В продолжении темы поста «Алюминиевый голод» Советского Союза во Второй Мировой Войне предлагаю вашему вниманию интересный материал который я нашел при его обсуждении.
Предисловие
В этой статье под термином «авиационные материалы» подразумеваются определённые исходные конструкционные и функциональные полупродукты, использованные в советских боевых самолётах в период с 1941 по 1945 годы. К таким материалам относятся авиационная древесина, дюралюминий, органическое стекло, «прозрачная» броня и авиационное полотно. Наличие и качество этих стройматериалов значительно влияло на выполнение производственных планов авиазаводов и на летно-технические характеристики самолётов.
Согласно данным из книги советского авиаконструктора А.С. Яковлева, из 188 750 различных самолётов, выпущенных в СССР в период с 1930 по 1950 год, 48 628 имели деревянную конструкцию (что составляет 25,7%), 111 831 — смешанную (59,3%), а 28 291 — преимущественно металлическую (15%).
Приведем несколько примеров таких конструкций, которые были наиболее массовыми — смешанного типа. Истребитель И-153, выпущенный в количестве 3437 штук, имел следующую конструкцию: фюзеляж представлял собой сварную ферму из стальных труб, обшитую лёгкими дюралевыми шпангоутами и стрингерами для обтекаемости; силовой набор крыльев был деревянным, а хвостового оперения — дюралевым; обшивка состояла из авиационного полотна, за исключением передней части фюзеляжа, покрытой дюралевыми листами, и фанерных носков крыльев. Крылья соединялись между собой стойками из стальных труб с обтекателями и перекрёстными ленточными расчалками, а стабилизатор крепился к фюzelяжу с помощью V-образных подкосов.
В истребителях МиГ-1 и МиГ-3, из которых было построено 3172 экземпляра, основными конструкционными материалами являлись дерево и сталь. Задняя часть фюзеляжа представляла собой полумонокок, склеенный из авиационного шпона и дополненный деревянными шпангоутами и стрингерами. Рама центральной и носовой частей, включая съёмную мотораму, сваривалась из тонкостенных стальных труб и покрывалась дюралевыми листами и съёмными капотами. Центральная часть крыла и стабилизатор имели цельнометаллическую конструкцию.
Самолёт Як-1, произведённый в количестве 8734 штук, состоял из двух основных агрегатов: сварного фюзеляжа из хромансилевых труб с приваренной рамой для мотора, обтянутого авиационным полотном, и цельнодеревянного крыла (сосновые лонжероны и нервюры), которое обшивалось 10—12 слоями авиационного шпона, склеенными казеиновым клеем. Как и крыло, стабилизатор и киль имели деревянный силовой набор и фанерную обшивку.
На Як-1 дюралюминий использовался для каркасов рулей и элеронов (обшивка — полотно), съёмных капотов двигателя, тоннеля радиатора, зализов крыла и оперения, крышек люков, посадочных щитков и щитков, закрывающих стойки шасси в убранном положении. Фюзеляж был обшит полотном.
Планер истребителя ЛаГГ-3 (построено 6528 штук) в основном состоял из древесины (сосна). Слоистый древесный пластик (дельта-древесина) использовался для лонжеронов крыла и шпангоутов, а стабилизатор также изготавливался из авиационного шпона. Каркас носовой части и моторама выполнялись из стальных профилей и труб и покрывались легко съёмными дюралевыми капотами. Лишь в 1944 году на Ла-7 (всего 5905 экземпляров) конструкция основных силовых элементов крыла была сделана из металла, тогда как фюзеляж оставался деревянным.
Современные военно-исторические исследования утверждают, что на момент начала Второй мировой войны СССР был единственным авиационным государством, использующим древесину в качестве основного материала для боевых самолётов. Это не совсем соответствует действительности, так как фанера продолжала применяться авиационными компаниями Англии, США, Канады, Австралии, Франции, Германии и Италии для изготовления обшивки фюзеляжа, крыла, центроплана и хвостового оперения.
На первых серийных английских истребителях «Спитфайр» и «Харрикейн» использовались двухлопастные деревянные винты (из махагони). Также их шпангоуты и стрингеры были деревянными. Двухмоторный истребитель-бомбардировщик «Москито» имел полностью деревянную конструкцию, изготовленную из бальсы, а его фанерный фюзеляж-монокок не мешал ему быть самым быстрым самолётом в Королевских ВВС.
