Конец эпохи алюминиевых сплавов в авиации: первопроходцы История

Р. Газиев

Когда то алюминиевые сплавы (дуралюминий) ценились на уровне золота, в основном из-за их новизны и стоимости изготовления — требовалось много энергии, которыми не обладали многие страны в мире. Они по весу, прочности и коррозионостойкости намного совершенны по сравнению со стальными сплавами. Первые самолеты в СССР во время Великой отечественной войны изготовлялись из фанеры, алюминиеые сплавы доставались только бомбардировщикам А.Н.Туполева, в то время как истребители Н.Н.Поликарпова, А.И.Микояна и А.С.Яковлева делались из фанеры до 1943г. и вспыхивали, как спички, при попадании в них вражеских снарядов. Немецкая армия вначале войны оснастилась дуралюминием, однако, к концу войны выдохлась, даже на первых их новых, реактивных истребителях она не смогла найти дуралюминий и покрыла каркас своих, скоростных самолетов фанерой.

В последние годы в мире были созданы высокопрочные, алюминиевые сплавы путем добавления к обычному алюминиевому сплаву вновь осваиваемые материалы из таблицы Менделеева, однако, на повестку дня встал новый материал –условно назовем кевлар, который, благодаря своим качествам по всем параметрам начал вытеснять алюминиевые сплавы в авиации. Кевларные самолетные детали превосходят дуралюминиевые по весу, коррозионостойкости, прочности на различные типы нагрузок, также стоимости, при их массовом изготовлении. В будушем авиация будет опираться на композиционные материалы –кевлар.

Новые самолеты, предлагаемые компаниями в продажу, должны в первую очередь представить процент кевлара в конструкции самолета или вертолета, где кевлар по весу иногда превышает конструкцию из алюминиевых сплавов. Новые типы летательных аппаратов –дроны, также как и малая авиация, используют кевлар, кроме шасси и двигателей, на все 100%. А начал кевлар свое победное шествие почти 50 лет назад в небольших лабораториях по замене материалов в конструкции автомобильной промышленности и в настоящее время проник во все отрасли народного хозяйства, в том числе и в оборонную промышленность в трех сферах его деятельности. Космическая промышленность держиться также, в основном, на кевларе.

Понятие композиционного материала — кевлар включает в себя набор на деталь или узел различных по материалу нитей, располагаемых по направлению усилий, действующих в эксплуатации деталей. Нити могут быть различных диаметров и длины, и укладка их на основу происходит на основе различных зпоксидных смол, обеспечивающих прочную связь нитей в конструкции, с последующим нагревом в автоклаве. Возможно, укладку можно производить в несколько слоев, с различным содержанием волокон и их направлений.

Укладку волокон должны производиться квалифицированным персоналом во избежании расщепления их в эксплуатации. Нити волокон могут быть стекловидные, углеродные (графит), титановые, бороволокно, алюминиевые и др. материалы, в зависимости от необходимой прочности конструкции. Кевлар может быть влагостойким к различным растворам, морозостойким, иметь высокую прочность и стойкость от различных типов нагрузок и иметь меньший вес по сравнению с металлами. Срок действия деталей и узлов из кевлара, не поддающийся коррозии, может быть бесконечным. Внедрение кевлара в производство в Ташкенте впервые началось на ТАПОиЧ. Поделюсь о двух энтузиастах, которые, в принципе, открыли эру кевлара в самолетостроении республики.

Мне пришлось попасть на завод в 1952г., в декабре месяце, после окончания техникума. Задержка выпуска была связана с ежегодными выездами техникума на хлопок, в голодную степь, где мы постоянно встречали там новый год. После  неудачных, поздних по времени попыток поступить в институт я обратился к председателю комиссии по сдаче дипломного проекта  в техникуме Г.Г.Кантеру – Главного технолога завода, помочь устроиться на завод. Он запомнил меня на сдаче проекта и пристроил в цех 2, территории «А», на высокую категорию технолога, самого большого и ответственного цеха завода. Пришлось по ходу осваивать премудрости теории сварки, штамповки, токарной обработки металла и описанию их техпроцеса на спецбланках на производстве.

