Разработка термоядерных боеголовок TX-28 и XW-28: история создания

Первоначальная разработка IN и EX оружия

Во время проектирования TX 15 в 1953 году конструкторам стало очевидно, что возможны значительные сокращения в размерах и весе термоядерного оружия. В ноябре 1954 года Комитет TX Theta предложил разработку WX 27 и WX 28. TX 27 большего диаметра предназначался для использования в качестве боеголовки ракеты или для внутренней установки на самолетах, а TX 28 меньшего диаметра – для внутренней или внешней подвески на высокоскоростных бомбардировщиках. На совещании в декабре была рассмотрена возможность создания небольшой боеголовки, позволяющей использовать ракеты меньшего размера, поэтому использование TX 28 в качестве боеголовки также было включено в план. Проектирование XW 28 было передано Национальной лаборатории Лос-Аламос, а Национальные лаборатории Сандия занимались неядерными компонентами. В феврале 1955 года Сандия предложила разработать базовый узел боеголовки и оснастить его различными головными частями, хвостовыми частями, стабилизаторами и взрывателями. Акцент был сделан на достижении максимальной мощности в заданных ограничениях по габаритам и весу, что потребовало более тонкой конструкции корпуса, чем в предыдущих образцах оружия. В мае 1955 года Сандия представила эскизный проект оружия в Отдел военного применения. Было решено, что если оружие не удастся установить на все необходимые самолеты, то приоритет будет отдан разработке бомбы для дозвуковой внутренней или внешней подвески. Однако конструкторы надеялись создать оружие значительно меньшего диаметра, чем указанный. В апреле 1955 года Сандия работала над проектированием взрывателя. Барометрический взрыватель был отклонен из-за широкого спектра систем доставки, которые планировалось использовать для оружия. Также рассматривался таймер, который мог быть полезен при выполнении задач на малых высотах, но считалось, что эти преимущества незначительны и не оправдывают сложности системы. В конечном итоге был выбран взрыватель, сочетающий в себе радиолокационный и контактный каналы. Разрабатывались два варианта взрывателя: первый использовал существующие компоненты, а второй (под названием TX 28 Prime) требовал более глубокой проработки и использовал пиротехнически активируемые компоненты. Резервный контактный взрыватель изначально не был включен в конструкцию воздушного подрыва из-за опасений, что зенитный огонь может привести к его случайному срабатыванию. Кроме того, существовало стремление предотвратить радиоактивное загрязнение при контактном взрыве в тактических условиях. В том же месяце Лос-Аламос сообщил Комитету TX Theta, что ядерная часть может быть запущена в производство к январю 1958 года, что соответствовало срокам готовности неядерных компонентов, заявленным Сандией. К маю 1955 года конструкция TX 28 была окончательно сформирована. Сама боеголовка должна была иметь диаметр и длину, с полусферическими заглушками на обоих концах. Проектирование взрывателя TX 28 Prime также быстро продвигалось. В конструкции использовались пиротехнические переключатели для управления предварительным подогревом, выбором таймера, включением термобатареи, выбором типа подрыва (наземный или воздушный), включением контактного взрывателя, запуском двигателя таймера, герметизацией портов давления переключателя траектории, газовым усилением и даже контролем термобатареи. Эти переключатели были небольшими, легкими и устойчивыми к ударам. Для повышения безопасности оружия был предусмотрен баропереключатель. Он имел двухкамерную конструкцию, в которой одна камера закрывалась при сбросе оружия, а затем баропереключатель измерял разницу давления между герметичной и открытой камерами во время падения оружия. На определенном этапе проектирования система взрывания была изменена, чтобы обеспечить возможность выбора запрета контакта на земле. При выборе запрета контакта контактный взрыватель отключался в режиме воздушного подрыва. Первоначальная модификация Mod 0 использовала внутренний инициатор, но в октябре 1955 года Сандия сообщила о прогрессе в разработке внешнего инициатора оружия, который в конечном итоге стал модификацией Mod 1. Внешняя система инициации состояла из источника питания, прецизионного таймера и источника нейтронов, называемого S-блоком. S-блок представлял собой трубку, заполненную тритием, один конец которой был покрыт титаном и загружен дейтерием. При срабатывании ионы трития ускорялись в дейтериевую мишень, где происходил термоядерный синтез с выделением нейтронов. Mk 28EX Mod 0 (внешний) и Mk 28IN Mod 0 (внутренний) были утверждены в июне 1957 года, а серийное производство началось в августе 1958 года. Диаметр оружия составлял. Внешняя конфигурация имела длину и вес около, при этом носовая часть содержала взрыватель. Во внутренней конфигурации боеголовка поворачивалась, носовая часть заменялась четырьмя клиновидными стабилизаторами, а хвостовая часть – тупым носом, содержащим радиолокационные антенны и контактные кристаллы. В этой конфигурации оружие имело длину и вес около.

