Атомолеты, обогнавшие время

В эти дни на базе Запорожского КБ «Прогресс» имени А.Г. Ивченко проходят государственные ресурсные испытания уникального турбовентиляторного двигателя Д-27 мощностью 14 000 л.с. – первого на территории СНГ авиадвигателя пятого поколения.

Между тем сегодня мало кто вспоминает, что в свое время для «Анов» была разработана силовая установка, позволявшая самолету находиться в воздухе весьма продолжительное время без дозаправки, - фактически дальность его полета ограничивалась лишь выносливостью экипажа. Речь идет об Ан-22ПЛО — сверхдальнем самолёте противолодочной обороны с ядерной силовой установкой, созданном в результате многолетней работы конструкторов и ученых КБ и НИИ некогда единой страны, а ныне расположенных в России и Украине.

Эксперимент с установкой на Ан-22 атомного реактора был осуществлен после грандиозной предварительной конструкторской и производственной работы, начатой еще в середине 50-х годов прошлого века в советских НИИ, ОКБ-156 А.Н. Туполева и других конструкторских бюро совместно со смежными предприятиями и организациями. В частности, речь идет о рассчитанной на два десятилетия программе создания тяжелых самолетов различного назначения с ядерными силовыми установками, согласно которой СССР уже в 80-х годах ХХ века должен был получить целый парк этих машин.

Работы по созданию столь необычной силовой установки для авиации были начаты перед лицом очевидной опасности: уже в начале холодной войны между СССР и США американцы фактически «обложили» Советский Союз своими базами ВВС в Европе и на Большом Ближнем Востоке, откуда их бомбардировщики могли наносить удары фактически по всей территории СССР. Очень быстро количество таких боевых единиц бомбардировочной авиации достигло 1500 и продолжало расти. В то же время советским бомбардировщикам для ответных ударов по территории США необходимо было бы преодолеть 15 тысяч километров и более. При этом первые советские стратегические бомбардировщики М-4 и Ту-95, количество которых в конце 50-х годов прошлого века было весьма ограничено, могли нанести удары лишь по самым северным районам США и отдельным участкам побережий. 

Между тем, по мнению советских специалистов, создание бомбардировщика для свободного «покрытия» территории США с «обычной» силовой установкой была слишком сложной. Первый в СССР сверхзвуковой стратегический бомбардировщик М-50 теоретически едва достигал территории США. Причем, учитывая дозаправки во время полета, для вылета одного бомбардировочного полка необходимо было затратить более 10 тысяч тонн керосина – склады ГСМ авиационных частей в этом случае превращались в колоссальные нефтебазы. При этом было совершенно неясным, как осуществлять дозаправку самолетов над территорией противника.

В то же самое время в институте академика И.В. Курчатова и в ряде КБ активно велись работы по созданию и совершенствованию ядерных реакторов для корабельных энергоустановок в интересах ВМФ. Неудивительно, что успехи разработчиков на этом направлении заинтересовали и авиационных конструкторов, для которых силовая установка кардинально нового типа решала все тупиковые проблемы. И действительно, ядерный реактор способен на одной заправке работать многие годы. Кстати, в некоторых типах нынешних атомных подлодок реакторы после «запуска» с постройкой субмарины вообще не предусматривают заправок топливом на протяжении всего срока ее службы – реактор с отработанным топливом просто демонтируют с уже списанной подлодки. Понятно, что бомбардировщик с подобной силовой установкой мог бы свободно достигать любой точки земного шара.

Именно исходя из этих соображений и была начата работа над авиационным реактором. Изначально работы проводились в том же институте И.В. Курчатова, а 12 августа 1955 года вышло Постановление Совета Министров СССР № 1561-868, в соответствии с которым к работам подключались и авиационные КБ. В частности, ОКБ-276 Н.Д. Кузнецова и ОКБ-165 А.М. Люльки занялись разработкой авиационных силовых установок, в то же время на ОКБ-156 А.Н. Туполева и ОКБ-23 В.М. Мясищева возлагалась задача проектирования самих самолетов с ядерными силовыми установками. Одновременно разрабатывались различные варианты ядерных авиационных силовых установок на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей, с различными типами реакторов. Также параллельно решались проблемы обеспечения биологической защиты экипажа и систем оборудования от радиоактивного излучения. А весной 1956 года началось проектирование летающей лаборатории на базе серийного стратегического бомбардировщика Ту-95 с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с., с которого были сняты системы вооружения (сама лаборатория получила название Ту-95ЛАЛ).

Разработка и предварительные испытания ядерной силовой установки, специальных систем и оборудования, а также защиты от радиоактивного излучения заняла годы. Только в 1961 году выделенный для этих целей бомбардировщик был переоборудован в летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ, которая с мая по август 1961 года выполнила 34 полета. Однако Ту-95ЛАЛ не был собственно атомолетом – на нем реактор не был подключен к двигателям, и в ходе полетов разработчики лишь проверяли функционирование его систем и защиты. Между тем испытания были признаны успешными, хотя биологическая защита, обеспечившая экипажу безопасность от радиации, была весьма тяжелой и громоздкой и требовала доработки.

Испытания ядерной силовой установки на Ту-95ЛАЛ позволили ОКБ А.Н. Туполева и другим КБ разработать программу развития атомолетов, причем как в виде дозвуковых, так и сверхзвуковых самолетов. Первым проектом стал экспериментальный самолет «119» (Ту-119), оснащенный двумя обычными турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя разрабатывавшимися на их основе атомными ТРД НК-14А. Последние должны были работать во время полета, причем по закрытому циклу (т.е. не вызывали радиоактивного загрязнения окружающей среды – существенное отличие от испытывавшихся на Западе атомных авиадвигателей с открытым циклом, вызывавших радиоактивное заражение проходящего через них воздуха), а при взлете и посадке использовались обычные авиадвигатели на керосине. Поднять в воздух этот «гибрид» планировалось в 1974 году, а затем предполагалось создать собственно атомолет с четырьмя атомными двигателями НК-14А.

Однако в середине 60-х годов работы по этой программе неожиданно были свернуты.

К тому времени СССР активно взялся за масштабные программы строительства ядерных подводных ракетоносцев и межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования, также были усовершенствованы системы дозаправки в воздухе стратегических бомбардировщиков. Масштаб этих работ не позволял тратить значительные средства на иные программы вроде создания атомолетов, что и стало причиной отказа от них.

Однако идея атомолета выжила. Хотя с созданием межконтинентальных баллистических ракет и строительством подводных ракетоносцев нужда в стратегических бомбардировщиках снизилась, атомолет оставался актуальным для иных сфер военной авиации. В частности, США, как известно, также сделали ставку на развитие атомных подводных лодок с баллистическими ядерными ракетами на борту, которыми «обложили» СССР. Для их поиска и защиты морских рубежей страны нужны были самолеты противолодочной обороны, которые могли бы долгое время барражировать вдоль морских границ. Атомолет для этой роли подходил идеально.

Именно в роли самолёта противолодочной обороны с ядерной силовой установкой и выступил первый в мире широкофюзеляжный (а значит, весьма подходящий для установки реактора и противолодочного вооружения) самолет Ан-22 «Антей», созданный киевским ГСОКБ-473 во главе с О.К. Антоновым и впервые поднявшийся в воздух зимой 1965 года.

Этот атомолет получил название Ан-22ПЛО. Он оснащался силовой установкой, которая включала разработанный под руководством руководителя московского Института атомной энергии им. И.В. Курчатова (сегодня – Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт») А.П. Александрова малогабаритный реактор с биозащитой и специальные турбовинтовые двигатели конструкции H.Д. Кузнецова. В 1970 году самолет был оборудован точечным источником нейтронного излучения мощностью 3 кВт и многослойной защитной перегородкой, а в августе 1972 года на нем установили атомный реактор в свинцовой оболочке. Управление ядерной реакцией осуществлялось выдвижением угольных стержней из активной зоны и перекачкой воды во внешнем контуре, а в аварийной ситуации стержни выстреливались в активную зону. В случае же летного происшествия реактор вместе с первичным контуром теплообмена (а они были выполнены в виде автономного блока) отделялись от самолета и на парашюте совершали мягкую посадку. Разработчики гарантировали, что даже если бы самолет разбился, опасность радиационного заражения местности была бы минимальной.

