В 2012 году наша страна отметила столетний юбилей создания Военно-воздушных сил России. Сотрудники ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» могут смело сказать, что их связывают с ВВС более чем 60-летние неразрывные узы долгой, напряженной, творческой совместной работы.
Эти связи сложились с самых первых лет развертывания в нашей стране атомного проекта. В 1946 году в нашей стране началась разработка конструкции атомной бомбы. Для этого при лаборатории № 2 АН СССР было образовано специальное конструкторское бюро — КБ-11 (с 1967 года Всесоюзный научно-исследовательский институт экспериментальной физики, с 1991 года Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»)).
Сложность создания атомной бомбы по сравнению с обычной авиабомбой заключалась в следующем: кроме разработки самого атомного заряда необходимо было разработать корпус бомбы, систему автоматики срабатывания атомного заряда, систему автоматики задействования самой бомбы, систему обеспечения безопасности на всех этапах эксплуатации атомной бомбы и систему проверки и контроля всей автоматики, систему сбрасывания.
В этот же период специалисты ОКБ Туполева, используя в качестве прототипа известный американский бомбардировщик В-29, создали самолет Ту-4 для оснащения его атомным оружием.
Самолет ТУ-4 – первый авиационный носитель ядерных боеприпасов в отечественных ВВС
Под руководством главного конструктора КБ-11 Ю.Б. Харитона и главного конструктора А.Н.Туполева в короткие сроки специалисты КБ-11, совместно с бригадой вооружения ОКБ Туполева, провели доработку трех самолетов Ту-4 для испытаний нового оружия. Эти самолеты получили индекс Ту-4А (атомные), и стали первыми авиационными носителями атомных боеприпасов в ВВС.
После успешного испытания 29 августа 1949 года первого атомного заряда, установленного на металлической вышке, в мае 1950 года в КБ-11 завершается разработка чертежно-технической, технологической и эксплуатационной документации на авиабомбу РДС-1, а с 1951 года начинается ее производство.
В 1951 году в КБ-11 создается два следующих атомных заряда для атомных авиабомб РДС-2 и РДС-3, проводится их отработка и полигонные испытания. Физическая схема этих двух атомных зарядов в значительной степени базировалась на результатах научно-исследовательских работ ученых и экспериментаторов КБ-11. В конструкции зарядов нашли воплощение новые технические решения, выработанные в КБ-11. Все это позволило создать сначала РДС-2 (которая имела меньшие весогабаритные параметры, чем РДС-1, но превосходила ее по мощности взрыва в 2 раза), а затем РДС-3 (которая по мощности превосходила РДС-1 в 3 раза).
Атомные бомбы РДС-2 и РДС-3 также мог доставлять к месту боевого использования только Ту-4А.
Первый сброс бомбы с самолета с подрывом атомного заряда произошел 18 октября 1951 года в 13.00 по московскому времени. Самолет Ту-4А под командованием полковника К. Уржунцева сбросил на Семипалатинском полигоне бомбу с зарядом РДС-3 мощностью около 40 килотонн.
В 1953 году специалистами КБ-11 создается атомный заряд еще меньших (чем для РДС-2 и РДС-3) габаритов, что позволило на основе этого заряда создать атомную бомбу, получившую индекс РДС-4. Поскольку у РДС-4 габариты были меньше, чем у предшественниц, РДС-4 смог доставлять к месту боевого использования реактивный фронтовой бомбардировщик Ил-28, выпущенный в ОКБ-240, под руководством главного конструктора С.В.Ильюшина. Атомная бомба РДС-4 стала первым ядерными боеприпасом, поставляемым ВНИИЭФ в отечественные ВВС.
