[ezup]

Больше года продолжаются обсуждения перспективной российской крылатой ракеты «Буревестник», оснащенной ядерной силовой установкой. Прекрасно известно, что это уже не первая попытка интегрировать ядерные технологии в двигательную установку летательного аппарата. Проекты такого рода создавались в нашей стране и за рубежом, но и один из них не продвинулся дальше испытаний. Вспомним, как ведущие державы пытались создавать атомные летательные аппараты, и почему их не удалось принять на вооружение.

Американские эксперименты

Первыми проработку вопроса ядерной энергоустановки для летательных аппаратов начали Соединенные Штаты. В мае 1946 года стартовала программа NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft – «Ядерная энергия для движения летательных аппаратов»), позже преобразованная в проект ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Целью этих программ являлось изучение возможностей и последующее создание авиационного двигателя, построенного на основе ядерного реактора.

Опытные установки HTRE-3 (слева) и HTRE-1 (справа) на полигоне. Фото Wikimedia Commons

Расчеты показывали, что ядерное топливо гораздо эффективнее химического. Самолет с атомным двигателем в теории мог показывать неограниченную дальность полета – такие возможности требовались для эффективного поражения объектов вероятного противника. Также ожидалась возможность повышения скорости полета. Будущие ЯСУ планировалось использовать на разной технике, в первую очередь на стратегических бомбардировщиках.

Первые несколько лет ушли на теоретическую проработку и поиски путей решения поставленной задачи. К программе NEPA / ANP привлекли целый ряд ведущих научно-исследовательских и производственных предприятий. К середине пятидесятых годов начались первые практические эксперименты. Первой работой такого рода стал проект Aircraft Reactor Experiment.

Одной из главных задач в рамках NEPA / ANP было сокращение габаритов и массы реактора в соответствии с ограничениями самолета-платформы. Для уменьшения таких характеристик требовалось применять новые решения. Проект ARE предлагал строительство реактора с тепловой мощностью 2,5 МВт. Для охлаждения активной зоны предусматривалось использование смеси расплавленных солей – это был первый в мире реактор такого рода. Во втором контуре использовался жидкий натрий.

В 1954 году опытный реактор ARE проработал на заданном режиме 1000 часов и показал свои возможности. Тем не менее, вскоре от него отказались. К этому времени были получены обнадеживающие результаты в области межконтинентальных баллистических ракет, которые оказывались проще и эффективнее бомбардировщиков с ядерными двигателями. Проект ARE остановили, но наработки по нему использовали при создании новых реакторов.

ЯСУ типа HTRE-3 без испытательного оснащения. Видны корпус реактора, трубопроводы теплоносителя и доработанные ТРД. Фото US Air Force

В 1955 году стартовал проект HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment –«Эксперимент по передаче тепла от реактора»), предусматривавший создание полноценного ядерного двигателя. Предлагалось собрать в одну систему реактор и пару доработанных ТРД General Electric J47. Вместо камеры сгорания каждый из ТРД получил теплообменник для теплоносителя, поступающего из реактора. В начале 1956 года состоялся первый пробный запуск двигателя HTRE-1. Впоследствии построили еще два подобных изделия. Двигатель HTRE-3, в отличие от предшественников, имел минимально возможные габариты, соответствовавшие ограничениям самолетов.

В 1957 году в США стартовал проект Pluto, целью которого являлось создание прямоточного ядерного воздушно-реактивного двигателя для сверхзвуковых крылатых ракет. Прежде всего, новый ПВРД разрабатывался для будущей стратегической ракеты SLAM. В рамках проекта Pluto создали и испытали несколько опытных двигателей с общим названием Tory. Они отличались по своим характеристикам, но имели схожую архитектуру.

В качестве источника энергии для «Тори» использовался компактный реактор, помещенный прямо внутри двигателя. Воздух через заборные устройства должен был поступать к нему, нагреваться и истекать через сопло. Какие-либо промежуточные устройства передачи тепла не предусматривались. Существенная защита отсутствовала. В связи с этим разработчики утверждали, что будущие ракеты с такой ЯСУ смогут не только поражать назначенную цель, но и заражать местность вдоль своего маршрута.