During the design of the TX 15 in 1953 it became evident to designers that massive reductions in size and weight of thermonuclear weapons were possible. In November 1954 the TX Theta Committee proposed the development of the WX 27 and the WX 28. The larger diameter TX 27 was intended as a missile warhead or for internal carriage in aircraft while the smaller diameter TX 28 would be internally or externally carried on high performance bombers. In a meeting in December the possibility of a small warhead allowing for smaller missiles was considered so the use of the TX 28 as a warhead was also included. Design of the XW 28 was given to Los Alamos National Laboratory with Sandia National Laboratories working on the non nuclear components. In February 1955 Sandia proposed that a basic warhead assembly be designed and that different noses, afterbodies, fins and fuzes could be attached to it. Emphasis was placed on obtaining the optimum yield possible within the space and weight limitations assigned which necessitated having a much thinner case design than in previous weapons. Sandia presented a design outline of the weapon to the Division of Military Application in May 1955. It was decided that if the weapon could not be fitted to all of the required aircraft, first priority would be given to developing a bomb designed for subsonic internal or external carriage. Designers hoped though that they could produce a weapon considerably smaller than the and diameter specified. In April 1955 Sandia were working on the fuze design. Barometric fuzing was rejected due to the wide variety of delivery systems the weapon would use. A timer was also considered having benefits in low level delivery missions, but it was felt that these gains were slight and did not justify the complexity of the system. Eventually, a combination of radar and contact fuzing was chosen. Two fuze designs were under development; the first used existing components while the latter (called TX 28 Prime) required more development and used pyrotechnic activated components. A contact backup was not initially included for the airburst design due to the concern that anti aircraft fire might activate the contact fuze. Additionally, there was a desire to prevent fallout from a contact burst in the tactical mission. Los Alamos informed the TX Theta Committee in the same month that the nuclear system could enter production by January 1958, a date that matched Sandia's availability date for the non nuclear components. By May 1955 the TX 28 design firmed up. The warhead itself would be in diameter and long, with each end capped in a hemisphere. The TX 28 Prime fuze design was also rapidly advancing. The design used pyrotechnically actuated switches to control preheat current, timer selection, thermal battery arming, ground and air burst selection, contact fuze arming, timer motor starting, trajectory arm switch pressure port sealing, gas boosting and even thermal battery monitoring. These switches were small, lightweight and resistant to shock. A baroswitch was included to improve operational safety of the weapon. It was a two chamber design in which one chamber would close at weapon release and then the baroswitch would measure the pressure difference between the sealed and open chamber as the weapon fell. At some point in the design the fuzing system was changed to allow for contact preclusion to be selected on the ground. With contact preclusion selected the contact fuze would be disabled in the airburst option. The initial Mod 0 used internal initiation, but in October 1955 Sandia described progress on external initiation of the weapon which eventually became the Mod 1 design. The external initiator system consisted of a power supply, precision timer and a neutron source called an S unit. The S unit was a tube filled with tritium gas while one end was titanium coated and loaded with deuterium. During function the tritium ions were accelerated into the deuterium target which fused, releasing neutrons. The Mk 28EX Mod 0 (external) and Mk 28IN Mod 0 (internal) were design released in June 1957 and early production was achieved in August 1958. The weapon had a diameter of The external configuration weapon had a length of and weighed approximately with the nose section containing the fuze. In the internal configuration, the warhead section was turned around with the nose substituted for four wedge fins and the tail replaced with a blunt nose containing radar antennas and contact crystals. In this configuration the weapon had a length of and weighed approximately
The design met almost all of the specified military requirements with some exceptions. One of these exceptions is still classified while the others were that the weapon did not have a visual indication of arming and that the weapon could not be stored for 18 months at the ready condition. Instead of a visual indication, the weapon relied on electrical signals to confirm that the weapon was not armed. The storage requirement was not met, as the weapon initially required pressure testing at 30 day intervals.

Конструкция соответствовала почти всем заданным военным требованиям, за исключением некоторых. Одна из этих исключений до сих пор засекречена, а остальные заключались в отсутствии визуальной индикации готовности к применению и невозможности хранения оружия в боеготовном состоянии в течение 18 месяцев. Вместо визуальной индикации оружие полагалось на электрические сигналы для подтверждения того, что оно не вооружено. Требование к хранению не было выполнено, поскольку оружие изначально требовало проверки давления через каждые 30 дней.

