Бой с тенью. Советский стратегический бомбардировщик с ядерной силовой установкой
Бой с тенью. Советский стратегический бомбардировщик с ядерной силовой установкой
Еще одна винтажная статья 1950-х годов о западных страхах относительно мощи советской авиации.
Советы проводят летные испытания бомбардировщика с ядерной силовой установкой
Ядерные энергетические установки с тягой по 70 000 фунтов (31 752 кг) объединены с турбореактивными двигателями, предназначенными для действий при выполнении взлета и посадки.
Содержание:
Вашингтон – Бомбардировщик с ядерной силовой установкой (ЯСУ) проходит испытания в Советском Союзе.
Этот самолет, построенный около шести месяцев назад, уже в течение двух месяцев летает в небе Подмосковья. Его видели в небе и на земле значительное количество иностранных наблюдателей как из коммунистических, так и некоммунистических стран.
На этапе начальных летных испытаний новый самолет оснащен комбинацией ЯСУ и обычных турбореактивных двигателей. Две ядерных энергетических установки прямого воздушного цикла (direct air cycle) размещены в гондолах длиной 36 футов (10,97 м), установленных на коротких пилонах примерно посередине каждой консоли крыла. Эти ядерные энергетические установки имеют воздухозаборники диаметром 6 футов (1,83 м) и небольшие, но очень мощные реакторы, предназначенные для замены в турбореактивном цикле камер сгорания и способные развивать тягу по 70 000 фунтов (31 752 кг) каждый.
так в представлении художника журнала «Aviation week» на чертеже трех видов выглядит прототип советского бомбардировщика с ЯСУ. Обратите внимание на велосипедное шасси с вспомогательными опорами, складывающимися в крыло у законцовок крыла, и высокоскоростной аэродинамический профиль. Воздухозаборники ядерных энергетических установок имеют диаметр примерно 6 футов (1,83 м). Элементы противорадиационной защиты отсутствуют, но используется концепция разделенного экранирования с тяжелым экранированием вокруг ядерных энергетических установок и с дополнительной защитной отсеков для экипажа
ЯСУ дополнена двумя обычными турбореактивными двигателями, установленными в гондолах на законцовках крыла. Эти реактивные двигатели, оснащенные короткими форсажными камерами и предназначенные для выполнения взлета, развивают тягу по 35 000 фунтов (15 876 кг). Обычные турбореактивные двигатели на химическом топливе используются главным образом в целях безопасности на начальном этапе летных испытаний ЯСУ. В более поздних версиях самолета они могут быть сохранены для кратковременного достижения высоких летных характеристик или будут заменены двумя ядерными двигателями после того как во время летных испытаний будет подтверждена их надежность.
Русский бомбардировщик с ЯСУ не является летающей лабораторией в отличие от более ранних программ ВВС и ВМС США, в которых предусматривалось размещение ЯСУ на обычном планере (бомбардировщик Convair B-36 или пассажирская летающая лодка Saunders-Roe Princess) исключительно для проведения испытаний. Советский самолет является прототипом машин, предназначенных для выполнения боевых задач, а именно: самолета ДЛРО, способного находиться в воздухе в течение неопределённо долгого интервала времени, и самолета-носителя крылатых ракет – аналогичного проекту ВВС США CAMAL, в рамках которого компании Convair и Lockheed проводят проектные исследования. Сама программа CAMAL недавно была подробно описана генерал-майором Дональдом Керном (Maj. Gen. Donald Keirn; см. Приложение 1).
В нынешней конфигурации с ядерными энергетическими установками и обычными турбореактивными двигателями советский самолет имеет высокие характеристики на больших дозвуковых и небольших сверхзвуковых скоростях, а его дальность полета ограничена только сроком службы деталей двигателей и выносливостью экипажа.
Советский бомбардировщик с ЯСУ имеет длину около 195 футов (59,4 м) и размах крыла 78 футов (23,8 м), его треугольное крыло имеет стреловидность по обеим – передней и задней – кромкам. В интервале от корневых частей до пилонов с двигателями угол стреловидности составляет 60 градусов, а от пилонов до законцовок – 55 градусов, создавая эффект крыла двойной стреловидности (крыло с изломом по передней кромке), характерный для британских бомбардировщиков Handley Page Victor и Avro Vulcan. Стреловидность задней кромки составляет около 15 градусов. В этом треугольном крыле используется относительно тонкий высокоскоростной аэродинамический профиль, что подтверждает утверждения об основной задаче данной машины – достижение максимальных скоростей в районе М = 2,0.
так в представлении художника журнала «Aviation week» выглядит прототип советского бомбардировщика с ЯСУ. На рисунке изображены крупные ядерные энергетические установки, размещенные в гондолах и установленные на пилонах примерно на середине размаха консолей крыла. Обычные турбореактивные двигатели, установленные в укороченных гондолах, размещены на законцовках крыла. Фюзеляж длиной около 195 футов (59,4 м) имеет противорадиационную защиту
Вертикальное оперение возвышается над фюзеляжем на высоте 22 фута (6,7 м). Вертикальное оперение типа «парус» является типичным для советских самолетов и используется русскими конструкторами для обеспечения хорошей курсовой устойчивости. Горизонтальное оперение имеет размах 30 футов (9,1 м) и стреловидность примерно такую же, как у передней кромки внешних частей крыла. Очевидно, что хвостовое оперение сознательно было размещено как можно дальше от выхлопных струй ядерных энергетических установок как за счет положения на самого оперения фюзеляже, так и за счет размаха стабилизатора.
Самолет имеет общую массу около 300 000 фунтов (136 000 кг) и удельную нагрузку на крыло около 118 фунтов на кв. фут (576 кг/м²).
Прямой воздушный цикл ядерных двигателях был подробно описан в советских технических публикациях (см. диаграмму ниже). В тексте, опубликованном в прошлом году военной прессой Министерства обороны СССР под названием «Применение атомных двигателей в авиации», силовые установки прямого воздушного цикла описывается следующим образом:
«Самой простой является конструкция, которая отличается от обычного турбореактивного двигателя только тем, что камера сгорания в ней заменена реактором…
Эта просто конструкция позволяет получить самые высокие удельные рабочие параметры. В этом случае воздуховод становится прямоточным каналом, в котором поток воздуха через двигатель всегда параллелен оси двигателя и проходит сквозь него и поэтому гидравлическое сопротивление минимально.
Воздух нагревается непосредственно в реакторе без использования промежуточного теплоносителя. Это упрощает конструкцию и исключает чрезмерные потери тепла. Однако эту конструкцию с простой принципиальной схемой чрезвычайно сложно реализовать. Вал, соединяющий турбину с компрессором, проходит через реактор. В этих условиях охлаждение вала становится сложной и основной проблемой.
Дело в том, что вал не только нагревается в результате передачи тепла от горячих частей реактора, но и внутри самого вала из-за рассеяния и поглощения нейтронов и гамма-лучей материалом вала происходит значительное выделение тепла. В валу выделяется так много тепла, что охлаждение вала превращается из простого технического вопроса в сложную проблему, решение которой будет определять саму возможность разработки атомного турбореактивного двигателя на основе этой «простейшей» конструкции».
приведенная из советского технического источника принципиальная схема ядерной энергетической установки прямого воздушного цикла. Ядерный реактор используется вместо обычных камер сгорания химического топлива; воздух и вал компрессора проходят сразу через реактор
Эта ядерная силовая установка с прямым воздушным циклом представляет собой тот же подход, который под эгидой ВВС США и Агентства по атомной энергетике (Atomic Energy Commission – AEC) с 1951 года применяется отделением ядерных силовых установок компании General Electric Co (GE) на заводах компании в Эвендейле (Evendale), штат Огайо, и Арко (Arco), штат Айдахо.
Генеральный менеджер программы ЯСУ компании GE Д. Р. Шульц (D. R. Shoults) сообщил, что фактические эксплуатационные испытания на объекте ARCO
«показали целесообразность создания авиадвигательной установки прямого воздушного цикла и продемонстрировали ее эффективность».
Доклад Шульца был приведен в документе, подготовленном ко второй Международной конференции Организации Объединенных Наций по использованию атомной энергии в мирных целях, состоявшейся в сентябре прошлого года в Женеве, Швейцария.
В докладе описаны результаты эксперимента с действующим теплопередающим реактором №1 (Heat Transfer Reactor Experiment No.1 – HTRE-1), во время которого в течение более чем ста часов турбореактивный двигатель работал на атомной энергии, без
«каких-либо сбоев».
Шульц также сообщил, что эксперимент HTRE-1 определил следующее:
• комплексную производительность реактора и турбореактивного двигателя в системе ядерной силовой установки;
• перегрев в частях реактора не приводит к локальному ослаблению потока и прогрессирующему перегреву;
• целостность и срок службы ключевых компонентов системы;
• способность осуществлять дистанционное манипулирование радиоактивными компонентами;
• реакции реактора на управляющие воздействия и его связь с турбореактивным двигателем;
• непредвиденные проблемы и их возможные решения.
Подход к летным испытаниям летательных аппаратов с ЯСУ как в этой стране, так и в Советском Союзе требует осуществления ряда режимов эксплуатации самолета с помощью обычного химического топлива. Делается это с целью проверки авиационных систем и ознакомления экипажа с методами эксплуатации. Однако в случае эксплуатации в боевых подразделениях самолетов с ЯСУ ядерные энергетические установки первоначально могут работать на химическом топливе до тех пор, пока температура реактора не станет достаточно высокой для работы на полной мощности. Затем сжигание химического топлива может быть прекращено, и турбореактивный двигатель может работать только на атомной энергии. Аналогичным образом возвращение с боевого вылета реакторы будут выключены на некотором расстоянии от места базирования, и возвращение на базу и посадка будут производиться на химическом топливе. Для данного режима эксплуатации в состав ядерной энергетической установки также должна быть включена система сжигания химического топлива.
Летные испытания силовых установок
Хотя на начальном этапе летных испытаний большая часть полетов советского самолета с ЯСУ была выполнена на обычном топливе, ядерные энергетические установки, несомненно, были испытаны в воздухе. Деление одного фунта (0,454 кг) урана 235 – наиболее часто упоминаемого в советской технической литературе наряду с плутонием 239 в качестве авиационного реакторного топлива – высвободит примерно столько же энергии, сколько сжигание 1 700 000 фунтов (771 120 кг) бензина.
Конкретная информация о типах защитных экранов, используемых на новом самолете с ЯСУ, отсутствует, однако современная советская техническая литература усеяна краткими, но позитивными ссылками на крупный «прорыв» в методах экранирования. В советской технической литературе подчеркивается концепция разделенного экранирования с интенсивным использованием нержавеющей стали в конструкции двигателя и самолета для обеспечения экранирования от нейтронного излучения и другого типа экранирования, защищающего помещения экипажа от гамма-излучения. Экстремально большая длина фюзеляжа будет использована для обеспечения экипажу максимальной защиты от ЯСУ.
Размещение в гондолах лучше всего подходит для ядерных энергетических установок прямого воздушного цикла, так как их работа делает полностью радиоактивными турбореактивные двигатели. Гондола облегчит удаление двигателя посредством дистанционного управления для обеспечения радиационной безопасности на земле и делает замену силовой установки относительно простой.
Процесс перехода советского самолета с ЯСУ от начального этапа летных испытаний, на которой он сейчас находится, к полностью боеготовому состоянию – как в варианте самолета ДРЛО, так и в варианте носителя крылатых ракет, – вероятно, займет от 18 до 24 месяцев. Помимо самой ЯСУ также требуются всесторонние испытания других систем, обеспечивающих полноценное функционирование самолета, на предмет их работы с радиоактивностью различных уровней и типов.
Нынешний этап летных испытаний ядерных энергетических установок, установленных на прототип военного самолета, являются результатом высокоприоритетной и хорошо финансируемой программы, охватывающей почти восемь лет научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Высший приоритет программе создания самолета с ЯСУ был присвоен в годы текущей шестой пятилетки, которая началась в 1956 году и завершится в 1960 году. В течение последних нескольких лет в советские технических и научно-популярных изданиях начался неуклонный и бурный рост публикаций, посвященных разработке самолетов с ЯСУ в дополнение к морским атомным силовым установкам для ледоколов, подводных лодок и надводных судов.
Подобные публикации предшествовали каждому новому крупному советскому техническому достижению, включая межконтинентальную баллистическую ракету и спутники.
Еще год назад в советской технической прессе были краткие, но конкретные упоминания об успешных наземных испытаниях ядерных энергетических установок, предназначенных для установки на самолеты. Было высказано предположение, что недавнее появление в советских массовых изданиях умозрительных публикаций должно подготовить русский народ к объявлению в ближайшем будущем о впечатляющем достижении самолета с ЯСУ, вероятно, о беспосадочном кругосветном полете без дозаправки.