Опытный двигатель Tory II-A. Фото Wikimedia Commons

В 1961 году прошли испытания двигателя с опытным реактором уменьшенной мощности Tory II-A. Позже испытали полноразмерное изделие Tory II-C. Ему удалось проработать на полной мощности около пяти минут – на пределах возможностей испытательного комплекса. Впрочем, проекты Pluto и Tory не дали практических результатов. Такая техника была крайне сложной и опасной, а кроме того, к началу шестидесятых годов командование США разочаровалось в идее межконтинентальной крылатой ракеты и предпочло развивать другие направления.

Атомные самолеты

Параллельно с проработкой реакторов и ядерных двигателей в целом шло создание специальной техники для их установки. Ядерные двигатели можно было устанавливать как на самолетах, так и на крылатых ракетах. Предусматривались как модернизация существующих машин, так и разработка совершенно новых.

В 1951 году запустили проектирование новой версии бомбардировщика B-36 – MX-1589 или NB-36H. В планере такой машины следовало предусмотреть места для реактора и других элементов ЯСУ. Также самолет нуждался в средствах биологической защиты. При всем этом, он должен был нести и полезную нагрузку, соответствующую требованиям заказчика. Предполагалось, что NB-36H по своим летно-техническим характеристикам будет превосходить базовую машину.

От базового B-36 новый NB-36H отличался защищенной кабиной с местами для экипажа и двух операторов реактора. В грузоотсеке поместили компактный ядерный реактор с воздушным охлаждением тепловой мощностью 1 МВт. Вместе со всеми приборами и биологической защитой он образовывал блок массой 16 т. На самолете присутствовали многочисленные датчики. Реактор мог демонтироваться для безопасного хранения в соответствующем объекте аэродрома.

Ракета SLAM, для которой создавался двигатель Tory / Pluto. Рисунок Globalsecurity.org

В 1955 году NB-36H совершил свой первый полет. До 1957-го эта летающая лаборатория выполнила 47 полетов общей продолжительностью 215 часов. В ряде вылетов реактор включался и в сумме проработал почти 90 ч. Испытания показали, что примененная кабина защищает экипаж от радиации. В то же время, самолет оставлял за собой радиоактивный след и представлял опасность для окружающей среды. После завершения испытаний самолет разобрали со всеми мерами безопасности.

До начала шестидесятых годов продолжались споры о перспективах проекта, но затем было принято решение о его остановке. Атомные самолеты оказались слишком сложным, дорогими и опасными. Вашингтон предпочел им другие виды стратегического вооружения.

Летающая лаборатория NB-36H оказалась единственным американским летательным аппаратом, поднимавшимся в воздух с работающим реактором на борту. При помощи этого самолета планировалось собрать данные для разработки ЯСУ под перспективный бомбардировщик Convair X-6. Однако этот проект закрыли в 1961 году, задолго до строительства опытного образца. Тогда же остановили работы по проекту бомбардировщика WS-125. В 1964 году Пентагон окончательно отказался от ракеты SLAM и двигателя Pluto / Tory. До этого времени крылатая ракета так и не успела выйти на испытания.

Летающая лаборатория NB-36H. Фото US Air Force

Таким образом, к середине шестидесятых годов США прекратили работы по созданию перспективных летательных аппаратов с ЯСУ. В дальнейшем звучали предложения о возобновлении таких проектов, но новые программы уже не запускались. Актуальные задачи военного характера удавалось решить менее смелыми способами.

Советский опыт

В 1955 году Совмин СССР принял постановление о запуске разработки перспективной ядерной силовой установки для летательных аппаратов. К работам по программе были привлечены все основные предприятия атомной и авиационной промышленности. Планировалось создать целый ряд самолетов и крылатых ракет с особыми летными характеристиками.

На разных этапах рассматривались несколько вариантов компоновки реактора и двигателей. В фюзеляже самолета планировалось установить собственно реактор, а в мотогондолах следовало помещать турбореактивные или турбовинтовые двигатели с теплообменниками вместо камер сгорания. При этом рассматривались две основные компоновки двигателя: соосная и типа «коромысло». В первом случае ось теплообменника совпадала с осью компрессора и турбины. Во второй компоновке использовались изогнутые воздуховоды, а теплообменник устанавливался со сдвигом. Также вместо теплообменников на двигателе мог присутствовать компактный реактор.

