Крылатый металл

Алюминий востребован практически во всех сферах промышленности, однако основным «алюминиевым приоритетом» по-прежнему остается авиация. «Самолетный», «авиационный», «крылатый» — как только не определяли металл, из которого были сделаны фюзеляжи и крылья первых самолетов. История мировой авиации тесно связана с историей создания алюминиевых сплавов, более того — для многих стран путь в небо определялся именно «гонкой за металл». И чем прочнее, гибче и надежнее становился алюминий, тем выше, дальше и безопаснее летали самолеты.

Альтернативы алюминию не нашлось и по сей день — он по-прежнему удерживает гордое звание авиационного металла. Более того, покорив небо, алюминий уверенно завоевывает и космос — металл входит в состав ракетного топлива, а его сплавы используются в конструкциях ракет.

Но прежде чем «стать на крыло», алюминий прошел долгий путь от чистого металла до высокопрочных сплавов.

«Случайный» дюраль

«Авиационный» алюминий появился в Германии в начале ХХ века. В то время он только начинал «входить в моду» — технология промышленного производства металлического алюминия уже была отработана, но объемы выплавки были пока небольшими. К тому же получаемый алюминий был недостаточно прочным и годился, разве что, для пищевой упаковки и тюбиков для зубной пасты.

Тем не менее, потенциал металла никто оспаривать не собирался. Более того, многие ученые задались целью решить задачу упрочнения алюминия. В их числе был Альфред Вильм, немецкий ученый-физик. Во время своих опытов по подбору компонентов для укрепления алюминия он, неожиданно для себя и всего научного сообщества, открыл «эффект старения» алюминиевого сплава, который заключается в существенном увеличении прочности металла после закалки в течение недели.

Открытие Альфреда Вильма было запатентовано и внедрено в производство на заводе Durener Metallwerke Aktien Gesellschaft (Дюрнер Металлверке). В 1909 году предприятие официально представило свою продукцию — сверхпрочный сплав дуралюмин (алюминий, медь (1,3%), магний 2,8% и марганец (1%)). Этот металл фактически стал базовым для развития самолетных сплавов.

Юнкерс — первый цельнометаллический

Достоинства дюрнерского «алюминия» оценил профессор термодинамики, авиаконструктор Ахенского университета Хуго Юнкерс. Он уже неоднократно пытался собрать цельнометаллический самолет — 15 декабря 1915 года на военном аэродроме города Деберица прошли испытания планера J1, сделанного из листового железа. Но представители военного ведомства самолет «забраковали», назвав его «жестяным ослом» — слишком тяжелый, с низкой скороподъемностью и маневренностью, J1 не соответствовал требованиям военной авиации. Юнкерс понимал, что главный «виновник» провала — металл. Нужна была альтернатива толстым (до 1 мм) железным листам. И такая альтернатива нашлась!

Дюралюминий отвечал всем требованиям Хуго Юнкерса — высокая прочность, ковкость и необыкновенная для металла легкость пришлись очень кстати. Уже в 1917 году на аэродроме Адлершоф поднялся в воздух истребитель J.7, целиком собранный из дюралевых профилей. В этом же году начался серийный выпуск военных самолетов Junk J.1, заказанных оборонным ведомством Германии для участия в кампаниях Первой Мировой Войны. Во время боевых действий дюралюминий полностью оправдал расчеты Юнкерса — металл надежно защищал пилота от пуль и снарядов. Самолеты J.1 были названы летающими танками: известен случай, когда дюралюминий выдержал 480 пулевых прострелов крыльев и фюзеляжа — самолет не просто выполнил боевое задание, но и благополучно приземлился на базу.

Успех первых J.7 и Junk J.1 предопределил огромный рывок в развитии немецкой военной авиации — дюралюминий стал фаворитом конструкторского бюро Юнкерса. Германия выиграла битву за небо, однако ее соперники сдаваться не собирались — в СССР и США полным ходом шли разработки сверхпрочных алюминиевых сплавов.

Кольчуга для самолетов

Достижения немецких авиаконструкторов задели за живое не только представителей оборонного ведомства СССР во главе с министром обороны В.А. Сухомлиновым, но и ученых. В то время в нашей стране велись разработки деревянных самолетов, многие из которых были весьма успешными. Правительство СССР к идее запустить в небо металл отнеслось без энтузиазма: алюминий в стране был импортным, да и тайну дюраля немецкие конструкторы оберегали свято.

Тем не менее, в 1918 году по настоянию конструктора А.Н. Туполева и профессора Московского государственного университета Н.Е. Жуковского был создан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), в котором начались разработки новых моделей самолетов и исследования металлических сплавов. ЦАГИ работал совместно с некоторыми металлолитейными заводами, что позволяло оперативно получать и тестировать новые варианты металла. Однако целых четыре года старания исследователей были безрезультатны — созданные сплавы не проходили проверку на прочность.

Весной 1922 года в ЦАГИ произошло знаменательное событие: в институт был доставлен фюзеляж сбитого истребителя Junkers D.I — бесценный с точки зрения отечественной авиации трофей. Для изучения состава металлического покрытия самолета была организована отдельная группа «Секция испытания материалов». Исследователи не просто определили формулу дюраля, но и смогли разработать более прочный вариант сплава, способный конкурировать с иностранными разработками. Результаты их работы были направлены на Латунный и меднопрокатный завод товарищества Кольчугина и на ленинградский завод Красный Выборжец.

Первыми отечественное ноу-хау освоили металлурги Кольчугинского завода: в конце 1922 года завод начал производство «кольчугалюминия» — первого советского высокопрочного сплава. А уже в следующем году конструкторскому бюро Туполева был предоставлен полный «самолетный» комплект — листовой, гофрированный и профилированный металлопрокат — кольчугалюминий. Началась работа по созданию конкурента Юнкерсу — советского самолета АНТ-2.

Тем временем СССР начал налаживать связи с Германией, в том числе и в отношении делового и научного сотрудничества, в связи с чем в пустующих цехах Русско-Балтийского завода было организовано производственное представительство конструкторского бюро Юнкерса и налажен выпуск самолетов Ju.20 и Ju.21. Советская сторона рассчитывала создать совместное с Юнкерсом производство дюраля (в деловом соглашении даже предусматривался соответствующий пункт), однако Германия предпочла отказаться от завода, чем добровольно «выложить» технологию получения дюраля потенциальным конкурентам. Впрочем, СССР от расторгнутого соглашения с Юнкерсом нисколько не пострадал — 28 мая 1924 года прошли успешные испытания советского цельнометаллического самолета АНТ-2. Советский алюминий взял первую высоту!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *