В ходе этих встреч были сформулированы и основные цели создания ЛАЛ, в т.ч. изучение влияния радиационного излучения на агрегаты и системы самолета, проверка эффективности компактной защиты от излучения, экспериментальное исследование отражения гамма- и нейтронного излучений от воздуха на различных высотах полета, освоение эксплуатации атомных силовых установок. Компактная защита стала одним из «ноу-хау» туполевцев. В отличие от ОКБ-23, проекты которого предусматривали помещение экипажа в капсулу со сферической защитой постоянной во всех направлениях толщины, конструкторы ОКБ-156 решили применить защиту переменной толщины. При этом максимальная степень защиты предусматривалась лишь от прямого излучения реактора, т.е. сзади пилотов. В то же время, боковое и переднее экранирование кабины следовало свести к минимуму, обусловленному необходимостью поглощения излучения, отраженного от окружающего воздуха. Для точной оценки уровня отраженного излучения, в основном, и ставили летный эксперимент.
К работе по ЛАЛ подключились многие отделы ОКБ, так как переделке подверглись фюзеляж самолета и значительная часть оборудования и агрегатов. Основная нагрузка легла на компоновщиков (С.М. Егера, Г.И. Зальцмана, В.П. Сахарова и др.) и на отдел силовых установок (К.В. Минкнера, В.М. Вуля, А.П. Балуева, Б.С. Иванова, Н.П. Леонова и др.). Руководил всем сам А.Н. Туполев. Своим ведущим помощником по этой теме он назначил Г.А. Озерова.
Для предварительного изучения и приобретения опыта работы с реактором предусматривалась постройка наземного испытательного стенда, проектные работы по которому были поручены Томилинскому филиалу ОКБ, возглавляемому И.Ф. Незвалем. Стенд создавался на основе средней части фюзеляжа Ту-95, причем реактор установили на специальной платформе с подъемником, и при необходимости он мог опускаться. Радиационная защита на стенде, а затем и на ЛАЛ, изготовлялась с использованием совершенно новых для авиации материалов, для производства которых потребовались новые технологии. Они были разработаны в отделе неметаллов ОКБ под руководством А.С. Файнштейна. Защитные материалы и элементы конструкции из них были созданы совместно со специалистами химической промышленности, проверены ядерщиками и признаны пригодными для применения. В 1958 г. наземный стенд был построен и перевезен на Половинку – так называлась экспериментальная база на одном из аэродромов под Семипалатинском. В июне следующего года состоялся первый запуск реактора на стенде. В ходе его испытаний удалось выйти на заданный уровень мощности, опробовать приборы контроля радиации, систему защиты, выработать рекомендации летному экипажу. Одновременно подготовили и реакторную установку для ЛАЛ.
Ту-95ЛАЛ. На переднем плане – контейнер с датчиком излучения
Размещение реактора и датчиков облучения на Ту-95ЛАЛ
В летающую лабораторию, получившую обозначение Ту-95ЛАЛ, был переоборудован серийный стратегический бомбардировщик Ту-95М №7800408 с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12М мощностью по 15000 л.с. Все вооружение с самолета было снято. Экипаж и экспериментаторы находились в передней герметической кабине, где также размещался датчик, фиксировавший проникающее излучение. За кабиной был установлен защитный экран из свинцовой 5-см плиты и комбинированных материалов (полиэтилен и церезин) общей толщиной около 20 см. В бомбоотсеке, где в будущем должна была располагаться боевая нагрузка, был установлен второй датчик. За ним, ближе к хвосту самолета, располагался реактор. Третий датчик находился в задней кабине машины. Еще два датчика смонтировали под консолями крыла в несъемных металлических обтекателях. Все датчики были поворотными вокруг вертикальной оси для ориентации в нужную сторону.
