Летающая Атомная Лаборатория: Реактор на борту

В июне 1952 года будущий академик А.П. Александров представил Игорю Курчатову свои соображения: «Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых самолетов». И вскоре в институте Курчатова начались работы по исследованию возможности применения ядерной энергии в авиации. Руководство авиационной тематикой было возложено, само собой, на Александрова.

В декабре 1955 года появились сообщения о проведении в США испытательных полетов стратегического бомбардировщика В-36 с атомным реактором на борту. В срочном порядке Курчатов поручил своим сотрудникам провести научную оценку этих сообщений, на основе которых он сделал А.Н. Туполеву предложение о проведении аналогичных испытаний отечественного атомного реактора. В результате переговоров в марте 1956 года в ОКБ Туполева начались практические работы по проектированию летающей атомной лаборатории (ЛАЛ) на базе серийного стратегического бомбардировщика Ту-95. Перед ЛАЛ ставились следующие цели: изучение влияния радиационного излучения на самолетное оборудование; проверка эффективности компактной (и, соответственно, более легкой) радиационной защиты; исследование отражения гамма и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета; освоение эксплуатации атомных летных силовых установок.

Непосредственный участник этих работ Дмитрий Александрович Антонов (ОКБ Туполева) вспоминает: «Первым делом, в соответствии со своей обычной методикой — сначала все ясно понять, Туполев организовал цикл лекций-семинаров, на которых ведущие ученые-атомщики страны Александров, Лейпунский, Пономарев-Степной, Меркин и другие 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 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 [эта компоновка] была совместно принята для ЛАЛ на Ту-95».

Для предварительного изучения и освоения авиационного реактора предусматривалось построение наземного испытательного стенда на основе средней части фюзеляжа самолета Ту-95. Радиационная защита на стенде, а затем и на летающей лаборатории изготавливалась с использованием совершенно новых для авиации материалов. В 1958 году наземный стенд был построен и перевезен на Половинку — так называлась экспериментальная база на одном из аэродромов под Семипалатинском. Одновременно была подготовлена реакторная установка для летающей лаборатории. На стенде и на летающей лаборатории реактор был установлен на специальной платформе с подъемником для удобства обслуживания. При необходимости он мог опускаться из грузоотсека самолета. В июне 1959 года был произведен первый успешный запуск реактора на наземном стенде. В ходе наземных испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, были опробованы приборы управления реактором и контроля радиации, система защитной экранировки, выработаны рекомендации экипажу. Можно было переходить к полетам.

Под летающую лабораторию, получившую обозначение Ту-95ЛАЛ, был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где также размещался датчик, фиксирующий проникающее излучение. За кабиной был установлен защитный 20-сантиметровый экран из свинца (5 см) и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин). Боковое и заднее экранирование реактора во избежание перетяжеления самолета свели к минимуму. Но дело в том, что воздух вокруг самолета начинал сам переизлучать первичное излучение реактора. Точно оценить его влияние на экипаж можно было только в полете на высотах вдали от поверхности земли, сильно отражающей излучение.

В районе бомбоотсека, где в будущем должна была располагаться боевая нагрузка, был установлен второй датчик. За ним, ближе к хвостовой части, располагался реактор. Третий датчик находился в задней кабине самолета в районе боковых блистеров. Еще два датчика смонтировали под консолями крыла в подвесных несъемных металлических обтекателях.

В средней части фюзеляжа располагался отсек с водоводяным реактором и мощной защитной оболочкой из свинца и комбинированных материалов. Этот реактор никакой связи с двигателями НК-12М самолета не имел и служил только источником излучения. Дистиллированная вода использовалась в нем как замедлитель нейтронов и одновременно как теплоноситель, отводящий тепло от тепловыделяющих элементов. Нагретая вода отдавала тепло в промежуточном теплообменнике (ПТ) — это был замкнутый первичный контур циркуляции воды. Тепло от ПТ отводилось через его металлические стенки в воду вторичного контура, в котором оно рассеивалось в водо-воздушном радиаторе. Радиатор продувался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник под фюзеляжем самолета в районе реактора. Отсек реактора немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам фюзеляжа.

На ЛАЛ для безопасности была обеспечена достаточно мощная круговая защита реактора, а для проведения эксперимента по отраженному излучению были предусмотрены в его легкой и тяжелой защите открываемые в полете окна. Они позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях. Управление открытием и закрытием этих окон производилось дистанционно от пульта экспериментаторов из кабины экипажа.

С мая по август 1961 года на летающей лаборатории как с холодным, так и с работающим реактором было выполнено 34 полета. Проведенные летные испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты, что позволяло продолжить работы по самолетам с ядерными силовыми установками. Главной опасностью являлась возможность аварии атомного самолета, способная вызвать заражение больших пространств ядерными компонентами. Испытанные на данном этапе способы защиты оказались хоть и надежными, но все же громоздкими и тяжелыми для применения в авиации. Требовались дальнейшие работы в этом направлении.

В ОКБ Туполева совместно со смежными организациями была проработана крупномасштабная, рассчитанная на два десятилетия программа создания и развития тяжелых боевых самолетов с ядерными силовыми установками. Она должна была завершиться постройкой в 70−80-е годы полноценных дозвуковых и сверхзвуковых самолетов различного назначения. Следующим важным этапом в создании самолета с ядерной СУ должен был стать самолет Ту-119 с маршевыми двигателями НК14А, приспособленными к совместной работе с ядерным реактором. Ту-119 должен был стать переходным к самолету с четырьмя турбовинтовыми двигателями и ядерным реактором в фюзеляже. Но этим планам не суждено было осуществиться.

В эти годы в СССР развертывались программы строительства ядерных подводных ракетоносцев, межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования. К этому же времени американцы, испытав свою летающую лабораторию с ядерной силовой установкой на базе В-36, выполненной аналогично Ту-95ЛАЛ, практически свернули дальнейшие свои работы в этой области. Догонять стало в этом направлении некого, а идти впереди слишком дорого и опасно. Поэтому вскоре все работы в нашей стране по атомной авиационной тематике были свернуты.

Интересную фразу сказал в заключение нашему журналу сотрудник ОКБ Туполева: «Мы испытываем большое удовлетворение результатами этой интересной работы. При этом не меньшее удовлетворение мы получили, когда эти работы были прекращены, так как по своему и мировому опыту знали, что абсолютно безаварийной авиации не существует. Даже единичное разрушение атомной силовой установки могло бы иметь очень тяжелые последствия для большого числа людей». Признаемся, мы тоже испытываем удовлетворение, оттого что над нашей головой не летают ядерные реакторы.