzystywać reaktory wodne ciśnieniowe i reaktory na neutrony szybkie. Realizując schemat dwuprzewodowy z reaktorem „szybkim”, jako chłodziwo w pierwszym obwodzie elektrowni jądrowej stosowane byłyby zarówno ciekłe metale alkaliczne (sód, lit), jak i gaz obojętny (hel), a metale alkaliczne (ciekłe sód, eutektyczny stopiony sód i potas).
W powietrzu jest reaktor
Pomysł wykorzystania energii jądrowej w lotnictwie został wysunięty w 1942 roku przez jednego z liderów Projektu Manhattan, Enrico Fermiego. Zainteresowało to dowództwo Sił Powietrznych USA, a w 1946 roku Amerykanie rozpoczęli realizację projektu NEPA (Energia nuklearna do napędu samolotu), mającego na celu określenie możliwości stworzenia samolotu bombowego i rozpoznawczego o nieograniczonym zasięgu lotu.
„Kremlowi spodobał się pomysł przekazania lotnictwu Marynarki Wojennej samolotu przeciw okrętom podwodnym o nieograniczonym zasięgu lotu”.
Przede wszystkim należało przeprowadzić badania związane z ochroną radiologiczną załogi i personelu naziemnego oraz dokonać probabilistycznej i sytuacyjnej oceny ewentualnych wypadków. Aby przyspieszyć prace, projekt NEPA został w 1951 roku rozszerzony przez Siły Powietrzne USA do docelowego programu ANP (Aircraft Nuclear Propulsion - „Aviation Nuclear Propulsion”). W jego ramach firma General Electric opracowała otwarty, a firma Pratt-Whitney opracowała zamknięty schemat systemu zasilania energią jądrową.
Seryjny ciężki bombowiec strategiczny firmy Convair, B-36H Peacemaker, z sześcioma silnikami tłokowymi i czterema silnikami turboodrzutowymi, miał testować przyszły lotniczy reaktor jądrowy (wyłącznie w trybie fizycznego startu) i ochronę biologiczną. Nie był to samolot nuklearny, a jedynie latające laboratorium, w którym miały być testowane reaktory, ale otrzymały oznaczenie NB-36H – Bombowiec Nuklearny. Kokpit zamieniono na kapsułę wykonaną z ołowiu i gumy z dodatkową osłoną ze stali i ołowiu. Aby chronić przed promieniowaniem neutronowym, w kadłubie włożono specjalne panele wypełnione wodą.
Prototypowy reaktor lotniczy ARE (Aircraft Reactor Experiment), powstały w 1954 roku w Oak Ridge National Laboratory, stał się pierwszym na świecie jednorodnym reaktorem jądrowym o mocy 2,5 MW wykorzystującym paliwo ze stopionej soli – fluorek sodu oraz tetrafluorki cyrkonu i uranu.
Zaletą tego typu reaktora jest zasadnicza niemożność wystąpienia awarii ze zniszczeniem rdzenia, a sama mieszanina paliwowo-solna, w przypadku wdrożenia zamkniętego lotniczego systemu nuklearnego kierowania, pełniłaby rolę podstawowego obwód płynu chłodzącego. W przypadku stosowania stopionej soli jako chłodziwa wyższa pojemność cieplna stopionej soli w porównaniu na przykład z ciekłym sodem umożliwia stosowanie pomp obiegowych o małych rozmiarach i czerpanie korzyści z zmniejszenia zużycia metalu w całym projekcie reaktora , a niska przewodność cieplna miała zapewnić odporność nuklearnego silnika samolotu na nagłe zmiany temperatury w pierwszym obwodzie.
W oparciu o reaktor ARE Amerykanie opracowali eksperymentalny lotniczy system energetyki jądrowej HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Bez zbędnych ceregieli General Dynamics zaprojektował lotniczy silnik nuklearny X-39 w oparciu o seryjny silnik turboodrzutowy J47 dla bombowców strategicznych B-36 i B-47 Stratojet - zamiast komory spalania umieszczono w nim rdzeń reaktora.
Convair zamierzał wyposażyć X-39 w samolot X-6, być może wzorowany na naddźwiękowym bombowcu strategicznym B-58 Hustler, który swój pierwszy lot odbył w 1956 roku. Ponadto rozważano także wersję eksperymentalnego bombowca poddźwiękowego YB-60 tej samej firmy o napędzie atomowym. Amerykanie porzucili jednak otwartą konstrukcję lotniczego systemu energetyki jądrowej, uznając, że erozja ścianek kanałów powietrznych rdzenia reaktora X-39 doprowadzi do tego, że samoloty pozostawią za sobą radioaktywny ślad, zanieczyszczając środowisko .
