Авиационные атомные силовые установки: история развития идеи и конструкции
Кудрявцев В.Ф.

Работы в СССР

Так как же обстояли дела с созданием советского атомного самолета в реальности? Ответить на этот вопрос далеко не просто даже в наши дни, когда кажется, что все прошлые секреты уже давно выданы. На самом деле все известные публикации на эту тему ограничивались простым признанием факта проведения в СССР таких работ, да сообщением ряда подробностей частного характера. Попытки дать более-менее полную картину событий авторам неизвестны. Это и понятно: в Стране Советов эти работы всегда были абсолютно секретными. Все их участники дали подписку о неразглашении, и подавляющее большинство из них будут хранить молчание до конца своих дней. Многих уже нет в живых. Совсекретные отчеты о проделанной работе еще пылятся на полках первых отделов, но с уходом исполнителей неизбежно будут забыты, а затем почти наверняка уничтожены вместе с ненужным хламом. Доступной информации мало, и на ее основе можно составить лишь самое предварительное представление о предпринятых в СССР усилиях по разработке атомного самолета.
Начнем с того, что в 1950-е гг. в СССР, в отличие от США, создание атомного бомбардировщика воспринималось не просто как желательная, пусть даже очень, но как жизненно необходимая задача. Это отношение сформировалось среди высшего руководства армии и военно-промышленного комплекса в результате осознания двух обстоятельств. Во-первых, огромного, подавляющего преимущества Штатов с точки зрения самой возможности атомной бомбардировки территории потенциального противника. Действуя с десятков военно-воздушных баз в Европе, на Ближнем и Дальнем Востоке, самолеты США, даже обладая дальностью полета всего 5-10 тыс. км, могли достичь любой точки СССР и вернуться обратно. Советские же бомбардировщики вынуждены были работать с аэродромов на собственной территории, и для аналогичного рейда на США должны были преодолеть 15-20 тыс. км. Самолетов с такой дальностью в СССР не было вообще. Первые советские стратегические бомберы М-4 и Ту-95 могли «накрыть» лишь самый север США и сравнительно небольшие участки обоих побережий. Но даже этих машин в 1957 г. насчитывалось всего 22. А количество американских самолетов, способных наносить удары по СССР, достигло к тому времени 1800! Причем это были первоклассные бомбардировщики-носители атомного оружия В-52, В-36, В-47, а через пару лет к ним присоединились сверхзвуковые В-58.
Во-вторых, задача создания реактивного бомбардировщика необходимой дальности полета с обычной силовой установкой в 1950-е гг. представлялась непреодолимо сложной. Тем более, сверхзвукового, потребность в котором диктовалась стремительным развитием средств ПВО. Полеты первого в СССР сверхзвукового стратегического носителя М-50 показали, что с грузом 3-5 т даже при двух дозаправках в воздухе его дальность едва может достичь 15000 км. Но как дозаправляться на сверхзвуковой скорости, да к тому же, над территорией противника, ответить не мог никто. Необходимость дозаправок значительно снижала вероятность выполнения боевой задачи, а кроме того, такой полет требовал огромного количества топлива – в сумме более 500 т для заправляемого и заправляющего самолетов. То есть, только за один вылет полк бомбардировщиков мог израсходовать более 10 тыс. т керосина! Даже простое накопление таких запасов топлива вырастало в огромную проблему, не говоря уже о безопасном хранении и защите от возможных ударов с воздуха.
В то же время, в стране существовала мощная научно-производственная база для решения различных задач применения ядерной энергии. Свое начало она брала от Лаборатории № 2 Академии наук СССР, организованной под руководством И.В.Курчатова в самый разгар Великой отечественной войны - в апреле 1943 г. Вначале главной задачей ученых-ядерщиков было создание урановой бомбы, однако затем начался активный поиск других возможностей использования нового вида энергии. В марте 1947 г. – лишь на год позже, чем в США – в СССР впервые на государственном уровне (на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете Министров) подняли проблему использования тепла ядерных реакций в энергосиловых установках. Совет принял решение начать систематические исследования в этом направлении с целью разработки научных основ получения с помощью деления ядер электроэнергии, а также приведения в движение кораблей, подводных лодок и самолетов.
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.