Преимущества авиационной фанеры включают лёгкость обработки, меньший удельный вес по сравнению с металлами (в частности, алюминием) — она составляет лишь 50% веса алюминия и 20% веса стали при равных объёмах. Авиационная фанера не требовала заклёпок и сохраняла форму поверхности, что обеспечивало высокую скорость; при этом двигатели могли быть на 25% менее мощными, чем на металлических самолётах.
Тем не менее, деревянные конструкции имели и свои недостатки — они поддавались воздействию неблагоприятных условий окружающей среды (влага, температура) и при определённых обстоятельствах могли гнить. Это всё приводило к их быстрому выходу из строя.
Авиационная древесина
Для создания древесных материалов, используемых в авиации, в качестве исходного сырья служили специальные авиационные кряжи, получаемые из древесины определённых лиственных и хвойных деревьев. К этим кряжам предъявлялись жёсткие требования: по всей своей длине они должны были обладать так называемой «авиационной зоной» механической обработки, ширина которой не превышала 5 см от радиуса верхнего торца и покрывала не менее половины его окружности.
Первичным полуфабрикатом для производства авиационной фанеры и «облагораженных древесных материалов», таких как дельта-древесина, выступает авиационный шпон. Этот материал по-прежнему очень востребован. Он изготавливается путём лущения предварительно пропаренных или проваренных чурбанов берёзы или ольхи. Лента полученного шпона нарезается на листы нужного размера с использованием специальных ножниц и подлежит сушке. Авиационный берёзовый шпон бывает толщиной 0,40; 0,55; 0,70; 0,95; 1,15 и 1,5 мм, длиной от 1100 мм и более с шагом в 50 мм, а ширина начинается от 230 мм.
Авиационная фанера производится в соответствии со специфическими стандартами в специализированных прессах. Внешние слои шпона (рубашки) вырезаются из цельного листа, в то время как внутренние слои могут состоять из полос шпона шириной не менее 100 мм. Авиафанера демонстрирует высокую прочность при небольшом весе и отличную гибкость.
Перед началом войны (1940 год) в Советском Союзе производилось 732 тыс. м³ различных видов клееной фанеры. Основное оборудование для её производства — лущильные станки, приводные ножницы, кромкофуговальные, ребросклеивающие, обрезные и прирезные станки, дробилки для отходов, дыхательные прессы и роликовые сушилки — было освоено на ярославском заводе «Пролетарская свобода».
Авиационная фанера и пиломатериалы производились в основном на юге Украины, в Беларуси и Прибалтике, где организовывался заготовительный процесс «авиационных кряжей», соответствующих необходимым диаметрам и механическим свойствам. Такой лес заготавливался особым образом, называемым «приискным», о чём упоминает в своих мемуарах бывший нарком авиационной промышленности А.И. Шахурин: «Специально обученные люди из нашей лесной приёмки, числом порядка двухсот, отправлялись в леса и ставили специальные клейма на подходящих деревьях. В основном интересовали сосна и берёза. Только эти две породы использовались. Отбирались деревья с прямыми стволами и с минимальным количеством сучков. Клеймление происходило зимой, а с началом весны отобранный лес должен был быть отправлен на заводы Наркомата лесной промышленности, так как с наступлением теплых дней деревья начинали трескаться и становились непригодными для использования. Всё должно было быть выполнено в течение зимы, что было нелегкой задачей — каждое отмеченное дерево отдельно доставлялось к железной дороге, а затем загружалось в вагоны. Для этого потребовалось множество людей и лошадей, так как тракторы в то время не использовались. Лес перевозили на расстояние 5—7 километров, а объёмы — сотни тысяч деревьев. Учитывая, что только небольшая часть от заготовленного леса шла в переработку, становится понятным, сколько древесины необходимо было для выпуска двух, трёх и более трёх тысяч самолётов в месяц».
В первые месяцы войны советская фанерная отрасль потеряла около 60% своих производственных мощностей, которые оказались в зонах временной оккупации. Именно там находились участки, где заготавливалась авиационная древесина. Оставшимися местами, где могли производиться заготовки, были Кавказ, Сибирь и Урал, где лес никогда не использовался для авиационной отрасли. Как отмечает А.И. Шахурин, «вопрос об авиалесе стал крайне актуальным», и «наступил момент, когда с заготовками леса возникли серьёзные проблемы».