Nadzieję na sukces obiecywała bardziej odporna na promieniowanie elektrownia jądrowa typu zamkniętego z Pratt-Whitney, w tworzeniu której uczestniczył także General Dynamics. Convair rozpoczął budowę eksperymentalnego samolotu NX-2 dla tych silników. Badano zarówno turboodrzutowe, jak i turbośmigłowe wersje bombowców nuklearnych z tego typu systemami zasilania jądrowego.
Jednak przyjęcie w 1959 roku międzykontynentalnych rakiet balistycznych Atlas, zdolnych razić cele na terytorium ZSRR z kontynentalnych Stanów Zjednoczonych, zneutralizowało program ANP, zwłaszcza że seryjne modele samolotów nuklearnych prawie nie pojawiały się przed 1970 rokiem. W rezultacie w marcu 1961 roku osobistą decyzją prezydenta Johna Kennedy'ego wszelkie prace w tym rejonie w Stanach Zjednoczonych zostały wstrzymane i nigdy nie zbudowano prawdziwego samolotu nuklearnego.
Prototypem lotu reaktora lotniczego ASTR (Aircraft Shield Test Reactor – reaktor do testowania systemu ochrony statku powietrznego), zlokalizowanego w komorze bombowej latającego laboratorium NB-36H, był reaktor na neutrony szybkie o mocy 1 MW, nie połączony z silnikami, zasilane dwutlenkiem uranu i chłodzone strumieniem powietrza pobieranego przez specjalne wloty powietrza. Od września 1955 do marca 1957 NB-36H wykonał 47 lotów ASTR nad opuszczonymi obszarami Nowego Meksyku i Teksasu, po czym samochód nigdy więcej nie został oblatany.
Należy zaznaczyć, że Siły Powietrzne USA zajmowały się także problemem silnika nuklearnego do rakiet manewrujących, czyli – jak to mawiano przed latami 60. – samolotów rakietowych. W ramach Projektu Pluto laboratorium Livermore stworzyło dwie próbki nuklearnego silnika odrzutowego Tory, który miał zostać zainstalowany w naddźwiękowym pocisku manewrującym SLAM. Zasada „atomowego ogrzewania” powietrza poprzez przepuszczenie go przez rdzeń reaktora była tutaj taka sama, jak w nuklearnych silnikach turbinowo-gazowych typu otwartego, z jedną tylko różnicą: w silniku strumieniowym nie ma sprężarki ani turbiny. „Tori”, pomyślnie przetestowane na ziemi w latach 1961–1964, są pierwszymi i jak dotąd jedynym faktycznie działającym lotniczym (a dokładniej rakietowo-lotniczym) systemem energetyki jądrowej. Ale ten projekt również został zamknięty jako mało obiecujący na tle sukcesów w tworzeniu rakiet balistycznych.
Dogonić i wyprzedzić!
Oczywiście pomysł wykorzystania energii jądrowej w lotnictwie, niezależnie od Amerykanów, rozwinął się także w ZSRR. Właściwie na Zachodzie nie bez powodu podejrzewano, że takie prace są prowadzone w Związku Radzieckim, ale wraz z pierwszą publikacją faktu na ten temat wpadli w kłopoty. 1 grudnia 1958 roku magazyn Aviation Week donosił: ZSRR tworzy bombowiec strategiczny z silnikami nuklearnymi, co wywołało w Ameryce spore poruszenie, a nawet pomogło utrzymać zainteresowanie programem ANP, które zaczęło już zanikać. Jednak na rysunkach dołączonych do artykułu redaktor dość dokładnie przedstawił samolot M-50 eksperymentalnego biura projektowego V. M. Myasishcheva, który był wówczas opracowywany i miał konwencjonalne silniki turboodrzutowe. Nawiasem mówiąc, nie wiadomo, czy po tej publikacji nastąpił „demontaż” w KGB ZSRR: prace nad M-50 odbywały się w najściślejszej tajemnicy, pierwszy lot bombowca odbył się później, niż wspomniano W Prasa zachodnia, w październiku 1959 r., a szerszej publiczności samochód zaprezentowano dopiero w lipcu 1961 r. na paradzie lotniczej w Tushino.
