Ядерный реактор с крыльями: как отечественные атомолеты напрягали Пентагон

08.01.2015, ТРК «Звезда».

В конце 1950-х годов в США и СССР конструкторы бились над созданием способа доставки смертоносного ядерного груза на территорию противника. Ракетная техника на тот момент еще не была достаточно надежной, и большие надежды возлагалась на бомбардировщики, причем нужную дальность предполагалось получить c помощью атомной энергии.

Время ядерных надежд

Использование ядерного реактора на борту самолета только сегодня кажется чем-то сумасшедшим. К концу 1950-х годов в Обнинске запущена первая в мире атомная электростанция, со стапелей в море уходит первая атомная подводная лодка, заложен первый в мире атомный ледокол «Ленин». Атомная энергия открывала перед военными и гражданскими конструкторами уникальные перспективы.

Так, ледокол «Ленин» в сутки расходовал примерно 45 граммов ядерного топлива и без реактора для такой работоспособности ему потребовались бы тонны нефти. То же касалось и атомных подводных лодок, у которых значительно увеличилось время автономной работы и скоростные характеристики. Казалось, в скором времени в небе появятся самолеты, время полета которых было бы ограничено лишь физическими возможностями экипажа. Это было очень кстати для советских стратегических бомбардировщиков, которым требовалась для поражения отдаленных целей на территории США сумасшедшая дальность полета в 16-25 тыс. километров.

Постановлением правительства от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию с двигателем КБ Н. Кузнецова, а ОКБ Мясищева – проект сверхзвукового бомбардировщика с ядерным двигателем КБ А. Люльки. Главной проблемой, которую необходимо было решить конструкторам, была защита экипажа от радиационного излучения силовой установки, а также безопасность летающего ядерного реактора в случае катастрофы.

Реактор размером со шкаф

Двигатель на основе ядерной энергии имеет не такой уж сложный принцип работы как может показаться на первый взгляд. В этой силовой установке теплота, генерируемая в ядерном реакторе, подводится в газотурбинный двигатель к воздуху и преобразуется в тягу. Различают открытую и закрытую схемы таких двигателей. В первом случае сжатый в компрессоре двигателя воздух нагревается непосредственно в каналах ядерного реактора до высокой температуры, поступает в турбину, а затем выбрасывается из сопла. При закрытой схеме тепловая энергия ядерного реактора подводится в теплообменнике (теплообменниках) газотурбинного двигателя к воздуху теплоносителем, циркулирующим в замкнутом контуре (контурах).

Понятно, что открытая схема менее экологична: при ее использовании самолет оставляет за собой радиоактивный след. Но нужно понимать, что воздействие радиации в тот момент было не вполне изучено. Человечество еще не знало Чернобыля и связанной с ним боязни атомной энергии, а перспектива ядерной войны еще казалась чем-то фантастическим. Именно поэтому было решено разрабатывать двигатели двух схем: КБ Люльки было поручено создание «открытого» двигателя, КБ Кузнецова – «закрытого».

Первой проблемой, с которой столкнулись конструкторы, был вес реактора. Если для атомной станции, подводной лодки или ледокола его вес не имел каких-то серьезных ограничений, то в авиации, как известно, каждый грамм на счету. Туполев выговаривал ядерщикам: «Ваш реактор похож на огромный дом. Так знайте же, что дома по воздуху не летают!».

Конструкторам удалось решить проблему излишнего веса: получившийся редактор удивил даже самого Курчатова. Когда руководитель ядерной программы увидел реактор размером с небольшой шкаф, он не смог поверить, что перед ним его работающий прототип, а не макет. Параллельно с разработкой двигателей шло и создание проектов планера атомных бомбардировщиков.

Смертоносный беспилотник

В КБ Мясищева был разработан уникальный проект бомбардировщика М-60, который до сих пор не имеет аналогов. Расчетная скорость составляла 3000-3200 км/ч, дальность полета – 25 000 км, практический потолок – 20 000 м. При этом взлетная масса супербомбардировщика была более 250 тонн.

Экипаж машины находился в глухой многослойной свинцовой капсуле весом около 60 тонн, что позволяло защитить его от излучения. При этом для визуального обзора предполагалось использовать телевизионные, радиолокационные экраны и перископы. Ясно, что взлететь, а тем более благополучно приземлиться на машине весом в четверть тысячи тонн с помощью перископа почти невозможно, поэтому управление бомбардировщиком во многом ложилось на автоматику. Позже конструкторами было предложено и вовсе отказаться от экипажа, но идея была отвергнута военными, которые считали, что автоматика не сможет в случае необходимости совершить маневр, а значит, самолет будет более уязвимым. Да и вообще, проект огромного беспилотника за десятилетия до «Бурана» выглядел дико.

Для обслуживания атомного монстра были необходимы специальные комплексы и взлетно-посадочная полоса толщиной не менее полуметра. Двигатели предполагалось устанавливать на самолет непосредственно перед вылетом. Заправка, доставка экипажа, подвеска вооружения должны были осуществляться автоматизировано ввиду большого радиационного фона.

Однако у самолета были большие проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды как в местах базирования, так и во время полета, а кроме того, авиакатастрофа неизбежно привела бы и к катастрофе экологической: урана в авиационном реакторе было примерно столько же, сколько и в Чернобыльской атомной станции во время аварии. Во многом именно это привело к тому, что проект М-60 был закрыт. Но это вовсе не означало, что на планах создания атомолета был поставлен крест.

Никакой радиации в атмосферу!