Григрий Григорьевич Кантер (фото 1) стал моим кумиром, наставником на заводе. Возможно, благодаря ему меня не наказывали за промахи на производстве. Однако ему не повезло, его вместе с директором завода Л.А.Гуськовым, начальником производства В.Н.Сивцом и другими руководителями завода резко понизили в должности за неудачный запуск нового, герметичного, пассажирского самолета Ил-14. Приписали некоторым и другие грехи в неспокойный 1953г. Также пострадали начальник нашего цеха 2 и уважаемый мною начальник техбюро. Однако, Г.Г.Кантера, как перспективного специалиста, пригласили на авиационный завод в г.Киев, где сразу предоставили высокую должность Главного технолога завода. Тогда опытный завод осваивал производство самолетов АН-8 и АН-12, которые наметили производить на нашем заводе, вместо самолета Ил-14. Специалистов у нас не очень ценили.

Г.Г.Кантер успешно участвовал в запуске в производство самолетов О.К.Антонова: Ан-8, Ан-12, АН-28, Ан-72, Ан- 22, Ан-124, Ан-225 и других типов и он постепенно увеличивал в них новые, перспективные, композиционные  материалы. В то время Киевский завод во главе с О.К.Антоновым, являлся первым заводом по внедрению композиционных материалов. Многие представители авиационных заводов, вначале с опаской, и затем смело начали перенимать опыт освоения и внедрения в самолетостроении композиционных материалов. В настоящее время немыслимо использовать новые самолеты без использования кевлара в конструкции. Приведу высказывание специалистов Киевского авиационного завода авторов из книги «Непревзойденный «Руслан» и его творцы. История создания самолета Ан-124». г. Киев. 2019 г. .

«На нашем предприятии направление по ПКМ (полимерных, композиционных материалов) возглавил Григорий Григорьевич Кантер (с августа 1981г. –главный специалист по композиционным материалам). За короткое время он сумел создать из конструкторов и технологов команду энтузиастов применения ПКМ, организовать опытное производство. Григорий Григорьевич любил повторять, что в конструкциях из ПКМ проектируется сам материал, и с помощью правильной укладки можно получить совершенную оптимальную в весовом и прочностном отношениии конструкцию, Это возможно только при совместной работе конструктора, прочниста и технолога».

«В создаваемом АН-124 было запланировано внедрить более 5 000 кг. конструкций из ПКМ. Среди наиболее интересных можно привести балки грузового пола и пола верхней палубы Ан-124. Для них был выбран вариант усиления металлических поясов лентами из углепластика, что снизило вес на 15% по сравнению с цельнометаллическими…Одновременно завершились работы по постройке корпуса для цеха 20, специально спроектированного для производства деталей из ПКМ. Было закуплено автоклавное и другое, необходимое оборудование», и дальше:

«Постановлением Совета Министров СССР и приказом министра авиационной промышленности в 1974 г. КМЗ был определен ведущим в авиапромышленности СССР по созданию конструкций из полимерных композиционных материалов для пассажирских и транспортных самолетов».

С запуском самолета Ил-76 в 1973 г. у нас на заволе, где впервые были внедрены композиционные, алюминиевые сплавы, столкнулись с непредвиденными трудностями – их освоением. Не было близких примеров. Но директор ТАПОиЧ В.Н.Журавлев, технолог по рождению, смело взялся за внедрение. На заводе был организован громадный цех по композиционным сплавам, назначен был активный деятель, бывший, ведущий специалист по изделию Ан-124 Вячеслав Жуков (фото2).

Он подобрал коллектив энтузиастов и начал осваивать новую отрасль на ТАПОиЧ, московские и киевские специалисты, как могли, помогали освоить новое производство. Он был наших годов, я не был знаком близко с В.Жуковым, однако, с интересом следил на технологией освоения этого процесса в цехе. В прошлом году он ушел в мир иной в кругу семьи, вдали от Ташкента. Пусть земля будет ему пухом.

В самолете много деталей на крыле и оперении самолета ИЛ-76 используются как материалы с трехслойными, сотовыми наполнителями, это разновидность композиционных сплавов. Со временем завод стал флагманом в использовании кевлара в самолетостроении. На моих глазах бывший президент России Б.Н.Ельцин, проходя на заводе мимо законцовок крыла Ан-124, выполненных из композиционных материалов, задержался, внимательно осматривая их. К сожалению, новый цех по освоению кевлара в республике, как и все специалисты по композиционным материалам (также, как все самолетостроение республики) растворились или «ушли в небытие». В будущем, при развитии авиации в республике, чтобы быть наравне с развитыми странами необходимо в первую очередь освоить технологию изготовления композиционных материалов.