Атомолет Ан-22ПЛО выполнил 23 испытательных полета, после чего возникла идея кроме противолодочного варианта создать и вариант атомолета-ракетоносца, установив на нем ракеты с ядерными боеголовками. Однако осуществлению этих планов, как и запуску в серию атомолета Ан-22ПЛО помешал конец холодной войны и распад СССР. Уникальные разработки, которые велись на протяжении многих лет с задействованием мощнейшего советского конструкторского и научного потенциала, так и остались невостребованными. А ведь эти разработки могли бы иметь успех в самых разных сферах, и не только военной.

Возникает вопрос: какую практическую ценность имеют сегодня эти разработки? Ответить на него легко, если учесть, что проблема создания мощного тяжелого транспортного летательного аппарата, который не требовал бы большого количества традиционного углеводородного топлива, актуальна и на данный момент. При этом сфера его использования активно смещается из воздушного пространства в… космос. В частности, на Западе сегодня активно разрабатываются различные проекты по замещению привычных ракетоносителей «космическими самолетами». Их смысл – в создании тяжелых транспортных самолетов, которые могли бы служить базой для выводимых на орбиту «облегченных» ракетоносителей с космическими аппаратами. Самолет в этом случае играл бы роль самой тяжелой первой ступени, позволяя запускать космические аппараты на орбиту из любой точки земной атмосферы и существенно экономя при этом топливо. Так, в начале 2012 года в США заявили о разработке подобного «суперсамолета» в рамках проекта Stratolaunch. Создаваемая машина будет настоящим гигантом весом более 540 тонн и размахом крыла более 115 метров (для сравнения, у самого большого на сегодня в мире транспортного самолета Ан-225 «Мрия» размах крыла – 88,4 метров) и оснащаться 6 авиадвигателями Pratt & Whitney JT9D-7A (используются на авиалайнерах «Боинг 747»). Понятно, что современный атомолет, разработанный с учетом всех требований безопасности и экологичности, подошел бы для этих целей идеально.

Более того: в период разработки советских атомолетов в рамках многоплановой темы «Холод-2» в 1974 году при непосредственном руководстве генерального конструктора В.М. Мясищева был предложен проект так называемого воздушно-космического самолета М-19.

Требования к этой машине, изложенные в проекте технического задания, предусматривали, что М-19 мог использоваться как основа для перспективной многоразовой транспортной космической системы многоцелевого применения в интересах народного хозяйства и науки, а также как составной элемент перспективных систем космического оружия и перспективных космических средств обеспечения и ведения военных действий на земле.

М-19 рассматривался как аппарат с горизонтальными взлетом и посадкой, оснащенный бортовой ядерной установкой, которая выполняла двойную функцию. Во-первых, понятно, обеспечивала автономное длительное пребывание в космосе. А во-вторых, в военном варианте воздушно-космического самолета служила мощным источником энергии для новых типов космического оружия. Согласно проекту, при взлетной массе 500 тонн М-19 должен был выводить на орбиту полезную нагрузку массой порядка 30 тонн. При этом в атмосфере в качестве рабочего тела для двигателя использовалась окружающая среда (в качестве окислителя – атмосферный кислород), а в космическом пространстве в качестве рабочего тела и теплоносителя в контуре ядерного ракетного двигателя – бортовой запас водорода.

По М-19 был произведен большой объем работ, однако в итоге приоритет был отдан проекту «Энергия-Буран». В то же время разработки остались, и, по мнению специалистов, они еще будут востребованы. Как и в случае с Ан-22ПЛО они, очевидно, значительно перегнали время. Тогда как логика нынешнего развития авиации и космонавтики подсказывает, что выбранные в те годы направления работ вполне перспективны. И их время еще придет.