Оружие РЭ и РИ

Первоначальное обсуждение о надежном оружии для наземного размещения состоялось в августе 1955 года Комитетом TX Theta. Было отмечено, что возможности советских радаров улучшаются, и атаки с большой высоты становятся менее надежными. Снижение высоты полета помогло бы преодолеть это, но потребовало бы оружия, способного выдержать удар о землю перед детонацией, когда самолет окажется на безопасном расстоянии. Sandia изучала эту проблему и полагала, что разработка бомбы, способной выдержать ударное воздействие, возможна. В октябре 1955 года состоялось заседание Специального совета по разработке вооружений. Sandia сообщила, что исследовала применение парашютов, ротопарашютов и тормозных двигателей. Ротопарашюты не могли справиться с весом оружия, а тормозные двигатели накладывали особые ограничения на его применение. Парашюты выглядели перспективно, но существующие конструкции были непригодны, и Sandia работала над разработкой улучшенного парашюта. Sandia также работала над разработкой ударопоглощающих сотовых материалов, проводя испытания сброса с башни высотой 91 метр для имитации ударного воздействия, ожидаемого при использовании оружия с замедлением на парашюте. В начале 1956 года Sandia пришла к выводу, что можно использовать не ударопрочную боевую часть для создания временного оружия с замедлением, и эта система оружия достигнет поставленных целей за 2 года до разработки полноценного оружия для наземного размещения. Оружие будет использовать пилотный парашют для раскрытия большего тормозного парашюта. Для этого потребовалось разработать новый хвостовой обтекатель бомбы, что могло усугубить проблемы с зазорами при наземном и воздушном применении. Разрешение на производство оружия RE было выдано в январе 1957 года, а конструкторская документация выпущена в апреле 1958 года. Изменения включали новую систему подрыва с датчиком высоты, заменяющую баропереключатели, основанные на измерении скорости. Это сняло некоторые ограничения на применение Mk 28 Mod 0. В конструкцию также была включена система интеграции ускорения для обнаружения невыхода парашюта и предотвращения подрыва бомбы. Mk 28RE (с замедлением, внешний) имел длину и весил . Конструкция состояла из взрывателя Mk 28 Mod 1 и комплекта Mk 28 Mod 0 RESC (компоненты внешней формы с замедлением). Он был доступен только с боевой частью Mod 1. Боевая часть Mod 1 имела те же варианты мощности, что и Mod 0, но не все варианты мощности были накоплены. Оружие Mk 28RI (с замедлением, внутренний) было разработано в апреле 1959 года и запущено в производство в июне 1960 года. Конструкция имела длину и весила . Конструкция состояла из взрывателя Mk 28 Mod 2 и того же комплекта Mk 28 Mod 0 RESC, что и оружие RE. Он также использовал боевую часть Mod 1.

Initial discussion about a ruggedized laydown weapon was discussed in August 1955 by the TX Theta Committee. It was noted that Soviet radar capabilities were improving and that high altitude attacks were becoming less certain. A low altitude approach would help overcome this but would require a weapon that could survive impact with the ground before detonating once the aircraft was a safe distance away. Sandia had been investigating the problem and believed that designing a bomb to survive an impact shock of was possible. In October 1955 the Special Weapons Development Board met. Sandia stated that they had examined parachutes, rotochutes and retrorockets. Rotochutes could not handle the weapon's weight, while retrorockets placed special operating restrictions on the weapon. Parachutes showed promise, but existing designs were unsuitable, with Sandia working on developing an improved parachute. Sandia had also worked on developing shock absorbing honeycomb materials, which included drop tests from a 300 feet (91 m) tower to simulate the impact expected in a parachute retarded weapon. In early 1956, Sandia concluded that a non impact resistant warhead could be used to produce an interim retarded weapon and this weapon system would meet weapon objectives 2 years before the development of a true laydown weapon. The weapon would use a pilot parachute to deploy a larger drogue parachute. This required a new bomb tail to be designed, which might aggravate ground and aircraft clearance problems. Production authorization for the RE weapon was issued in January 1957 and design release made in April 1958. The changes included a new altitude sensing arming system to replace the baroswitches based on velocity sensing. This removed certain delivery restrictions on the Mk 28 Mod 0. The design also included an acceleration integration system to detect if the parachute did not deploy and prevent bomb arming. The Mk 28RE (retarded external) was long and weighed The design consisted of the Mk 28 Mod 1 Fuze and a set of Mk 28 Mod 0 RESC (Retarded External Shape Components). It was only available with the Mod 1 warhead. The Mod 1 warhead had the same yield options as the Mod 0, but not all yield options were stockpiled. The Mk 28RI (Retarded Internal) weapon was designed released in April 1959 and achieved production in June 1960. The design weighed and was long. The design consisted of the Mk 28 Mod 2 Fuze and the same Mk 28 Mod 0 RESC as the RE weapon. It also used the Mod 1 warhead.

