Атомный бомбардировщик. Русский стиль

Оригинал взят у в Атомный бомбардировщик. Русский стиль
атомолёт

Как я уже упомянул в прошлой части рассказа об атомном бомбардировщике, именно сообщения и утечки информации о разработке в СССР атомолёта дали в конце 1950-х годов «второе дыхание» американской программе разработки атомного бомбардировщика и позволили закончить натурные испытания двигателей для стратегической крылатой ракеты «Плутон». В реальности, конечно же, как мы теперь знаем, никакого «флота ядерных атомолётов» у СССР тогда не было — в конце 1950-х годов в СССР, как и в самих США ещё происходил усиленный поиск наиболее удачных решений для построения ядерной триады, в результате чего к середине 1960-х годов был сделан окончательный выбор в пользу МБР наземного базирования и БРПЛ на атомных подводных лодках, а самолёты с ядерным вооружением на борту оказались, в общем-то, вспомогательной, хотя и важной частью сформировавшейся ядерной триады.

Однако, именно в конце 1950-х - начале 1960-х годов в СССР велись работы по ядерным двигательным установкам для военных самолётов, которые принесли не меньшее количество интересных моделей и результатов, нежели такие же работы в США.





Начало работ над атомолётом в СССР можно отсчитывать от постановления Совета Министров СССР, принятого в августе 1955 года. Как и США, в Советском Союзе понимали все преимущества атомолёта, хотя точно также слабо представляли его неизбежные недостатки. В начале разработок самолёта с ядерной двигательной установкой на борту казалось, что недостатки можно будет побороть, а вот идея самолёта, который бы мог неограниченно долго находиться в воздухе на боевом дежурстве, не тратя на полёт громадные количества авиационного топлива — затмевала все возможные неизбежные проблемы. Которые тогда, в середине 1950-х годов, на фоне начальной эйфории от обуздания силы атома, казались легко разрешимыми и устраняемыми.

К середине 1950-х годов самолётами-бомбардировщиками достаточного для размещения ядерного реактора размера в СССР занимались две «лавки» — конструкторские бюро Туполева (Ту) и Мясищева (М). Эти КБ потом и вели основные проекты по созданию атомолётов.

Начало практических работ над советским атомолётом стартовало в 1958 году, через 5 лет после начала фактических работ над американскими концептами атомолёта. Как и в случае США, в начале работ над проектом ядерной двигательной установки для самолёта было решено провести воздушные испытания ядерного реактора и отработать схему противорадиационной защиты. Для этих целей в носитель ядерного реактора был переоборудован серийный самолёт Ту-95, который получил наименование Ту-95ЛАЛ (Летающая Атомная Лаборатория).

Интересно то, что к моменту «большого переполоха» в американском военном ведомстве, связанном с подозрениями о возможной готовности атомолёта в СССР, реальная лаборатория Ту-95ЛАЛ ещё была лишь в стадии разработки и конструирования — первый полёт самолётного ядерного реактора на её борту состоялся только в 1961 году, а сам реактор был испытан на Семипалатинском полигоне только к концу 1959 года. А виновником переполоха в США выступил отнюдь не Ту-95ЛАЛ, а обычный реактивный самолёт разработки КБ Мясищева — М-50, который впервые поднялся в воздух в 1959 году и потом лишь один раз участвовал в военно-воздушном параде в Тушино в 1961 году и так не пошёл в серию.



Исходя из чего американцы решили, что М-50 является прототипом советского атомолёта — большой вопрос. Да, для конца 1950-х годов машина Мясищева выглядела, как прорыв в будущее, а проектная его скорость должна была далеко шагнуть за барьер скорости звука, но в реальности это была лишь опытная машина с массой «детских болезней», которая так и не получила своих сверхзвуковых двигателей и летала лишь с дозвуковыми скоростями, как и её более успешные современники — Ту-95 и В-52. В общем, как говорится, «у страха глаза велики».

Теперь мы можем посмотреть на Ту-95 и В-52 рядышком, на одном и том же взлётном поле.

Ну а тут можно посмотреть на единственный публичный пролёт М-50 на параде в Тушино, 9 июля 1961 года:



Интересно и то, что М-50 оказался, по сути, «лебединой песнью» ОКБ Мясищева его первого периода жизни — к моменту парадного пролёта в Тушино конструкторское бюро Мясищево уже было год как закрыто и распущено.

Однако, вернёмся к Ту-95ЛАЛ. Самолёт, как и его серийный прототип Ту-95, использовал для полёта штатные турбовинтовые двигатели, а реактор был лишь отдельным грузом, не подключённым к силовой установке самолёта. Реактор для атомолёта был оснащён гидравлическими подъёмниками для удобства обслуживания и располагался, как и реактор американского NB-36, в бомбоотсеке стратегического бомбардировщика:



С мая по август 1961 года на самолёте Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полёта. Выполнялись полёты как с горячим, так и с холодным реактором. В основном, проверялась биологическая защита кабины экипажа, которая, как и у американцев, была построена по принципу «комбинированной разнесённой радиационной тени», когда от излучения реактора прикрывались лишь жизненно важные части самолёта, а вся остальная конструкция Ту-95 подвергалась радиационному облучению, в том числе — и нейтронному.

