در دهه پنجاه، در اتحاد جماهیر شوروی، بر خلاف ایالات متحده، ایجاد یک بمب افکن بین قاره ای با برد بیش از 15 کیلومتر نه تنها به عنوان مطلوب، بلکه منحصراً به عنوان یک کار حیاتی تلقی می شد. اولاً این به دلیل مزیت ایالات متحده از نظر امکان بمباران اتمی خاک ما بود. بمب افکن های آمریکایی که از ده ها پایگاه هوایی خود در سراسر اروپا، خاورمیانه و خاور دور پراکنده شده اند، حتی با برد 5 تا 10 هزار کیلومتر می توانند به هر نقطه در اتحاد جماهیر شوروی برسند و به عقب بازگردند. بمب افکن های داخلی مجبور شدند منحصراً در خاک کشور ما مستقر شوند و برای چنین حمله ای به ایالات متحده باید حدود 20 هزار کیلومتر را غلبه کنند. هواپیماهایی با برد مشابه در اتحاد جماهیر شوروی وجود نداشت.
مطالعه گزینه های مختلفی که قبل از ایجاد بمب افکن بین قاره ای مافوق صوت M-23 در OKB-50 انجام شد، این واقعیت را نشان داد که حداکثر برد پروازی چنین ماشین هایی با بار بمب 3-5 تن، حتی در مورد دو بمب در داخل سوخت گیری پرواز، بیش از 14 تا 15 هزار کیلومتر نخواهد بود. برای حل وظایف استراتژیک، برد بمب افکن باید به گفته کارشناسان آن زمان 22000-25000 کیلومتر باشد. در این حالت، وسایل نقلیه جنگی می توانند با انتخاب آزادانه مسیر، دورترین اهداف را مورد اصابت قرار دهند. در سرعت مافوق صوت، دستیابی به چنین محدوده ای تنها زمانی امکان پذیر بود که در آن استفاده شود هواپیمایی سوخت هسته ای. تصمیم برای گسترش کار در این مسیر دیری نپایید.
مطابق با احکام دولت مه و سپتامبر 1955، به میاشچف دستور داده شد تا پیش نویس اولیه یک بمب افکن مافوق صوت جدید با قدرت A.M. گهواره ای با طراحی خاص. سایر دفاتر طراحی هوانوردی نیز در بررسی های مشابه شرکت داشتند. S.A. لاوچکین پروژه موشک کروز Burya را با موتور هسته ای رم جت توسعه داد و A.N. توپولف یک آزمایشگاه پروازی برای تحقیقات اتمی بر اساس بمب افکن Tu-95 ایجاد کرد که در سال 1961 به مرحله آزمایش های پروازی آورده شد.
هواپیمای OKB-23 نام PAS را دریافت کرد - یک هواپیمای هسته ای امیدوارکننده. این شرکت موضوع M-60 را باز کرد (طراح اصلی Yu.N. Trufanov) و یک گروه ویژه "A" (رهبر گروه G.N. Perepelitsky) را برای ایجاد PAS و تغییرات بعدی آن سازمان داد.
بلافاصله، طراحان با مشکلات جدی بسیاری مواجه شدند. تشعشعات قدرتمند در حال ظهور نیاز به حل تعدادی از مسائل کاملاً جدید یا هنوز کمی مطالعه شده را ایجاد کرد. تجربه ایجاد و بهره برداری از زیردریایی های هسته ای به دلیل عدم وجود آن قابل استفاده نبود - اولین زیردریایی هسته ای شوروی K-3 "Leninsky Komsomol" تنها در سال 1957 راه اندازی شد.
هواپیماهای دارای نیروگاه هسته ای (ACS) دارای ویژگی های خاص زیادی هستند. لازم بود از محافظت خدمه و بلوک های جداگانه تجهیزات در برابر تشعشعات یک راکتور هسته ای و همچنین فعال شدن موادی که هنگام تابش ساختار هواپیما با شار نوترونی رخ می دهد، اطمینان حاصل شود. تابش باقیمانده آن، بدون استفاده از اقدامات ویژه ای که سطح رادیواکتیویته را کاهش می دهد، باعث می شود که تعمیر و نگهداری آن در عرض دو تا سه ماه پس از خاموش شدن موتور غیرممکن شود. تعمیر و نگهداری از راه دور بدنه هواپیما و موتور مورد نیاز بود. سیستم‌های هواپیما باید تا حد امکان قابل اطمینان در عملیات باشند و طراحی اجزا و اتصالات ساده‌ترین آنها بود و به کمک دستکاری‌کننده‌ها به سرعت تعویض و بررسی می‌شد. نیاز به ایجاد مصالح ساختاری بود که عملکرد و مقاومت در برابر خوردگی خود را در این شرایط حفظ کنند. جرم زیاد هواپیما در سرعت فرود افزایش یافته نیازمند راه حل های اساسی برای مسائل فرود بود.