Приложение 1
Боевые задания самолета с ЯСУ
Вашингтон –
«Представьте себе флот высокоскоростных самолетов «противника», постоянно патрулирующих воздушное пространство рядом с нашей системой раннего предупреждения и способных нанести с воздуха сокрушительный ракетный удар по нашим укрепленным объектам. Способность постоянно находиться в воздухе в сочетании с состоящими на вооружении межконтинентальными баллистическими ракетами показывает, что в будущем вероятность внезапной атаки будет чрезвычайно высока…
Идеальная воздушная система раннего обнаружения и управления должна нести большую полезную нагрузку и оставаться в режиме барражирующего патрулирования в различных районах мира в течение продолжительных периодов времени. Данная система должна поддерживать постоянную связь с соответствующими штабами и быть способна мгновенно реагировать на запуски ракет воздушного базирования. При необходимости эта система должна быть способна отслеживать фазу запуска крылатых ракет, а также преодолевать ПВО противника на малой высоте и большой скорости и проникновением его центральные районы для обнаружения и уничтожения хорошо защищенных целей или целей, местоположение которых недостаточно хорошо известно для атаки крылатыми ракетами большой дальности.
Сочетание этих характеристик может быть наилучшим образом достигнуто за счет применения ядерных энергетических установок… Данная система по своим массе и габаритам может быть схожа с B-52 и способна нести большую полезную нагрузку во время выполнения боевых заданий большой продолжительности. Благодаря большой продолжительности полета, значительному количеству вариантов полезной нагрузки и высокой скорости на минимальных высотах эксплуатационная гибкость данной системы будет выдающейся… Однако, возможно, еще более важным является присущая ему оперативная гибкость для реагирования на различные ситуации военного или мирного времени»
– генерал-майор Дональд Керн, заместитель начальника штаба ВВС США по разработке ядерного оружия.
Приложение 2
Американская программа самолета с ЯСУ
• 1946 – программа Ядерная Энергетическая Силовая Установка для Самолета (Nuclear Energy Propulsion for Aircraft – NEPA) организована по контракту ВВС США с Fairchild Engine & Aircraft Co. и с координацией работ со стороны расположенной в Ок-Ридж (Oak Ridge), штат Теннеси, лаборатории AEC. Цель состоит в исследовании возможности применения ядерной энергии в силовых установках летательных аппаратов и разработки компоненты для такой системы.
• 1948 – в числе консультантов программы представители университетов и производителей авиационных двигателей.
• 1949 – лексингтоновский комитет (Lexington committee), в первую очередь профессора Массачусетского технологического института, были приглашены AEC для исследований в рамках программы NEPA. Было рекомендовано продолжение проекта.
• 1949 – лаборатория AEC, Ок-Ридж, утвердила план исследований по программе самолета с ЯСУ.
• 1949 – технический консультативный совет рассмотрел программу NEPA и рекомендовал ее продолжение.
• 1950 – смена руководства компании Fairchild, и выход ее программы NEPA.
• 1950 – разработана концепция разделенного экранирования и программа NEPA, и снова была одобрена в отзыве технического комитета.
• 1951 – командование ВВС США заключило, что программа NEPA продемонстрировала возможность создания ЯСУ для самолета.
• 1951, май – компания General Electric в соответствии с контрактом с ВВС США и AEC организовала программу авиационной ЯСУ в рамках отделения авиационных газовых турбин.
• 1951, май – компания Pratt & Whitney получила от ВВС США контракт на исследование ядерной энергетической установки с закрытым циклом.
• 1951, осень – компания General Electric получила разрешение начать разработку ядерной энергетической установки прямого воздушного цикла.
• 1952, весна – компания General Electric начала разработку экспериментальной ядерной силовой установки для испытаний её на B-36; дата первого полета была запланирована на 1956 год. В компании General Electric проектная группа по созданию авиационной ЯСУ была выделена в отдельное подразделение с режимом работы 6 дней в неделю.
• 1953, весна – компания Convair провела первые испытания авиационного оборудования в среде, находящейся под воздействием радиации.
• 1953, май – компания Pratt & Whitney получила от AEC резервный контракт на ядерную энергетическую установку с закрытым циклом для ВВС США.
• 1953, весна – министр обороны Чарльз Уилсон (Charles E. Wilson) решает отменить совместную программу компаний Convair и General Electric по созданию самолета с ЯСУ. Программа General Electric была сохранена министром ВВС США Гарольдом Толботтом с передачей нераспределенных средств на данную программу.
