Ударно-разведывательный самолет Т-4

В результате проведенных работ был решен ряд технических проблем, которые впоследствии нашли широкое применение на ряде самолетов поздней разработки.

В качестве примеров можно рассмотреть систему аварийного слива топлива с борта самолета для его облегчения до допустимого посадочного веса в случае аварийной посадки. Такая система, разработанная для Т-4, в настоящее время обязательна для применения на всех боевых самолетах.

Другой проблемой, решенной для самолета Т-4, являлась задача создания надежных насосных агрегатов, связанных в единую систему перекачки и подачи топлива к двигателям, поскольку резко возросли расходы топлива, что привело к увеличению мощности насосов, диаметра трубопроводов, массы насосов, и повысилась температура топлива, при которой должны функционировать агрегаты топливных систем.. В результате были созданы новые центробежные насосы с приводом от гидравлических турбин - ГТН-ЗА и ДЦН-66А и струйные насосы СН-6 и СН-7, которые имели малые размеры и высокую степень надежности. Разработчиком новых насосов стало ОКБ "Кристалл" совместно с МВТУ им. Н.Э. Баумана. Эта работа была высоко оценена Государственной премией Совета Министров СССР.

В условиях эксплуатации самолета на скоростях, соответствующих М=3 вследствие разогрева некоторых частей планера до 300°С, а также с целью обеспечения длительного ресурса эксплуатации с одновременным снижением веса, на Т-4 потребовались материалы и конструкции исключающие снижение прочности и обеспечивающие компенсацию температурных напряжений, вызванных неравномерным нагревом конструкции. Кроме того, вследствие нагрева обшивки планера требовалось разработать такие теплоизоляционные материалы, которые создавали бы нормальные температурные условия для экипажа. С учетом высоты полета и нагрева нужны были новые герметики для топливной и воздушной герметизации. Не менее сложным был вопрос разработки новых радиотехнических материалов. Это привело к созданию в широком масштабе новых нержавеющих сталей, сплавов титана, жаропрочных сталей и целой группы новых неметаллических материалов, а также лаков и клеев.

Балка из титанового сплава ВТ-22. (ОАО "ВИАМ")

Крепеж из титанового сплава ВТ-16. (ОАО "ВИАМ")

Начало работ по выбору материалов для изделия "100" следует отнести к середине 1966 г. На заседании координационной комиссии по "сотке" от 22 ноября 1966 г. под председательством заместителя министра А. Кобзарева было принято решение: "...обязать А.Т. Туманова (тогда начальника ВИАМа) и Н.С. Чернякова подготовить и утвердить до 5 декабря 1966 г. совместный план мероприятий, предусмотрев окончание первого этапа работ по выбору материалов в декабре 1966 г., и выдать предварительные рекомендации до 15 января 1967 г." Основными конструкционными материалами были определены титановые сплавы и стали.

В этот период наша металлургическая промышленность располагала разработанными в ВИАМе высокопластичными титановыми сплавами ОТ4-1 и 0Т4, жаропрочным конструкционным титановым сплавом ВТ20 с гарантированным уровнем прочности 900-950 МПа. Эти сплавы для ряда деталей не могли полностью заменить алюминиевые сплавы по своей весовой эффективности. Необходим был титановый сплав с более высокой прочностью. В ВИАМе был разработан титановый сплав ВТ22 нового класса (переходного) с прокаливаемостью в сечениях до 200 мм, обеспечивающий предел прочности 1100-1300 МПа.

Наряду с выбором и разработкой сплавов для самолета, где определяющими факторами были: характеристики прочности, жаропрочности, усталости, трещиностойкости большую роль играла технологичность нового материала - свариваемость, возможность применения химической обработки, пластичность при горячей и холодной деформации и многие другие технологические показатели.

Важнейшей проблемой являлась возможность изготовления различных полуфабрикатов из титановых сплавов в отечественной металлургической промышленности. Так, для изготовления переднего лонжерона крыла из титанового сплава ВТ22 потребовался слиток массой 4000 кг (вместо изготавливаемых в то время слитков массой 2000 кг). Прокатка заготовки для главного лонжерона могла быть осуществлена только на оборудовании черной металлургии. Более лёгкие лонжероны крыла делались сборными из профилей сплава ВТ22 с законцовкой. Технология получения таких полуфабрикатов была освоена впервые в отечественной практике с участием сотрудников ВИАМ и ВИЛС.