Tu95.jpg

В результате такого компромиссного подхода к противорадиационной защите конструкции самолёта подвергались неизбежной активации и потом «светились» на протяжении достаточно длительного промежутка времени, в силу чего самолёт-лабораторию даже пришлось держать на отдельной площадке для отстоя. Однако, по результатам испытаний Ту-95ЛАЛ было решено продолжать работы по данной теме, так как в целом испытания ядерной энергетической установки для атомолёта были признаны успешными. Что и вылилось в работы по «проекту 119», который и должен был стать советским предсерийным атомолётом. За основу Ту-119 взяли всё тот же планер от «Медведя» Ту-95, который собирались снабдить уже испытанным реактором от Ту-95ЛАЛ.

В проекте предполагалось постепенное изменение Ту-95: на первых моделях Ту-119 собирались установить два внутренних турбовинтовых двигателя с теплообменниками типа НК-14А, запитанных от реактора и два внешних — штатные НК-12М, работающие на авиационном керосине. К началу 1970-х годов планировалось начать лётные испытания самолёта в варианте 2+2. Следующим этапом планировалось создать полноценный боевой самолёт противолодочной обороны с ядерной силовой установкой и четырьмя двигателями НК-14А, которые должны были быть запитаны теплом реактора. Предполагалась максимально возможная длительность полёта, ограниченная только возможностями экипажа.



Два варианта компоновки Ту-119: с двумя и с четырьмя двигателями НК-14А, запитанными через теплообменники ядерного реактора.

Фактическое начало работ над Ту-119 было запланировано на 1965 год, а до тех пор конструкторские бюро работали над компановками самолёта и двигателей. НК-14А разработки ОКБ Кузнецова, как вы видите на схеме Ту-119, был ориентирован на работу по двухконтурной, закрытой схеме, в которой тепло на двигатель предполагалось передавать от реактора с помощью теплообменников, скорее всего — жидкомелаллических, либо же с водой предкритической температуры.

Реактор в варианте самолёта с четырьмя «атомными» движками имел мощность в 120 МВт и вместе с противорадиационной защитой весил бы 86 тонн. Вся же ядерная силовая установка, с теплообменниками и двигателями весила и того больше —  около 130 тонн. В итоге масса пустого самолета должна была составлять около 193 тонн. Но это должно было стать более выгодным вариантом использования массы такого стратега — тот же М-50 в приблизительных расчётах должен был тратить на полёт к берегам США и обратно не менее 500 тонн керосина. Ту-119 же мог находится в воздухе практически неограниченно долго: в техническом задании время максимальной продолжительности полёта, принятое, как 48 часов, определялось только допустимой нормой облучения экипажа.

Другой вариант двигателей для будущего атомолёта был предложен ОКБ Люльки — это конструкторское бюро разработало атомно-турбореактивные двигатели двух типов — осевого, с прохождением вала турбокомпрессора через кольцевой реактор, и «коромысла» — с валом двигателя вне активной зоны реактора, расположенного в изогнутой проточной части двигателя:





Как мы уже знаем, более реальной была именно схема ОКБ Люльки, так как в этом случае двигатели имели бы больший КПД и меньшую массу, нежели система с теплообменником. Но, с другой стороны, такое расположение активных зон реакторов, в гондолах двигателей в крыльях самолта, затрудняло создание противорадиационной защиты экипажа.

Однако, на фоне разработок Туполева, Кузнецова и Люльки всех поразил подход ОКБ Мясищева, которые к моменту своего закрытия в 1960-м году успели просчитать эскизный проект сверхзвукового бомбардировщика М-60. Даже сегодня, глядя на эскизы будущих атомолётов Мясищева, выполненные в конце 1950-х годов, трудно представить себе их реализацию без каких-либо проблем. ОКБ Мясищева успело создать проекты самолетов «60», «60М» (атомный гидросамолет), «62» под люльковские двигатели схемы «Б» открытой схемы, а также «30» — сначала под двигатели НК-14А Кузнецова, а потом и под перспективные двигатели А-5 закрытой схемы, разработки того же ОКБ. Характеристики сверхзвукового бомбардировщика М-30 с двигателями А-5 кажутся фантастическими и сейчас: максимальная скорость — 3600 км/ч, крейсерская скорость — 3000 км/ч.