Jeśli chodzi o prasę radziecką, po raz pierwszy w numerze 8 z 1955 r. czasopismo „Technologia dla młodzieży” wypowiadało się w najbardziej ogólny sposób: „Energia atomowa jest coraz częściej wykorzystywana w przemyśle, energetyce, rolnictwie i medycynie. Ale czas nie jest odległy, kiedy będzie on stosowany w lotnictwie. Gigantyczne maszyny mogą z łatwością startować z lotnisk. Samoloty o napędzie atomowym będą mogły latać przez niemal dowolny okres czasu, bez dotykania ziemi przez wiele miesięcy, wykonując dziesiątki lotów bez międzylądowań dookoła świata z prędkością naddźwiękową”. Magazyn, wskazując na wojskowe przeznaczenie maszyny (cywilne samoloty nie muszą przebywać na niebie „tak długo, jak sobie tego życzymy”), przedstawił jednak hipotetyczny schemat samolotu towarowo-pasażerskiego z systemem energetyki jądrowej typu otwartego .
Jednak zespół Myasishcheva, i nie był on jedyny, faktycznie pracował nad samolotami wyposażonymi w elektrownie jądrowe. Choć radzieccy fizycy badali możliwość ich powstania od końca lat 40. XX wieku, praktyczne prace w tym kierunku w Związku Radzieckim rozpoczęły się znacznie później niż w Stanach Zjednoczonych, a rozpoczęły się uchwałą Rady Ministrów ZSRR nr 1561. -868 z 12 sierpnia 1955 r. Zgodnie z nim za opracowanie nuklearnych bombowców strategicznych odpowiedzialne były OKB-23 V. M. Myasishcheva i OKB-156 A. N. Tupolewa, a także silniki lotnicze OKB-165 A. M. Lyulki i OKB-276 N. D. Kuzniecowa.
Budowę lotniczego reaktora jądrowego przeprowadzono pod kierunkiem naukowców I.V. Kurchatova i A.P. Aleksandrowa. Cel był taki sam jak w przypadku Amerykanów: uzyskanie pojazdu, który po wystartowaniu z terytorium kraju byłby w stanie razić cele w dowolnym miejscu na świecie (głównie oczywiście w USA).
Osobliwością radzieckiego programu lotnictwa nuklearnego było to, że był on kontynuowany nawet wtedy, gdy w Stanach Zjednoczonych temat ten został już całkowicie zapomniany.
Tworząc system sterowania jądrowego, dokładnie przeanalizowano schematy obwodu otwartego i zamkniętego. Tak więc w ramach schematu typu otwartego, który otrzymał kod „B”, Biuro Projektowe Lyulki opracowało dwa typy nuklearnych silników turboodrzutowych - osiowe, z wałem turbosprężarki przechodzącym przez reaktor pierścieniowy oraz „wahacze” - z wał na zewnątrz reaktora, umieszczony na zakrzywionej ścieżce przepływu. Z kolei Biuro Projektowe Kuzniecowa pracowało nad silnikami według zamkniętego schematu „A”.
Biuro projektowe Myasishchev natychmiast przystąpiło do rozwiązania pozornie najtrudniejszego zadania - zaprojektowania ultraszybkich, ciężkich bombowców o napędzie atomowym. Nawet dziś, patrząc na schematy przyszłych samochodów wyprodukowanych pod koniec lat 50., z pewnością można dostrzec cechy estetyki technicznej XXI wieku! Są to projekty samolotów „60”, „60M” (wodnosamolot nuklearny), „62” dla silników Łułkowa schematu „B”, a także „30” - już dla silników Kuzniecowa. Oczekiwane cechy bombowca „30” są imponujące: prędkość maksymalna – 3600 km/h, prędkość przelotowa – 3000 km/h.
Jednak sprawa nigdy nie doszła do szczegółowego projektu samolotu nuklearnego Myasishchevsky'ego ze względu na likwidację OKB-23 w samodzielnym charakterze i wprowadzenie go do rakiety i przestrzeni kosmicznej OKB-52 V. N. Chelomeya.
W pierwszym etapie udziału w programie zespół Tupolewa musiał stworzyć latające laboratorium z reaktorem na pokładzie, podobne w przeznaczeniu do amerykańskiego NB-36H. Oznaczony jako Tu-95LAL, został zbudowany na bazie seryjnego ciężkiego turbośmigłowego bombowca strategicznego Tu-95M. Nasz reaktor, podobnie jak amerykański, nie był połączony z silnikami lotniskowca. Zasadnicza różnica pomiędzy radzieckim reaktorem lotniczym a amerykańskim polega na tym, że był to reaktor wodno-wodny i miał znacznie mniejszą moc (100 kW).
Reaktor domowy chłodzony był wodą w obiegu pierwotnym, która z kolei oddawała ciepło wodzie w obiegu wtórnym, chłodzonej strumieniem powietrza przepływającego przez czerpnię. Tak to było praktykowane Schemat obwodu Atomowy silnik turbośmigłowy NK-14A Kuzniecowa.
Latające Laboratorium Jądrowe Tu-95LAL w latach 1961–1962 uniosło reaktor w powietrze 36 razy, zarówno w stanie pracy, jak i w stanie „zimnym”, w celu zbadania skuteczności systemu ochrony biologicznej i wpływu promieniowania na systemy samolotu . Jednak na podstawie wyników testów przewodniczący Państwowej Komisji Techniki Lotniczej P.V. Dementiew w swojej notatce skierowanej do władz kraju w lutym 1962 r. zauważył: „W chwili obecnej nie ma niezbędne warunki do budowy samolotów i rakiet z silnikami nuklearnymi (pocisk manewrujący „375” z napędem jądrowym został opracowany w OKB-301 przez S. A. Ławoczkin - K. Ch.), ponieważ prowadzone prace badawcze są niewystarczające do opracowania prototypów sprzętu wojskowego, prace te należy kontynuować.”
Opracowując podstawy konstrukcyjne dostępne na OKB-156, Tupolew OKB opracował na bazie bombowca Tu-95 projekt eksperymentalnego samolotu Tu-119 z silnikami turbośmigłowymi o napędzie atomowym NK-14A. Ponieważ zadanie stworzenia bombowca ultradalekiego zasięgu wraz z pojawieniem się międzykontynentalnych rakiet balistycznych i morskich rakiet balistycznych (na okrętach podwodnych) w ZSRR straciło na znaczeniu, Tupolewowie uznali Tu-119 za model przejściowy na sposób na stworzenie samolotu przeciw okrętom podwodnym o napędzie atomowym na bazie samolotu pasażerskiego dalekiego zasięgu Tu-114, który również „wyrósł” z Tu-95. Cel ten był w pełni zgodny z obawami sowieckiego kierownictwa co do rozmieszczenia przez Amerykanów w latach 60. podwodnego systemu rakiet nuklearnych z międzykontynentalnymi rakietami balistycznymi Polaris, a następnie Posejdon.
Jednak projekt takiego samolotu nie został zrealizowany. Na etapie projektowania pozostawały plany stworzenia rodziny naddźwiękowych bombowców Tupolew z napędem jądrowym pod kryptonimem Tu-120, które podobnie jak atomowy powietrzny łowca łodzi podwodnych miały być testowane w latach 70.
Niemniej jednak Kremlowi spodobał się pomysł przekazania lotnictwu Marynarki Wojennej samolotu przeciw okrętom podwodnym o nieograniczonym zasięgu lotu do zwalczania atomowych okrętów podwodnych NATO w dowolnym obszarze Oceanu Światowego. Ponadto pojazd ten miał przewozić jak najwięcej amunicji do broni przeciw okrętom podwodnym – rakiety, torpedy, ładunki głębinowe (w tym nuklearne) i sonoboje radiowe. Dlatego wybór padł na ciężki wojskowy samolot transportowy An-22 Antey o nośności 60 ton – największy na świecie szerokokadłubowy samolot turbośmigłowy. Planowano wyposażyć przyszły samolot An-22PLO w cztery silniki turbośmigłowe o napędzie atomowym NK-14A zamiast standardowego NK-12MA.
Program stworzenia takiego skrzydlatego pojazdu, jakiego nigdy nie widziano w żadnej flocie, otrzymał kryptonim „Bocian”, a reaktor dla NK-14A został opracowany pod kierownictwem akademika A.P. Aleksandrowa. W 1972 roku rozpoczęto testy reaktora na pokładzie latającego laboratorium An-22 (w sumie 23 loty) i stwierdzono, że jest on bezpieczny w normalnej eksploatacji. A w przypadku poważnego wypadku lotniczego przewidziano możliwość oddzielenia bloku reaktora i obwodu pierwotnego od spadającego samolotu za pomocą miękkiego lądowania na spadochronie.
Ogólnie rzecz biorąc, reaktor lotniczy Aist stał się najbardziej zaawansowanym osiągnięciem nauki i technologii atomowej w swoim zastosowaniu.
Jeśli weźmiemy pod uwagę, że na bazie samolotu An-22 planowano także stworzenie międzykontynentalnego systemu rakiet lotnictwa strategicznego An-22R z podwodną rakietą balistyczną R-27, to jasne jest, jaki potężny potencjał miałby taki lotniskowiec zysk, gdyby został przeniesiony na „napęd nuklearny” „z silnikami NK-14A! I choć znowu sprawa nie doszła do realizacji zarówno projektu An-22PLO, jak i projektu An-22R, to trzeba stwierdzić, że nasz kraj i tak wyprzedził Stany Zjednoczone w zakresie tworzenia lotniczych systemów kierowania nuklearnego.