Около середины 1942 года по инициативе Наркомата авиационной промышленности (НКАП) было проведено специальное совещание в ЦК ВКП(б), после чего представители НКАП и Наркомата лесной промышленности (НКЛеспрома) «разъехались по всем фанерным и деревообрабатывающим заводам, во все леспромхозы, на все базы, где хранился лес». Древесину, пригодную для авиационных нужд, как указывал А.И. Шахурин, отбирали даже на шпалопропиточных заводах Наркомата путей сообщения (НКПС) СССР.
Производство «облагораженных древесных материалов» — таких как бакелитовая фанера, названная в СССР «дельта-древесиной» (ДСП-10), началось накануне войны на комбинатах НКЛеспрома в Муроме (Владимирская область) и Микашевичах (Белоруссия), а также на заводе № 167 НКАП в Москве (Кунцево). Главные характеристики нового авиационного материала: прочность, лёгкость, огнестойкость, отсутствие пустот, удобство обработки и долговечность.
Авиационная дельта-древесина, или «пластик древесный слоистый», с объёмным весом 1,25—1,40 г/см³ остаётся востребованной. Технология её производства заключается в горячем прессовании (при температуре около 150ºС) берёзового шпона толщиной 0,5—0,7 мм, пропитанного спиртовой смолой марок СБС-1 и СКС-1 или водоспиртовыми смолами марок СБС-2 и СКС-2.
***
В советском авиапроме дельта-древесина использовалась для создания силовых элементов планера. Длинные доски сортов А, А1 и Б применялись для изготовления лонжеронов крыла и усиленных шпангоутов, а короткие - для комлевой части лопастей воздушных винтов. Балинит использовался как материал для выравнивающих прокладок, насечек силовых бобышек, обшивки лонжеронов, закрылков, предкрылков, щитков, лючков, плоскостей и носков стабилизаторов, радиаторных тоннелей, гаргротов фюзеляжей, а также обшивки крыльев и центропланов.
В современной военно-исторической литературе создание технологии производства дельта-древесины и ее изобретение зачастую приписывают главному инженеру Кунцевского завода воздушных винтов и лыж Леонтию Ивановичу Рыжкову, хотя у него не было никаких авторских прав на это. Однако в Российском государственном архиве экономики имеется официальное свидетельство Г.Г. Тугубалина от 7 июня 1933 года под номером 129978 на тему "Способ облагораживания древесины и других содержащих целлюлозу растений для получения материала баленит". Биография и судьба изобретателя остались неизвестными.
С началом войны из-за прекращения поставок синтетических смол из Германии производство дельта-древесины резко сократилось. Запасы, накопленные до войны, быстро иссякли, и с 1942 года их начали заменять обычной клееной фанерой. Возобновление производства дельта-древесины произошло в 1943 году благодаря поставкам химического сырья от союзников.
Перед войной все ведущие авиаконструкторы должны были представлять на государственные испытания макеты самолетов как с колесами, так и на лыжах. На заводах № 167 и 161 НКАП функционировали опытно-конструкторские бюро, занимающиеся деревянными винтами и авиалыжами. Производство деревянных авиационных компонентов для военно- и гражданских самолетов, а также деревянное винто- и лыжестроение выделились в отдельную подотрасль. Это стало возможным в том числе благодаря преобразованию ряда предприятий деревообрабатывающей отрасли СССР в "кадровые" военные заводы. Авиастроительные заводы № 161 (Москва), 162 (Ленинград), 163 (Москва, Тушино), 164 (Сызрань Куйбышевской области), 165 (Днепропетровск), 166 (Омск), 167 (Москва, Кунцево), 168 (Рязань), 301 (Москва, Химки) ранее специализировались на производстве пиломатериалов, дверей, окон, паркета, фанеры и мебели.
Красносельская мебельная фабрика № 1 (Москва, Митьково) в 1935 году стала заводом № 161, который в 1940 году вошел в состав 4 ГУ НКАП. Рязанский деревообделочный завод (РДОЗ) в 1935 году стал заводом № 168, который в 1939 году перешел под управление 11 ГУ НКАП. Ленинградская мебельная фабрика № 2 имени Халтурина в 1935 году была переименована в завод № 162, который в 1939 году стал частью 6 ГУ НКАП. Согласно распоряжению СТО № 86сс от 27 апреля 1937 года и приказу НКОП № 0121 от 1 июня 1937 года Химкинская мебельная фабрика была передана в ведение 1 ГУ НКОП для производства авиатехники и стала заводом № 301.
