Автор историко-исследовательской работы: Иванов Андрей Игоревич

Тема историко-исследовательской работы: есть ли будущее у атомных самолетов?

Список используемой литературы и источники информации: Шавров История Конструкций Самолтов В Ссср Том 3; airwar.ru.

Обоснование выбора темы: мне всегда нравились самолеты, особенно те, которые создавались для военных действий - тактические сверхзвуковые бомбардировщики. Они шокировали весь мир, но к сожалению просуществовали они не так долго, как хотелось бы. И все из-за проблем связанных с разработками и полетами супербомбардировщиков.

Введение

В этой теме я расскажу об истории атомных самолетов, а так же затрону их плюсы и минусы (рассказывать о них я буду во время описании истории, подходя к той или иной проблеме), ведь именно они помогут нам разобраться, почему сверхзвуковые бомбардировщики не используются на данный момент, а так же основной вопрос - есть ли будущее у самолетов с силовыми атомными установками.

               Самолеты с силовыми атомными установками

Появление атомной бомбы породило у обладателей этого чудо-оружия искушение выиграть войну всего несколькими точными ударами по промышленным центрам противника. Останавливало их только то, что эти центры располагались, как правило, в глубоком и хорошо защищенном тылу. Все послевоенные силы сосредоточились как раз на надежных средствах доставки «спецгруза». Выбор оказался невелик – баллистические и крылатые ракеты и сверхдальняя стратегическая авиация. В конце 40-х весь мир склонился к бомбардировщикам: на развитие дальней авиации были выделены такие гигантские средства, что последующее десятилетие стало «золотым» для развития авиации. За короткое время в мире появилось множество самых фантастических проектов и летательных аппаратов. Даже обескровленная войной Великобритания блеснула великолепными стратегическими бомбардировщиками Valient и Vulcan. Но самыми невероятными проектами были стратегические сверхзвуковые бомбардировщики с атомными силовыми установками. Даже спустя полстолетия они завораживают своей смелостью и безумием.

Начало развития

В 1952 году в США взлетает легендарный B-52, через год – первый в мире сверхзвуковой тактический бомбардировщик A-5 Vigilante, а еще через три – сверхзвуковой стратегический XB-58 Hustler. СССР не отставал: одновременно с B-52 в воздух поднимается стратегический межконтинентальный бомбардировщик Ту-95, а 9 июля 1961 года весь мир шокирует показанный на авиапараде в Тушино гигантский сверхзвуковой бомбардировщик М-50, который, промчавшись над трибунами, сделал горку и растворился в небе. Мало кто догадывался, что это был последний полет супербомбардировщика.

Дело в том, что радиус полета построенного экземпляра не превышал 4000 км. И если для США, окруживших СССР военными базами, этого было достаточно, то для достижения американской территории с советских аэродромов требовалась дальность не менее 16 тыс. км. Расчеты показывали, что даже при двух заправках топливом дальность М-50 со «спецгрузом» массой 5 т не превышала 14 тыс. км. При этом такой полет требовал целое озеро топлива (500 т) для бомбардировщика и топливозаправщиков. Для поражения же удаленных целей на территории США и свободного выбора трассы полета для обхода районов ПВО требовалась дальность в 25 тыс. км. Обеспечить ее на сверхзвуковом полете могли только самолеты с ядерными силовыми установками.

Подобный проект только сейчас кажется диким. В начале 50-х он казался не более экстравагантным, чем размещение реакторов на подводных лодках: и то и другое давало практически неограниченный радиус действия. Вполне обычным постановлением Совета Министров СССР от 1955 года ОКБ Туполева было предписано создать на базе бомбардировщика Ту-95 летающую атомную лабораторию, а ОКБ Мясищева – выполнить проект сверхзвукового бомбардировщика «со специальными двигателями главного конструктора Архипа Люльки».

Специальные двигатели

Турбореактивный двигатель с атомным реактором (ТРДА) по конструкции очень сильно напоминает обычный турбореактивный двигатель (ТРД). Только если в ТРД тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, то в ТРДА воздух нагревается, проходя через реактор.

