Советские проекты атомолетов. Как в ссср строили атомный самолет

О летательных аппаратах, а если быть более точным - крылатых ракетах с ядерным двигателем, широкая общественность заговорила не так давно. О том, что они существуют, разрабатываются и испытываются, стало известно после соответствующего заявления президента РФ весной этого года.

Между тем сама идея поместить атомную энергетическую установку на летательный аппарат не нова - подобного рода машины разрабатывались и даже испытывались в СССР, причем чуть более чем через десять лет после завершения Великой Отечественной войны.

В 1950-е годы прошлого столетия в СССР, в отличие от США, создание бомбардировщика, движимого атомной энергией, рассматривалось не просто как желательная, а как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств.

Ту-95ЛАЛ

Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Соединенных Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тысяч км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тысяч км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще.

Первые советские стратегические бомбардировщики М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 году насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.

А. Н. Туполев и И. Ф. Незваль

Исправить это положение мог лишь самолет с атомным двигателем, способным обеспечить практически неограниченное время нахождения машины в воздухе. В рамках создания советского атомного бомбардировщика в конце 1957 года к осуществлению этой грандиозной идеи наряду с другими организациями было подключено ОКБ А. Н. Туполева. Ему было поручено создание специальной летающей атомной лаборатории (ЛАЛ).

Конкретно этой темой должен был заниматься филиал ОКБ А. Н. Туполева в небольшом подмосковном поселке Томилино. Его начальником в 1957-м был назначен один из старейших соратников генерального конструктора будущий Герой Социалистического труда Иосиф Фомич Незваль.

Томилинский филиал

Став начальником филиала, Незваль начал с укрепления конструкторского бюро. В Томилино переехала группа конструкторов в составе около сорока человек.

С назначением Незваля начальником Томилинского филиала он по существу стал директором предприятия и по положению должен был заниматься не только конструкторским бюро, но и производством, снабжением, кадрами, бытом, строительством и прочими вопросами. Словом, на него свалилось множество проблем, которыми ему раньше заниматься не приходилось. Но Незваль с этим справился.

Атомный реактор

Средняя часть ЛАЛ

Совместно со специальным научно-исследовательским институтом, вспоминал Незваль, ОКБ поручалась установка на самолет реактора небольшой мощности с целью изучения его влияния на экипаж и радиоэлектронную аппаратуру. На этом этапе в задачу ОКБ входила разработка наиболее компактного размещения на специальной платформе как самого объекта, так и всех необходимых для его нормальной работы систем.

Эта платформа в собранном виде должна была при помощи лебедок подниматься внутрь фюзеляжа через специальный люк и там закрепляться на замках. Платформа с реактором должна была периодически подвергаться осмотру, в связи с чем требовалось, чтобы она могла свободно опускаться на землю.

Подъемная платформа с атомным реактором

Производственное выполнение стенда и доработка самолета под установку платформы с реактором были также возложены на Томилинский филиал. Для сооружения использовали имевшуюся на заводе среднюю часть фюзеляжа Ту-95, которая после необходимых доработок и усилений конструкции была установлена на специальных опорах с ложементами на высоте, соответствующей стояночному положению самолета. Эта часть работы для конструкторов являлась привычной и никакой сложности не представляла.

Что касается материалов, примененных для защиты от радиоактивного излучения, то здесь оказалось много нового и неизвестного. В частности, для биологической защиты были применены совершенно новые материалы, с которыми конструкторы до этого не имели дела. Инженерам пришлось работать с такими веществами, как полиэтилен и церезин с присадкой карбида бора. Для их обработки потребовалось разработать совершенно новую технологию.

Состав этих материалов и рецептура их изготовления были разработаны начальником лаборатории неметаллов филиала А. С. Файнштейном совместно со специалистами из советской химической промышленности. Эти материалы были проверены в специальном институте и были признаны пригодными для применения как на стендовой установке, так и для самолета. Они поставлялись в виде небольших кубиков, которые надо было соединять друг с другом в крупные блоки, а затем придавать им нужную конфигурацию.

Состыкованные части фюзеляжа ЛАЛ

Когда стенд был полностью закончен, посмотреть на него приехали руководители специального института. Осмотрев стенд детально, они были поражены той компактностью, с которой была сделана платформа с установкой реактора и всего оборудования.

В 1958 году стенд был полностью закончен и перевезен на один из восточных аэродромов, где уже было выделено место для его постоянного пребывания. В 1959 году состоялся первый его запуск. Полученные результаты оказались вполне удовлетворительными и позволили выполнять аналогичные работы по этой теме и на самолете.

Летные испытания

К весне 1961-го «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, - вспоминал один из его создателей, ученый-атомщик Н. Н. Пономарев-Степной, - и приехал А. Н. Туполев с министром П. В. Дементьевым, чтобы посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты человека от излучений: „…Надо, чтобы ни малейшей щели не было, иначе нейтроны через нее выйдут“. „Ну и что?“ - не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: „В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута - все замерзнет!“ Министр рассмеялся - мол, теперь с нейтронами все понятно…»

ЛАЛ в полете

С мая по август 1961 года на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М. М. Нюхтиков, Е. А. Горюнов, М. А. Жила и другие, ведущим по машине был инженер Н. В. Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н. Пономарев-Степной и оператор В. Мордашев.

Испытания Ту-95ЛАЛ показали высокую эффективность примененной атомной установки и системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств.

Кроме того, затраты на создание самолета с атомной установкой были оценены в 1 миллиард советских рублей, поэтому из-за высокой стоимости в финансировании работ было отказано.

Данные, полученные в ходе испытаний Ту-95ЛАЛ, позволили ОКБ А. Н. Туполева совместно со смежными организациями разработать крупномасштабную, рассчитанную на два десятилетия программу развития тяжелых боевых самолетов с ядерными силовыми установками. Однако реализации этого проекта помешали конец холодной войны и распад Советского Союза.

Атомный самолет это летательное средство, а проще говоря, самолет, на котором в качестве двигателя установлен атомный реактор. В середине двадцатого века в эпоху бурного развития мирного атома, наряду с постройкой начались работы и по проектированию атомных самолетов в СССР и США.

Требования к атомолетам в СССР

Проект самолета с атомным двигателем должен был решать следующие задачи, сходные с задачами при проектировании атомных автомобилей и атомных танков:

Наличие легкого и компактного ядерного реактора, который сможет поднять в воздух самолет
Биологическая защита экипажа
Безопасность полета атомолета
Проектирование реактивного двигателя на атомной тяге

Работы по проектированию атомных самолетов в СССР вели несколько конструкторских бюро – Туполева, Мясищева и Антонова. Даже профильного уровня ЕГЭ по математике 2017 не хватит, чтобы сравниться с умами разработчиков тог времени, хотя наука сделала большущий шаг вперед.

Самым известным проектом советского атомолета стал Ту-119 – разработка ОКБ-156 имени Туполева. Атомолет Ту-119 проектировался на базе Ту-95М и должен был стать летающей лабораторией для испытания двигателей с атомным реактором. Работы над советским атомолетом Ту-119 были начаты еще в 1955 году. В 1958 году был готов наземный стенд, а также самолет Ту-95 ЛАЛ с ядерным реактором в грузовом отсеке. Наземный стенд с атомным реактором использовался с 1959 года на Семипалатинском полигоне. А Ту-95 ЛАЛ совершил в 1961 году 34 испытательных полета. При общей массе самолета в 110 тонн, 39 из них занимал сам атомный реактор. В таких испытаниях проверялись показатели биологической защиты экипажа, а также работа атомного реактора в новых условиях.

Конструкторское бюро Мясищева разрабатывало проект атомного самолета М50 А – сверхзвукового бомбардировщика с атомным двигателем на борту. В целях биологической защиты, пилотов самолета М50 А планировали поместить в закрытую свинцовую капсулу, которая одна весила 60 тонн, а полет должен был проходить только по приборам. В дальнейшем планировалось установить автономное беспилотное управление.

Для использования данного атомного самолета понадобились бы отдельные аэродромы, как результат, проект был остановлен на корню. Тогда КБ Мясищева предложило новый – М30 с более сложной конструкцией и повышенной защитой экипажа. Уменьшенная масса самолета, позволяла увеличить полезную нагрузку на 25 тонн. Первый полет должен был пройти в 1966 году, но и он не был реализован.

ОКБ Антонова в конце шестидесятых – начале семидесятых годах прошлого века работало над проектом АН-22 ПЛО – сверхдальний маловысотный самолет противолодочной обороны. Особенностью данного атомолета являлось использование обычного топлива при взлете и посадке, атомный реактор обеспечивал только сам полет продолжительностью до двух суток, с дальностью в 27 500 километров.

В послевоенное время мир победителей был опьянен открывшимися ядерными возможностями. Причем речь идет не только об оружейном потенциале, но и вполне мирном использовании атома. В США, например, помимо атомных танков заговорили о создании даже таких бытовых мелочей, как пылесосы, работающие на цепной ядерной реакции.

В 1955 году глава компании Lewyt обещал выпустить атомный пылесос в течение следующих 10 лет

В начале 1946 года Соединенные Штаты, тогда еще будучи единственной страной с ядерным арсеналом, приняли решение о создании самолета с атомным двигателем. Но из-за неожиданных трудностей работы продвигались крайне медленно. Лишь девять лет спустя удалось поднять в воздух самолет с ядерным реактором на борту. По данным советской разведки, говорить о полноценном планере с атомным двигателем говорить было рано: секретный объект действительно оснастили ядерной установкой, однако она не была подключена к моторам и служила только для испытаний.

Тем не менее деваться было некуда - раз американцы зашли так далеко, значит, и в СССР должны вести работы в том же направлении. 12 августа того же 1955 года выходит постановление Совета министров СССР №1561-868, предписывающее авиационным предприятиям начать проектирование советского атомолета.

Летающая «утка» М-60/М-30

Сложная задача была поставлена сразу перед несколькими конструкторскими бюро. В частности, бюро А. Н. Туполева и В. М. Мясищева должны были разработать летательные аппараты, способные работать на ядерных силовых установках. А бюро Н. Д. Кузнецова и А. М. Люльки поручили построить те самые силовые установки. Курировал эти, как и все прочие атомные проекты СССР, «отец» советской атомной бомбы Игорь Курчатов.