В 1940 году на базе комбината по производству пиломатериалов в Днепропетровске (УССР) был создан завод № 165 для wooden aircraft engineering, который изготавливал воздушные винты, авиационные лыжи, планеры и детали для нового скоростного истребителя ЛаГГ-3, разработанного в КБ С.А. Лавочкина. В начале 1941 года на заводе начали работу цеха по производству фюзеляжей, центропланов, рам и шасси, а также механосборочный и цех сборки планеров. Внедрялось современное оборудование, в том числе из Германии.
Одной из причин открытия авиационного завода в Днепропетровске на базе деревообрабатывающего комбината была не только готовность необходимого станочного парка, но и возможность транспортировки "авиационных кряжей" по Днепру. В 1941 году в Казани, на месте бывшего обозного завода № 169, находившего необходимое оборудование для обработки древесины, открылся Ленинградский завод № 387 (созданный на основе заводов имени Каракозова и Лентекстильмаш) для производства учебно-боевых самолетов У-2/По-2 — бипланов деревянной конструкции с полотняной обшивкой. В годы войны было отправлено на фронт около 11 тысяч самолетов По-2.
В период военных действий основными производителями деталей из дерева для авиации, авиационной фанеры и древесно-слоистых пластиков (включая дельта-древесину) являлись комбинаты Наркомата лесной промышленности СССР в Усть-Ижоре (Ленинградская область), Тавде (Свердловская область), Тюмени, Муроме, Поволжье (Зеленодольск, Татарская АССР) и Черниковске (Башкирская АССР). В Вологодской области производство авиафанеры было налажено на фанерном заводе в Мантурово и на Сухонском лесозаводе № 40.
С 1941 по 1945 год на основе древесных авиационных материалов, предоставленных Тавдинским фанерным комбинатом № 15, было построено более 30 тысяч истребителей и штурмовиков, включая 19 324 м³.
Дюралюминий
Сплав Альфреда Вильма, который впервые был получен в Германии в 1909—1911 гг. на заводах «Дюрал-металлверке» (Dürener Metallwerken), получил название «дуралюмин» (сейчас известен также под названием «авиаль»). Основа сплава — алюминий, основные легирующие элементы: медь (2,2—5,2 проц. массы), магний (0,2—2,7 проц.) и марганец (0,2—1 проц.).
Сразу после появления дюралюминий за прочность, лёгкий вес и удобство механической обработки назвали самым подходящим материалом для строительства летательных аппаратов (впервые в авиации замечательный сплав применил граф Фердинанд Цеппелин для каркаса своих дирижаблей).
В Российской империи собственное производство алюминия и его сплавов отсутствовало. Алюминий закупался за рубежом. Предположительно первые слитки дюралюминия были получены в 1912—1913 гг. на Артиллерийском (Трубочном) заводе в Санкт-Петербурге — так называемый гильзовый алюминий для промышленности боеприпасов.
В период Первой мировой войны производство отечественных алюминиевых сплавов было освоено на «Латунном и меднопрокатном заводе товарищества Кольчугина» во Владимирской губернии.
Восстановление и развитие отечественного производства дюралюминия историки цветной металлургии связывают с Иваном Ивановичем Сидориным (1988—1982) — русским и советским инженером, основателем Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ).
Сплавы на алюминиевой основе для авиационной промышленности к началу войны изготавливались на трёх предприятиях.
1) Завод № 95 НКАП (Москва, Кунцево). Построен в 1933 году «для организации специальной кузнечно-штамповочной и металлообрабатывающей базы для нужд самолётостроения и развития производства проката труб и профилей из мягких сплавов». С 1939 по 1940 год объём производства вырос почти в два раза и в 1941 году должен был достигнуть 33 тыс. т изделий, в т.ч. прессованные профили, гофра, тонкостенные алюминиевые трубы, дюралевые поковки втулок и лопастей для авиационных винтов.
2) Завод № 150 НКАП (Москва, Ступино). Основан в 1937 году как специализированное предприятие для производства авиационных винтов. В 1938 году начато строительство нового прокатного цеха (производство № 4), для которого были заказаны в США (у Форда) обжимные прокатные станы Дуо. Полностью завод вступил в строй в 1940 году, когда было выпущено 4191 т дюралевого проката в виде больших листов дюрали 2,5 х 7 м.
