Мост через время

А конструкция самолёта 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 специалисты были уверены, что стали эти сваркой не соединяются.

До Бартини никто такой самолёт построить не догадался. Именно не догадался, так как 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 садятся «летающие лодки». Убирающееся шасси? И до этого были поднимаемые шасси, назад отводимые, появилось уже и полностью убираемое – 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 – тоже давно не новость даже для домохозяек, ставящих чайник на плиту. А также что пар, попадая на холодные стенки конденсатора, например зимой на окна, оседает на них каплями, вновь превращается в воду…

И только проблема сварки сталей разных марок потребовала сложного научного решения. Хотя опять же задумались об этом конструкторы не впервые.

Еще в начале века К.Э. Циолковский разработал проект дирижабля с оболочкой из гофрированных железных листов, потом из стальных. По расчетам, такая оболочка могла быть очень тонкой и легкой, потому что сталь была тогда самым прочным конструкционным материалом. Но соединить такие листы не удавалось, их слишком тонкие кромки рвались под болтами и заклепками. Пробовали разные другие соединения, они тоже «не держали» нагрузку, а точечную электросварку тогда еще не изобрели. Даже в конце 20-х годов конструкторы ее еще не освоили. 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 успеха также 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 самолётостроения, руководил им один из соратников А.Н. Туполева, главный конструктор Александр Иванович Путилов. В этом отделе в 1930-1933 годах были построены два пассажирских самолёта: «Сталь-2» и «Сталь-3». Оба они пошли в эксплуатацию, в серийное производство, а «Сталь-3» летала на линиях ГВФ до самой войны. Самолёты эти были очень легкие, соединения тонкостенных стальных деталей – сварные, точечные.

Оставалось сделать еще один шаг на этом уже обозначившемся пути: объединить в одной сварной конструкции лучшие свойства разных сталей – прочность, пластичность, стойкость против коррозии и так далее. Наивыгоднейшую комбинацию свойств давали нержавеющая и хромомолибденовая стали.

Но сваривать их надо было по-разному. Нержавеющую – быстро, коротким электрическим ударом большой силы, иначе, если процесс хотя бы чуть-чуть затянуть, 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 точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекаливалась, делалась хрупкой, и шов рвался. Требования противоположные, то есть режимы сварки несовместимы, стали – несвариваемы. Вопрос исчерпан.

Делясь однажды секретами инженерного мастерства с молодыми конструкторами, приводя характерные случаи «как не делать», Бартини рассказал про старинную гравюру: запечатленный с натуры праздник на Неве – спуск на воду первого парохода. Всем был хорош пароход: изящен, ничего в нем лишнего, нефункционального, – только почему-то с кирпичной трубой… И ясно, что никому эта несуразица в те времена не резала глаз. Видимо, долгий заводской опыт предписывал паровой машине трубу непременно из кирпичей.

Этот разговор с Бартини вспомнил много лет спустя, 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 видны, – и из общедоступных, давно не новых научных истин делать совершенно неожиданные практические выводы.

Так было и со сваркой хромомолибденовой и нержавеющей сталей. Бартини и инженер Сергей Михайлович Попов разработали для этого свою технологию: сначала давали сильный, но такой по времени короткий ток, что хромомолибденовая сталь не успевала перегреться, затем через реостат снижали его до уровня, до температуры, при которой из нержавеющей стали вещества не выпадали. И все получилось по науке, нержавеющая и хромомолибденовая стали соединялись сваркой без применения в этой технологии каких-либо неведомых ранее открытий. Регулирование процесса, своевременную смену режимов поручили автоматике (человек с этим не справился бы), протекали они в сотые доли секунды, так что на 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 за каждым коротким «тик» следовало чуть более долгое «та-ак» – это цеховых сварщиков не касалось, они этого не замечали, стало быть, не видели. Один из них и сорок лет спустя оставался уверенным, что режим сварки был сплошной, никакой не сменяемый и что когда-то его просто подобрали умельцы, мастера. Пробовали, пробовали – и нащупали…

3

Таким образом, тупик в росте скоростей самолётов был тогда преодолен не столько научно-технический, сколько психологический. И забрели-то в этот тупик лишь некоторые специалисты; остается лишь посокрушаться задним числом, что именно к ним прислушалось их ведомство. Другие в те же годы стремились взять рубеж в 400 километров в час независимо от Бартини – хотя бы потому, что не знали об этой его работе. Вскоре после «Стали-6» скорость более 400 километров в час показали И-14 (АНТ-31 бис) А.Н. Туполева и П.О. Сухого, знаменитый И-16 Н.Н. Поликарпова… Что же, и это застало Глававиапром врасплох?

Строились и за границей самолёты, превосходившие 400 километров в час. Успех их конструкторов в борьбе с теоретически вычисленными «невозможно» помог, как это всегда бывает, двинуть вперед смежные области техники. После обсуждения «Стали-6», например, на которой стоял иностранный двигатель (своего подходящего не было), мы приобрели лицензии на авиадвигатели французской фирмы «Испано-Сюиза»; задание изучить опыт этой фирмы и создать свои мощные двигатели водяного охлаждения получил сотрудник Центрального института авиационного моторостроения В. Я. Климов, впоследствии академик, а с 1935 года – главный конструктор «сотых» моторов и моторов ВК, хорошо знакомых фронтовикам-авиаторам.

На том же совместном совещании представителей Наркомвоенмора и Наркомтяжпрома Г. К. Орджоникидзе предложил дать Бартини заказ на разработку уже настоящего, не экспериментального истребителя, поскольку на экспериментальном не было некоторых агрегатов, нужных боевому самолёту, прежде всего не было вооружения. По этому заказу в ОКБ НИИ ГВФ был спроектирован истребитель «Сталь-8» с максимальной скоростью 630 километров в час, то есть с новым, еще большим скачком скорости – в целых 200 километров… Но достроить «Сталь-8» не удалось, в конце 1934 года работа над ним остановилась. Почему, кто ее остановил – еще предстоит узнать. А пока историки не очень убедительно пишут, что, мол, Аэрофлот, как организация гражданская, тяготился военной темой, а Глававиапрому ее не поручали. Имеется тут, правда, и одно техническое соображение, вернее, тактическое. Утверждали, что испарительное охлаждение слишком уязвимо в бою: достаточно одной пулевой пробоины, чтобы весь пар из системы вышел, и тогда мотор сгорит. Хотя что мешало, скажем, разделить систему на отсеки? Способ этот также давно известен, применяется в кораблестроении, так что заново здесь ничего изобретать не пришлось бы. А может, и на отсеки конденсатор делить не понадобилось бы: степень уязвимости испарительной системы охлаждения, не разделенной на отсеки, была проверена на «Стали-6» в нескольких полетах. В крыле-конденсаторе вырезали кусок обшивки, и оказалось, что пар из этой большой «пробоины» мгновенно не выходит, воду система катастрофически не теряет. Наоборот, воздух туда, бывало, подсасывался, так как в системе возникал вакуум. Летал А.Б. Юмашев, каждый раз дольше чем по полчаса: для скоротечного воздушного боя, как правило, достаточно.