Czy nie ma wątpliwości, że to doświadczenie, pomimo swojej egzotyki, może być nadal przydatne, ale na wyższym poziomie jakościowym realizacji.
Rozwój bezzałogowych systemów rozpoznawczo-uderzeniowych dalekiego zasięgu może z powodzeniem podążać ścieżką wykorzystania na nich systemów energetyki jądrowej – takie założenia powstają już za granicą.
Naukowcy przewidzieli także, że do końca tego stulecia miliony pasażerów będą prawdopodobnie przewożone samolotami pasażerskimi o napędzie atomowym. Oprócz oczywistych korzyści ekonomicznych związanych z zastąpieniem paliwa lotniczego paliwem jądrowym, mówimy także o ostrym ograniczeniu wkładu lotnictwa, które wraz z przejściem na systemy energetyki jądrowej nie będzie już „wzbogacać” atmosfery węglem dwutlenku węgla, do globalnego efektu cieplarnianego.
Zdaniem autora lotnicze systemy nuklearnego sterowania doskonale wpasowałyby się w komercyjne kompleksy transportu lotniczego przyszłości oparte na superciężkich samolotach towarowych: na przykład ten sam gigantyczny „prom powietrzny” M-90 o udźwigu 400 ton, zaproponowany przez projektantów eksperymentalnego zakładu budowy maszyn imienia V. M. Myasishcheva.
Oczywiście istnieją problemy związane ze zmianą opinii publicznej na korzyść energetyki jądrowej lotnictwo cywilne. Do rozwiązania pozostają także poważne kwestie związane z zapewnieniem jego bezpieczeństwa nuklearnego i antyterrorystycznego (nawiasem mówiąc, eksperci wspominają o krajowym rozwiązaniu polegającym na „ostrzeliwaniu” reaktora ze spadochronu w przypadku awarii). Ale drogę wybrukowaną ponad pół wieku temu mogą opanować ci, którzy idą.
W okresie powojennym świat zwycięzców był odurzony możliwościami nuklearnymi, które się przed nimi otworzyły. Co więcej, mówimy nie tylko o potencjale zbrojeniowym, ale także o całkowicie pokojowym wykorzystaniu atomu. Na przykład w USA oprócz zbiorników nuklearnych zaczęto mówić o stworzeniu nawet takich drobiazgów gospodarstwa domowego, jak odkurzacze zasilane nuklearną reakcją łańcuchową.
W 1955 roku szef Lewyta obiecał wypuścić w ciągu najbliższych 10 lat odkurzacz nuklearny
Na początku 1946 roku Stany Zjednoczone, wówczas jeszcze jedyny kraj posiadający arsenał nuklearny, zdecydowały się stworzyć samolot o napędzie atomowym. Jednak z powodu nieoczekiwanych trudności prace postępowały niezwykle powoli. Dopiero dziewięć lat później można było polecieć samolotem z reaktorem jądrowym na pokładzie. Według wywiadu sowieckiego było zbyt wcześnie, aby mówić o pełnoprawnym szybowcu z silnikiem nuklearnym: tajny obiekt rzeczywiście był wyposażony w instalację nuklearną, ale nie był podłączony do silników i służył jedynie do testów.
Niemniej jednak nie było dokąd pójść – skoro Amerykanie zaszli tak daleko, oznacza to, że ZSRR powinien kontynuować prace w tym samym kierunku. 12 sierpnia tego samego 1955 roku wydano Uchwałę nr 1561-868 Rady Ministrów ZSRR, nakazującą przedsiębiorstwom lotniczym rozpoczęcie projektowania radzieckiego samolotu nuklearnego.
Latająca „kaczka” M-60/M-30
Trudne zadanie zostało przydzielone kilku biurom projektowym jednocześnie. W szczególności biuro A. N. Tupolewa i V. M. Myasishcheva musiało opracować samoloty zdolne do działania w elektrowniach jądrowych. A biuro N.D. Kuzniecowa i A.M. Lyulki otrzymało zlecenie budowy tych samych elektrowni. Wyselekcjonowałem te, jak wszystkie inne projekty nuklearne ZSRR, „ojciec” radzieckiej bomby atomowej Igor Kurczatow.
Dlaczego te same zadania przydzielono kilku biurom projektowym?W ten sposób rząd chciał wspierać konkurencyjny charakter pracy inżynierów. Różnica w stosunku do Stanów Zjednoczonych była znaczna, dlatego konieczne było dogonienie Amerykanów wszelkimi niezbędnymi środkami.