حفظ جرم و نسبت قدرت به وزن هواپیمای "اتمی" و همچنین رانش های جلویی قابل توجه پایین تر سیستم کنترل خودکار در مقایسه با موتورهای توربوجت معمولی، توانایی دستیابی به ارتفاع پرواز در منطقه هدف بالا را فراهم نمی کند. 13000-14000 متر از سوی دیگر، برد چنین هواپیمایی فقط با زمان و سرعت پرواز تعیین می‌شود و اگر ماشینی با موتورهای توربوجت معمولی، هنگام پرواز تا حداکثر برد، فقط یک پروفیل پروازی داشته باشد. از نظر ارتفاع بهینه است، پس برای یک هواپیمای هسته ای، برد به ارتفاع بستگی ندارد. این ویژگی امکانات تاکتیکی جدیدی را برای هواپیماهای دارای سیستم های کنترل خودکار باز کرد که اجرای عملی آن تنها به ایجاد موفقیت آمیز سیستم های ناوبری و ناوبری در ارتفاعات کم بستگی داشت.
علاوه بر شرکت های هوانوردی، موسسات تحقیقاتی پروفایل آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی و سایر وزارتخانه ها و بخش ها در کار پروژه M-60 شرکت داشتند. در اواسط ژوئیه 1956، OKB-23 یک طراحی اولیه را تکمیل کرد. نتیجه گیری اصلی تدوین شده در پیش نویس به شرح زیر بود. یکی از ویژگی های یک هواپیما با ACS این است که برد نقش تعیین کننده ایفا نمی کند. اصلی ترین آنها ارتفاع و سرعت است که رشد آنها به دلیل رانش جلویی کمتر موتورهای هسته ای در مقایسه با موتورهای توربوجت معمولی پیچیده است. برای مثال، پروژه هواپیمای M-50 دارای سطح نسبی نسبی کل بدنه و ناسل موتور 5,5 درصد از مساحت بال در مقابل 7,5-9 درصد برای هواپیمای دارای نیروگاه هسته ای بود که کیفیت آیرودینامیکی دومی را از 5,8 تا 4.
با همان نسبت قدرت به وزن برخاستن، ارتفاع در منطقه هدف، برای یک هواپیما با سیستم کنترل خودکار در مقایسه با هواپیمای با موتور توربوجت، به 4000 متر کاهش می یابد. برای ماشین با موتورهای هسته ای، مشخصه اصلی نیروگاه، ضریب رانش جلویی (تراست به ناحیه وسط موتور) است. افزایش این ضریب این امکان را فراهم می کند که نیروی رانش مورد نیاز و در نتیجه جرم کل نیروگاه را که تا 35 تا 45 درصد جرم پرواز هواپیما است کاهش دهد و یا ارتفاع پرواز را افزایش دهد.
بر اساس تجزیه و تحلیل طرح ها و پارامترهای موتور، به طور مشترک با OKB A.M. Lyulki، TsIAM و LIP آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، یک موتور توربوجت با سوخت هسته ای (TRDA) از یک طرح "باز" انتخاب شد که در آن هوای جوی به عنوان خنک کننده و مایع کار استفاده می شود. پارامترهای طراحی TRDA: سرعت کروز، مربوط به M = 2,0، رانش برخاست - 22500 kgf.
در نتیجه مطالعه طرح های مختلف نیروگاه در یک هواپیمای هسته ای، OKB-23 به این نتیجه رسید که منطقی ترین آنها قرار دادن موتورها در قسمت دم دستگاه است که حفاظت از خدمه را تسهیل می کند و آیرودینامیک را افزایش می دهد. کیفیت در M-60، جرم کابین خلبان، همراه با حفاظت، به 30٪ از جرم پرواز رسید. بنابراین، مجبور شدیم خود را به دو خدمه محدود کنیم.
برای نگهداری هواپیماهای هسته ای، لازم بود یک پایگاه ویژه با ساختارهای زیرزمینی توسعه یافته، از جمله یک نقطه برای پردازش اولیه ماشین، یک واحد عملیاتی دستکاری کننده ثابت برای سرویس موتورها، ذخیره سازی و سایر امکانات ویژه ساخته شود. سازه‌های زیرزمینی قرار بود محافظت در برابر حملات هوایی و جلوگیری از آلودگی پرتوهای پرسنل خدمات و مناطق اطراف را فراهم کنند.
