Красные самолеты

Среди аргументов, подготовленных в Глававиапроме к спору с ведомством Ворошилова и Тухачевского, одним из самых сильных был вес самолета. Вес получался непомерно большой – и за счет мотора с нужным ему запасом топлива и масла, и за счет конструкции самолета, которая должна была выдержать аэродинамические и инерционные нагрузки в таком полете. Причем немалая доля аэродинамической нагрузки приходилась на «торчащие» в воздушном потоке стойки и колеса шасси и на радиатор системы охлаждения мотора.
Как можно было обойти эти соображения и расчеты?
Предположим, сказал однажды Бартини, что у вас никак не решается шахматная задача. И решить ее нельзя, это доказано. А вы, не считаясь с правилами игры, достаете из кармана еще одну пешку – и все у вас получается!.. Прием, я согласен, недопустимый в шахматах, но кто его запретил в технике?
Расставив только законные фигуры в задаче создания истребителя на 450 километров в час, специалисты не предусмотрели, что шасси и радиатор можно убрать из потока воздуха – совсем убрать, и не на что ему станет давить! – а конструкцию самолета, применив в ней новое сочетание старых материалов и новую технологию сварки, удастся сделать намного легче.
Шасси «Стали-6» полностью убиралось в полете и было не трех-, а одноколесным (впервые в истории нашей авиации) – с одним колесом под фюзеляжем, с небольшим костылем на хвосте и с двумя тоже убираемыми стойками на концах крыльев. Стойки поддерживали самолет на стоянке, в начале разбега перед взлетом и в конце пробега после посадки. Теперь похожую схему шасси применяют даже на тяжелых самолетах. Вместо колеса можно было поставить лыжу, об этом просил Тухачевский, так как фронтовому истребителю базой должен служить не только благоустроенный аэродром с бетонными взлетно-посадочными полосами, а любая ровная поляна подходящих размеров. «Наша страна снежная, – сказал Тухачевский Анвельту и Бартини. – Полгода полевые аэродромы в заносах, и расчищать их пока нечем. Не заключать же нам с противником перемирие на зиму…» Лыжа в полете прижималась к фюзеляжу и практически не давала дополнительного сопротивления.
В безрадиаторной, или, как ее еще называют, испарительной, системе охлаждения мотора «Стали-6» вода, отнимая тепло у цилиндров, не просто нагревалась до 80 градусов, как в обычных системах, применявшихся на других самолетах, а все время кипела и испарялась. Пар уходил в радиатор, но особого типа: в зазор, щель, образованную двойной обшивкой крыла, – там, остывая, снова превращался в воду, которая опять подавалась в двигатель для охлаждения цилиндров. Работать этому мотору было тяжелее, жарче, но на такой режим его и рассчитывали. Система получилась довольно сложная, зато части ее во встречный поток воздуха не высовывались и как нельзя лучше вписались в небольшие габариты машины. Это помогло сделать ее обводы плавными, такими, что сопротивление воздуха сразу заметно упало. Намного позже немцы применили испарительное охлаждение мотора на рекордном истребителе «Хейнкель-100»; а сейчас такая система, несмотря на ее усложненность, разработана для доменных печей, где радиаторов можно ставить сколько угодно и каких угодно размеров, – значит, оказалась выгодной. Лицензии на нее купили Япония, ФРГ, Голландия, Австралия и другие страны.
А конструкция самолета получилась необыкновенно легкой потому, что в ней были применены в наивыгоднейшем сочетании тонкостенные детали из разных сталей, нержавеющей и хромомолибденовой. Очень тонкие стенки этих деталей удалось соединить точечной электросваркой, хотя раньше специалисты были уверены, что стали эти друг с другом не свариваются.
До Бартини построить такой самолет никто не догадался, хотя все три находки никак нельзя было назвать открытиями, ранее науке неизвестными. Шасси на одном колесе? Бартини всего лишь использовал на суше опыт морской авиации (разумеется, переосмыслив этот опыт): с одной опоры взлетают и на одну опору садятся «летающие лодки». Убирающееся шасси? И до этого были в авиации поднимаемые шасси, назад отводимые, появилось уже и полностью убираемое – у пассажирского ХАИ-1 в 1932 году… [4] Что вода, кипя и испаряясь, отнимает тепло у сосуда, в который налита, не дает ему нагреться выше температуры кипения, что пар, попадая на холодные стенки конденсатора, оседает на них каплями, вновь превращается в воду, тоже не было новостью.