Сам реактор был окружен мощной защитной оболочкой, также состоявшей из свинца и комбинированных материалов, и никакой связи с двигателями самолета не имел – служил только источником излучения. Дистиллированная вода использовалась в нем как замедлитель нейтронов и одновременно как теплоноситель. Нагретая вода отдавала тепло в промежуточном теплообменнике, входившем в замкнутый первичный контур циркуляции воды. Через его металлические стенки тепло отводилось в воду вторичного контура, в котором рассеивалось в водо-воздушном радиаторе. Последний продувался в полете потоком воздуха через большой воздухозаборник под фюзеляжем. Реактор немного выходил за обводы фюзеляжа самолета и прикрывался металлическими обтекателями сверху, снизу и по бокам. Поскольку круговая защита реактора считалась достаточно эффективной, в ней были предусмотрены открываемые в полете окна для проведения экспериментов по отраженному излучению. Окна позволяли создавать пучки излучения в различных направлениях. Управление их открытием и закрытием производилось с пульта экспериментаторов в кабине экипажа.
Постройка Ту-95ЛАЛ и оснащение необходимым оборудованием заняли 1959-60 гг. К весне 1961 г. «самолет стоял на аэродроме под Москвой, – продолжает рассказ Н.Н. Пономарев- Степной, – и приехал Туполев с министром Дементьевым посмотреть на него. Туполев объяснял систему защиты от излучений: «Надо, чтобы ни малейшей щели не было, иначе нейтроны через нее выйдут». «Ну и что?» – не понял министр. И тогда Туполев объяснил по-простому: «В морозный день ты выйдешь на летное поле, и ширинка у тебя будет расстегнута – все замерзнет!» Министр рассмеялся – мол, теперь с нейтронами все понятно…»
С мая по август 1961 г. на Ту-95ЛАЛ было выполнено 34 полета. Летали испытатели М.М. Нюхтиков, Е.А. Горюнов, М.А. Жила и др., ведущим по машине был инженер Н.В. .Пашкевич. В летных испытаниях участвовали руководитель эксперимента Н. Пономарев-Степной и оператор В. Мордашев. Исследования радиационной обстановки в кабине пилотов и за бортом проводили физики В. Мадеев и С. Королев. Полеты проходили как с «холодным» реактором, так и с работающим. Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств ядерными компонентами.
Дальнейшая судьба самолета Ту-95ЛАЛ похожа на судьбы многих других выдающихся самолетов в Советском Союзе – он был уничтожен. После завершения испытаний он долгое время стоял на одном из аэродромов под Семипалатинском, а в начале 1970-х гг. был передан на учебный аэродром Иркутского военного авиационно-технического училища. В горбачевский период сокращения стратегических вооружений самолет разобрали на части и выбросили на свалку, с которой он попал в металлолом.
Данные, полученные в ходе испытаний Ту-95ЛАЛ, позволили ОКБ А.Н. Туполева совместно со смежными организациями разработать крупномасштабную, рассчитанную на два десятилетия программу развития тяжелых боевых самолетов с ядерными силовыми установками и приступить к ее реализации. Поскольку ОКБ-23 уже не существовало, туполевцы планировали заняться как дозвуковыми, так и сверхзвуковыми стратегическими самолетами. Важным этапом на этом пути должен был стать экспериментальный самолет «119» (Ту-119) с двумя обычными турбовинтовыми двигателями НК-12М и двумя разрабатываемыми на их основе атомными НК-14А. Последние работали по закрытому циклу и во время взлета и посадки имели возможность использовать обычный керосин. По сути, это был тот же Ту-95М, но с реактором по типу ЛАЛ и системой трубопроводов от реактора к внутренним двигателям. Поднять в воздух эту машину предполагалось в 1974 г. По замыслу Туполева, Ту-119 был призван играть роль переходного к самолету с четырьмя НК-14А, основным назначением которого должна была стать противолодочная оборона (ПЛО). Работу над этой машиной намечалось начать во второй половине 1970-х гг. За основу собирались взять пассажирский Ту-114, в сравнительно «толстый» фюзеляж которого легко вписывались и реактор, и комплекс противолодочного вооружения.