Почему одни и те же задачи ставили перед несколькими КБ- Тем самым правительство хотело поддержать соревновательный характер работы инженеров. Отставание от США было приличным, поэтому догонять американцев надо было любыми путями.

Всех работников предупредили - речь идет о проекте государственной важности, от которого зависит безопасность родины. По словам инженеров, сверхурочная работа не поощрялась - она считалась нормой. Теоретически работник мог уйти домой в 18 часов, однако коллеги смотрели на него как на пособника врага народа. На следующий день можно было не возвращаться.

Сначала инициативу взяло на себя КБ Мясищева. Тамошние инженеры предложили проект сверхзвукового бомбардировщика М-60. Фактически речь шла об оснащении уже существовавшего М-50 ядерным реактором. Проблема первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 как раз заключалась в катастрофических топливных «аппетитах». Даже при условии двух дозаправок в воздухе 500 тоннами керосина бомбардировщик с трудом мог бы долететь до Вашингтона и вернуться обратно.

Казалось, все вопросы должен был решить атомный двигатель, гарантировавший практически неограниченную дальность и длительность полета. Нескольких граммов урана хватило бы на десятки часов полета. Считалось, что в экстренных случаях экипаж смог бы беспосадочно барражировать в воздухе на протяжении двух недель.

Самолет М-60 планировали оснащать ядерной силовой установкой открытого типа, сконструированной в бюро Архипа Люльки. Такие двигатели были заметно проще и дешевле, но, как впоследствии оказалось, в авиации им было не место.

Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель. 1 - электростартер; 2 - заслонки; 3 - воздуховод прямоточного контура; 4 - компрессор; 5 - камера сгорания; 6 - корпус атомного реактора; 7 - тепловыделяющая сборка

Итак, в целях безопасности ядерную установку надо было расположить как можно дальше от экипажа. Хвостовая часть фюзеляжа подходила лучше всего. Там предполагалось разместить четыре атомных турбореактивных двигателя. Далее находился бомбоотсек и, наконец, кабина экипажа. Пилотов хотели поместить в глухую свинцовую капсулу весом 60 тонн. Компенсировать отсутствие визуального обзора планировалось с помощью радиолокационных и телевизионных экранов, а также перископов. Многие функции экипажа возлагались на автоматику, а впоследствии предлагалось и вовсе перевести аппарат на полностью автономное беспилотное управление.

Кабина экипажа. 1 - приборная панель; 2 - катапультируемые капсулы; 3 - аварийный люк; 4 - положение крышки люка при входе и выходе из кабины и катапультировании; 5 - свинец; 6 - гидрид лития; 7 - привод люка

Из-за «грязного» типа используемых двигателей обслуживание сверхзвукового стратегического бомбардировщика М-60 надо было осуществлять с минимальным участием людей. Так, силовые установки должны были «цеплять» к самолету прямо перед полетом в автоматическом режиме. Заправка, доставка пилотов, подготовка вооружения - все это тоже должны были делать «роботы». Разумеется, для обслуживания таких атомолетов требовалась полная перестройка существующей инфраструктуры аэродромов, вплоть до закатки новых взлетно-посадочных полос толщиной не менее полуметра.

Из-за всех этих трудностей проект создания М-60 пришлось закрыть еще на этапе чертежей. Вместо него предполагалось построить другой атомолет - М-30 с ядерной установкой закрытого типа. Конструкция реактора при этом была гораздо сложнее, зато вопрос с защитой от радиации стоял не так остро. Самолет должны были оснастить шестью турбореактивными двигателями, питавшимися от одного ядерного реактора. В случае необходимости силовая установка могла работать и на керосине. Масса защиты экипажа и двигателей была почти вдвое меньше, чем у М-60, благодаря чему самолет мог нести полезную нагрузку в 25 тонн.

Первый полет М-30 с размахом крыльев порядка 30 метров был запланирован на 1966 год. Однако и этой машине не суждено было сойти с чертежей и хотя бы частично воплотиться в реальности. К 1960 году в противостоянии авиации и ракетчиков наметилась победа последних. Хрущева убедили, что самолеты нынче не так важны, как раньше, а ключевая роль в борьбе с внешним врагом перешла к ракетам. Как итог - сворачивание почти всех перспективных программ по атомолетам и реструктуризация соответствующих конструкторских бюро. Не минула эта участь и КБ Мясищева, которое потеряло статус самостоятельной единицы и было переориентировано на ракетно-космическую отрасль. Но у авиастроителей оставалась еще одна, последняя надежда.

Дозвуковая «тушка»

Конструкторскому бюро А. Н. Туполева повезло больше. Здесь инженеры параллельно с «мясищевцами» работали над собственным проектом атомолета. Но в отличие от М-60 или М-30, это была намного более приближенная к реальности модель. Во-первых, речь шла о создании дозвукового бомбардировщика на ядерной установке, что было не в пример легче по сравнению с разработкой сверхзвукового самолета. Во-вторых, машину вообще не надо было изобретать заново - для поставленных целей годился уже существующий бомбардировщик Ту-95. Фактически надо было лишь оснастить его атомным реактором.