В ОКБ В.М. Мясищева к началу шестидесятых годов проработали сразу несколько вариантов атомного самолета с разными особенностями. Предлагалось использование разных аэродинамических схем и компоновочных решений. Общей чертой проектов было использование ЯСУ, развитой биологической защиты и максимальной автоматизации управления машиной. При этом пришлось проработать вопросы эксплуатации самолета, представляющего радиационную опасность в полете и на земле.

Опытный самолет Ту-95ЛАЛ. Фото Aviadejavu.ru

Бюро рассматривало несколько вариантов бомбардировщика, известных под названиями М-30 и М-60. Они должны были серьезно отличаться друг от друга разными особенностями. В частности, в проекте М-60М предлагалось строительство тяжелой летающей лодки – использование гидроаэродрома позволяло избавиться от ряда проблем, связанных с сухопутным базированием. В то же время, это предъявляло особые требовании к конструкции машины и не слишком упрощало ее гипотетическую эксплуатации..

В 1956 году вышло постановление Совмина, согласно которому ОКБ А.Н. Туполева поручалась разработка летающей лаборатории на базе серийного бомбардировщика Ту-95. По сути, конструкторам предстояло вписать новые устройства в существующий планер. Ввиду объективных ограничений такая задача была достаточно сложной. Экспериментальный образец остался в истории под обозначениями Ту-95ЛАЛ («Летающая атомная лаборатория») и «119» (также Ту-119).

Носовая кабина самолета получила биологическую защиту дифференцированной конструкции. Основные ее элементы защищали людей от облучения сзади – непосредственно от реактора. В грузоотсеке поместили контрольную аппаратуру и реактор. Последний поместили в защитной оболочке с открываемыми лючками для проведения экспериментов. Активная зона охлаждалась водой; вода второго контура циркулировала через радиатор с охлаждением воздушным потоком.

Связь реактора и двигателей не предусматривалась, но в дальнейшем планировалось создать соответствующие агрегаты. На базе ТВД НК-12 разрабатывалось изделие НК-14А с теплообменником. При этом сохранялись камеры сгорания, благодаря чему НК-14А мог использовать обычный керосин. Атомный вариант Ту-95 должен был иметь два таких двигателя в дополнение к паре штатных НК-12.

Экспериментальные машины

Перестройка серийного Ту-95 по проекту «119», сборка реактора и подготовка аэродрома на Семипалатинском полигоне заняли несколько лет. Весной 1961 года Ту-95ЛАЛ выполнил первый полет. До августа выполнили еще 33 экспериментальных вылета с работающим реактором. В полетах производились различные измерения; при помощи лючков в оболочке реактора проверяли действие отраженного излучения.

Схема летающей лаборатории "119". Рисунок Vfk1.narod.ru

После проведения испытаний Ту-95ЛАЛ работы по ядерной тематике в ОКБ Туполева остановились, однако другие организации продолжили изучение этой тематики. В 1965 году Совмин постановил разработать на базе транспортника Ан-22 самолет противолодочной обороны, способный длительное время оставаться в воздухе. Проект Ан-22ПЛО предусматривал использование одного реактора в фюзеляже и четырех двигателей НК-14А. С их помощью машина могла бы выполнять патрулирование в течение 50 ч; не исключалось и дальнейшее увеличение времени работы.

Проект Ан-22ПЛО столкнулся с затруднениями технического характера. Самолет получался слишком тяжелым, из-за чего пришлось переработать биологическую защиту. В 1970 году провели эксперимент, в ходе которого Ан-22 сделал несколько вылетов с точечным источником радиации на борту. Радиоактивный материал закрыли защитой новой конструкции, и она подтвердила свои характеристики. В 1972 году лаборатория на базе Ан-22 выполняла полеты с готовым реактором в грузовом отсеке, при этом осуществлялось отслеживание всех параметров. Полноценная ЯСУ не была построена и не испытывалась.

