«Ласточка» с атомным мотором

Миру_мир
04.06.2020 - 13:08

Как и многие другие ядерные разработки СССР, проект атомного самолета инициировали военные. Доставка ядерного боеприпаса на территорию вероятного противника была возможна тремя путями: морем, воздухом или через космос, и ученые советского атомного проекта работали по всем трем направлениям. Для доставки по воздуху рассматривали два варианта: беспилотная крылатая атомная ракета и пилотируемый атомный самолет. Начальные прикидки показали техническую возможность создания воздушных летательных аппаратов с практически неограниченной дальностью и временем полета, так что на первом этапе оба проекта представлялись весьма перспективными.

Еще в начале 1952 года в секторе № 6 Лаборатории измерительных приборов АН СССР (ЛИПАН) провели первые оценки возможности создания тяжелого самолета с атомным реактором. Исходя из них Анатолий Александров, заместитель директора лаборатории по научной части, научный руководитель работ самолетной тематики, в июне того же года формулирует критическую проблему атомного летательного аппарата — ​создание реактора воздушного охлаждения с максимально возможной температурой выходящего газа порядка 1000 °C.

Преграда — ​радиация

В 1954 году к созданию реактора для атомного самолета подключились ученые лаборатории «В» (сейчас ФЭИ), которые рассматривали возможность использования в качестве авиационной ядерной силовой установки (АЯСУ) реактора с жидкометаллическим теплоносителем (натрий, литий) в реакторном контуре. Научный отчет по проблеме, подписанный Александром Лейпунским, направили в авиационные КБ. Последующие исследования, выполненные ФЭИ и Центральным институтом авиационного моторостроения (ЦИАМ), показали принципиальную возможность создания АЯСУ замкнутой схемы для самолета с турбовинтовым или турбореактивным двигателем. Турбореактивный двигатель с атомным реактором по конструкции похож на обычный турбореактивный двигатель, только в последнем тяга создается расширяющимися при сгорании керосина раскаленными газами, а в первом воздух нагревается атомным реактором.

Изначально рассматривали две схемы использования ядерного двигателя: открытого и закрытого типа. В первой рабочее тело (воздух) подается напрямую в реактор, что позволяет получить максимальную мощность двигателя, но сопровождается сильным радиационным загрязнением воздуха. В силовой установке закрытого типа воздух нагревается не в первом контуре реактора, а в теплообменнике, что существенно снижает и уровень загрязнения окружающей среды, и мощность двигателя.

На пути разработчиков возникла трудноустранимая преграда — ​радиация. Лейпунский констатировал, что при весе силовой атомной установки в 50–60 т на биологическую защиту придется две трети веса. При этом разработчики исходили из допустимой дозы облучения пилотов в 50 бэр, тогда как допустимая годовая доза облучения персонала АЭС в нормальных условиях составляла 5 бэр.

Получалось, что критическим узлом атомного самолета является радиационная защита, и ее создание фактически определяло, быть или не быть летающему реактору. В секторе № 6 ЛИПАН приступили к созданию горячего нейтронно-физического стенда ФР‑100 для изучения характеристик авиационного уранбериллиевого реактора. Он был введен в строй в 1957 году.

Расчеты показывали, что полную круговую защиту реактора обеспечить невозможно, поэтому разработчики решили создать профилированную защиту реактора и экипажа. Путем теоретических и экспериментальных исследований на стендах ЛИПАН и на первом в СССР исследовательском водо-водяном реакторе ВВР‑2 были подобраны новые материалы, поглощающие нейтронное и гамма-излучение, такие как полиэтилен и церезин с присадкой карбида бора, определено оптимальное размещение защиты на самолете. Началось изучение физики рассеяния излучения в воздухе и деталями конструкции аппарата, а также влияния радиации на работу авиационных приборов.

Свинцовая капсула для пилотов
12 августа 1955 года вышло постановление Совета Министров СССР, по которому к атомной авиационной тематике подключили часть предприятий авиационной промышленности. Первым из них стало ОКБ‑23 под руководством Владимира Мясищева, которое в то время разрабатывало сверхзвуковой межконтинентальный бомбардировщик М‑50. К проекту подключилось и «двигательное» ОКБ под руководством Николая Кузнецова, где создавали реактивные двигатели разного назначения, — ​на него возлагались работы над ядерной силовой установкой закрытого типа.