Возможно, ученики В.Жукова, разбросанные ныне по всему миру, восполнят память о первых шагах освоения композиционных сплавов в самолетостроении в Узбекистане.

С уважением Радик.

14 комментариев

  • Юрий Новиков:

    Все специалисты уехали кто в Ульяновск, кто в Саратов. В тяжелые для завода времена, в лохматые 90-е, ТАПОиЧ вновь вспомнил про алюминий отливали хорошие казаны для населения.) Но и это не спасло завод. Такой гигант развалили…

      [Цитировать]

  • J_Silver:

    Автор, мягко говоря, имеет странное представление о кевларе — мог бы поинтересоваться хотя бы этим вопросом в Википедии:
    Кевла́р (англ. Kevlar) — пара-арамидное волокно (полипарафенилен-терефталамид), выпускаемое фирмой DuPont. Кевлар обладает высокой прочностью. Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек — американского химика и сотрудницы фирмы DuPont в 1964 году, технология производства разработана в 1965 году, с начала 1970-х годов начато промышленное производство.
    Кевлар вовсе не равнозначен композиционным материалам, а сплавы — это вообще по другому ведомству

      [Цитировать]

  • Светослав:

    И- 15, И-153, И-16 — да, были деревянными, но «НЕ горели как спички», а частенько возвращались на аэродром вылета, даже избитые вдрызг. Дело в дереве — оно плохо горело, как и у ЛаГГ-3 — поджечь дельта-древесину, или прессованную фанеру, а не простую фанеру — еще того труда стоит, она практически не горит. (Хроникальным фильмам НЕ верю, даже по поводу «22 июня» — они часто постановочные, особенно с немецкой стороны).
    МиГ-3 — Обшивка головной части состоит из пяти легкосъёмных дюралевых крышек, и обеспечивает хороший доступ ко всем агрегатам при обслуживании. Хвостовая часть фюзеляжа полностью деревянная.
    Як-3 — да, деревянный. Вот только баки заполнены нейтральным газом, протектированные, спасали при простреле крыла.
    Ил-2 (у автора вообще ничего нет о Сергее Владимировиче Ильюшине) — Носовая часть самолёта представляет собой разборный бронекорпус с эксплуатационными бронированными люками, в котором размещена винто-моторная установка, кабина лётчика и бензобаки. Бронекорпус полностью включался в силовую схему планера самолёта и воспринимал все нагрузки от двигателя, крыла и хвостовой части фюзеляжа.
    ТБ-3 (да, Туполева) — Обшивка — гофрированный кольчугалюминий, а не ДУРалюминий.
    Автор забыл про Владимира Михайловича Петлякова — Пе-2 — Конструкция каркаса крыла представляет собой клепаную цельнометаллическую жесткую ферму, состоящую из двух лонжеронов, поперечного набора из тринадцати нервюр и работающей обшивки, подкрепленной продольным набором стрингеров.
    Ла-5 — Обшивка носовой части — листовой дюралюминий. Остальная часть каркаса фюзеляжа полностью деревянная. (опять дельта — древесина).
    Поликарпов Николай Николаевич — Даже полностью перкалевый П0-2 нужно было еще умудриться сбить, хотя именно они сгорали, бывало, разваливаясь в воздухе. Младший сержант Аркадий Каманин (самый молодой пилот ВВС) умудрился СБИТЬ мессера на По-2 — ему жутко повезло — фриц не рассчитал высоту вывода из пике, и врезался в землю. Все равно — засчитали, как сбитый.
    Лисунов Борис Павлович — о нем ни слова: Ли-2 (в Ташкенте выпускался) Основной конструкционный материал — дуралюмин марки Д16Т, также отдельные узлы изготовлены из сплавов АЛ7, АЛ9, АК6, стали марок 30ХГСА, 20 и 25, жаропрочной стали ЭЯ1Т. (здесь действительно ДУРалюмин), а дерево где?
    Такое впечатление, что автор вообще не знает — что, где, как производилось во время Великой Отечественной Войны в Советском Союзе, особенно насчет авиации. Я мог бы продолжать еще долго, по каждому типу, сериям (а их много), да ладно…
    P.S. что до реактивных «немцев» — не поверю, чтобы на те скоростные (для того времени) мессеры шла древесина при таком набегающем потоке, и немалых перегрузках даже при не особо скоростном развороте, взлете, посадке.
    Ме-262 — Фюзеляж самолёта цельнометаллический полумонококковой конструкции. Поперечное сечение фюзеляжа было подобно треугольнику с закруглёнными углами. Каркас фюзеляжа был покрыт 2-мм листами обшивки, которые после сборки окрашивались. Крыло самолёта имело двухлонжеронную конструкцию и было полностью выполнено из дюралюминия и стали.

