Атомный самолет М-60М

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

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

Научным руководителем работ стал будущий академик А.П.Александров. Рассматривались несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывались различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и т.д. Исследовались приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 г. Александров докладывал Курчатову: «…Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых самолетов…».

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В отличие от коллектива В.М.Мясищева, пытавшегося создать сверхзвуковой стратегический самолет, перед ОКБ-156 А.Н.Туполева первоначально поставили более реальную задачу – разработать дозвуковой бомбардировщик. Практически эта задача была точно такой же, как стоявшая перед американскими конструкторами – оснастить реактором уже существующую машину, в данном случае Ту-95. Однако не успели туполевцы даже осмыслить предстоявшую работу, как в декабре 1955 г. по каналам советской разведки стали поступать сообщения о проведении в США испытательных полетов В-36 с реактором на борту. Вспоминает Н.Н.Пономарев-Степной, ныне академик, а в те годы еще молодой сотрудник курчатовского института: «…Однажды Меркину [один из ближайших коллег Курчатова, – авт.] позвонил Курчатов и сказал, что у него есть данные о том, что в Америке самолет с реактором летал. Он сейчас идет в театр, но к концу спектакля у него должна быть информация о возможности такого проекта. Меркин собрал нас. Это был «мозговой штурм». Мы пришли к выводу, что такой самолет есть. У него на борту находится реактор, но летает он на обычном топливе. А в воздухе идет исследование того самого рассеивания потока излучения, которое нас так волнует. Без таких исследований скомпоновать защиту на атомном самолете невозможно. Меркин поехал к театру, где и рассказал Курчатову о наших выводах. После этого Курчатов предложил Туполеву провести аналогичные эксперименты…».

28 марта 1956 г. вышло Постановление СМ СССР, согласно которому в ОКБ Туполева началось проектирование летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного Ту-95. Непосредственные участники этих работ В.М.Вуль и Д.А.Антонов рассказывают о том времени: “…Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой — сначала все ясно понять — А.Н.Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны А.П.Александров, А.И.Лейпунский, Н.Н.Пономарев-Степной, В.И.Меркин и др. рассказывали нам о физических основах атомных процессов, устройстве реакторов, требованиях к защите, к материалам, системе управления и т.д. Очень скоро на этих семинарах начались оживленные обсуждения: как сочетать атомную технику с самолетными требованиями и ограничениями. Вот один из примеров таких дискуссий: объем реакторной установки атомщики первоначально обрисовали нам, как объем небольшого дома. Но компоновщики ОКБ сумели сильно «обжать» ее габариты, особенно защитных конструкций, выполнив при этом все заявленные требования по уровню защиты для ЛАЛ. На одном из семинаров А.Н.Туполев заметил, что “…домов на самолетах не возят” и показал нашу компоновку. Атомщики были удивлены — они впервые встретились с таким компактным решением. После тщательного анализа она была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95”.

Атомный ТРД схемы «коромысло»

Атомный ТРД «соосной» схемы

Наземный стенд для испытаний реактора

Размещение реактора и датчиков облучения на Ту-95ЛАЛ

Ту-95ЛАЛ. Обтекатели и воздухозаборник реактора

Ту-95ЛАЛ. Демонтаж реактора.

Проект атомного противолодочного самолета на базе Ту-114

Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 г. К весне 1961 г. «…самолет стоял на аэродроме под Москвой, — продолжает рассказ Н.Н.Пономарев-Степной, — и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты 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…».

С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Самолетом управляли летчики-испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В.Лашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента ученый-атомщик Н.Пономарев-Степной и оператор В.Мордашев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В.Мадеев и С.Королев.

Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной 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 ядерными компонентами.

Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других самолетов в Советском Союзе – был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. Начальник училища генерал-майор С.Г.Калицов, прослуживший ранее много лет в дальней авиации, имел мечту о создании музея дальней авиации. Естественно, тепловыделяющие элементы из активной зоны реактора уже были изъяты. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет посчитали за боевую единицу, разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он исчез в металлолом.

Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением “120” (Ту-120). Предполагалось, что все они будут оснащены ядерными ТРД закрытого цикла разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова. Первым в этом ряду должен был стать дальний бомбардировщик, близкий по назначению к Ту-22. Самолет выполнялся по нормальной аэродинамической схеме и представлял собой высокоплан со стреловидными крылом и оперением, велосипедным шасси, реактором с двумя двигателями в хвостовой части фюзеляжа, на максимальном удалении от кабины экипажа. Вторым проектом был маловысотный ударный самолет с низкорасположенным треугольным крылом. Третьим стал проект дальнего стратегического бомбардировщика с

И все же туполевской программе, как и проектам Мясищева, не суждено было воплотиться в реальные конструкции. Пусть на несколько лет позже, но правительство СССР закрыло и ее. Причины, по большому счету, были такими же, что и в США. Главная – атомный бомбардировщик оказался неподъемно сложной и дорогой системой вооружения. Только что появившиеся межконтинентальные баллистические ракеты решали задачу тотального уничтожения противника гораздо дешевле, быстрее и, если так можно выразиться, гарантированней. Да и денег у советской страны не хватило — в тот период шло интенсивное развертывание МБР и ядерного подводного флота, на что уходили все средства. Свою роль сыграла и нерешенность проблем безопасной эксплуатации атомных самолетов. Политический азарт также покинул советское руководство: к тому времени американцы уже свернули работы в этой области, и догонять стало некого, а идти впереди слишком дорого и опасно.

Тем не менее, закрытие атомной тематики в ОКБ Туполева вовсе не означало отказа от ядерной силовой установки как таковой. Военно-политическое руководство СССР отказалось лишь от использования атомного самолета в качестве средства доставки оружия массового поражения непосредственно к цели. Эту задачу возложили на баллистические ракеты, в т.ч. базирующиеся на подводных лодках. Субмарины могли скрытно месяцами дежурить у берегов Америки и в любой момент нанести молниеносный удар с близкого расстояния. Естественно, американцы стали предпринимать меры, направленные на борьбу с советскими подводными ракетоносцами, и лучшим средством такой борьбы оказались специально созданные атакующие подлодки. В ответ советские стратеги решили организовать охоту на эти скрытные и подвижные корабли, да еще в районах, удаленных на тысячи миль от родных берегов. Было признано, что наиболее эффективно с такой задачей мог бы справиться достаточно большой противолодочный самолет с неограниченной дальностью полета, обеспечить которую мог только атомный реактор.В общем, установили реактор на платформу, закатили в Ан-22 № 01-07 и в начале сентября вылетели в Семипалатинск. От ОКБ Антонова в программе участвовали летчики В.Самоваров и С.Горбик, ведущий инженер по двигателям В.Воротников, начальник наземной бригады А.Эскин и я – ведущий конструктор по спецустановке. С нами был представитель ЦИАМ Б.Н.Омелин. На полигоне присоединились военные, ученые-ядерщики из Обнинска, всего набралось человек 100. Руководил группой полковник Герасимов. Программа испытаний была названа «Аист», и мы нарисовали на боку реактора маленький силуэт этой птицы. На самолете никаких особенных внешних обозначений не было. Все 23 полета по программе «Аист» прошли гладко, было лишь одно ЧП. Однажды Ан-22 взлетел для трехчасового полета, но тут же приземлился. Реактор не включался. Причина оказалась в некачественном штепсельном разъеме, в котором все время нарушался контакт. Разобрались, вставили в ШР спичку – все заработало. Так и летали со спичкой до конца программы.

На прощание, как водится в подобных случаях, устроили небольшое застолье. Это был праздник мужчин, сделавших свое дело. Выпили, разговорились с военными, физиками. Радовались, что возвращаемся домой, к семьям. А вот физики все больше мрачнели: большинство из них были оставлены женами: 15-20 лет работы в области ядерных исследований негативно отразились на их здоровье. Зато у них были другие утешения: после наших полетов пятеро из них стали докторами наук, а человек пятнадцать – кандидатами».

Итак, новая серия летных экспериментов с реактором на борту завершилась успешно, были получены необходимые данные для проектирования достаточно эффективной и безопасной авиационной ядерной СУ. Советский Союз все-таки обогнал США, вплотную подойдя к созданию реального атомного самолета. Эта машина радикально отличалась от концепций 1950-х гг. с реакторами открытого цикла, эксплуатация которых была бы связана с огромными трудностями и нанесением колоссального вреда окружающей среде. Благодаря новой защите и закрытому циклу радиационное заражение конструкции самолета и воздуха сводилось к минимуму, а в экологическом плане такая машина даже имела определенные преимущества перед самолетами на химическом топливе. Во всяком случае, если все исправно работает, то выхлопная струя атомного двигателя не содержит ничего, кроме чистого нагретого воздуха.

4. Комбинированный турбореактивно-атомный двигатель:

1 — электростартер; 2 — заслонки; 3 — воздуховод прямоточного контура; 4 — компрессор;

5 — камера сгорания; 6 — корпус атомного реактора; 7 — тепловыделяющая сборка.