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.