В 1959 году прошло историческое совещание, участниками которого были Королев, Янгель, Келдыш и многие другие ключевые фигуры атомной, авиационной и космической отраслей СССР. Председателем был Курчатов, и именно его слова все ждали. Согласно воспоминаниям присутствовавшего на этом совещании инженера-конструктора Павла Гонина, тяжелобольной Курчатов, с трудом поднявшись из-за стола, сказал: «Работа выполнена большая. Однако есть одно «но». Вы подумали о том, какова будет судьба населения, на головы которого падут радиоактивные выбросы двигателя?».

Ответ руководителя группы, что, дескать, судя по расчетам, выбросы эти будут не таким уж значительными, Курчатова не удовлетворил. «Ни грамма радиоактивных веществ в атмосферу! — категорично заявил он. — Иначе через пару десятилетий на планете нельзя будет жить…».

После этого выступления всем стало понятно: приоритетной задачей в создании ядерного двигателя будет не тяга, а безопасность.

Вскоре проблема была решена: от открытой схемы было решено отказаться, а закрытая была значительно модернизирована, фактически превратившись в летающую атомную станцию. Однако именно тогда внимание правительства переключилось на ракетную технику. Продолжение проект получил только через год благодаря тому, что появились сообщения: США далеко продвинулись в своих разработках, вплотную подойдя к созданию атомолета. Правительство СССР дало разрешение на испытание летающей лаборатории на базе Ту-95, которая уже была создана в ОКБ Туполева.

Ядерный «Медведь»

Испытания Ту-95 с ядерным реактором на борту проходили на Семипалатинском полигоне, где «медведь» с ядерным реактором на борту поднимался в воздух 38 раз. В ходе испытаний в первую очередь проверялось «поведение» реактора в условиях полета: как он будет выдерживать перегрузки, вибрацию. Кроме того, испытывалась биологическая защита экипажа, психологическая реакция летчиков на то, что они подвергаются облучению. Дело в том, что хотя решить вопрос выбросов во время полета удалось, но экипаж по-прежнему испытывал на себе относительно небольшое воздействие радиации.

Реактор устанавливался в хвосте самолета на максимальном удалении от кабины, которая имела двухслойную защиту, в которую входила в том числе и пятисантиметровая свинцовая плита. И все же, за время полноценного двухсуточного полета экипаж получал облучение, равное 5 БЭР (допустимое облучение для сотрудников атомной электростанции за год в нормальных условиях). И хотя это облучение не являлось опасным (для населения допускается разовая доза в 25 БЭР), предполагалось, что летать на атомолетах будут только летчики, достигшие 40 лет и имеющие детей. Кроме того, через 5-7 полетов их планировалось переводить на полеты в обычных Ту-95.

Кроме того, испытания показали, что радиация опасно воздействует на смазку и электронную аппаратуру, которую приходилось одевать в специальную «защитную рубашку». Планер Ту-95 за время полета также становился радиоактивным и самолет приходилось после посадки помещать на несколько недель в наглухо закрытый отстойник. Проблемой была и остановка двигателя, который приходилось «расхолаживать», снимая тепло.

И все же, опытные полеты дали понять, что создание самолета с ядерной силовой установкой возможно, и в КБ Туполева начались работы по созданию планера для будущего атомолета, за которым закрепилось название Ту-120. Однако проект и этого атомолета был закрыт. Связано это с тем, что военным требовался сверхзвуковой бомбардировщик, что влекло за собой увеличение мощности реактора, а вслед за этим – облучение экипажа и веса машины. Кроме того, большие деньги из бюджета страны выделялось в тот на стратегические ракетные системы и ядерный морской флот, и на дорогостоящий проект атомолета их просто не хватило. Помимо всего прочего, в США указом Джона Кеннеди работы по созданию атомолета были свернуты.

Антей-охотник

Последним советским проектом самолета с ядерной силовой установкой стал противолодочный Ан-22 «Антей», идея создания которого появилась в 1965 году. По задумке конструкторов, в случае кризисной ситуации эта машина могла несколько суток барражировать над американской подводной лодкой и в случае пуска ракеты сразу же потопить ее. Выбор пал на «Антей» потому, что на тот момент это был самый большой советский самолет, что позволяло установить более серьезную, чем на Ту-95ЛАЛ биологическую защиту.

На взлете и посадке самолет использовал обычное топливо, после чего работу силовой установки обеспечивал реактор. Машина имела расчетную дальность полета в 27 тысяч километров, продолжительность полета составляла 50 часов. Всего «Антей» с реактором совершил 22 полета. Испытания показали, что воздействие радиации на экипаж является минимальным.

Закрытие проекта Ан-22ПЛО было связано с начавшейся разрядкой отношений между СССР и США, а также тем, что в случае катастрофы опасность радиоактивного заражения местности по-прежнему оставалось.

Ничто не забыто

После закрытия программ атомолетов многие конструкторы считали, что у ядерных двигателей большое будущее. И оказались правы. В начале XXI века многие проекты XX века с использованием ЯСУ были переосмыслены с использованием современных технологий.

В 2003 году военно-исследовательская лаборатория ВВС США профинансировала разработку атомного двигателя для беспилотника-разведчика Global Hawk, благодаря которому он смог бы находиться в воздухе несколько месяцев. Причина ясна: один БПЛА с ядерным реактором смог бы заменить десятки таких же беспилотников с обычными силовыми установками. Ведутся в штатах также и исследования по созданию ракеты с ядерной силовой установкой для полета на Марс.

В России проект ракетного ядерного двигателя включен в федеральную космическую программу Роскосмоса. Разработка этой силовой установки, которая необходима для освоения дальнего космоса должна занять около 5 лет, а значит, первый образец ядерного двигателя для космоса мы можем увидеть в 2020 году.

Автор: Кирилл Яблочкин