Атомный ТРД схемы "коромысло"

Атомный ТРД "соосной" схемы

Проект стратегического атомного бомбардировщика М-60

Одна из возможных компоновок атомного гидросамолета Мясищева

Проект атомной летающей лаборатории на базе М-50

Проект стратегического атомного бомбардировщика М-30
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”.
В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т.ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.
К работе по ЛАЛ подключились многие отделы ОКБ, так как переделке подверглись фюзеляж самолета и значительная часть оборудования и агрегатов. Основная нагрузка легла на компоновщиков (С.М.Егера, Г.И.Зальцмана, В.П.Сахарова и др.) и на отдел силовых установок (К.В.Минкнера, В.М.Вуля, А.П.Балуева, Б.С.Иванова, Н.П.Леонова и др.). Руководил всем сам А.Н.Туполев. Своим ведущим помощником по этой теме он назначил Г.А.Озерова.

Наземный стенд для испытаний реактора
Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавлявшемуся И.Ф.Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии.
Они были разработаны в отделе неметаллов ОКБ под руководством А.С.Файнштейна. Защитные материалы и элементы конструкции из них были созданы совместно со специалистами химической промышленности, проверены ядерщиками и признаны пригодными для применения. В 1958 г. наземный стенд был построен и перевезен на Половинку – так называлась экспериментальная база на одном из аэродромов под Семипалатинском. В июне следующего года состоялся первый запуск реактора на стенде. В ходе его испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, опробовать приборы управления и контроля радиации, систему защиты, выработать рекомендации экипажу ЛАЛ. Одновременно подготовили и реакторную установку для ЛАЛ.

Размещение реактора и датчиков облучения на Ту-95ЛАЛ

Ту-95ЛАЛ. На переднем плане - контейнер с датчиком излучения

Ту-95ЛАЛ. Обтекатели и воздухозаборник реактора
В летающую лабораторию, получившую обозначение Ту-95ЛАЛ, был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М №7800408 с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где также размещался датчик, фиксировавший проникающее излучение. За кабиной был установлен защитный экран из свинцовой 5-см плиты и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин) общей толщиной около 20 см. В бомбоотсеке, где в будущем должна была располагаться боевая нагрузка, был установлен второй датчик. За ним, ближе к хвосту самолета, располагался реактор. Третий датчик находился в задней кабине машины. Еще два датчика смонтировали под консолями крыла в несъемных металлических обтекателях. Все датчики были поворотными вокруг вертикальной оси для ориентации в нужную сторону.
Сам реактор был окружен мощной защитной оболочкой, также состоявшей из свинца и комбинированных материалов, и никакой связи с двигателями самолета не имел - служил только источником излучения. Дистиллированная вода использовалась в нем как замедлитель нейтронов и, одновременно, как теплоноситель. Нагретая вода отдавала тепло в промежуточном теплообменнике, входивший в замкнутый первичный контур циркуляции воды. Через его металлические стенки тепло отводилось в воду вторичного контура, в котором рассеивалось в водо-воздушном радиаторе. Последний продувался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник под фюзеляжем. Реактор немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам. Поскольку круговая защита реактора считалась достаточно эффективной, в ней были предусмотрены открываемые в полете окна для проведения экспериментов по отраженному излучению. Окна позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях. Управление их открытием и закрытием производилось с пульта экспериментаторов в кабине экипажа.
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.

Ту-95ЛАЛ. Демонтаж реактора.
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 и приступить к ее реализации. Поскольку ОКБ-23 уже не существовало, туполевцы планировали заняться как дозвуковыми, так и сверхзвуковыми стратегическими самолетами. Важным этапом на этом пути должен был стать экспериментальный самолет “119” (Ту-119) с двумя обычными турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя разрабатывавшимися на их основе атомными НК-14А. Последние работали по закрытому циклу и во время взлета и посадки имели возможность использовать обычный керосин. По сути, это был тот же Ту-95М, но с реактором по типу ЛАЛ и системой трубопроводов от реактора к внутренним двигателям. Поднять в воздух эту машину предполагалось в 1974 г. По замыслу Туполева, Ту-119 был призван играть роль переходного к самолету с четырьмя НК-14А, основным назначением которого должна была стать противолодочная оборона (ПЛО). Работу над этой машиной намечалось начать во второй половине 1970-х гг. За основу собирались взять пассажирский Ту-114, в сравнительно «толстый» фюзеляж которого легко вписывались и реактор, и комплекс противолодочного вооружения.