مطالعات تعداد زیادی مدل انجام شده در تونل های باد، امکان در نظر گرفتن تعدادی طرح بندی با ورودی های هوای مختلف را فراهم کرد. نیاز به محافظت از خدمه در برابر تشعشعات، ارائه دید بصری از کابین خلبان را غیرممکن کرد، که الزامات خاصی را بر تجهیزات هواپیما تحمیل کرد. با توجه به این موضوع، سیستم تجهیزات داخلی هواپیمای M-50، که به عنوان مبنای پروژه M-60 در نظر گرفته شده است، باید با در نظر گرفتن مشخصات یک هواپیمای هسته ای نهایی شود. به منظور ساده سازی و کاهش زمان آزمایش و تنظیم دقیق هواپیما، میاشچف در اولین مرحله آزمایش، جایگزینی راکتور هسته ای را با موتوری با یک محفظه احتراق معمولی که با سوخت معمولی هوانوردی کار می کرد ضروری دانست.
متخصصان OKB الزامات اولیه پروژه یک بمب افکن دوربرد مافوق صوت با موتورهای هسته ای OKB-165 را ترسیم کردند که تحویل یک بمب با وزن 18 تن به فاصله 25000 کیلومتر با سرعت حداقل 2000 کیلومتر در ساعت را فرض می کرد. . در خاتمه پروژه مقدماتی خاطرنشان شد: همانطور که مطالعه اولیه نشان داد، در کنار مشکلات فراوان در ایجاد نیروگاه، تجهیزات و بدنه هواپیما، مشکلات کاملاً جدیدی در تضمین عملکرد زمینی هواپیما و حفاظت از خدمه، جمعیت و زمین در صورت فرود اجباری، این وظایف در پروژه پیش طراحی است که ما هنوز حل نکرده ایم، در عین حال، دقیقاً امکان حل این مشکلات است که به نظر ما تعیین می کند. ، مصلحت ایجاد هواپیمای سرنشین دار با موتور هسته ای در آینده نزدیک». معلوم شد که متخصصان OKB-23 درست گفته اند - این طیف از مشکلات امروز اجازه اجرای هواپیما با سیستم های کنترل خودکار را نمی دهد.
در مارس 1957، یک طرح پیش نویس، عمیقا کار شده و مستدل، آماده شد. الزامات اولیه در آن تایید شد. بمب افکن M-60 قرار بود به عنوان حامل موشک های کروز استفاده شود که دارای سیستم هدایت خودکار و برد 1500-3000 کیلومتر بود. این هواپیما همچنین امکان تعلیق داخلی بمب ها را فراهم می کرد.
با این حال، مشکلات حل نشده باقی ماند: ایجاد یک سیستم کنترل خودکار، توسعه مسائل مربوط به عملیات و نگهداری آن، ویژگی های شار و طیف تابش گامای نوترونی از راکتور، با در نظر گرفتن پراکندگی و انعکاس از سطح زمین. همچنین روش‌های کاهش نوردهی سازه، حفاظت از خدمه (از جمله مسائل نجات آن در مواقع اضطراری)، تأثیر نوردهی بر کیفیت مکانیکی مصالح سازه‌ای فلزی و به‌ویژه غیرفلزی موجود. ایجاد مواد جدید قابل اجرا در این شرایط، مسائل مربوط به عملیات هواپیما مربوط به ایجاد پایگاه ویژه و سیستم های نگهداری از راه دور (دستکاری کننده، نوار نقاله و غیره)، ایجاد تجهیزات ناوبری هوایی جدید که خلبانی را در غیاب کامل بازبینی بصری فراهم می کند. ، از جمله یک سیستم فرود کور (بدون دستور از زمین) که با تشعشعات قدرتمند کار می کند.
نویسندگان با تعیین وظایف اصلی اظهار داشتند: "پس از حل موفقیت آمیز این مسائل، لازم است یک هواپیمای آزمایشی (بر اساس M-50) با موتور هسته ای نصب شده روی آن ایجاد شود. موتور، عملکرد تجهیزات را بررسی کنید. و سیستم های کنترل هواپیما در هوا و زمین، موتور هسته ای را در شرایط پرواز آزمایش کرده و کفایت حفاظت بیولوژیکی خدمه را بررسی کنند.
OKB-23 پیشنهاد کرد که از بمب افکن مافوق صوت M-50 برای ایجاد یک هواپیمای آزمایشی با موتور توربوجت استفاده شود. بررسی چیدمان امکان واقعی چنین استفاده ای از این بمب افکن استراتژیک را نشان داد.
موتور هسته ای آزمایشی که بر اساس موتور سری AL-7 توربوجت ساخته شده بود، قرار بود در دماغه هواپیما نصب شود. خلبان در یک کابین خلبان تک صندلی محافظت شده واقع در بدنه عقب قرار داشت. در M-50، دماغه، همراه با کابین خلبان، با یک محفظه با موتور هسته ای با ورودی هوا از جلو و یک نازل در زیر بدنه جایگزین شد.
در سال 1956، یک شرکت ویژه SKB-500 برای ایجاد یک سیستم کنترل خودکار، که درگیر ایجاد یک نیروگاه بود، سازماندهی شد. در این SKB دو نوع موتور توربوجت اتمی مدار باز با رانش برابر در نظر گرفته شد. در اولین مورد، شفت توربوشارژر در خارج از راکتور قرار داشت؛ این گزینه "بازوی راکر" نام داشت. در مورد دوم، شفت توربوشارژر از داخل در امتداد محور راکتور عبور کرد، نام "کواکسیال" به آن داده شد.
طرح موتور "هم محور" به دلیل بخش میانی کوچکتر، چیدمان بهتر آن در هواپیما و سادگی بیشتر طراحی مناسب تر شناخته شد.
راکتور هسته ای نوترونی حرارتی استوانه ای دارای یک منطقه فعال محدود شده توسط بازتابنده های انتهایی و شعاعی بود. منطقه فعال از عناصر سوخت سرامیکی مونتاژ شد که در آن کانال های طولی برای عبور هوای گرم وجود داشت.
موتور توسط تاسیسات فرودگاه راه اندازی شد. قدرت مورد نیاز برای راه اندازی - 250 اسب بخار عدم وجود پرتاب خودکار با این واقعیت توضیح داده شد که برخاستن یک هواپیمای هسته ای فقط از فرودگاه های ویژه با تجهیزات ثابت برای نگهداری آن امکان پذیر است و بنابراین توصیه نمی شود که واحدهای اضافی در هواپیما داشته باشید.
ویژگی های هواپیما با ACS نیازمند رویکردهای جدیدی برای جابجایی زمینی است. طرح آنها در طرح پیش نویس داده شد. یکی از ویژگی های مشخصه آن، برچیدن دوره ای هواپیما برای جداسازی بخش های دم بدنه از سیستم کنترل خودکار در طول تعمیر و نگهداری معمول است.
در طول طراحی اولیه هواپیمای M-60، همراه با توسعه نسخه اصلی سرنشین دار، انواع هواپیماهای قابل استفاده مجدد بدون سرنشین با موتور توربوجت و بمب افکن مافوق صوت در ارتفاع پایین تا حدی کار شد.
نسخه بدون سرنشین مزایای زیر را به خود اختصاص داد: عدم وجود خدمه جرم حفاظت را از 45-52 تن به 2-3 تن کاهش می دهد که باعث افزایش نسبت قدرت به وزن و مدت پرواز، بالا بردن سقف و بهبود گرفتن می شود. ویژگی های خاموش و فرود، یا با حفظ داده های پرواز در سطح یک نسخه سرنشین دار، اندازه هواپیما را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. عدم وجود کابین خلبان باعث بهبود آیرودینامیک می شود اگر به عنوان مثال از طرح "بال پرواز" استفاده شود، نیازی به حل تعدادی از مسائل مربوط به محافظت از خدمه در برابر تشعشعات ندارد. در عین حال، این گزینه دارای اشکالات قابل توجهی نیز بود که متخصصان OKB اصلاح آنها را در آینده امکان پذیر می دانستند. کنترل هواپیما، هدف گیری و بازگشت آن به فرودگاه دشوارتر می شود، ارائه مانور مورد نیاز در موقعیت هوایی خاص ایجاد شده بسیار دشوار می شود، که می تواند منجر به آسیب بیشتر به هواپیمای بدون سرنشین در مقایسه با هواپیمای سرنشین دار شود. برخاست، فرود و تعمیر فرودگاه پیچیده تر می شود.
امکان دستیابی به برد عملاً نامحدود برای PAS در هر ارتفاع پروازی این امکان را فراهم کرد که سؤال ایجاد یک بمب افکن مافوق صوت دوربرد در ارتفاع پایین مطرح شود. مزیت اصلی چنین هواپیمایی آسیب پذیری کم آن در برابر سامانه های پدافند هوایی دشمن است.