В марте 1956 года Совет министров СССР поручает Туполеву начать проектирование летающей атомной лаборатории на базе серийного Ту-95. В первую очередь необходимо было что-то делать с габаритами существующих атомных реакторов. Одно дело - оснастить ядерной установкой огромный ледокол, для которого фактически не было массо-габаритных ограничений. Совсем другое - поместить реактор в довольно ограниченное пространство фюзеляжа.

Атомщики утверждали, что в любом случае надо рассчитывать на установку объемом с небольшой дом. И все же перед инженерами КБ Туполева поставили задачу - во что бы то ни стало уменьшить габариты реактора. Каждый лишний килограмм веса силовой установки тянет за собой в виде защиты еще три лишних килограмма нагрузки на самолет. Поэтому борьба велась буквально за каждый грамм. Никаких ограничений не было - денег выделяли столько, сколько было нужно. Конструктору, нашедшему способ снизить вес установки, выплачивали солидную премию.

В конце концов Андрей Туполев показал реактор размером с огромный, но все-таки шкаф, причем полностью соответствующий всем требованиям к защите. По легенде, авиаконструктор при этом не без гордости заявил, что «домов на самолетах не возят», а главный советский атомщик Игорь Курчатов сначала был уверен, что перед ним только макет реактора, а не действующий образец.

В итоге установку приняли и одобрили. Однако сначала надо было провести серию наземных испытаний. На основе средней части фюзеляжа бомбардировщика на одном из аэродромов под Семипалатинском построили стенд с атомной установкой. В ходе тестирования реактор вышел на заданный уровень мощности. Как оказалось, самая большая проблема касалась не столько реактора, сколько биозащиты и работы электроники - живые организмы получали слишком высокую дозу облучения, а приборы могли вести себя непредсказуемо. Решили, что отныне основное внимание надо уделять не реактору, который в принципе был готов для использования в самолетах, а надежной защите от радиации.

Первые варианты защиты были чересчур грандиозные. Участники событий вспоминают фильтр высотой с 14-этажный дом, 12 «этажей» которого уходили под землю, а два возвышались над поверхностью. Толщина защитного слоя достигала полуметра. Конечно, найти практическое применение таким технологиям в атомолете было невозможно.

Может, стоило воспользоваться наработками инженеров КБ Мясищева и спрятать экипаж в свинцовой капсуле без окон и дверей- Данный вариант не подходил из-за размеров и веса. Поэтому придумали защиту совершенно нового типа. Она представляла собой покрытие из свинцовых плит толщиной 5 сантиметров и 20-сантиметрового слоя из полиэтилена и церезина - продукта, получаемого из нефтяного сырья и отдаленно напоминающего хозяйственное мыло.

Удивительно, но бюро Туполева удалось пережить непростой для авиаконструкторов 1960 год. Не в последнюю очередь благодаря тому, что атомолет на базе Ту-95 был уже вполне реальной машиной, способной подняться в воздух на атомной тяге в ближайшие годы. Осталось лишь провести воздушные испытания.

В мае 1961 года в небо поднялся нашпигованный датчиками бомбардировщик Ту-95М №7800408 с ядерным реактором на борту и четырьмя турбовинтовыми двигателями мощностью по 15 000 лошадиных сил каждый. Атомная силовая установка не была подсоединена к моторам - самолет летел на авиакеросине, а работающий реактор пока нужен был для того, чтобы оценить поведение техники и уровень облучения пилотов. Всего с мая по август бомбардировщик совершил 34 испытательных полета.

Выяснилось, что в течение двухдневного полета пилоты получали облучение в 5 бэр. Для сравнения, сегодня для работников АЭС считается нормой облучение до 2 бэр, но не в течение двух дней, а за год. Предполагалось, что в экипаж атомолетов будут входить мужчины старше 40 лет, у которых уже есть дети.

Радиацию вбирал в себя и корпус бомбардировщика, который после полета надо было изолировать для «очистки» на несколько дней. В целом радиационную защиту признали эффективной, однако недоработанной. Кроме того, долгое время никто не знал, как быть с возможными авариями атомолетов и последующим заражением больших пространств ядерными компонентами. Впоследствии реактор предлагалось оснастить парашютной системой, способной в экстренном случае отделить ядерную установку от корпуса самолета и мягко ее приземлить.

Но было поздно - внезапно атомолеты-бомбардировщики стали никому не нужны. Забросать врагов чем-нибудь посмертоноснее оказалось гораздо удобнее и дешевле с помощью межконтинентальных баллистических ракет или незаметных атомных подводных лодок. Андрей Туполев, правда, не терял надежды построить атомолет. Он рассчитывал, что в 1970-х годах начнется разработка сверхзвуковых атомных самолетов Ту-120, но этим надеждам не суждено было сбыться. Вслед за США в середине 1960-х СССР прекратил все исследования, связанные с атомолетами. Ядерный реактор еще планировали использовать в самолетах, ориентированных на охоту за подлодками. Даже провели несколько испытаний Ан-22 с атомной установкой на борту, но о прежнем размахе можно было только мечтать. Несмотря на то, что в СССР вплотную подошли к созданию атомного самолета (по сути, оставалось лишь подключить ядерную установку к двигателям), до мечты так и не дотянулись.

Переоборудованный и прошедший десятки испытаний Ту-95, который мог стать первым в мире атомолетом, долгое время стоял на аэродроме под Семипалатинском. После снятия реактора самолет передали в Иркутское военное авиационно-техническое училище, а в ходе перестройки пустили на металлолом.

Последние сто лет авиация играет настолько большую роль в истории человечества, что тот или иной проект запросто мог бы перевернуть развитие цивилизации. Кто знает, возможно, пойди история чуть-чуть другим путем, и сегодня небесные просторы бороздили бы пассажирские атомные самолеты, бабушкины ковры убирались бы пылесосами на ядерной тяге, смартфоны достаточно было бы заряжать раз в пять лет, а к Марсу и обратно пять раз в день курсировали бы космические корабли. Казалось, полвека назад была решена сложнейшая задача. Вот только результатами решения так никто и не воспользовался.

В 1955 году глава компании Lewyt обещал выпустить атомный пылесос в течение следующих 10 лет

Игорь Курчатов

Почему одни и те же задачи ставили перед несколькими КБ? Тем самым правительство хотело поддержать соревновательный характер работы инженеров. Отставание от США было приличным, поэтому догонять американцев надо было любыми путями.

Дозвуковая «тушка»

Андрей Туполев

Атомный реактор в недрах Ту-95

Может, стоило воспользоваться наработками инженеров КБ Мясищева и спрятать экипаж в свинцовой капсуле без окон и дверей? Данный вариант не подходил из-за размеров и веса. Поэтому придумали защиту совершенно нового типа. Она представляла собой покрытие из свинцовых плит толщиной 5 сантиметров и 20-сантиметрового слоя из полиэтилена и церезина - продукта, получаемого из нефтяного сырья и отдаленно напоминающего хозяйственное мыло.

Наверное, может показаться странным, что атомная энергетика, прочно укоренившаяся на земле, в гидросфере и даже в космосе, не прижилась в воздухе. Это тот случай, когда кажущиеся соображения безопасности (хотя и не только они) перевесили очевидные технико-эксплуатационные выгоды от внедрения ядерных силовых установок (ЯСУ) в авиации.

М ежду тем вероятность тяжелых последствий инцидентов с такими летательными аппаратами при условии их совершенства вряд ли может рассматриваться как более высокая в сравнении с космическими системами, использующими ядерные энергетические установки (ЯЭУ). И объективности ради стоит напомнить: произошедшая в 1978 году авария оснащенного ЯЭУ БЭС-5 «Бук» советского искусственного спутника Земли «Космос-954» типа УС-А с падением его фрагментов на территорию Канады отнюдь не привела к свертыванию системы морской космической разведки и целеуказания (МКРЦ) «Легенда», элементом которой являлись аппараты УС-А (17Ф16-К).

С другой стороны, условия работы авиационной ЯСУ, предназначенной для создания тяги путем генерации в ядерном реакторе тепла, подводимого в газотурбинном двигателе к воздуху, совершенно иные, нежели спутниковых ЯЭУ, являющихся термоэлектрическими генераторами. Сегодня предложены две принципиальные схемы авиационной ЯСУ – открытого и закрытого типа. Схема открытого типа предусматривает нагрев сжатого компрессором воздуха непосредственно в реакторных каналах с последующим его истечением через реактивное сопло, а закрытого – нагрев воздуха с помощью теплообменника, в замкнутом контуре которого циркулирует теплоноситель. Закрытая схема может быть одно- или двухконтурной, причем с точки зрения обеспечения эксплуатационной безопасности наиболее предпочтительным выглядит второй вариант, поскольку реакторный блок с первым контуром можно разместить в защитной противоударной оболочке, герметичность которой предупреждает катастрофические последствия при авариях самолета.

В авиационных ЯСУ закрытого типа могут применяться водо-водяные реакторы и реакторы на быстрых нейтронах. При реализации двухконтурной схемы с «быстрым» реактором в первом контуре ЯСУ в качестве теплоносителя использовались бы как жидкие щелочные металлы (натрий, литий), так и инертный газ (гелий), а во втором – щелочные металлы (жидкий натрий, эвтектический расплав натрия и калия).

В воздухе – реактор

Идею задействовать ядерную энергию в авиации выдвинул в 1942 году один из руководителей Манхэттенского проекта Энрико Ферми. Она заинтересовала командование военно-воздушных сил США, и в 1946 году американцы приступили к осуществлению проекта NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft – «Ядерная энергия для авиационной силовой установки»), призванного определить возможности создания бомбардировщика и разведчика с неограниченной дальностью полета.

“ Идея дать авиации ВМФ противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета в Кремле пришлась по вкусу ”

В первую очередь предстояло провести исследования, связанные с противорадиационной защитой экипажа и наземной обслуги, и дать вероятностно-ситуационную оценку возможных аварий. С целью форсирования работ проект NEPA в 1951 году был расширен ВВС США до целевой программы ANP (Aircraft Nuclear Propulsion – «Авиационная ядерная силовая установка»). В ее рамках фирмой «Дженерал электрик» разрабатывалась открытая, а фирмой «Пратт-Уитни» – закрытая схема ЯСУ.

Для испытаний будущего авиационного ядерного реактора (исключительно в режиме физических пусков) и биологической защиты предназначался cерийный тяжелый стратегический бомбардировщик фирмы «Конвэр» B-36H Peacemaker («Миротворец») с шестью поршневыми и четырьмя турбореактивными двигателями. Он не представлял собой атомный самолет, а являлся всего лишь летающей лабораторией, где предстояло опробовать реактор, однако получил обозначение NB-36H – Nuclear Bomber («Атомный бомбардировщик»). Кабину экипажа превратили в капсулу из свинца и резины с дополнительным экраном из стали и свинца. Для защиты от нейтронной радиации в фюзеляж вставили специальные наполненные водой панели.

Прототип авиационного реактора ARE (Aircraft Reactor Experiment), созданный в 1954 году Окриджской национальной лабораторией, стал первым в мире гомогенным ядерным реактором мощностью 2,5 МВт на топливе из расплава солей – фторида натрия и тетрафторидов циркония и урана.

Достоинство такого типа реакторов заключается в принципиальной невозможности аварии с разрушением активной зоны, а сама топливная солевая смесь в случае реализации авиационной ЯСУ закрытого типа выполняла бы роль теплоносителя первого контура. При использовании в качестве теплоносителя солевого расплава более высокая в сравнении, например, с жидким натрием теплоемкость солевого расплава позволяет применять циркуляционные насосы небольших размеров и выигрывать на снижении металлоемкости конструкции реакторной установки в целом, а низкая теплопроводность должна была обеспечивать устойчивость атомного авиадвигателя к внезапным скачкам температуры в первом контуре.

На основе реактора ARE американцы разработали экспериментальную авиационную ЯСУ HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment – «Эксперимент по отбору тепла от реактора»). Не мудрствуя лукаво, в «Дженерал Дайнэмикс» сконструировали авиационный ядерный двигатель Х-39 на основе серийного турбореактивного двигателя J47 для стратегических бомбардировщиков В-36 и В-47 «Стратоджет» – вместо камеры сгорания в нем разместили активную зону реактора.

Фирма «Конвэр» намеревалась снабдить Х-39 самолет X-6 – возможно, его прототипом послужил бы сверхзвуковой стратегический бомбардировщик B-58 «Хастлер» («Шустрила»), совершивший первый полет в 1956 году. Кроме того, рассматривался и атомный вариант опытного дозвукового бомбардировщика этой же фирмы YB-60. Однако американцы отказались от авиационной ЯСУ открытой схемы, посчитав: эрозия стенок воздушных каналов активной зоны реактора Х-39 приведет к тому, что самолеты будут оставлять за собой радиоактивный след, загрязняя окружающую среду.

Надежду на успех сулила более радиационно безопасная ЯСУ закрытого типа фирмы «Пратт-Уитни», к созданию которой подключилась и «Дженерал Дайнэмикс». Под эти двигатели фирма «Конвэр» начала конструирование экспериментальных самолетов NX-2. Прорабатывались как турбореактивные, так и турбовинтовые варианты атомных бомбардировщиков с ЯСУ такого типа.

Однако принятие на вооружение в 1959 году межконтинентальных баллистических ракет «Атлас», способных поражать цели на территории СССР с континентальной части США, нивелировало программу ANP, тем более что серийные образцы атомных самолетов вряд ли появились бы раньше 1970 года. В результате в марте 1961-го все работы в этой области в США прекращены по личному решению президента Джона Кеннеди и настоящий атомный самолет так и не построили.

Летный же образец авиационного реактора ASTR (Aircraft Shield Test Reactor – реактор для испытания системы защиты самолета), размещенный в бомбовом отсеке летающей лаборатории NB-36H, представлял собой никак не связанный с двигателями реактор на быстрых нейтронах мощностью 1 МВт, работавший на двуокиси урана и охлаждавшийся потоком воздуха, отбираемого через специальные воздухозаборники. С сентября 1955 по март 1957 года NB-36H совершил 47 полетов с ASTR над безлюдными районами штатов Нью-Мексико и Техас, после чего машину уже никогда не поднимали в небо.

Следует отметить, что ВВС США занимались и проблемой ядерного двигателя для крылатых ракет или, как было принято говорить до 60-х годов, самолетов-снарядов. В рамках проекта «Плутон» Ливерморская лаборатория создала два образца ядерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя «Тори», который планировалось установить на сверхзвуковую крылатую ракету SLAM. Принцип «атомного подогрева» воздуха пропуском через активную зону реактора здесь был тот же, что и в ядерных газотурбинных двигателях открытого типа, с одной лишь разницей: в прямоточном двигателе отсутствуют компрессор и турбина. «Тори», успешно испытанные на земле в 1961–1964 годах, – первые и пока единственные реально действовавшие авиационные (точнее, ракетно-авиационные) ЯСУ. Но и этот проект закрыли как бесперспективный на фоне успехов в создании баллистических ракет.