РДС-4 – первый ядерный боеприпас, поставлявшийся ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” в отечественные ВВС
Интересно отметить, что самолетам Ил-28 пришлось побывать и за океаном. В разгар «холодной войны», во время Карибского кризиса 1962 года, самолеты-разведчики ВВС США обнаружили не только развертывание ракет С-75 на позициях Кубы. Они обнаружили на палубе корабля, идущего на Кубу, разобранные Ил-28, которые оставались в перечне наступательного оружия, способного наносить ядерные удары по территории США. Позднее эти самолеты сфотографировали на аэродромах в западной и восточной оконечностях острова. Всего на эти базы, находившиеся в 90 милях от побережья Флориды, доставили 42 бомбардировщика Ил-28. Только после получения согласия советской стороны о выводе с острова этих самолетов Президент США Д.Ф.Кеннеди 20 ноября объявил в своем обращении к нации: «Председатель Совета Министров Хрущев сообщил мне сегодня, что все бомбардировщики Ил-28, находящиеся на Кубе, будут вывезены оттуда в 30-дневный срок. Принимая во внимание, что эта мера сильно способствует ослаблению опасности, угрожающей нашему континенту, я сегодня проинструктировал Министра обороны снять установленный нами для Кубы морской карантин…».
Расскажем и о некоторых других типах самолетов ВВС, ядерные и термоядерные боезаряды и боеприпасы для которых разрабатывались в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ».
В 1953 году, одновременно с полигонными испытаниями атомной бомбы РДС-4, блестящие результаты были получены при испытании первого термоядерного заряда РДС-6С, разработка которого завершила напряженный комплекс работ, начатых еще в 1948 году. Заряд РДС-6С, имеющий весогабаритные параметры атомной бомбы РДС-1, превосходил её по мощности взрыва экспериментального образца в 20 раз. Успешное испытание заряда РДС-6С открыло путь создания на его основе водородной бомбы.
РДС-6С
Для боевого использования подобного ядерного боеприпаса требовался свой носитель. В это время в ОКБ-156 А.Н. Туполева завершалась разработка реактивного бомбардировщика средней дальности Ту-16. Реактивный бомбардировщик средней дальности Ту-16 начал разрабатываться в ОКБ А.Н. Туполева в 1948 г. после несколько неудачной конкурсной работы по фронтовому бомбардировщику Ту-14.
Одним из главных направлений научных исследований, проводившихся в ЦАГИ после войны, была разработка аэродинамической компоновки тяжелого самолета со стреловидным крылом. Основываясь на работах немецких конструкторов над проектом EF-132, а также на собственных продувках моделей стреловидных крыльев, ученые ЦАГИ предложили для Ту-16 крыло с удлинением порядка 7-9 и углом стреловидности 35°. Так в первом приближении сложился тот облик Ту-16, который через несколько лет вызовет восхищение всей мировой авиационной общественности.
Первый серийный бомбардировщик № 3200101 был выпущен 29 октября 1953 года, а до конца года заказчику сдали еще один самолет. В следующем году в Казани изготовили уже 70 таких машин.
Самолет ТУ-16 – первое отечественное массовое авиационное средство доставки свободнопадающих атомных бомб для ВВС, первый ракетоносец.
Впервые публично машину показали 1 мая 1954 г., когда девятка Ту-16 прошла над Красной площадью. Организаторы показа рассчитывали на достижение большого эффекта, для чего летчику-испытателю М.А. Нюхтикову приказали снизиться до уровня трибун, а у храма Василия Блаженного стремительно уйти ввысь. Опытный пилот понимал, какая опасность таится в полученном приказе, но не выполнить его не мог. Он пошел на компромисс: лишь слегка снизился над Красной площадью, но при этом разогнал Ту-16 до максимальной скорости. Рев двигателей бомбардировщика произвел такое сильное впечатление, что о самодеятельности Нюхтикова никто даже не вспомнил.
