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.
Определение параметров ударной волны
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.
Определение параметров светового излучения
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.
Принимая во внимание лабораторные исследования и самолетные наблюдения, вырабатывались рекомендации по оценке уровней опасности по прогреву металлических обшивок самолета и пожароопасности неметаллических конструкционных элементов, попадающих в зону облучения. В испытаниях выявилось влияние облачности на световое воздействие на самолеты в полете. Обычно считалось, что облачность уменьшает это воздействие. Однако экспериментально установлено, что наличие облачности между точкой взрыва и самолетом в полете приводит не к ослаблению светового воздействия, а в определенных условиях наоборот — к его увеличению. Так, в 48 опытах, проведенных в условиях облачности, зафиксировано превышение воздействия светового излучения по сравнению с расчетным для безоблачной погоды. Это явление обсуждалось с академиком Е.И. Забабахиным, участвовавшим в испытаниях, который дал задание специалистам ВНИИТФа в теоретическом плане рассмотреть ряд аналогичных задач. В результате рассмотрения таких задач была показана возможность возрастания светового потока, воздействующего на носитель в случае взрыва при облачности.
В последующем для обеспечения безопасности применения ядерных боеприпасов было рекомендовано соответствующие расчеты проводить с учетом возможного увеличения светового воздействия взрыва на самолеты из-за влияния облачности.
Другие виды измерений
Кроме аппаратуры измерения мощности взрыва, параметров ударной волны и светового излучения, самолеты Ту-16, Ту-95 и ЗМ были оснащены аппаратурой по оценке воздействия на самолет поражающих факторов взрыва и другими приборами, которые позволяли осуществлять:
контроль и управление автоматикой изделий в полете;
контроль температурного режима в бомбоотсеках;
контроль работы автоматики изделий на траектории падения с записью на магнитную ленту принимаемых сигналов радиотелеметрии;
запись режимов полета при бомбометании: высота полета и скорость;
фото — и киносъемку отделения изделия от носителя и развитие облака ядерного взрыва;
измерение параметров двигателя, характеризующих его работу в условиях воздействия УВ;
запись перегрузок и деформации силовых элементов конструкции самолетов, испытываемых самолетом от воздействия ударной волны;
запись параметров, характеризующих устойчивость и управляемость самолетом при воздействии ударной волны;
запись температуры прогрева обшивок самолета в наиболее ответственных местах от воздействия светового излучения взрыва;
измерение температуры прогрева опытных образцов обшивки с различными вариантами защитных покрытий.
В состав измерительных комплексов самолетов-носителей Ту-16, Ту-95 и ЗМ входили: различные приборы — до 30 ед., датчики разных типов — 40, осциллографы — 5–7.
В испытательных полетах участвовало, как правило, два-три самолета, что давало возможность соответственно увеличить и информативность измерений в каждом опыте. Оснащение самолетов-носителей специальными измерительными комплексами позволило выполнить возложенный на авиагруппу объем испытаний и соответствующих измерений. Особенно это важно было в условиях выхода из строя наземного измерительного оборудования полигона и ограниченного времени на завершение испытаний в 1961 и 1962 гг.
Последовательное проведение испытаний самолетов-носителей со всевозрастающим воздействием поражающих факторов взрыва, систематический анализ соответствия экспериментальных и расчетных зависимостей обеспечили проведение испытаний при исключении аварийных ситуаций в многочисленных испытательных полетах с достижением воздействий, близких к предельно допустимым.
Полученный положительный опыт испытаний ядерного оружия с выполнением физических измерений с помощью самолетных средств создал предпосылки создания специальных самолетов-лабораторий для оперативного обеспечения испытаний автономно без наземных комплексов.
20. Воздушные ядерные испытания в 1957–1958 гг. на Новоземельском полигоне
В сентябре 1957 г. на аэродроме «Оленья» были сосредоточены авиационно-технические средства, средства тылового обеспечения и связи для проведения предстоящих ядерных испытаний. В состав авиационной группы на Кольском п-ове входили по два самолета-носителя Ту-16 и транспортных самолета Ли-2 от 71-го полигона, а также два самолета Ту-16 от Дальней авиации для разведки погоды и отряд самолетов-истребителей Як-25 от 30-й воздушной армии для охраны и сопровождения в полете самолетов-носителей.
Для работы на аэродром «Оленья» кроме летно-технического состава и штабных служб 71-го полигона были прикомандированы сводная рота связи, служба метеорологических наблюдений и подразделения охраны. Всего прикомандированных на (аэродром «Оленья» было ~400 чел., не считая представителей от разработчиков изделий, число которых достигало ~60 чел. Научным руководителем испытаний был Кирилл Иванович Щелкин. От ВВС в группу руководства входили Селезнев Н.П., Урюпин В.И. и я. Генерал Чернорез В.А. и полковник Голубев Г.Т. находились непосредственно на полигоне о-ва Новая Земля.