Догнать и перегнать!

Разумеется, идея использовать ядерную энергию в авиации независимо от американцев развивалась и в СССР. Собственно, на Западе не без оснований подозревали, что такие работы ведутся в Советском Союзе, но с первым обнародованием факта о них попали впросак. 1 декабря 1958 года журнал «Авиэйшн Уик» сообщил: СССР создает стратегический бомбардировщик с ядерными двигателями, что вызвало немалый ажиотаж в Америке и даже способствовало поддержанию уже начавшего понемногу угасать интереса к программе ANP. Однако на сопровождавших статью рисунках редакционный художник довольно точно изобразил действительно разрабатывавшийся в то время вполне «футуристического» вида самолет М-50 опытно-конструкторского бюро В. М. Мясищева, имевший обычные турбореактивные двигатели. Неизвестно, кстати, последовала ли за этой публикацией «разборка» в КГБ СССР: работы по М-50 проходили в обстановке строжайшей секретности, первый полет бомбардировщик совершил позже упоминания в западной печати, в октябре 1959 года, а широкой публике машину представили только в июле 1961-го на воздушном параде в Тушине.

Что касается прессы советской, то впервые об атомном самолете рассказал в самых общих чертах журнал «Техника – молодежи» еще в № 8 за 1955 год: «Атомная энергия все шире применяется в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и медицине. Но недалеко то время, когда ее применят и в авиации. С аэродромов легко поднимутся в воздух гигантские машины. Атомные самолеты смогут летать практически как угодно долго, месяцами не опускаясь на землю, совершая десятки беспосадочных кругосветных полетов со сверхзвуковой скоростью». Журнал, намекнув на военное предназначение машины (гражданским самолетам нет никакой нужды «как угодно долго» находиться в небе), тем не менее представил гипотетическую схему грузопассажирского авиалайнера с ЯСУ открытого типа.

Впрочем, мясищевский коллектив, и не он один, действительно занимался самолетами с ядерными силовыми установками. Хотя советские физики изучали возможность их создания еще с конца 40-х годов, практические работы по этому направлению в Советском Союзе стартовали гораздо позже, чем в США, и начало им положило постановление Совета министров СССР № 1561-868 от 12 августа 1955 года. Согласно ему перед ОКБ-23 В. М. Мясищева и ОКБ-156 А. Н. Туполева, а также авиадвигательными ОКБ-165 А. М. Люльки и ОКБ-276 Н. Д. Кузнецова была поставлена задача разработки атомных стратегических бомбардировщиков.

Конструирование авиационного ядерного реактора осуществлялось под руководством академиков И. В. Курчатова и А. П. Александрова. Цель преследовалась та же, что и американцами: получить машину, которая, взлетев с территории страны, сможет наносить удары по объектам в любой точке планеты (прежде всего, конечно, в США).

Особенностью советской атомной авиационной программы было то, что она продолжалась и тогда, когда в Соединенных Штатах об этой теме уже накрепко забыли.

При создании ЯСУ тщательно проанализировали принципиальные схемы открытого и закрытого типа. Так, под схему открытого типа, получившую шифр «Б», ОКБ Люльки разработало атомно-турбореактивные двигатели двух типов – осевого, с прохождением вала турбокомпрессора через кольцевой реактор, и «коромысла» – с валом вне реактора, расположенного в изогнутой проточной части. В свою очередь в ОКБ Кузнецова трудились над двигателями по закрытой схеме «А».

ОКБ Мясищева сразу принялось за решение наиболее, видимо, сложной задачи – сконструировать атомные сверхскоростные тяжелые бомбардировщики. Даже сегодня, глядя на схемы будущих машин, выполненные в конце 50-х годов, можно определенно увидеть черты технической эстетики ХХI века! Это проекты самолетов «60», «60М» (атомный гидросамолет), «62» под люльковские двигатели схемы «Б», а также «30» – уже под двигатели Кузнецова. Впечатляют ожидавшиеся характеристики бомбардировщика «30»: максимальная скорость – 3600 км/ч, крейсерская – 3000 км/ч.

Однако до рабочего проектирования мясищевских атомных самолетов дело так и не дошло в связи с ликвидацией ОКБ-23 в самостоятельном качестве и вводом его в состав ракетно-космического ОКБ-52 В. Н. Челомея.

Коллективу Туполева на первом этапе участия в программе предстояло создать аналогичную по назначению американскому NB-36H летающую лабораторию с реактором на борту. Получившая обозначение Ту-95ЛАЛ, она была построена на базе серийного турбовинтового тяжелого стратегического бомбардировщика Ту-95М. Наш реактор, как и американский, не сопрягался с двигателями самолета-носителя. Принципиальное отличие советского самолетного реактора от американского – он был водо-водяной, причем гораздо меньшей мощности (100 кВт).

Отечественный реактор охлаждался водой первого контура, которая в свою очередь отдавала тепло воде второго контура, охлаждавшегося потоком воздуха, набегавшего через воздухозаборник. Так отрабатывалась принципиальная схема атомно-турбовинтового двигателя НК-14А Кузнецова.