      [Цитировать]

  • Светослав:

    Куда девался мой коммент? За ночь не добрался?

      [Цитировать]

  • Алексей:

    К сожалению, Радик имеет очень ограниченную информацию о применении алюминиевых сплавов в самолётостроении, назвав свою статью «Конец эпохи алюминиевых сплавов». Да и сама статья не содержит никакой информации об ограничении применения алюминиевых сплавов. Я бы посоветовал ему почитать статьи из журнала «Advanced Materials and Processes». Там он сможет найти десятки статей о новых разработках в этой области.

      [Цитировать]

    • Oleg:

      Лучшие материалы — это умные материалы, по-английски называемые smart materials. Это металлокерамические сплавы или даже материалы на основе углеродных нано-технологий ими могут быть. Так что дюралюминий и кевлар — это уже каменный век.

        [Цитировать]

    • Oleg:

      А самые лучшие материалы — это, конечно, продвинутые материалы, именуемые по-английски advanced materials. А бы рассказал вам, что такое продвинутые материалы и как их используют в самолётостроении и в ракетостроении, но никто здесь это не поймёт. А дюралюминий и кевлар — это уже можно классифицировать как устаревшие, задвинутые материалы типа фанеры.

        [Цитировать]

      • Алексей:

        С удовольствием пообщался бы с Вами, обсуждая применение материалов. Я уже более 50 лет читаю лекции по материалам. Опубликовал десятки статей, несколько глав в справочниках по алюминиевым сплавам в США. Сотрудничал с ALCOA.

          [Цитировать]

        • Илон фон Маск:

          Олег, Алексей, ну, где же вы раньше были? Мы, тут, собрались на Марс лететь и не знаем из чего ракетоноситель и корабль построить. Хорошо доктор Водкин фон Портвейнов подсказал зайти на ПОТ, а тут такие специалисты! Как с вами связаться?

            [Цитировать]

        • Boris:

          Самый продвинутый материал это, конечно, фанера. Распилил, заколотил сапожными гвоздями, да и полетел. Вот и вся наука. А то, понимаешь, низкоразмерные квантовые структуры, графены, метаматериалы, нанотрубки.

            [Цитировать]

    • лягушонок маугли:

      Уважаемые сумаляковеды,

      Не могу не задать вам, наимудрейшим специалистам материаловедения, один вопрос. А чем это продвинутые материалы (advanced materials) отличаются от умных материалов (smart materials)? Так чем же одни столь продвинутые, а другие столь заумные?

        [Цитировать]

  • Спасибо за статью, уважаемый Радик Рахимович!

      [Цитировать]

  • Борис:

    А я думал, что фанеру используют только наши певцы. Оказывается, что и в самолётостроении фанеры используются.

      [Цитировать]

  • Адольф Пешков:

    Хорошая статья. И хорошие, весёлые комментаторы. А вот у меня тоже воспоминание о новом Ташкенте. Уже в начале нового времени меня в аэропорту встретил бывший сосед по Бешагачу Абдумаджид. Ташкент усиленно благоустраивается. Пересекая канал, который полностью реконструирован, но видны ещё кое какие недоделки Абдумаджид глянув на меня, на моё довольное лицо, произносит: Адольф ака, мы тут немного не успели подготовиться к вашему приезду, простите, всё исправим в ближайшее время. Теплота подступила к моему сердцу. Да, ведь мы были настоящими братьями. А Ташкент был нашей второй столицей.

      [Цитировать]

Важно

Не отправляйте один и тот же комментарий более одного раза, даже если вы его не видите на сайте сразу после отправки. Комментарии автоматически (не в ручном режиме!) проверяются на антиспам. Множественные одинаковые комментарии могут быть приняты за спам-атаку, что сильно затрудняет модерацию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Разрешенные HTML-тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Я, пожалуй, приложу к комменту картинку.