Именно Ту-16 с индексом А стал первым отечественным массовым авиационным средством доставки свободнопадающих атомных бомб, в основе которых лежали созданные в КБ-11 атомные заряды. Этот же самолет был использован в дальнейшем и для доставки термоядерных бомб, а честь испытания 22 ноября 1955 года первой советской термоядерной бомбы РДС-37 принадлежит экипажу Ту-16А во главе с Героем Советского Союза А Ф. Головашко.
Хорошо освоенные экипажами, Ту-16А уже во второй половине 1950-х годов превратились в одну из важнейших составляющих ядерного щита СССР.
Ту-16А принадлежит слава одного из главных участников советских ядерных испытаний, проводившихся на полигонах № 2 под Семипалатинском и № 6 на Новой Земле. С самолета прошли проверку все спецбоеприпасы, которые полагались ему по штату, включая ракеты. Последний сброс атомной бомбы в СССР состоялся также с борта Ту-16А в конце 1962 г., перед вступлением в силу Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах. Однако Ту-16 продолжал служить отечеству еще многие годы в качестве ракетоносца, о чем мы расскажем ниже.
А вот созданная в КБ-11 самая мощная термоядерная “сверхбомба” (50 мегатонн) была сброшена 30 октября 1961 года в ходе испытаний на Новой земле с самолета Ту-95 с индексом В.
Ту -95 изначально создавался для решения главной стратегической задачи — доставки ядерных и термоядерных боеприпасов. Эскизный проект на самолет «95» получил положительное заключение Авиационно-технического комитета при Главнокомандующем ВВС 31 октября 1951 года. В 1954-55 годах Куйбышевский авиазавод № 18 передал ВВС 15 этих серийных бомбардировщиков. В НАТО самолет Ту-95 получил кодовое обозначение Bear (Медведь).
Самолет ТУ-95
Для доставки мощных ядерных и термоядерных бомб был разработан и строился отдельный вариант бомбардировщика под названием Ту-95А. Он отличался термостабилизированным грузоотсеком, термозащитным покрытием белого цвета нижней части фюзеляжа и светозащитными шторками в кабинах экипажа защищающих самолет и экипаж от действия ядерного взрыва.
Именно эту машину специалисты КБ-11 и выбрали за основу для испытания “сверхбомбы”. В Туполевском ОКБ его переоборудовали в самолет Ту-95В. Самолет Ту-95В отличался от стандартных Ту-95А тем, что вместо бомболюков под бомбы нормальных габаритов, он имел систему подвески спецбоеприпаса, габариты, которого выходили за пределы грузоотсека. Эти работы проводились в Жуковском с мая по сентябрь 1956 года, после чего Ту-95В был принят заказчиком и передан для проведения летных испытаний.
«Сверхбомба»
В это время в “холодной войне” наступила пауза и испытания “сверхбомбы” отложили. Однако в 1961 году с началом нового витка «холодной войны», испытания «свербомбы» вновь стали актуальными. Было принято решение об испытаниях ее на полигоне Новая Земля, тогда и пришло время Ту-95В. На Ту-95В выполнили капитальный ремонт, заменили все разъемы в системе электроавтоматики сброса, сняли створки грузоотсека, так как реальная бомба по габаритам и массе оказалась несколько больше предполагаемой — реальная масса бомбы составила 24 тонны, да плюс еще специально созданная парашютная система весила 800 кг (сейчас утверждают, что разработанная для испытаний в КБ-11 совместно с ВВС система поэтапной вытяжки основного парашюта стала первой конверсионной работой в истории ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»).
Ту-95
Подготовленный Ту-95В перегнали на северный аэродром в поселок Ваенга. Вскоре он со специальным термозащиным покрытием белого цвета и реальной бомбой на борту, пилотируемый экипажем во главе с Героем Советского Союза летчиком А.Е.Дурновцовым, взял курс на Новую землю.
Испытание “сверхбомбы” стало определенным импульсом к подготовке и вступлению в 1963 году в силу краеугольного для человечества Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах.