Летающая атомная лаборатория Ту-95ЛАЛ в 1961–1962 годах 36 раз поднимала в воздух реактор как в работающем, так и в «холодном» состоянии с целью исследования эффективности системы биологической защиты и влияния излучения на системы самолета. По результатам испытаний председатель Государственного комитета по авиационной технике П. В. Дементьев, однако, отметил в своей записке для руководства страны в феврале 1962 года: «В настоящее время нет необходимых условий для строительства самолетов и ракет с атомными двигателями (крылатая ракета «375» с ЯСУ разрабатывалась в ОКБ-301 С. А. Лавочкина. – К. Ч.), так как проведенные научно-исследовательские работы являются недостаточными для разработки опытных образцов боевой техники, эти работы должны быть продолжены».

В развитие имеющегося у ОКБ-156 проектного задела ОКБ Туполева разработало на основе бомбардировщика Ту-95 проект экспериментального самолета Ту-119 с атомно-турбовинтовыми двигателями НК-14А. Поскольку задача создания сверхдальнего бомбардировщика с появлением у СССР межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет морского базирования (на подводных лодках) потеряла свою критическую актуальность, туполевцы рассматривали Ту-119 как переходную модель на пути к созданию атомного противолодочного самолета на основе дальнемагистрального пассажирского авиалайнера Ту-114, который тоже «вырос» из Ту-95. Эта цель вполне соответствовала озабоченности советского руководства развертыванием американцами в 60-е годы подводной ракетно-ядерной системы с МБР «Поларис», а затем и «Посейдон».

Однако проект такого самолета реализован не был. Остались на проектной стадии и замыслы создания семейства туполевских сверхзвуковых бомбардировщиков с ЯСУ под условным наименованием Ту-120, которые, как и атомный воздушный охотник за субмаринами, намечалось испытать в 70-е годы…

Тем не менее идея дать авиации ВМФ противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета для борьбы с атомными субмаринами НАТО в любом районе Мирового океана в Кремле пришлась по вкусу. Причем эта машина должна была нести как можно больший боекомплект противолодочного оружия – ракет, торпед, глубинных бомб (в том числе ядерных) и радиогидроакустических буев. Вот почему выбор пал на тяжелый военный транспортник Ан-22 «Антей» грузоподъемностью 60 тонн – самый большой в мире турбовинтовой широкофюзеляжный авиалайнер. Будущий самолет Ан-22ПЛО планировалось оснастить четырьмя атомно-турбовинтовыми двигателями НК-14А вместо штатных НК-12МА.

Программа создания такой не виданной ни в одном флоте крылатой машины получила кодовое название «Аист», а реактор для НК-14А разработали под руководством академика А. П. Александрова. В 1972 году начались испытания реактора на борту летающей лаборатории Ан-22 (всего 23 полета), причем был сделан вывод о его безопасности в режиме штатной эксплуатации. А на случай тяжелого авиапроисшествия предусматривалось отделение от падающего самолета блока реактора и первого контура с мягким приземлением на парашюте.

В целом авиационный реактор «Аист» стал самым совершенным достижением атомной науки и техники в своей сфере применения.

Если учесть, что на базе самолета Ан-22 предполагалось создать еще и межконтинентальный стратегический авиационно-ракетный комплекс Ан-22Р с подлодочной баллистической ракетой Р-27, то понятно, какой могучий потенциал такой носитель мог бы получить в случае перевода его на «атомную тягу» с двигателями НК-14А! И хотя до осуществления и проекта Ан-22ПЛО, и проекта Ан-22Р дело опять-таки не дошло, надо констатировать, что наша страна все-таки обогнала США в области создания авиационной ЯСУ.

Стоит ли сомневаться, что этот опыт, несмотря на его экзотичность, еще способен пригодиться, но уже на более высоком качественном уровне реализации.

Развитие беспилотных сверхдальних разведывательно-ударных авиационных систем вполне может пойти и по пути применения на них ЯСУ – такие предположения уже делаются за рубежом.

Появились и прогнозы ученых о том, что к концу нынешнего века миллионы пассажиров, вероятно, будут перевозиться именно атомными пассажирскими самолетами. Кроме очевидных экономических выгод, связанных с замещением авиакеросина ядерным топливом, речь идет и о резком снижении вклада авиации, которая с переходом на ЯСУ перестанет «обогащать» атмосферу углекислым газом, в глобальный парниковый эффект.

На взгляд автора, авиационные ЯСУ прекрасно вписались бы и в коммерческие авиационно-транспортные комплексы будущего на базе сверхтяжелых грузовых самолетов: например того же гигантского «воздушного парома» М-90 грузоподъемностью 400 тонн, предложенного конструкторами экспериментального машиностроительного завода имени В. М. Мясищева.

Конечно, есть проблемы в части изменения общественного мнения в пользу атомной гражданской авиации. Предстоит решить и серьезные вопросы, связанные с обеспечением ее ядерной и антитеррористической безопасности (кстати, эксперты упоминают отечественное решение с парашютным «отстрелом» реактора в случае чрезвычайной ситуации). Но дорогу, проторенную более полувека назад, осилит идущий.