Мотогондола самолёта была выполнена из титанового сплава ВТ20 с использованием сварки плавлением и контактной сварки. Предполагалось, что для сплава не потребуется обязательный отжиг сварной конструкции для снятия остаточных напряжений. Такая технология в значительной мере оправдалась при создании изделия "100", что позволило существенно снизить трудоёмкость изготовления сварных конструкций.

Были закончены работы по изысканию технологии сварки титановых сплавов ВТ-22 в сочетании с ВТ-20 и ОТ-4 при участии ВИАМа и предварительные изыскания по исследованию коррозии титановых сплавов в соленой среде. Сплав был удостоен золотой медали ВДНХ СССР.

Совместно с ОКБ П.О. Сухого проводилось сравнительное изучение материалов ВТ-14 и ВТ-14М. Были испытаны элементы шпангоутов крепления центроплана крыла, изготовленные из этих материалов. Это позволило выбрать более пластичный материал ВТ-14М. Для этих материалов была опробована сварка плавлением ААрДЭС и ТЭС.

В ВИАМе с участием НИИСУ была разработана технология производства деформационно-упрочненного крепежа из сплава ВТ-16, позволившая осуществить массовое централизованное изготовление продукции на Нижегородском заводе "Нормаль". Работа была удостоена Государственной премии Совета министров.

Следует отметить, что при изготовлении полуфабрикатов из титановых сплавов для самолета Т-4 был проведен огромный объем работ на металлургических заводах, как авиационной промышленности, так и черной металлургии.

На металлургическом заводе в г. Рустави было освоено производство балок из титанового сплава ВТ- 22 сечением 160x270 мм для лонжеронов самолета.

На заводе ВИЛСа разработана технология производства методом прессования профилей с законцовкой для самолета Т-4.

На Верхнее-Салдинском металлургическом заводе освоена вся номенклатура полуфабрикатов (поковки, штамповки, прутки, профили, трубы и др.) из титановых сплавов ВТ-20, ВТ-22, ВТ-16 и др. для самолета Т-4).

Работы по изделию Т-4 проводились ВИАМом совместно с другими предприятиями отрасли. В ВИАМе выполнялись работы по разработке титановых сплавов различного назначения, в которых активное участие принимали сотрудники: С.Г. Глазунов, В.Н. Моисеев, Е.А. Борисова, Ю.И. Захаров, Л.Н. Терентьева, К.И. Соколиков, Г.Н. Тарасенко, Л.В. Шохолова, Б.М. Михайлов, М.В. Поплавко, Л.В. Груздева, В.Н. Калугин и некоторые другие. В работу по изготовлению полуфабрикатов из титановых сплавов на Верхнее-Салдинском металлургическом заводе большой вклад внесли И.Н. Каганович, С.А. Кушакевич, В.В. Тетюхин и др.; сотрудники ВИЛС: В.А. Добаткин, Н.Ф. Аношкин, И.С. Полькин и др.; сотрудники НИАТа В.С. Сотников, Я.И. Спектр.

В создании технологии изготовления конструкций из титановых сплавов для изделия Т-4 участвовали сотрудники ОКБ Сухого: И.В. Аргунов, И.А. Вакс, А.А. Веселов и др.; предприятия ТМЗ: Б.И. Дуксин-Иванов, А.В. Потопалов, Б.М. Устинов и др.

Технология изготовления деталей из этих сплавов была связанна с различными видами термической обработки, применяемой на разных стадиях изготовления деталей, а именно: отжиг для снятия внутренних напряжений, нагрев под штамповку, термоупрочняющая обработка для придания сплавам необходимых свойств.

Указанные нагревы приводили к тому, что на поверхности сплавов образовывались окалина и хрупкие газонасыщенные слои, которые снижали конструктивную прочность и пластичность деталей. Удалить эти слои механической обработкой не всегда было возможно, поэтому возникла проблема создания технологии химической обработки поверхности полностью удаляющей окалину и так называемый "алфированный слой". При этом требовалось сохранить пластичность сплавов, не снижая механических свойств, и исключить наводораживание сплавов с разным фазовым составом. И такая технология была создана сотрудниками ВИАМа В.П. Батраковым, Л.Н. Пивоваровой и Т.В. Антоновой Одновременно стояла задача разработать технологию размерного травления (химического фрезерования) листовых заготовок с целью изготовления сложнопрофилированных равнопрочных деталей, не снижающую механические свойства, обеспечивающую высокое качество поверхности, исключающую наводораживание сплавов независимо от их фазового состава. Эта задача также впервые была решена В.П. Батраковым, Л.Н. Пивоваровой и И.И.Гуреевой.