Нужно отметить, что в истории сотрудничества ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” и ВВС были совместные работы в интересах других родов войск министерства обороны. Интересно, что в этих работах ВВС активно помогал ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” создавать свои специзделия.
Примером таких работ может служить отработка конструкции ядерного заряда для головной части противолодочной ракеты “Вихрь”. Развернулась эта работа в разгар “холодной войны” начала 60-х годов. В то время атомный подводный флот США стал представлять реальную угрозу для нашей страны, и руководство ВМФ предложило программу создания противолодочной обороны от АПЛ США. Были построены противолодочные крейсеры “Москва”, “Ленинград”, “Киев”, “Минск”, “Новороссийск”. Для вооружения этих кораблей по заказу ВМФ и требовалось создать противолодочную ракету “Вихрь” с ядерной головной частью.
Основной проблемой при разработке ЯБП противолодочной ракеты стали проблемы прочности, связанные с моментом ее приводнения, когда ракета и ее головная часть испытывали удар о воду с перегрузкой до 800g. Необходимо было найти способ срезать пик нагрузки, чтобы на заряд пропустить нагрузку не более 400g. Для этого специалистами ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” были разработаны специальные крешерные системы крепления заряда в головной части ракеты. Начались испытания.
На начальном этапе работ (1960-1963 годы) испытания проводились с использованием прямых пусков ракет и продвигались медленно. Но когда в 1963 году пуски ракет заменили на сбросы с самолетов с обеспечением натурных условий ее вхождения в воду, эффективность испытательных работ возросла. Всего было проведено около 10 испытательных сбросов ракеты с самолетов. В 1965 году программа создания противолодочной ракеты “Вихрь” закончилась успешными государственными испытаниями – двумя пусками ракеты “Вихрь” с противолодочного крейсера “Москва”. По итогам испытаний заряд для ракеты был передан в серийное производство.
Другим примером помощи ВВС в работе для ВНИИЭФ могут быть начатые в 1967 году испытания новой противолодочной ракеты “Вьюга” с подводным стартом для оснащения многоцелевых АПЛ. Здесь использовался тот же заряд, что и в «Вихре», но в связи с иными, более жесткими требованиями, крешерную систему потребовалось доработать. Для доработки системы было проведено 15 сбросов новой ракеты с самолетов и уже в 1969 году противолодочная ракета “Вьюга” была принята на вооружение.
Интересно сказать, что параллельно с работой над “Вьюгой”, в 1967 – 1969 годах наши коллеги ВНИИТФ создавали первую авиационную глубинную бомбу РЮ-2. В этой бомбе предполагалось использовать тот же самый ударопрочный заряд, разработанный во ВНИИЭФ для ракет “Вихрь” и “Вьюга”. Однако и здесь, из-за специальных требований, крешерную систему для РЮ-2 пришлось видоизменять и, как следствие, проводить новые испытания. Для испытаний также использовались сбросы бомбы с самолетов. По программе испытаний было проведено 12 таких сбросов. Первая глубинная бомба РЮ-2 разработки ФГУП “РФЯЦ-ВНИИТФ” с ударостойким ядерным зарядом разработки ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” была сдана в серийное производство в 1969 году.
В целом, за 10 лет напряженной работы, во ВНИИЭФ удалось отработать и создать универсальную (для трех типов носителей: “Вихрь”, РЮ-2, “Вьюга”) ударостойкую конструкцию ядерного заряда. Этот заряд, с использованием соответствующей типу носителя крешерной системы, разместили в корпусах каждого их трех носителей. Задачу удалось решить в сотрудничестве с ВВС, которые предоставили авиацию для исследований. Экспериментальные сбросы ракет и бомб в ходе исследований проводились с самолетов БС-12Р, Ил-12Р, Ту-142 и вертолетов.
Бурное развитие средств ПВО на рубеже 60-х годов привело к тому, что бомбардировщик должен был либо преобразиться, либо окончательно уступить свою роль ракетам. В этой связи, ведущие авиационные державы приступили к созданию авиационных ракетных комплексов, состоящих из самолета-носителя с большой дальностью полета и крылатой или баллистической ракеты класса «воздух-поверхность». Такая комбинация давала возможность ракетоносцу наносить удар по стратегическим целям, не входя в зону ПВО противника.
Первой стратегической крылатой ракетой, стоявшей на вооружении в ВВС, была ракета Х-20, разработанная в ОКБ-155 А.И. Микояна, и предназначенная для нанесения ударов по стратегическим наземным целям.
Разработка ракеты началась в ОКБ-155 А.И. Микояна на основании Постановления СМ СССР от марта 1954 г. Боевая часть ракеты – ядерная, при этом в соответствии с проектными оценками при стартовой массе ракеты около 12 т, 3,5 т отводилось под БЧ. Разработка БЧ проводилась в КБ-25 под руководством главного конструктора Н.Л. Духова. В начале разработки в БЧ устанавливался термоядерный заряд разработки НИИ-1011, но в последующем он был заменен на заряд разработки КБ-11, который имел в 2 раза меньшие весогабаритные параметры и в 1,5 раза большее значение мощности взрыва. Масса БЧ при этом была уменьшена на 1200 кг.
Носителем комплекса служил самолет Ту-95К. На вооружение комплекс был принят в 1960 г., а в 1962 г. начинается серийное производство модернизированного комплекса с термоядерным зарядом КБ-11 для Ту95КМ.
А вот носителем ракетного комплекса К-10-26, оснащенного ракетой КСР-2 и сверхзвуковой высотной противокорабельной крылатой ракетой КСР-5, которую разработали в МКБ А.Я. Березняка, стал уже известный нам Ту-16. Летные испытания комплекса с ракетой КСР-5 начались в 1965 г. и закончились в 1968 г.
КСР-5 была одной из лучших для своего времени и на протяжении почти двух десятилетий оставалась эффективным вооружением ракетоносцев Ту-16.
Ядерная боевая часть ракеты была разработана во ВНИИА. Для оснащения БЧ вначале был использован атомный заряд, а в 1970 г. – термоядерный заряд. Оба заряда были разработаны во ВНИИЭФ.
Ракетный комплекс К-10-26 оставался на вооружении до последних лет существования советской морской авиации. К концу 1981 года в морской авиации СССР насчитывалось около 200 Ту-16 — порядка 40% всех имевшихся на вооружении флота Ту-16.
Окончательное списание комплекса К-10-26 произошло в 1994 году, когда сняли с вооружения самолеты Ту-16.
В начале 1975 года ОКБ, возглавляемое Алексеем Андреевичем Туполевым (сыном А.Н. Туполева), приступило к разработке эскизного проекта сверхзвукового стратегического бомбардировщика, способного доставить ядерное оружие на территорию США.
Защита эскизного проекта состоялась в середине 1976 г., после чего началась постройка макета бомбардировщика. На этом этапе заявлялись следующие характеристики:
— дальность без дозаправки с нагрузкой 9 т — 14000 км;
— максимальная высота полета — 18000-20000 м;
— максимальная бомбовая нагрузка — 40000 кг;
— максимальная масса топлива — 162200 кг.
Во второй половине ноября 1981 г. машина «70-01» начала пробные рулежки на аэродроме в Жуковском. Первый полет летчик-испытатель Веремей выполнил 18 декабря 1981 г.
Первые серийные Ту-160 начали службу в мае 1987 года. Самолет понравился летчикам. Белоснежная машина оказалась очень «летучей», легкой в управлении, обладала отличными разгонными качествами и скороподъемностью («сама шла вверх»), устойчиво держалась на малых скоростях, что упрощало посадку (минимальная скорость равнялась 260 км/ч).
Отношение к Ту-160, окрещенному «гордостью нации» до сегодняшнего дня остается очень уважительным.