В июле 1956 года предварительный проект бомбардировщика был закончен и получил индекс М‑60. Четыре атомных турбореактивных двигателя с реактором открытого типа планировали разместить в хвостовой части фюзеляжа, а пилотов — ​в глухой свинцовой капсуле. Отсутствие визуального обзора летчикам компенсировали оптический перископ, телевизионные и радиолокационные экраны.

Расчеты показали, что для достижения требуемой тяги двигателя тепловая мощность реактора должна составлять не менее 40 МВт. Предполагалось, что из-за излучения силовые установки будут крепиться к самолету перед полетом и без участия людей. Из-за многочисленных технических сложностей от проекта М‑60 пришлось отказаться, и в дальнейшем разработчики ориентировались только на ядерные установки закрытого типа.

Деньги без ограничений
Следующий проект атомного самолета с ядерной установкой закрытого типа с жидкометаллическим теплоносителем в ОКБ‑23 получил индекс М‑30. Конструкция реактора стала сложнее, зато вес биологической защиты экипажа и двигателей — ​почти вдвое меньше, чем у М‑60. Первый полет самолета был запланирован на 1966 год, однако дальше чертежей дело так и не пошло.

Параллельно с ОКБ‑23 проектированием атомного самолета занималось ОКБ Туполева, создавшее к тому времени Ту‑95 — ​турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец. Задача, стоящая перед туполевцами, была проще: во‑первых, Ту‑95 был хоть и сверхскоростным, но дозвуковым самолетом, а во‑вторых, им предстояло вписать атомный реактор в уже готовый летательный аппарат.

Ускорение работам по созданию атомного самолета придало переданное разведкой сообщение, что в США начались испытания самолета NB‑36H (бомбардировщика В‑36) с атомным реактором на борту. Курчатов и Александров на срочном совещании пришли к выводу, что речь идет об обычном самолете, на котором реактор установлен для изучения проблем радиационной защиты. Руководство страны немедленно дало добро на аналогичные работы, и в марте 1956 года Совет Министров СССР поручает Туполеву начать проектирование летающей атомной лаборатории на базе серийного Ту‑95М. Ответственным за проект от Института атомной энергии (бывшей ЛИПАН) назначили сектор № 6, возглавляемый Владимиром Меркиным.

«Вписыванием» исследовательского атомного реактора мощностью 100 кВт в фюзеляж занимались конструкторы Туполева. Борьба шла за каждый грамм веса, за каждый сантиметр габарита, и за предложения по их уменьшению выплачивались денежные премии. Вообще деньги на проект атомного самолета выдавали без ограничений. В конце концов инженеры решили проблему — ​реактор вошел в заданные габариты. Будущий опытный атомный ракетоносец получил индекс Ту‑95ЛАЛ, что расшифровывалось как «летающая атомная лаборатория» (неофициально — ​«Ласточка»).

Испытания Ту‑95ЛАЛ
Для наземных испытаний на аэродроме под Семипалатинском в 1958 году построили стенд с атомной установкой, расположив ее в вырезанной средней части корпуса самолета. Поселок, в котором жили экспериментаторы, конструкторы и технический персонал стенда, находился на полпути между Семипалатинском и Курчатовском (в этом городке размещался военный гарнизон, обслуживавший ядерный полигон), поэтому в обиходе все называли его Половинкой.

Стенд был нужен для проведения дозиметрических исследований в реальной конфигурации самолета Ту‑95М, а также для оценки работоспособности авиационных изделий. На нем исследовали радиотехническую бортовую аппаратуру и электротехнические агрегаты, оценивали величину радиоактивности, вызванной воздействием нейтронов, а также ее спад во времени. Эти данные были очень важны с точки зрения эксплуатации и послеполетного обслуживания самолета. В ходе физического пуска летом 1959 года реактор вышел на проектный уровень мощности.

Теперь Ту‑95ЛАЛ предстояли летные испытания. Реактор и его системы разместили на специальной платформе, которую при помощи лебедок поднимали внутрь фюзеляжа через специальный люк и закрепляли на замках. Поскольку реактор периодически нужно было осматривать, платформа могла свободно опускаться на землю.

Для защиты экипажа от радиации между носовой и средней частью корпуса самолета установили перегородку из свинцовых плит толщиной 5 см и 20-сантиметрового слоя полиэтилена и органического церезина с присадкой карбида бора. Конструкторы проектировали защиту из блочков с перекрытием, чтобы не допускать сквозных каналов и возможности прострела излучения.