Оружие FI

Mk 28FI было именно тем оружием для планирующего сброса, которое требовалось при разработке оружия RE и RI. Оружие создавалось на основе перспективных результатов боеголовки TX 28 X2 (которая стала боеголовкой Mod 1) и должно было обладать полной возможностью выбора типа взрывателя. Для выживания предыдущих образцов оружия требовалось, чтобы бомбардировщик B-52 летел на высоте не менее 457 м при планирующем сбросе. Предполагалось, что настоящее оружие для планирующего сброса позволит снизить эту высоту до 152 м. В предложении содержались требования к взрыву с задержкой у земли (планирующий сброс), замедленному воздушному взрыву, воздушному взрыву в свободном падении и взрыву при контакте в свободном падении. Выбор воздушного или контактного взрыва осуществлялся с помощью бортового оборудования управления самолетом, а режим планирующего сброса автоматически активировался при сбросе оружия ниже определенной высоты по давлению. Большинство компонентов заимствовались из других программ, поэтому основной задачей программы являлась разработка конструкции, снижающей ударные нагрузки, и проведение испытаний взрывателей. В августе 1960 года были выпущены оперативные требования к боеголовке TX 28 X3. Эти требования включали в себя способность выдерживать сброс с высоты 152 м и возможность размещения внутри бомбардировщиков B-47 и B-52. Носовая часть бомбы была выполнена из деформируемого сотового материала, а также был добавлен еще один парашют, увеличив их общее количество до четырех. Конструкторская документация на оружие Mk 28FI была утверждена в октябре 1961 года. Оружие имело диаметр, длину и вес. Конструкция состояла из взрывателя Mk 28 Mod 3 и компонентов внутренней формы с полным комплектом взрывателей Mk 28 Mod 0 FISC (Full Fuzing Internal Shape Components). Оружие не могло использовать предыдущие боеголовки Mk 28, а подходило только для TX 28 X3 (впоследствии получившей название Mod 2) и более поздних боеголовок. Время планирующего сброса и задержки воздушного взрыва составляло 79 секунд. В режиме планирующего сброса оружие необходимо было сбрасывать в диапазоне, чтобы оно успело достичь земли до истечения 79-секундного интервала. Время падения с высоты 152 м составляло приблизительно 10 секунд. Высота взрыва при замедленном воздушном взрыве зависела от высоты сброса. При сбросе в диапазоне оружие вело себя непредсказуемо, поскольку взрыв в свободном падении или замедленный взрыв выбирались случайным образом.

The Mk 28FI was the true laydown weapon desired during the development of the RE and RI weapons. The weapon was based on promising results from the TX 28 X2 warhead (which became the Mod 1 warhead) and would have a full fuzing option capability. Previous weapons required a B 52 bomber to fly at at least 1500 feet (457 m) for the weapon to survive laydown. It was hoped that a true laydown weapon would reduce this height to under 500 feet (152 m). The proposal included requirements for delayed ground burst (laydown), retarded air burst, free fall air burst and free fall contact burst fuzing. The selection of air or contact burst would be selected via aircraft control equipment while the laydown option would automatically engage if the weapon was dropped below a certain pressure altitude. Most components were sourced from other programs meaning the main task of the program was developing a shock mitigating structure and conducting fuze tests. In August 1960 operational requirements for the TX 28 X3 warhead were issued. These requirements included the capability to survive release from 500 feet (152 m) and to be carried internally by the B 47 and B 52 bombers. The bomb nose was given of crushable honeycomb and another parachute was added, raising the total number to four. The Mk 28FI weapon was design released in October 1961. The weapon was in diameter, long and weighed The design consisted of a Mk 28 Mod 3 fuze and Mk 28 Mod 0 FISC (Full Fuzing Internal Shape Components). The weapon could not use previous Mk 28 warheads, only being suitable for the TX 28 X3 (now called the Mod 2) and later warheads. The laydown and retarded airburst time for the weapon was 79 seconds. In laydown mode, the weapon had to be dropped between to allow the weapon to reach the ground before the 79 second interval. Fall time at 500 feet (152 m) was approximately 10 seconds. Burst height in retarded airburst depended on release height. The weapon was unpredictable at releases between as either the freefall or retarded fuzing would be randomly selected.

Выжившие

Четыре учебных варианта Mark 28 (BDU 16/E) на своем транспортере (MHU 7/M) выставлены в галерее Холодной войны Национального музея ВВС США в Дейтоне, штат Огайо. Канадский военный музей в Оттаве хранит в своей галерее Холодной войны учебный вариант Mark 28RE. Mark 28 использовался для вооружения CF 104 Starfighters в Германии в период с 1963 по 1972 год в соответствии с протоколом "Двойной ключ" (для применения требовалось согласие как США, так и Канады, при этом оружие находилось под охраной США на канадских базах). B28FI, построенный в 1962 году, выставлен на тележке в Мемориальном музее Кана в Нормандии, Франция. В музее Wings over the Rockies Air and Space Museum выставлен B28FI (Y5) для крупных бомбардировщиков вместе с B28RE (Y5) для внешних пилонов на истребителях-бомбардировщиках.