И только проблема сварки сталей разных марок потребовала сложного научного решения. Хотя опять-таки задумались об этом конструкторы не впервые.
Еще в начале века К.Э.Циолковский разработал дирижабли с оболочкой из гофрированных железных листов, потом из стальных. По расчетам, такая оболочке могла быть очень тонкой и легкой, потому что сталь была тогда самым прочным материалом. Но соединить такие листы не удавалось, их слишком тонкие кромки сминались и рвались под болтами и заклепками. А точечную электросварку в то время еще не изобрели. Даже в конце 20-х годов конструкторы ее еще не знали. В Англии, куда специальная древесина и дюраль ввозились из других стран (а в случае войны, морской блокады импорт был бы затруднен), некоторые фирмы пытались заменить эти материалы сталью, но тоже без сварки, и также успеха не добились.
В те годы у нас в Военно-воздушной академии имени Н.Е.Жуковского начались опыты по точечной электросварке тонкостенных стальных конструкций. Затем в НИИ ГВФ появился Отдел опытного самолетостроения, руководил им один из соратников А.Н.Туполева, главный конструктор Александр Иванович Путилов. В этом отделе в 1930—1933 годах были построены два пассажирских самолета, «Сталь-2» и «Сталь-3», оба они пошли в серийное производство, в эксплуатацию, а «Сталь-3» летал на линиях ГВФ до самой войны. Самолеты эти были легкие, соединения тонкостенных деталей – сварные, точечные.
Оставалось сделать еще один шаг на этом пути: объединить в одной сварной конструкции лучшие свойства разных сталей – прочность, пластичность, стойкость против коррозии и т. д. Наивыгоднейшую комбинацию свойств давали хромомолибденовая и нержавеющая стали.
Но сваривать их надо было по-разному. Нержавеющую – быстро, коротким электрическим «ударом» большой силы, иначе, если процесс чуть-чуть затягивался, из капли расплава успевали выпасть некоторые вещества, делающие сталь нержавеющей, и в сварном шве она становилась обычной. А хромомолибденовую надо было, наоборот, варить медленно, слабым током, дающим относительно низкую температуру, иначе перегретая сварная точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекаливалась, делалась хрупкой и шов рвался. Противоположные требования делали эти режимы сварки несовместимыми.
В беседе с молодыми инженерами Р.Л.Бартини сказал как-то, что один из первых пароходов, ходивших по Неве, всем был хорош, рационален, изящен – русские кораблестроители всегда отличались мастерством – только труба у него была почему-то кирпичная. И никому эта несуразица в те времена не резала глаз. Видимо, на основании долгого заводского опыта считалось, что у паровой машины труба должна быть обязательно из кирпичей.
Этот разговор с Бартини вспомнил, выступая перед историками техники, известный в прошлом авиаконструктор И.Ф.Флоров. Вспомнил к тому, что сам Бартини обладал удивительным по остроте инженерным зрением, способностью замечать «кирпичные трубы» там, где они вовсе не обязательны, но никому другому почему-то не бросались в глаза, и из вроде бы общеизвестных научных истин делать совершенно неожиданные практические выводы.
Так было и со сваркой хромомолибденовой и нержавеющей стали. Бартини и инженер Сергей Михайлович Попов разработали новую технологию: сначала давали сильный, но такой короткий ток, что хромомолибденовая сталь не успевала перегреться, затем через реостат снижали его до температуры, при которой из нержавеющей стали вещества не выпадали. И в итоге нержавеющая и хромомолибденовая стали сваривались без внедрении в эту технологию каких-либо открытий. Регулирование процесса, своевременные смены режимов были переданы автоматике (человек с этим не справился бы), протекали они в сотые доли секунды, так что не вид и на слух ничего особенного в этой сварке не было. Машина работала как всегда, медные электроды сжимали края деталей, сшивали их точками: тик-тик-тик-тик… Точка – точка – точка… А что в ее стрекотании после каждого короткого «тик» было еще чуть более долгое «та-ак» – этого не улавливали даже самые опытные сварщики. Один из них и сейчас работает в том же цехе и до сих пор считает, что нужный режим сварки был тогда просто подобран вслепую. Пробовали, пробовали – и нащупали…