Николай Валуев – Крылья над Ангарой: 90 лет иркутского самолетостроения (страница 8)
Глава II
Первенец
Крылатый металл дюралюминий
На рубеже 20–30-х годов прошлого века в развитии самолетов-истребителей наметился определенный кризис, выражавшийся в том, что дальнейший рост скорости полета стал сдерживаться из-за типичного для бипланной коробки крыльев высокого сопротивления. Переход к монопланной схеме был возможен при условии использования сравнительно тонких профилей крыла. Это в свою очередь требовало новых конструктивных решений и более широкого внедрения металлических конструкций.
Одновременно переход к монопланной схеме вел к увеличению удельной нагрузки на крыло, что сопровождалось снижением маневренности и ухудшением взлетно-посадочных характеристик, выражающихся в увеличении взлетной и посадочной скоростей.
Внедрение новых принципов требовало перехода на новые технологии самолетостроения, позволяющие реализовывать более высокие нагрузки на планер. Одним из важнейших направлений был переход на использование металла в качестве основного конструкционного материала.
Известный авиаконструктор Хуго Юнкерс одним из первых разработал технологию обработки легких сплавов, созданных еще перед Первой мировой войной в немецком городе Дюрен металлургом Альфредом Вильмом. Последнему удалось получить сплав на алюминиевой основе, названный по имени города – duralumin (в отечественной практике за этими легкими сплавами утвердилось собирательное название «дуралюмин», которое впоследствии трансформировалось в «дюралюминий» и в несколько жаргонный «дюраль»).
Опытным путем А. Вильм установил, что при введении в расплав алюминия 4–5 % меди, 0,5 % магния и 0,1–1 % марганца можно получить материал с удельной массой 2760 кг/м³ и весьма высоким пределом прочности 40–50 кг·мм². Росту прочности способствовала также закалка изделий, полученных из отливок дуралюмина.
Практически одновременно с А. Вильмом русские инженеры А.В. Ростовщиков и А.П. Харинский проводили опыты по созданию легкого сплава на основе алюминия, но по разным причинам их работа осталась незавершенной, и приоритет в создании «крылатого металла» утвердился за немцами. Более того, немцы первыми ступили на путь внедрения дюралюминия в авиастроении. Авиаконструкторы Хуго Юнкерс и Клод Дорнье еще в годы войны строили цельнометаллические свободнонесущие монопланы, имевшие обшивку из гофрированного дюралюминия и каркас фюзеляжа, крыла и оперения из дюралевых труб и профилей.
Туполев – апологет металлического самолетостроения
Немецкий опыт породил массу споров в мировом авиастроении, в стороне от которого не осталась и Россия. Несмотря на бедственное положение отрасли после гражданской войны, в 1922–1923 годах прошли широкие дискуссии, в ходе которых научная и инженерная общественность сделала вывод о перспективности внедрения в России металлических самолетов. Наиболее последовательным их сторонником был Андрей Туполев, которому еще в бытность студентом МВТУ попал в руки кусочек необыкновенного сплава. Это были обломки немецкого самолета «Юнкерс», сбитого на фронтах гражданской войны.
Дюралюминий настолько заинтересовал Андрея Николаевича, что он начал тщательно его изучать – подверг химическому анализу и механической обработке и выполнил сравнительные расчеты и испытания нескольких одинаковых конструкций из дюралюминия, дерева и железных труб. Опыты показали явные преимущества дюраля. Это обстоятельство представилось Туполеву настолько важным, что он доложил о полученных результатах исследований профессору Н.Е. Жуковскому.
Маститый ученый внимательно изучил материалы испытаний. Для него не был секретом факт строительства из металла жестких дирижаблей и самолетов. Надо было, конечно, и нам заниматься перспективным сплавом, но во время гражданской войны нечего было и думать о разработке нового металлургического процесса. Это понимал и Туполев, и мысль о возможности использования легкого и прочного сплава уже не давала ему покоя. У него созрела мысль о том, что дюралюминий может дать основу для качественного скачка в авиастроении.