Самолет ТУ-160
В 1991 г. для вооружения Ту-160 принимается тактическая КР Х-59. Ракета оснащена ядерной БЧ, разработанной во ВНИИА, с атомным зарядом нового поколения разработки ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ».
С освоением этого ракетного вооружения самолет Ту-160 в полной мере стал глобальным ударным комплексом. Если вспомнить, что практическая дальность самолета составляет 12300 км, то при старте крылатых ракет с половины этой дистанции радиус удара будет равен 9150 км. И эта величина может значительно возрасти при использовании дозаправки в воздухе.
Еще одним ядерным боеприпасом для ВВС является система С-155М с ракетой класса «воздух-воздух» К-33С. Ракета К-33С оснащается ядерной БЧ с атомным зарядом, разработанным во ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Система используется в авиации ПВО и входит в состав вооружения истребителя-перехватчика МиГ-31, а также дальнего сверхзвукового перехватчика Ту-128.
В последние годы к основной тематике, связывавшей и связывающей ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» с авиацией, присоединилось новое направление — разработка и внедрение суперкомпьютерных технологий комплексного имитационного моделирования в авиационную промышленность для создания новых конкурентоспособных образцов авиационной техники.
В рамках проводимой с 2010 года работы над проектом “Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий” в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» поэтапно решались и к настоящему времени во многом уже решены задачи создания вычислительной базы для высокотехнологичных отраслей промышленности и разработки отечественного программного обеспечения для комплексного имитационного 3D моделирования сложных технических систем на супер-ЭВМ. Проведенные работы позволили с 2011 года приступить к практическому внедрению этих технологий в работы научных и проектных организаций промышленности, в том числе и в авиационную отрасль.
Сегодня в рамках проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» специалисты ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» совместно со специалистами предприятий авиационной отрасли (ОАО «Компания Сухой», ОАО «НПО Сатурн», ФГУП «ЦИАМ им. Баранова», ФГУП «ЦАГИ им. Жуковского», ОАО «КБ Камова», ФГУП «ГосМКБ Вымпел», ФГУП «ЦНИИМаш») провели широкомасштабную верификацию разработанных во РФЯЦ-ВНИИЭФ пакетов программ имитационного 3D моделирования. В рамках работы по верификации было решено более 10000 различных вариантов задач. В том числе и ряд практических. В качестве конкретных примеров этапа можно привести следующие:
— В области гражданской авиации — оптимизация летно-технических характеристик среднемагистрального пассажирского лайнера Сухой Суперджет-100, пассажирского магистрального самолета МС-21. Показательным примером применения суперкомпьютерных технологий в области гражданской авиации является решение задачи сертификации нового российского самолета Сухой Суперджет-100. Без проведения полномасштабных экспериментальных работ специалисты доказали его надежность и безопасность в возможных аварийных ситуациях (разрыв пневматика шасси при взлете и посадке; аварийная посадка с частично выпущенными шасси) и получили сертификат «Международного Авиационного Комитета». Обычно для этих целей строится натурный макет, стоимость которого вместе с испытаниями составляет сотни миллионов рублей.
— В области военной авиации — модернизация самолетов Су-27, МиГ-29 и самолета 5-го поколения. Например, расчет аэродинамических характеристик боевого маневренного самолета.
Успешная реализация совместными усилиями специалистов ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» и специалистов авиационной отрасли задачи ввода в эксплуатацию отечественных суперкомпьютерных технологий комплексного имитационного моделирования системы «виртуальный самолет (двигатель)» будет несомненно способствовать расширению и укреплению связей ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» и ВВС России. Будет способствовать приданию этим связям нового, более высокого статуса. Ведь станет возможным говорить не только о вкладе ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в разработку современного вооружения для ВВС. Можно будет уже говорить и о вкладе ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в само создание новых образцов современной авиационной техники для ВВС России.
Опубликовано в журнале «Атом» № 57, 2013