Для защиты экипажа в самолётах Мясищева предполагалось отказаться от схемы распределённой защиты и использовалать глухую свинцовую капсулу весом около 60 тонн. В капсуле поддерживалось бы избыточное давление, а для визуального обзора использовались телевизионные, радиолокационные экраны и перископы. Управление самолётом частично ложилось на автоматику. Позже было предложено вовсе отказаться от экипажа, так как самолёт мог сам взлетать, набирать высоту, атаковать цель и возвращаться, Но идея была отвергнута. Отрабатывать концепции М-60 и М-30 предполагалось на проверенном серийном реактивном бомбардировщике ЗМ разработки того же самого ОКБ Мясищева, начало работ планировали на 1966 год:



Однако, уже к 1962-1963 годам и в СССР стало ясно: межконтинентальные баллистические ракеты и ракеты с атомных подводных лодок вполне успешно справляются с целями гарантированного ядерного уничтожения и ядерного сдерживания. В результате все работы по атомолётам в СССР были свёрнуты, с лагом всего лишь в несколько лет от окончания работ в США.



Но я бы не был самим собой, если бы я не рассказал об ещё одном возврате «атомик бомбера». Теперь уже в виде космического самолёта. Как я уже упоминал, старое ОКБ Мясищева, после неудачи с М-50, было закрыто в 1960-м году. Однако сам Владимир Михайлович конструкторскую работу не оставил — и в 1967 году возглавил Экспериментальный машиностроительный завод в подмосковном Жуковском. Именно в рамках этого предприятия, Мясищевым, совместно с его коллегой Олегом Гурко была предложена концепция воздушно-космического самолёта МГ-19 (Мясищев-Гурко), в обводах и компоновке которого проглядывают контуры так и не начатого в реальности проекта М-30:



Я уже рассказывал вам о «гурколёте» в одном из прошлых материалов, и тут лишь скажу, что, судя по всему, именно идеи Владимира Мясищева об атомных бомбардировщиках оказали то самое решительное влияние на Олега Гурко, который в 1974 году всё-таки решил использовать для МГ-19 комбинированную двигательную установку с ядерным реактором в виде энергетического «сердца» изделия.

Ведь именно двигательная установка была основным проблемным вопросом создания МГ-19, который призван был обеспечить одноступенчатый вывод полезной нагрузки в ближний космос. Предложенная в итоге комбинированная силовая установка принципиально решала вопрос такого одноступенчатого вывода груза и возвращения космического самолёта с орбиты. На ней, как на главной идее, строилась концепция всего проекта.

Схема силовой установки МГ-19 копировала разработки двигателей А-5 для М-30 — в ней присутствовал водородный  теплообменник, благодаря которому радиоактивный контур был полностью изолирован, что исключало радиационное заражение атмосферы при включении двигателя у земли. Авторское свидетельство на такую компановку установки было выдано коллективу авторов, в числе которых были Мясищев, Кузнецов и сам Гурко.

Комбинированная двигательная установка МГ-19 включала в себя:
  • маршевый ядерный ракетный двигатель (ЯРД), включая ядерный реактор с радиационной защитой;
  • десять двухконтурных двухрежимных турбореактивных двигателей (ДТРДФ) с теплообменниками во внутреннем и наружном контурах и с форсажной камерой;
  • гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД), также запитанные от теплообменников ядерного реактора;
  • два турбокомпрессора для обеспечения прокачки водорода через теплообменники ДТРДФ;
  • распределительный узел с турбонасосными агрегатами, теплообменниками и вентилями трубопроводов, системы регулирования подачи топлива.
В качестве топлива для ДТРДФ и ГПВРД использовался водород, он же являлся и рабочим телом в замкнутом контуре теплообменников и служил рабочим телом для ЯРД. Комбинированная двигательная установка МГ-19 предполагала поэтапное включение различных типов двигателей в зависимости от режима полета — экономия на весе топлива легко позволяла тащить на себе весь этот «зоопарк» двигательных систем.

Комбинированный двигатель МГ-19, сверху вниз: ЯРД, ДТРДФ, ГПВРД.

Работа комбинированной силовой установки МГ-19 регламентировалась оптимальными режимами работы на всех фазах полета и предусматривала следующие режимы:
  • Режим «взлет» и «начальный разгон» до скоростей, соответствующих числам М=2,5-2,7 на высотах 12-15 км. На этом режиме работает ДТРДФ с подогревом воздуха перед турбиной от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере.
  • Режим полета «разгон», соответствующий скоростям М=2,7-5,0 на высотах ~ 15 км. На этом режиме работают только ДТРДФ в режиме авторотации с подогревом воздуха на входе в форсажную камеру от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере.
  • В диапазоне скоростей, соответствующих числам М=3,5-4,5 к ДТРДФ подключаютя ГПВРД, которые обеспечивают разгон аппарата до условий полета: высота -50 км, скорость М~16,0.
После высоты в 50 километров и вплоть до вывода полезной нагрузки на орбиту в работу над набором скорости включался прямоточный ЯРД, который и выводил МГ-19 на расчётную высоту и разгонял космический самолёт до первой космической скорости.

Вот так всегда у русских. Делают межконтинентальную баллистическую ракету — получается первый спутник и Юрий Гагарин. Делают чудовищный стратегический бомбардировщик с атомным двигателем — получается космический самолёт. Всё-таки тяга к космосу у нас неистребима. Даже паровоз обработаем напильником, но всё равно соберём ракету.