Серафим Куликов - Авиация и ядерные испытания

Определение мощности взрыва полного тротилового эквивалента (ПТЭ) при испытаниях являлось одной из главных задач. Основным способом экспериментального определения ПТЭ взрыва при атмосферных испытаниях был принят метод, основанный на регистрации развития светящейся области в течение ее первой фазы, — метод «огненного шара» (ОШ). Этот метод, обладавший высокой точностью, имел основное применение в наземных измерительных комплексах полигонов. Наши испытатели совместно с представителями ОКБ-156 МАП и ИХФ АН СССР внедрили метод ОШ в систему самолетных измерений путем установки на самолет-носитель Ту-16 камеры СК-ЗМ, применяемой в комплексе наземных измерений. Однако работу до практического применения довести не удалось из-за их особенностей конструктивного исполнения. Для метода ОШ требовалась разработка, изготовление и внедрение на самолет специальной дальномерной системы, фиксирующей расстояние от камеры до точки взрыва. Вместе с тем наземные измерения мощности взрыва методом ОШ позволили оценить и внедрить в систему самолетных измерений приборы, основанные на использовании других принципов.

Были также проведены работы по использованию доработанных штатных самолетных аэрофотоаппаратов (АФА) для измерений мощности по методу ОШ. Доработанные АФА давали возможность фиксировать на неподвижную фотопленку через вращающийся обтюратор развитие ОШ в первой фазе свечения. Вмонтированный в АФА фотоэлемент обеспечивал регистрацию моментов экспонирования. При этом имелась возможность в одном полете неоднократно проводить измерения с предварительной частичной перемоткой пленки АФА перед очередным взрывом. АФА имели длиннофокусные объективы, что позволяло получать изображения ОШ более четко и больших размеров, чем это было возможно на СК-ЗМ. Идея внедрения этих средств сулила в сочетании с дальномерными системами хорошую перспективу. Однако задержки в разработке специальных дальномерных систем на этом этапе не позволили использовать эти методические проработки с должным эффектом.

Работы по внедрению метода ОШ послужили основой для формирования требований на разработку специальных самолетов-лабораторий.

Другой метод определения мощности взрыва был основан на регистрации длительности первой фазы свечения ОШ — метод «минимума». Этот метод является эмпирическим, основанным на обработке результатов совместных измерений по методу «огненного шара» и измерений длительностей первой фазы свечения взрыва.

В системе самолетных измерений метод «минимума» являлся основным, как обладающий приемлемой точностью определения мощности, а также простотой применения на самолетах — сравнительно легко обеспечивалось размещение на каждом самолете до шести (иногда до десяти) фотоприемников с регистрацией их сигналов на шлейфовых осциллографах. При этом имелась возможность неоднократно измерять в одном из полетов без перезарядки аппаратуры, что было немаловажно для многих этапов испытаний.

Наряду с измерениями мощности ядерного взрыва в системе самолетных комплексов применялась аппаратура измерения параметров ударной волны и светового излучения взрыва как для уточнения закономерностей их распространения в атмосфере, так и для изучения ответной реакции элементов конструкции самолетов на воздействие взрывов по условиям прочности, устойчивости, управляемости и пожаростойкости.

На первых этапах ядерных испытаний на самолетах-носителях Ту-4 и Ил-28 для измерения давления в ударной волне использовались приборы ИДД разработки и изготовления ИХФ АН. Прибор ИДД имел существенные недостатки: характеристики его не были стабильными, фактические погрешности измерений оценить не представлялось возможным. Необходимо было принимать меры по устранению этих недостатков. Перед испытаниями на Новоземельском полигоне наши специалисты Тукай А.Н., Смирнов А.П., Борисов В.Ф. предложили усовершенствованный метод измерения параметров ударной волны. В схему измерений была включена тензометрическая аппаратура, регистрирующая на осциллографической аппаратуре давление во времени по измеряемой деформации мембран датчика. Кроме этого к датчику давления был введен управляемый из кабины самолета электроклапан, перекрывающий канал сообщения внутреннего объема датчика с атмосферой на время прихода ударной волны. Это в определенной мере было реализацией замечаний Я.Б. Зельдовича, высказанных им при ознакомлении с самолетным измерительным комплексом. Введение электроклапана обеспечило проведение дополнительно к наземной более точной тарировки аппаратуры непосредственно в полете после взрыва путем регистрации на той же осциллограмме определенных перепадов атмосферного давления при снижении самолета и возвращении на аэродром вылета.

Экспериментальные данные позволили нашим специалистам совместно с представителями ИХФ АН и ЦАГИ МАП уточнить расчетные зависимости по ударной волне («Формулу Садовского»), а также выдать рекомендации по учету возможности попадания самолета в зону головной ударной волны, образуемой слиянием прямой и отраженной, в которой значение их параметров эквивалентно взрыву с удвоенной мощностью, а не учет этого обстоятельства, мог отрицательно повлиять на безопасность полета самолета. Это было реализовано в рекомендациях по расчетам безопасных режимов полета самолетов.

Измерение светового импульса осуществлялось с помощью разработанных ИХФ АН калориметров, которые размещались на самолетах в количестве от 4 до 8 шт. и были ориентированы измерительной частью на точку взрыва. Прямых измерений светового импульса было недостаточно для обобщающих рекомендаций по расчетам ожидаемого светового воздействия и защитным мерам. Необходимо рыло получать данные о доле энергии взрыва, идущей на световое излучение в зависимости от мощности взрыва. Кроме этого надо было учитывать величину дополнительного, отраженного от земной поверхности светового излучения, а также оценивать поглощение и рассеивание его на дистанции распространения до самолета-носителя. В связи с этим при измерениях светового импульса определялось положение самолета относительно центра взрыва, отражающее свойство земной поверхности и состояние атмосферы: ее прозрачность и характеристики облачности. Для оценки отражающих характеристик земной поверхности выполнялись специальные полеты самолетов или вертолетов с измерениями падающего и отраженного потоков солнечной радиации. В каждом опыте использовались данные метеорологических измерений и наблюдения экипажей самолетов. По результатам полученных экспериментальных данных наземных и самолетных измерений с учетом сопутствующих факторов уточнялись расчетные зависимости для определения светового импульса, воздействующего на самолет в полете.