Обдумывая план действий, Туполев обратился к известному металлургу профессору Ивану Сидорину. Несмотря на разные сферы деятельности, им удалось достичь взаимопонимания, и более того – Сидорина вдохновила идея металлического самолетостроения. Они подружились и стали единым фронтом бороться с «деревянщиками», которые придерживались традиционных конструкционных материалов. Спорить с ними было трудно: ведь дюралюминия в России нет, а леса – целое море! Объективно на тот момент времени они были правы – в стране освоена технология деревянного самолетостроения, и московский завод «Дукс» выпускал без особого напряжения до шестидесяти деревянных самолетов в месяц. Авиационные заводы располагали кадрами высококвалифицированных рабочих-деревообделочников. Конструкторы и инженеры знали, как нужно использовать дерево, у них были традиции и опыт.
Если не ориентироваться на дюралюминий, то Россия могла остаться просто без своей авиации, а этот вопрос уже был из разряда политических – от этого зависели обороноспособность страны и будущее отечественной гражданской авиации.
Импортозамещающий кольчугалюминий
Дискуссии в ЦАГИ становились все более острыми. Находились горячие головы, обвинявшие Туполева чуть ли не во вредительстве, при этом ставили в пример Западную Европу, где подавляющее большинство фирм продолжало выпускать деревянные самолеты.
Но Туполев не стал бы Туполевым, если бы отступил и пошел по предложенной ему спокойной «деревянной дороге». Его упорство было обосновано научными расчетами. Важно было и то, что рядом находился И.И. Сидорин, твердо уверовавший в то, что будущее за легкими алюминиевыми сплавами.
Перейдя от увещеваний к делу, Туполев и Сидорин обратились еще в 1921 году в Высший совет народного хозяйства (ВСНХ) с предложением об организации в СССР производства дюралюминия. Это был с их стороны мужественный и решительный шаг. Не раз Сидорин выступал на заседаниях научно-технического комитета ВВС РККА по авиаматериалам, настойчиво предлагая наладить производство дюраля в СССР. В целом все это сыграло свою положительную роль: ВСНХ и ВВС Красной Армии поддержали новатора. В 1922 году было принято решение начать опытное производство дюраля на заводе в поселке Кольчугино Владимирской губернии.
Сидорин и Туполев посетили старый кольчугинский завод. Там их встретил начальник цеха, ставший позднее главным металлургом Кольчугинского металлообрабатывающего завода, Владимир Буталов – страстный сторонник производства отечественного дюралюминия. Он сумел организовать экспериментальную по своей сути работу и не отступал перед трудностями, когда шел брак и приходилось вести новые плавки, менять режим плавки, искать новую рецептуру шихты и методику проката.
Проводя исследования и тщательные испытания полученного кольчугалюминия, сравнивая его с образцами немецкого дюралюминия, Сидорин дал свое авторитетное заключение:
В октябре 1922 года при ЦАГИ была образована комиссия по постройке металлических самолетов под председательством Туполева. Будущий генеральный конструктор попробовал дюраль сначала на аэросанях, а потом и в своих первых аэропланах – АНТ-1 и АНТ-2. Успех убедил его, и для Туполева вопрос был решен. Он приступил к проектированию тяжелого самолета из кольчугалюминия, который в 1926 году был построен на заводе № 22 в Филях и с самого начала поразил всех своим обликом и характеристиками. Это был бомбардировщик ТБ-1, открывший плеяду тяжелых цельнометаллических самолетов в СССР.
Испытания ТБ-1 и последовавшие за этим дальние перелеты на нем разрушили аргументы скептиков. Самолет удался и произвел фурор в мире. О Советской России перестали говорить, как о «стране саней, стране телег». Металлический самолет стал не просто важным инструментом в деле обеспечения обороны страны, он способствовал повышению ее имиджа на международной арене.
Цельнометаллический истребитель И-14
Развивая успех, Туполев взялся за создание цельнометаллического истребителя. 31 мая 1932 года ЦАГИ выдал расчетные данные по новому самолету, которому был присвоен индекс И-14М-38. Эта машина должна была иметь рабочую высоту применения до 5000 м, развивать на этой высоте скорость до 330 км/ч, набирать ее за 7–8 мин., иметь потолок 9500–10 000 м, достигать дальности полета на высоте 5000 м со скоростью 260 км/ч – 500 км. Массу боевой нагрузки определили равной 210 кг (в нее входили два пулемета ПВ-1, стреляющие через винт, и 1500 патронов к ним).
В конце июня 1932 года в ГУАПе прошло совещание по вопросу сроков представления самолетов-эталонов. В отношении И-14 постановили, что при условии выхода к 1 августа 1932 года мотора М-38 постройку и испытания самолета вести по утвержденному ранее графику с выходом эталона к 15 мая 1933 года.