این امکان در طرح پیش نویس در نظر گرفته شد. مشکلات اصلی شناسایی شده در این مورد، اول از همه، مربوط به ایجاد یک سیستم ناوبری و هدایت هواپیما، یک سیستم نجات خدمه قابل اعتماد، و اطمینان از استحکام و استحکام لازم سازه است که در فشارهای سرعت بالا کار می کند.
محاسبات نشان داده است که یک هواپیمای کم ارتفاع دارای سرعت کروز 1500-1700 کیلومتر در ساعت، ارتفاع عملیاتی 500-1000 متر، سقف 11000-12000 متر و سرعت فرود 330-350 کیلومتر در ساعت خواهد بود. . در سال 1957، علاوه بر یافتن راه‌هایی برای بهبود ویژگی‌های هواپیمای M-60 با موتور توربوجت "باز"، انواع ماشین‌هایی با موتورهای طرح‌های دیگر کار شد: موتور اتمی-شیمیایی، موتورهای "کواکسیال" طرح با یک راکتور سرامیکی باز، یک طرح ترکیبی و یک طرح "بسته" با خنک کننده های متوسط.
در نتیجه تحقیقات، یک توربوجت ترکیبی از طرح "باز" انتخاب شد که در هنگام برخاستن و فرود، در حالت توربوجت و در پرواز کروز به عنوان رم جت عمل می کند. یک هواپیمای سرنشین دار با چنین موتوری می تواند وظایف یک هواپیمای شناسایی و یک حامل پرتابه را انجام دهد. در همان زمان، وزن برخاست آن به 135-145 تن، سرعت - 4200-4800 کیلومتر در ساعت، ارتفاع - 21-23 کیلومتر، زمان پرواز - 8-10 ساعت رسید.
در ماه مه 1958، گزارشی در مورد کار انجام شده در قالب یک الحاقیه به طرح پیش نویس ظاهر شد، که خاطرنشان کرد: "توسعه سریع تجهیزات نظامی و سیستم های پدافند هوایی امکان استفاده مؤثر از یک بمب افکن را با تردید مواجه می کند. مشخصات پرواز داده شده در طرح پیش نویس V = 2200-2500 کیلومتر در ساعت، H = 12-14 کیلومتر، با توجه به اینکه چارچوب زمانی ممکن برای ایجاد چنین هواپیما می تواند - 1962-1963 باشد.
در نتیجه مطالعه هواپیما و نیروگاه، امکان افزایش سرعت طراحی به 3000-3200 کیلومتر در ساعت و ارتفاع پرواز تا 18-20 کیلومتر با برد پروازی 25000-30000 کیلومتر تأیید شد.
یک هواپیما با چنین ویژگی های پروازی می تواند به عنوان یک هواپیمای شناسایی راهبردی دوربرد و به عنوان حامل هواپیمای پرتابه برای نابودی اهداف دریایی و زمینی انفرادی دشمن کاربرد جنگی پیدا کند. هواپیمای هسته‌ای را می‌توان به‌عنوان رهگیر هواپیماهای دشمن نیز ساخت و ابزارهای موقعیت‌یابی قدرتمندی برای شناسایی و تعلیق پرتابه‌های هوا به هوا بر روی آن داشته باشد.
کار موفقیت آمیز بیشتر بر روی یک راکتور سرامیکی، در مورد مشکل خنک کننده هواپیما و واحدهای نیروگاهی، و ایجاد مواد ساختاری مقاوم در برابر حرارت، افزایش سرعت به M = 4,5 و ارتفاع پرواز به 23-26 کیلومتر را ممکن می کند. .
پروژه PAS M-60 اولین تلاش در اتحاد جماهیر شوروی برای استفاده از موتورهای هسته ای در هواپیما بود. این مشکل به قدری جدید و پیچیده بود که تاکنون راه حل نهایی آن چه به طور کلی و چه به طور خاص حتی قابل پیش بینی به موقع نیست.
size=1]منابع:
Kudryavtsev V. هواپیمای اتمی: آینده در زمان گذشته // هوانوردی و زمان. 2004. شماره 4. ص 16-20.
Sovenko A. M-50: خلاص شدن از توهم // هوانوردی و زمان. 2005. شماره 1. ص 16.
گرک آ. سوار بر راکتور: یک هواپیمای اتمی // مکانیک محبوب. 2003. شماره 5. صص 28-32.
Brook A.، Smirnov S.، Udalov K. هواپیمای هسته ای: اتوپیا یا واقعیت؟ // بال های سرزمین مادری. 2001. شماره 11. S.6-8.
Rigmant V. بررسی مختصر هواپیما با YASU // Wings of the Motherland. 2013. شماره 9-10. صص 79-80.