В мае 1961 года Ту‑95ЛАЛ впервые поднялся в небо. Он нес небольшой исследовательский водо-водяной атомный реактор номинальной тепловой мощностью 100 кВт, который не был подсоединен к моторам (самолет летел на четырех турбовинтовых двигателях), а предназначался только для исследования поведения техники в условиях излучения и уровня облучения пилотов. В ходе испытаний также проверяли работу реактора в условиях полета, воздействие на него перегрузки и вибрации.

В качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов в реакторе использовали дистиллированную воду. Вода первого контура циркуляции, нагреваясь в активной зоне реактора, через промежуточный теплообменник отдавала тепло воде второго контура. Вода второго циркуляционного контура охлаждалась в водо-воздушном радиаторе, который продувался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник, расположенный под фюзеляжем. Реактор, окруженный защитной оболочкой из свинца и комбинированных материалов, по габаритам немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам.

Основой активной зоны реактора стали керамические тепловыделяющие элементы в форме шестигранных трубок в оболочке из алюминия, разработанные для крылатой атомной ракеты. Их производство уже было налажено на Ульбинском металлургическом заводе в Усть-Каменогорске. Управление экспериментальным оборудованием было полностью ручным.

Конец полетов
Выяснилось, что за два дня полетов пилоты получали облучение в 5 бэр, поэтому было принято решение, что в экипаж атомолетов будут входить мужчины старше 40 лет, у которых уже есть дети. Кроме того, корпус самолета после полета сильно фонил, и уровень радиации снижался до допустимого уровня только через несколько дней. Активации подвергался и кислород, которым экипаж дышал во время высотного полета, — ​в нем нашли молекулы озона.
Всего с мая по август 1961 года бомбардировщик совершил 34 испытательных полета как с «холодным», так и с работающим реактором.
В дальнейшем работы по атомному самолету прекратили. Главных причин было две. Во-первых, не нашли решения проблемы радиационной безопасности при возможной аварии атомолета и последующего заражения больших пространств высокоактивными радиоизотопами. Например, предлагалось оснастить реакторный блок парашютной системой, способной в экстренном случае отделить ядерную установку от корпуса самолета и мягко ее приземлить, что все равно не давало полной гарантии безопасности. Во-вторых, оценочные затраты на создание самолета с атомной установкой составили около 1 млрд рублей, что даже для руководства СССР, не жалевшего денег на оборонку, показалось чрезмерным. Последним рывком к атомному самолету стала попытка создания сверхдальнего самолета противолодочной обороны на базе Ан‑22 «Антей» с четырьмя атомными турбовинтовыми двигателями НК‑14А. Но в 1972 году от этой идеи также отказались.
источник: http://strana-rosatom.ru

Хорошо что это безумие

Хорошо что это безумие закончилось...

Добро пожаловать в наш дерьмовый мир обратно! ©
Силы у ЖА на исходе, безумие долго терпеть невозможно.©
Мир охвачен безумием. Безумие становится нормой. Норма вызывает ощущение чуда. ©

Отправить новый комментарий

Содержимое этого поля хранится скрыто и не будет показываться публично.
Add image
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразовываются в ссылки.
  • Допустимые HTML тэги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <h1> <h2> <h3> <h4> <span> <br> <div> <strike> <sub> <sup> <nobr> <table> <th> <tr> <td> <caption> <colgroup> <thead> <tbody> <tfoot>
  • Можно цитировать чужие сообщения с помощью тэгов [quote]
  • Автоматический перевод строки.
  • Можно вставить изображение в текст без HTML-кода.
  • Можно вставлять видео тэгом [video:URL]. Поддерживаются Youtube, Mail.ru, Rutube и другие.
  • Текстовые смайлы будут заменены на графические.

Дополнительная информация о настройках форматирования

To prevent automated spam submissions leave this field empty.
Прикрепить файлы к этому документу (Комментарий)
Все изменения, касающиеся прикреплённых файлов, буду сохранены только после сохранения вашего комментария. Изображения больше чем 4000x4000 должны быть уменьшены Максимальный размер одного файла - 40 Мбайт , допустимые расширения: jpg jpeg gif png txt doc xls pdf ppt pps odt ods odp 3gp rar zip mp3 mp4 ogg csv avi docx xlsx mov m4v.
Your browser does not support HTML5 native or flash upload. Try Firefox 3, Safari 4, or Chrome; or install Flash.

Компания Технолайф

Original design by My Drupal  |  Modified by LiveAngarsk.ru team