Активная зона авиационного атомного реактора на тепловых нейтронах набиралась из керамических тепловыделяющих элементов, в которых имелись продольные шестигранные каналы для прохода нагреваемого воздуха. Расчетная тяга разрабатываемого двигателя должна была составить 22,5 т. Рассматривалось два варианта компоновки ТРДА – «коромысло», при котором вал компрессора располагался вне реактора, и «соосный», где вал проходил по оси реактора. В первом варианте вал работал в щадящем режиме, во втором требовались специальные высокопрочные материалы. Но соосный вариант обеспечивал меньшие размеры двигателя. Поэтому одновременно прорабатывались варианты с обеими двигательными установками.

Первым в СССР самолетом с атомным двигателем должен был стать бомбардировщик М-60, разрабатываемый на основе существующего М-50. При условии создания двигателя с компактным керамическим реактором, разрабатываемый самолет должен был иметь дальность полета не менее 25 тыс. км при крейсерской скорости 3000-3200 км/ч и высоте полета порядка 18-20 км. Взлетная масса супербомбардировщика должна была превысить 250 т.

Летающий Чернобыль

При взгляде на эскизы и макеты всех атомных самолетов Мясищева сразу бросается в глаза отсутствие традиционной кабины экипажа: она неспособна защитить летчиков от радиационного излучения. Поэтому экипаж ядерного самолета должен был располагаться в герметичной многослойной капсуле (преимущественно, свинцовой), масса которой вместе с системой жизнеобеспечения составляла до 25% массы самолета – более 60 т! Радиоактивность внешнего воздуха (ведь он проходил через реактор) исключала возможность использования его для дыхания, поэтому для наддува кабины использовалась кислородноазотная смесь в пропорции 1:1, получаемая в специальных газификаторах путем испарения жидких газов. Аналогично противорадиационным системам, применяемым на танках, в кабине поддерживалось избыточное давление, исключающее попадание внутрь атмосферного воздуха.

Отсутствие визуального обзора должно было компенсироваться оптическим перископом, телевизионным и радиолокационными экранами.

Катапультная установка состояла из кресла и защитного контейнера, ограждающего экипаж не только от сверхзвукового воздушного потока, но и от мощного радиационного излучения двигателя. Задняя стенка имела пятисантиметровое свинцовое покрытие.

Понятно, что поднять в воздух, а тем более посадить 250-тонную машину, прильнув к окуляру перископа, было практически невозможно, поэтому бомбардировщик оборудовался полностью автоматической системой самолетовождения, которая обеспечивала автономный взлет, набор высоты, заход и наведение на цель, возвращение и посадку. (Все это в 50-х годах – за 30 лет до автономного полета «Бурана»!)

После того как выяснилось, что самолет сможет решать практически все задачи сам, появилась логическая идея сделать беспилотный вариант – легче как раз на те самые 60 т. Отсутствие громоздкой кабины также уменьшало на 3 м диаметр самолета и на 4 м – длину, что позволяло создать аэродинамически более совершенный планер по типу «летающее крыло». Однако в ВВС проект поддержки не нашел: считалось, что беспилотный самолет не в состоянии обеспечить маневр, необходимый в создавшейся конкретной обстановке, что приводит к большей поражаемости беспилотного аппарата.

Одной из многих, важных проблем атомного самолета, считалось заражение радиацией окружающей среды. Хоть и минимальное заражение воздуха не считалось глобальной экологической проблемой, но проблемы все же были. Что случится, если атомный самолет рухнет на землю? Почти то же самое, что случилось 26 апреля 1986 года - авария на Чернобыльской АЭС. Примерно таковы были бы последствия, и на это нельзя было не обратить внимания.

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.