Проектирование Ан-22ПЛО так и не завершилось, опытный образец не строился. За несколько лет проект проделал определенный путь, но затем остановился без какой-либо надежды на возобновление. Отдельные исследования продолжались, однако теперь заказчик более не проявлял интереса к ядерным самолетам.

Общие проблемы

Как видим, развитие ядерных силовых установок для летательных аппаратов в СССР и США шло немного разными путями, но привело к одинаковым результатам. Проводились различные эксперименты и строились опытные образцы, но финал был далек от ожидаемого. Ни один из смелых проектов не смог дойти до внедрения на практике. Оборонные предприятия двух стран, развивая разные проекты, столкнулись с одними и теми же проблемами.

Реакторная установка Ту-95ЛАЛ. Фото Aviadejavu.ru

В первую очередь, развитию ядерных двигателей помешала общая сложность таких проектов. Конструкторы должны были создать компактный, но мощный реактор, специальную модификацию турбореактивного или турбовинтового двигателя, а также средства для их соединения. Также реактор и кабина нуждались во всей необходимой защите. При переработке существующей техники или в ходе создания новых самолетов следовало учитывать негативное влияние излучения на планер и самолетные системы.

В отличие от «обычных» самолетов, атомные нуждались в особой инфраструктуре. Те или иные системы требовались для обслуживания реактора, замены топлива, хранения опасных компонентов и т.д. Таким образом, для развертывания новых самолетов требовалась глубокая модернизация аэродрома или даже строительство нового объекта с нуля. Применение гидроаэродрома, как в проекте М-60М, давало некоторые преимущества, но вместе с тем приводило к новым затруднениям.

Все конструкции авиационных ЯСУ представляли ту или иную радиационную опасность, что предъявляло особые требования в контексте эксплуатации. Кроме того, самолет или ракета оказывались чрезвычайно опасными в случае аварии. Крушение грозило обернуться настоящей катастрофой. Для исключения таких последствий предлагались разные решения, но все они приводили к очередному усложнению проектов.

Таким образом, летательные аппараты с ядерной силовой установкой имели специфическое соотношение положительных и отрицательных качеств. В теории, они могли показывать высокие летно-технические характеристики и достигать цели на стратегических дальностях. На этом преимущества заканчивались. Летательный аппарат получался крайне сложным и дорогим во всех отношениях. Мало того, он был опасен не только для вероятного противника, но и для эксплуатанта.

ТПК с современной ракетой "Буревестник". Фото Минобороны РФ

США и СССР еще несколько десятилетий назад взвесили все аргументы и сделали вывод. По состоянию на шестидесятые и семидесятые годы прошлого века, атомные самолеты и ракеты не представляли интереса с практической точки зрения. С определенного времени работы шли только в теоретической сфере и без особых перспектив к возвращению в практическое русло.

Современность и перспектива

Впрочем, развитие технологий последних десятилетий позволило вернуться к почти забытым идеям. В прошлом году российская промышленность анонсировала два принципиально новых проекта ядерных реакторов, отличающихся выгодным соотношением мощности и габаритов. Один из них предлагается для использования на автономном подводном аппарате «Посейдон», а другой предназначен для крылатой ракеты «Буревестник».

К сожалению, почти вся информация о новых проектах пока не подлежит разглашению. Подробности хода работ тоже остаются тайной. Однако известно, что ракета «Буревестник» испытывалась и, возможно, на ней присутствовала штатная ядерная силовая установка. Наиболее интересные данные по новым проектам будут опубликованы лишь в отдаленном будущем, и только тогда можно будет делать выводы.

Пока же остается только гадать, удалось ли российским специалистам избавиться от характерных проблем прошлых проектов и получить желаемые результаты. Также можно попытаться определить, удастся ли довести до эксплуатации принципиально новый образец. Если проект «Буревестник» завершится удачей, Россия поставит точку в многолетних попытках ведущих стран создать работоспособный и пригодный к применению летательный аппарат с ядерной силовой установкой.

По материалам сайтов:
https://globalsecurity.org/
https://fas.org/
http://designation-systems.net/
http://airwar.ru/
https://popmech.ru/
http://vfk1.narod.ru/
https://popularmechanics.com/
http://large.stanford.edu/
https://warisboring.com/

Автор:

Рябов Кирилл