Ostrzegano wszystkich robotników, że jest to projekt o znaczeniu narodowym, od którego zależy bezpieczeństwo ojczyzny. Zdaniem inżynierów nie zachęcano do pracy w godzinach nadliczbowych – uznawano to za normę. Teoretycznie pracownik mógłby wrócić do domu o godzinie 18:00, jednak koledzy postrzegali go jako wspólnika wroga ludu. Następnego dnia nie było potrzeby wracać.
Początkowo inicjatywę przejęło Biuro Projektowe Myasishchev. Tamtejsi inżynierowie zaproponowali projekt naddźwiękowego bombowca M-60. W rzeczywistości rozmowa dotyczyła wyposażenia już istniejącego M-50 w reaktor jądrowy. Problemem pierwszego naddźwiękowego lotniskowca strategicznego w ZSRR, M-50, był właśnie jego katastrofalny „apetyt” na paliwo. Nawet po dwóch tankowaniach w powietrzu 500 tonami nafty bombowiec z trudem mógł polecieć do Waszyngtonu i wrócić.
Wydawało się, że wszystkie problemy powinien rozwiązać silnik nuklearny, który gwarantowałby niemal nieograniczony zasięg i czas lotu. Kilka gramów uranu wystarczyłoby na dziesiątki godzin lotu. Uważano, że w sytuacjach awaryjnych załoga może patrolować powietrze bez międzylądowania przez dwa tygodnie.
Samolot M-60 planowano wyposażyć w elektrownię jądrową typu otwartego, zaprojektowaną w biurze Arkhipa Lyulki. Takie silniki były zauważalnie prostsze i tańsze, ale jak się później okazało, nie było dla nich miejsca w lotnictwie.
Połączony silnik turboodrzutowo-jądrowy. 1 - rozrusznik elektryczny; 2 - amortyzatory; 3 - kanał powietrza o bezpośrednim przepływie; 4 - sprężarka; 5 - komora spalania; 6 - korpus reaktora jądrowego; 7 - zespół paliwowy
Ze względów bezpieczeństwa instalację jądrową należało więc zlokalizować jak najdalej od załogi. Tylny kadłub był najlepiej dopasowany. Planowano tam umieścić cztery nuklearne silniki turboodrzutowe. Następna była komora bombowa i wreszcie kokpit. Chcieli umieścić pilotów w solidnej ołowianej kapsule o wadze 60 ton. Brak widoczności planowano zrekompensować za pomocą ekranów radarowych i telewizyjnych, a także peryskopów. Wiele funkcji załogi przypisano automatyzacji, a następnie zaproponowano całkowite przeniesienie urządzenia do w pełni autonomicznego sterowania bezzałogowego.
Kabina załogi. 1 - deska rozdzielcza; 2 - kapsułki wyrzutowe; 3 - właz awaryjny; 4 - położenie pokrywy luku podczas wchodzenia i wychodzenia z kabiny oraz podczas jej wyrzucania; 5 - ołów; 6 - wodorek litu; 7 - napęd włazu
Ze względu na „brudny” typ stosowanych silników konserwacja naddźwiękowego bombowca strategicznego M-60 musiała być przeprowadzana przy minimalnej interwencji człowieka. Zatem elektrownie musiały zostać „podłączone” do samolotu tuż przed lotem w trybie automatycznym. Tankowanie, dostarczanie pilotów, przygotowanie broni – tym wszystkim również musiały zająć się „roboty”. Oczywiście do obsługi takich samolotów konieczna była całkowita przebudowa istniejącej infrastruktury lotniska, obejmująca budowę nowych pasów startowych o grubości co najmniej pół metra.
Ze względu na te wszystkie trudności projekt stworzenia M-60 musiał zostać zamknięty na etapie rysowania. Zamiast tego planowano budowę kolejnego samolotu nuklearnego - M-30 z instalacją nuklearną typu zamkniętego. Konstrukcja reaktora była znacznie bardziej złożona, ale kwestia ochrony przed promieniowaniem nie była tak paląca. Samolot miał być wyposażony w sześć silników turboodrzutowych napędzanych jednym reaktorem jądrowym. W razie potrzeby elektrownia mogłaby również działać na nafcie. Masa osłon załogi i silników była prawie o połowę mniejsza niż w M-60, dzięki czemu samolot mógł unieść ładunek o masie 25 ton.