Проект атомного противолодочного самолета на базе Ту-114
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.
А наземный стенд ЛАЛ оказался удобной исследовательской установкой. Даже после закрытия авиационной тематики он многократно использовался для других работ по определению влияния радиационного излучения на различные материалы, приборы и т.д. По оценке специалистов ОКБ Туполева “…полученные на ЛАЛ и стенде-аналоге материалы исследований значительно увеличили знания по научно-техническим, компоновочно-конструкторским, эксплуатационным, экологическим и другим проблемам создания атомных СУ, и мы испытываем поэтому большое удовлетворение результатами этой работы. При этом не меньшее удовлетворение мы получили, когда эти работы были прекращены, т.к. по своему и мировому опыту знали, что абсолютно безаварийной авиации не существует. Невозможно на 100% избежать отдельных происшествий ввиду сложности научно-технических и человеческих проблем”.
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.
Размах всегда был свойственен советским военным программам, и на этот раз сверхдальнюю машину ПЛО решили создавать на базе самого большого самолета мира тех лет Ан-22 «Антей». 26 октября 1965 г. вышло соответствующее Постановление ЦК КПСС и СМ СССР. Внимание военных «Антей» привлек благодаря большим внутренним объемам фюзеляжа, идеально подходящего для размещения большого боекомплекта противолодочного оружия, рабочих мест операторов, помещений для отдыха и, конечно же, реактора. Силовая установка должна была включать двигатели НК-14А – те же, что и в проектах Туполева. На взлете и посадке они должны были использовать обычное топливо, развивая 13000 э.л.с., а в полете их работу обеспечивал реактор (8900 э.л.с.). Расчетную продолжительность барражирования определили в 50 часов, а дальность полета - 27500 км. Хотя, конечно, «в случае чего» Ан-22ПЛО должен был находиться в воздухе “сколько надо” - неделю, две, пока не откажет матчасть.
Далее обратимся к воспоминаниям Б.Н.Щелкунова, ведущего конструктора АНТК им. О.К.Антонова и непосредственного участника описываемых событий, которыми он поделился с одним из авторов этих строк незадолго до своей смерти. «Мы немедленно взялись за разработку такого самолета. За кабиной пилотов расположили отсек операторов противолодочного оружия, бытовые помещения, далее – спасательный катер на случай посадки на воду, после - биозащиту и сам реактор. Противолодочное оружие разместили в развитых вперед и назад обтекателях шасси. Вскоре, однако, оказалось, что проект не связывается по весу, он настолько тяжел, что четыре НК-14А не могут поднять его в воздух. На чем сэкономить вес? Решили - на защите реактора, одновременно повысив ее эффективность. По инициативе заместителя Главкома ВВС по вооружению А.Н.Пономарева начался второй после Ту-95ЛАЛ этап экспериментов по совершенствованию защиты, которую на этот раз решили выполнить в виде многослойной капсулы из различных материалов, окружающей реактор со всех сторон.
Для проверки такой защиты был необходим натурный летный эксперимент, который в 1970 г. провели на Ан-22 №01-06. Внутри фюзеляжа установили точечный источник излучения мощностью 3 кВт, защищенный новым способом. Экипаж Ю.В.Курлина выполнил с ним 10 полетов с нашей базы в Гостомеле, в ходе которых были произведены все необходимые замеры. Так как наведенная радиация «живет» в дюрале очень недолго, то после завершения эксперимента самолет остался практически чистым. Теперь на «Антей» можно было ставить настоящий реактор.
Разрабатывался этот «котел» под руководством самого академика А.П.Александрова. Он имел собственные системы управления, электропитания и др. Управление реакцией осуществлялось выдвижением угольных стержней из активной зоны, а также перекачкой воды во внешнем контуре. В аварийной ситуации стержни не просто быстро задвигались в активную зону – они туда выстреливались. Платформу для «котла» разработали в нашем КБ. Это была трудная работа, ведь никому нельзя было говорить, что, собственно, создается. А ее постройка вообще была похожа на анекдот: своих рабочих не нашлось, и П.В.Балабуев, курировавший тогда все работы по Ан-22, распорядился взять рабочих со стороны. Я возражал: как можно, ведь такая секретность! А он: «А ты не говори им ничего, а зарплату пообещай». Пригласил я семерых слесарей-сборщиков с ремзавода № 410 гражданской авиации. Работали они после своего рабочего дня с 18 до 24 часов, без выходных. Вопросов не задавали и, заработав по 370 рублей, остались довольны. Но тут возникла новая проблема! Наш ОТК отказался принимать работу, утверждая, что никакого участия в этом деле не принимал, и вообще они не знают, что это такое. Пришлось мне самому подписывать все акты приемки.
Наконец, в августе 1972 г. из Москвы прибыл реактор. Сижу как-то на работе, и вдруг звонок: «Срочно на аэродром, для Вас прибыл груз». Прибегаю, командир прилетевшего Ан-12 говорит: «Забирайте быстрее ваши ящики, и мы полетели. А то сейчас ПВО поймет, что мы тут сели, будет переполох». Я в ответ: «Да подождите, я хоть машину найду. А как же это вы без разрешения ПВО?». Летчик: «Да мы пробовали с ними связаться, там никто не отвечает». Пришлось впопыхах снимать «игрушку», потом я еще долго искал машину.
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.
Но это - если… На случай же летного происшествия проблемы экологической безопасности в проекте Ан-22ПЛО не были решены в достаточной мере. Выстреливание угольных стержней в активную зону действительно прекращало цепную реакцию, но опять же, если реактор не поврежден. А что будет, если это случится в результате удара о землю, и стержни не займут нужное положение? Представляется, что именно опасность подобного развития событий не позволила реализовать в металле этот проект.
Однако советские конструкторы и ученые продолжали поиск решения проблемы. Тем более, что кроме противолодочной функции, атомному самолету нашли новое применение. Оно возникло как логическое развитие тенденции повышения неуязвимости пусковых установок МБР в результате придания им мобильности. В начале 1980 гг. США разработали стратегическую систему МХ, в которой ракеты постоянно перемещались между многочисленными укрытиями, лишая противника даже теоретической возможности уничтожить их точечным ударом. В СССР межконтинентальные ракеты установили на автомобильное шасси и железнодорожные платформы. Следующим логическим шагом было бы поместить их на самолет, который бы барражировал над своей территорией либо над океанскими просторами. Ввиду своей подвижности он был бы неуязвим для средств ракетного нападения противника. Главным качеством такого самолета было как можно большее время пребывания в полете, а значит, ядерная СУ подходила ему как нельзя лучше.
Наконец, было найдено решение, гарантирующее ядерную безопасность даже в случае летного происшествия. Реактор вместе с первичным контуром теплообмена выполнялся в виде автономного блока, оснащенного парашютной системой и способного отделиться от самолета в критический момент и выполнить мягкую посадку. Таким образом, даже если бы самолет разбился, опасность радиационного заражения местности была бы незначительной.
…Реализации этого проекта помешал конец «холодной войны» и распад Советского Союза. Повторился мотив, довольно часто встречающийся в истории отечественной авиации: как только все готово к решению задачи, исчезла сама задача. Но мы, пережившие чернобыльскую катастрофу, не очень расстроены по этому поводу. И лишь возникает вопрос: как относиться к тем колоссальным интеллектуальным и материальным затратам, которые понесли СССР и США, десятилетиями пытаясь создать атомный самолет? Ведь все впустую!.. Не совсем. У американцев есть выражение: «Мы заглядываем за горизонт». Так говорят, когда выполняют работу, зная, что сами никогда не воспользуются ее результатами, что эти результаты могут оказаться полезными лишь в отдаленном будущем. Может быть, когда-нибудь человечество вновь поставит перед собой задачу постройки летательного аппарата на ядерной энергии. Может даже, это будет не боевой самолет, а грузовое или, скажем, научное воздушное судно. И тогда будущие конструкторы смогут опереться на результаты труда наших современников. Которые всего лишь заглянули за горизонт…