• 1953, осень – наземный испытательный реактор – первый в своем роде, созданный вне рамок AEC, – разработан и построен компанией Convair и введен в эксплуатацию.
• 1954 – ВВС США отменили программу испытаний ядерной энергетической установки для B-36. AEC в ограниченном масштабе продолжило поддержку программы компании General Electric. Программа компании General Electric и проводимый ею эксперимент HTRE-1 сведены к разработке системы с двигателем X-39 и нацелена на получение высокоэффективной ЯСУ со сроком ввода в эксплуатацию в 1956 году.
• 1954, осень – авиационный экранированный испытательный реактор. Первый летный реактор был разработан и построен компанией Convair и введен в эксплуатацию.
• 1954 – ВВС США дали старт программе бомбардировщика с ЯСУ WS-125A. Данная программа требовала создания бомбардировщика с высокой дозвуковой скоростью и способностью осуществлять кратковременный полет со сверхзвуковой скоростью. Компании Pratt & Whitney и General Electric получили контракты на разработку силовые установки, а компании Convair и Lockheed – на планеры самолетов.
• 1955 – ВМС США начали исследования в области создания гидросамолета с ЯСУ.
• 1955, сентябрь – первая эксплуатация реактора в воздухе на борту B-36, модифицированного компанией Convair.
• 1955, октябрь – для программы WS-125A командованием ВВС США были выбраны команды компаний-производителей двигателей и планеров самолетов: General Electric и Convair были сведены в одну команду, Pratt & Whitney и Lockheed – в другую.
• 1956, январь – компания General Electric в рамках HTRE-1 успешно испытала турбореактивный двигатель с ядерным реактором X39 и продемонстрировала успешное использование ядерной энергии.
• 1956, весна – ВВС США планируют построить испытательный реактор мощностью 10 кВт для испытания авиационных материалов на авиабазе Райт-филд, штат Огайо.
• 1956, сентябрь – национальный консультативный комитет по аэронавтике начал изготовление ядерного испытательного реактора в лаборатории авиационных силовых установок Льюиса (Lewis Flight Propulsion Laboratory), Кливленд.
• 1956, сентябрь — январь 1957 года – в компании General Electric в ходе эксперимента HTRE-1 турбореактивный двигатель проработал на ядерной тяге в течение 100 часов без каких-либо сбоев.
• 1956, осень – ВВС США закрыли программу WS-125A. Разработка силовой установки продолжена без планов установки на какой-либо конкретный тип самолета.
• 1957, май – в соответствии с контрактом компания Pratt & Whitney образовала в Коннектикуте техническую лабораторию авиационных ядерных силовых установок (Connecticut Aircraft Nuclear Engineering Laboratory – CANEL), Миддлтаун (Middletown).
• 1957, июнь – проведение в Советском Союзе наземных испытаний авиационной ядерной силовой установки.
• 1957, август – ВВС США отменили контракт с компанией Pratt & Whitney на разработку ядерной энергетической установки с закрытым циклом. CANEL значительно сократила свою деятельность. AEC продолжает поддержку программы компании Pratt & Whitney, но в значительно меньшем объеме.
• 1957, осень – компания General Electric предлагает ускоренную программу – так быстро, насколько это возможно, – направленную на получение летающей лаборатории с действующей в воздухе ядерной силовой установкой.
• 1958, март – президент Эйзенхауэр сообщает Конгрессу, что нет никакой срочности в программе авиационных ЯСУ. Президент отклонил срочную программу и санкционировал продолжение низкобюджетной программы разработки.
• 1958, июнь – ВВС США предлагают CAMAL программу самолета с ЯСУ с разработкой его вариантов: воздушной системы раннего обнаружения и управления и носителя крылатых ракет и самолёта, способного преодолевать ПВО противника на малой высоте.
• 1958, июль – ВМС США получили средства на проведение технико-экономического обоснования самолета с ЯСУ, использующего двигатели компании Pratt & Whitney.
• 1958, август – в Московской области наблюдались первые полеты советского прототипа бомбардировщика с ЯСУ.
• 1958, декабрь – управление НИОКР ВВС США запланировало провести анализ предварительных технических проектов Lockheed и Convair CAMAL до возможной выдачи контракта на постройку прототипа.
источник: «Soviets Flight Testing Nuclear Bomber» «AVIATION WEEK», December 1, 1958, стр.26-29