Pierwszy lot M-30 o rozpiętości skrzydeł około 30 metrów zaplanowano na rok 1966. Jednak tej maszynie nie było przeznaczone opuścić rysunki i przynajmniej częściowo stać się rzeczywistością. W roku 1960 w konfrontacji naukowców zajmujących się lotnictwem i rakietami pojawiła się oznaka zwycięstwa tych ostatnich. Chruszczow był przekonany, że samoloty nie są dziś tak ważne jak kiedyś, a kluczowa rola w walce z wrogiem zewnętrznym przypadła rakietom. Rezultatem jest ograniczenie prawie wszystkich obiecujących programów samolotów nuklearnych i restrukturyzacja odpowiednich biur projektowych. Tego losu nie uszło także Biuro Projektowe Myasishchev, które utraciło status samodzielnej jednostki i zostało przeorientowane na przemysł rakietowy i kosmiczny. Ale producenci samolotów wciąż mieli ostatnią nadzieję.
Poddźwiękowe „tusza”
Biuro projektowe A. N. Tupolewa miało więcej szczęścia. Tutaj inżynierowie, równolegle z Myasishchevitami, pracowali nad własnym projektem samolotu nuklearnego. Jednak w odróżnieniu od M-60 czy M-30 był to model znacznie bliższy rzeczywistości. Po pierwsze, chodziło o stworzenie bombowca poddźwiękowego na elektrowni jądrowej, co było znacznie łatwiejsze w porównaniu z opracowaniem samolotu naddźwiękowego. Po drugie, maszyny nie trzeba było w ogóle wymyślać na nowo – istniejący już bombowiec Tu-95 nadawał się do zamierzonych celów. W rzeczywistości konieczne było jedynie wyposażenie go w reaktor jądrowy.
W marcu 1956 roku Rada Ministrów ZSRR poleciła Tupolewowi rozpoczęcie projektowania latającego laboratorium nuklearnego na bazie seryjnego Tu-95. Przede wszystkim trzeba było coś zrobić z wymiarami istniejących reaktorów jądrowych. Wyposażyć ogromny lodołamacz w instalację nuklearną, dla której praktycznie nie było żadnych ograniczeń wagowych i wymiarowych, to jedno. Zupełnie inną sprawą jest umieszczenie reaktora w dość ograniczonej przestrzeni kadłuba.
Naukowcy nuklearni argumentowali, że w każdym razie musimy liczyć na instalację wielkości małego domu. A jednak inżynierom z Biura Projektowego Tupolewa postawiono zadanie zmniejszenia rozmiarów reaktora za wszelką cenę. Każdy dodatkowy kilogram elektrowni pociąga za sobą, w formie ochrony, kolejne trzy dodatkowe kilogramy ładunku na samolocie. Dlatego walka toczyła się dosłownie o każdy gram. Nie było żadnych ograniczeń – przeznaczono tyle pieniędzy, ile potrzeba. Projektant, który znalazł sposób na zmniejszenie ciężaru instalacji, otrzymał pokaźną premię.
Ostatecznie Andriej Tupolew pokazał reaktor wielkości ogromnego, ale wciąż szafę i w pełni spełniający wszystkie wymogi ochrony. Według legendy konstruktor samolotów nie bez dumy oświadczył, że „w samolotach nie przewożą domów”, a główny radziecki naukowiec nuklearny Igor Kurczatow z początku był pewien, że przed nim stoi tylko makieta reaktor, a nie działający model.
W rezultacie instalacja została przyjęta i zatwierdzona. Najpierw jednak konieczne było przeprowadzenie szeregu testów naziemnych. W oparciu o środkową część kadłuba bombowca na jednym z lotnisk w pobliżu Semipałatyńska zbudowano stanowisko z instalacją nuklearną. Podczas testów reaktor osiągnął określony poziom mocy. Jak się okazało, największy problem dotyczył nie tyle reaktora, ile bezpieczeństwa biologicznego i działania elektroniki – organizmy żywe otrzymały zbyt dużą dawkę promieniowania, a urządzenia mogły zachowywać się nieprzewidywalnie. Uznaliśmy, że odtąd główną uwagę należy poświęcić nie reaktorowi, który w zasadzie był gotowy do użycia w samolotach, ale niezawodna ochrona od promieniowania.
Pierwsze opcje obrony były zbyt imponujące. Uczestnicy wydarzeń wspominają filtr o wysokości 14-piętrowego budynku, z którego 12 „pięter” zeszło pod ziemię, a dwa wznosiły się nad powierzchnię. Grubość warstwy ochronnej osiągnęła pół metra. Oczywiście nie było możliwości znalezienia praktycznego zastosowania takich technologii w samolocie.