Пляжный бомбардировщик

Наземный комплекс обслуживания атомных самолетов представлял собой не менее сложное сооружение, чем сами машины. Ввиду сильного радиационного фона практически все работы были автоматизированы: заправка, подвеска вооружения, доставка экипажа. Атомные двигатели хранились в специальном хранилище и монтировались на самолете непосредственно перед вылетом. Мало того, облучение материалов в полете потоком нейтронов приводило к активации конструкции самолета. Остаточное излучение было настолько сильным, что делало невозможным свободный подход к машине без применения специальных мер в течение 23 месяцев после снятия двигателей. Для отстоя таких самолетов в аэродромном комплексе отводились специальные площадки, а конструкция самих машин предусматривала быстрый монтаж основных блоков посредством манипуляторов. Гигантская масса атомных бомбардировщиков требовала особых взлетных полос, с толщиной покрытия около 0,5 м. Ясно было, что такой комплекс в случае начала войны был чрезвычайно уязвим.
Именно поэтому под индексом М-60М параллельно разрабатывался сверхзвуковой гидросамолет с атомным двигателем. Каждый район базирования таких самолетов, рассчитанный на обслуживание 10-15 гидросамолетов, занимал участок побережья в 50-100 км, что обеспечивало достаточную степень рассредоточения. Базы могли располагаться не только на юге страны. В СССР был тщательно изучен опыт Швеции по поддержанию в 1959 году водных акваторий круглый год в незамерзающем состоянии. Используя несложное оборудование для подачи воздуха по трубам, шведам удалось обеспечить циркуляцию теплых слоев воды со дна водоемов. Сами базы предполагалось строить в мощных прибрежных скальных массивах.

Атомный гидросамолет был довольно необычной компоновки. Воздухозаборники были удалены от поверхности воды на 1,4 м, что исключало попадание в них воды при волнении до 4-х баллов. Реактивные сопла нижних двигателей, расположенные на высоте 0,4 м, в случае необходимости наполовину перекрывались специальными заслонками. Впрочем, целесообразность заслонок подвергалась сомнению: гидросамолет должен был находиться на воде только с включенными двигателями. Со снятыми реакторами самолет базировался в специальном самоходном доке.
Для взлета с водной поверхности применялась уникальная комбинация выдвижных подводных крыльев, носовой и подкрыльевых гидролыж. Подобная конструкция на 15% снижала площадь поперечного сечения самолета и уменьшала его массу. Гидросамолет М-60М, как и сухопутный родственник М-60, мог находиться с боевой нагрузкой в 18 т на высоте 15 км более суток, что позволяло решать основные поставленные задачи. Однако сильное предполагаемое радиационное загрязнение мест базирования привело к тому, что в марте 1957 года проект был закрыт.

По следам подводных лодок

Закрытие проекта М-60 вовсе не означало прекращение работ над атомной тематикой. Был поставлен крест только на атомных силовых установках с «открытой» схемой – когда атмосферный воздух проходил напрямую через реактор, подвергаясь сильному радиационному заражению. Надо отметить, что проект М-60 начинал разрабатываться, когда еще не было даже опыта создания атомных подводных лодок. Первая АПЛ К-3 «Ленинский комсомол» была спущена на воду в 1957-м – как раз в год прекращения работ над М-60. Реактор К-3 работал по «закрытой» схеме. В реакторе происходил нагрев теплоносителя, который потом превращал воду в пар. Ввиду того, что теплоноситель постоянно находился в замкнутом изолированном контуре, радиационного заражения окружающей среды не происходило. Успех такой схемы во флоте активизировал работы в этой области и в авиации. Постановлением правительства от 1959 года ОКБ Мясищева поручается разработка нового высотного самолета М-30 с атомной силовой установкой «закрытого» типа. Самолет предназначался для нанесения ударов бомбами и управляемыми ракетами по особо важным малоразмерным целям на территории США и авианосным ударным соединениям на океанских просторах.