Może warto było skorzystać z pracy inżynierów z Biura Projektowego Myasishchev i ukryć załogę w ołowianej kapsule bez okien i drzwi – ta opcja nie nadawała się ze względu na gabaryty i wagę. Dlatego wymyślili zupełnie nowy rodzaj ochrony. Składał się z powłoki z płyt ołowianych o grubości 5 centymetrów oraz 20-centymetrowej warstwy polietylenu i cerezyny - produktu otrzymywanego z surowców naftowych i niejasno przypominającego mydło do prania.
Co zaskakujące, biuro Tupolewa przetrwało trudny rok dla projektantów samolotów w 1960 roku. Nie tylko ze względu na fakt, że samolot oparty na Tu-95 był już dość prawdziwy samochód, które w nadchodzących latach będą w stanie wykorzystać energię jądrową. Pozostaje tylko przeprowadzić testy powietrzne.
W maju 1961 roku w przestworza wzbił się wypełniony czujnikami bombowiec Tu-95M nr 7800408 z reaktorem jądrowym na pokładzie i czterema silnikami turbośmigłowymi o mocy 15 000 koni mechanicznych każdy. Do silników nie była podłączona elektrownia jądrowa – samolot leciał na paliwie odrzutowym, a działający reaktor był nadal potrzebny, aby ocenić zachowanie sprzętu i poziom narażenia pilotów na promieniowanie. W sumie od maja do sierpnia bombowiec wykonał 34 loty próbne.
Okazało się, że podczas dwudniowego lotu piloci otrzymali 5 rem promieniowania. Dla porównania, dziś za normalne uważa się, że pracownicy elektrowni jądrowej są narażeni na promieniowanie do 2 rem, ale nie przez dwa dni, ale przez rok. Założono, że załoga nuklearnego samolotu będzie składać się z mężczyzn powyżej 40 roku życia, którzy mają już dzieci.
Promieniowanie zostało pochłonięte także przez korpus bombowca, który po locie musiał zostać odizolowany na kilka dni w celu „czyszczenia”. Ogólnie ochronę przed promieniowaniem uważano za skuteczną, ale nie w pełni rozwiniętą. Ponadto przez długi czas nikt nie wiedział, co zrobić z możliwymi wypadkami samolotów nuklearnych i późniejszym skażeniem dużych przestrzeni elementami nuklearnymi. Następnie zaproponowano wyposażenie reaktora w system spadochronowy, zdolny w sytuacji awaryjnej oddzielić instalację nuklearną od korpusu samolotu i miękko ją wylądować.
Ale było już za późno - nagle nikt nie potrzebował bombowców nuklearnych. O wiele wygodniej i taniej okazało się obrzucanie wrogów czymś bardziej śmiercionośnym za pomocą międzykontynentalnych rakiet balistycznych lub ukrytych nuklearnych łodzi podwodnych. Andriej Tupolew nie stracił jednak nadziei na zbudowanie samolotu. Miał nadzieję, że w latach 70. XX w. rozpoczną się prace nad naddźwiękowym samolotem Tu-120 o napędzie atomowym, jednak nadzieje te nie miały się spełnić. W ślad za Stanami Zjednoczonymi w połowie lat 60. ZSRR zaprzestał wszelkich badań związanych z samolotami nuklearnymi. Reaktor jądrowy planowano także zastosować w samolotach przeznaczonych do polowania na łodzie podwodne. Przeprowadzili nawet kilka testów An-22 z instalacją nuklearną na pokładzie, ale o poprzedniej skali można było tylko marzyć. Pomimo tego, że ZSRR był bardzo blisko stworzenia samolotu nuklearnego (w rzeczywistości pozostało tylko podłączyć instalację nuklearną do silników), marzenia nigdy nie osiągnęły.
Tu-95, przerobiony i poddany dziesiątkom testów, który mógł stać się pierwszym na świecie samolotem o napędzie atomowym, długo stał na lotnisku pod Semipałatyńskiem. Po usunięciu reaktora samolot przekazano do Wojskowej Szkoły Lotniczej w Irkucku, a w okresie pierestrojki zezłomowano.
Przez ostatnie sto lat lotnictwo odegrało tak dużą rolę w historii ludzkości, że ten czy inny projekt mógłby z łatwością zrewolucjonizować rozwój cywilizacji. Kto wie, może gdyby historia potoczyła się nieco inaczej i dziś po niebie latałyby samoloty pasażerskie o napędzie atomowym, dywany babci byłyby czyszczone odkurzaczami o napędzie atomowym, a smartfony wymagałyby ładowania tylko raz na pięć lat, a a na Marsa i z powrotem pięć razy, każdego dnia krążyły statki kosmiczne. Wydawało się, że pół wieku temu najtrudniejsze zadanie zostało rozwiązane. Nikt jednak nie skorzystał z wyników tej decyzji.