Разработка двигателя для нового самолета была поручена ОКБ Кузнецова. При проектировании конструкторы столкнулись с неприятным парадоксом – падением тяги атомного двигателя с понижением высоты. (Для обычных самолетов все было в точности наоборот – тяга падала с набором высоты.) Начались поиски оптимальной аэродинамической схемы. В конце концов остановились на схеме «утка» с крылом переменной стреловидности и пакетным расположением двигателей. Единый реактор по мощным замкнутым трубопроводам должен был доставлять жидкий теплоноситель (литий и натрий) к шести воздушно-реактивным двигателям НК-5. Предусматривалось дополнительное использование углеводородного топлива на взлете, выходе на крейсерскую скорость и выполнении маневров в районе цели. К середине 60-го года предварительный проект М30 был готов. В связи с гораздо меньшим радиоактивным фоном от новой двигательной установки, существенно была облегчена защита экипажа, а кабина получила остекление из свинцового стекла и плексигласа общей толщиной 11 см. В качестве основного вооружения предусматривались две управляемые ракеты К-22. По планам подняться в воздух М-30 должен был не позже 1966 года.

Историческое совещание

Однако в 1960 году произошло историческое совещание по перспективам развития стратегических систем оружия. В результате Хрущев принял решения, за которые его до сих пор называют могильщиком авиации. По правде говоря, Никита Сергеевич тут ни при чем. На совещании ракетчики во главе с Королевым выступили куда более убедительно, чем разобщенные авиастроители. На вопрос, сколько времени требуется на подготовку вылета стратегического бомбардировщика с ядерным боеприпасом на борту, самолетчики ответили – сутки. Ракетчикам потребовались минуты: «Нам бы только гироскопы раскрутить». К тому же им не требовались многокилометровые дорогостоящие взлетно-посадочные полосы. Преодоление бомбардировщиками средств ПВО также вызывало большие сомнения, тогда как эффективно перехватывать баллистические ракеты не научились до сих пор. Вконец сразила военных и Хрущева красочно описанная ракетчиками перспектива «кнопочной войны» будущего. Результат совещания – самолетостроителям было предложено взять на себя часть заказов по ракетным темам. Все самолетные проекты были приостановлены. М-30 стал последним авиационным проектом Мясищева. В октябре ОКБ Мясищева окончательно переводится на ракетно-космическую тематику, а сам Мясищев отстраняется от должности руководителя.
Будь авиаконструкторы в 1960 году более убедительны, как знать, какие бы самолеты летали сегодня в небе.

Заключение

В заключении я хочу сказать, что 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…

Выводы

Из всех выше описанных проблем можно сделать выводы. Уже прошло достаточное количество времени с тех пор, когда решили закрыть проекты по дальнейшим разработкам атомных бомбардировщиков. Но сейчас о развитии этих проектах не может быть и речи.

Во-первых, финансовая проблема (она же с моей точки зрения считается основной проблемой). В то время на разработку самолетов с атомными силовыми установками выделялись очень большие средства и не напрасно, ведь благодаря большим вложениям появлялись новые разработки. Но гораздо выгоднее было делать вклады в ракетостроение, чем в дальнейшее развитие сверхзвуковых бомбардировщиков. Я думаю, что сейчас эту проблему точно не решишь. В стране бардак: кризис, нескончаемые экономические проблемы. Если и устранить все проблемы, все равно речи о развитии проекта атомных самолетов, идти не может. Это не выгодно, особенно на данный момент.

Во-вторых, экологическая проблема (она по моему мнению занимает второе место). На экологическую проблему невозможно не обратить внимания, так как экология нашей планеты очень важна. В последнее время человечество борется с экологическими загрязнениями, а радиационное загрязнение считается одним из катастрофических. Во время разработок это тоже рассматривается, и принимаются меры. В любом случае можно что-то придумать, защиту от экологического загрязнения радиацией. И я уверен, что при больших вкладах в проект времен 50-х годов можно было бы сейчас придумать что-то новое, ведь наука продвинулась так далеко с того самого момента, и продолжает продвигаться дальше.

В итоге можно сказать, что на данный момент будущего у атомных самолетов нет. Но возможно вскоре, в ближайшем будущем, когда Россия одолеет экономические проблемы, и наука продвинется дальше, мы сможем поднять эти грациозные машины в воздух. И пусть мир снова увидит их, эти великие творения наших современников, я более чем уверен, что мы - новое поколение сможем что-нибудь придумать.