3) Завод по обработке цветных металлов имени Ворошилова НКЦМ (Ленинград). Главными поставщиками первичного алюминия (в виде чушек, слитков, катанки и ленты) являлись Волховский и Днепровский алюминиевые заводы, получавшие электроэнергию для электролиза с турбин соответственно Волховской и Днепровской ГЭС (на получение 1 т алюминия затрачивается 15 тыс. кВт/ч электроэнергии).
В 1940 году началось строительство трёх предприятий лёгких сплавов: в Кременчуге — завод № 485, в районе Орла — завод № 486, в районе Верх-Нейвинска — завод № 484.
8 октября 1941 года ГКО принял постановление № 741 об эвакуации завода № 95 9 ГУ НКАП в Верхнюю Салду (Свердловская обл.), на площадку завода № 491 («Стальконструкция»), с образованием единого завода № 95 НКАП. На 4 ноября 1941 года были отгружены 1197 вагонов (оборудование, материалы, сырьё, готовые изделия).
С осени 1941 года производство дюралюминиевого проката в СССР прекратилось и возобновилось только к маю 1942 года на двух металлургических предприятиях НКАП: заводе № 95 в Верхней Салде и комбинате № 150 (в соответствии с постановлением ГКО № 1292 от 16 февраля 1942 г. до 50 проц. оборудования и 1600 человек персонала вернулись из г. Каменска в г. Ступино на прежнюю площадку для восстановления производства проката и штамповок из лёгких сплавов).
Из-за временной остановки производства дюралюминия «просел», хоть и незначительно, объём выпуска цельнометаллических самолётов — с 3404 штук в 1940 году до 3196 штук в 1941 году. Фактически полностью изготовить из дюралюминия можно было только бомбардировщики типа ТБ-3, СБ и Ил-4. Но даже на Ил-4 в целях экономии цветного металла (в соответствии с приказом НКАП № 708 от 17 сентября 1942 г.) из авиационной древесины начали изготавливать переднюю часть фюзеляжа, пол пилота и хвостовой кок, что дало экономию 169 кг дюралюминия на машину.
***
9 сентября 1942 года ГКО принял постановление № 2283, в котором потребовал от заводов № 1, 18, 30 и 381, выпускавших Ил-2, «в целях сокращения расхода дюралюминия» «изъять из конструкции самолёта дюралюминиевое кольцо, соединяющее хвостовую часть фюзеляжа с центропланом». Таким образом, самолёты Ил-2 стали выпускаться «с деревянной консолью крыла» и «удлинённым деревянным фюзеляжем»10.
Завод № 95 НКАП формировался на основе оборудования и персонала нескольких эвакуированных предприятий. Литейный цех — на базе ленинградского завода имени Ворошилова и части цехов комбината № 150; прокатный цех — на оборудовании завода № 95; трубопрессовый цех — на оборудовании заводов НКЦМ, НКАП и НКБ; кузнечно-штамповочный цех — «за счёт перераспределения кузнечно-штампового оборудования металлургических, самолётных и моторных заводов НКАП».
На 1 января 1942 года на Верхне-Салдинском заводе № 95 работали 1080 человек. Директором предприятия был назначен М.П. Семёнов (главный инженер завода), главным инженером — С.М. Воронов (главный металлург завода). Строительные работы от завода курировал начальник ОКСа П.П. Молчанов (впоследствии директор Куйбышевского металлургического завода)11. Здесь была спроектирована, а затем изготовлена установка непрерывного литья слитков алюминиевых сплавов в комплекте с плавильной печью ёмкостью 2 т12.
По состоянию на середину 1942 года и до конца войны единственным предприятием в стране, выпускавшим первичный алюминий, являлся Уральский алюминиевый завод (УАЗ) проектной мощностью 84 тыс. т алюминия в год. Фактическая выработка (это отмечено в нескольких постановлениях ГКО за 1942—1944 гг.) была гораздо ниже — порядка 50 тыс. т в год. Электроэнергия для электролиза поступала с Красногорской ТЭЦ (установленная мощность электростанции за годы войны выросла с 50 тыс. кВт до 275 тыс. кВт).
Дефицит алюминия в размере 55 проц. от потребности оборонной промышленности обеспечили союзники. Ленд-лиз из США в СССР был эквивалентен 256,4 тыс. т первичного алюминия. Кроме того, в СССР поступило 35,4 тыс. т алюминия из Великобритании и 36,3 тыс. т из Канады, так что суммарные западные поставки алюминия в СССР в 1941—1945 гг. составили 328,1 тыс. т. Профессор-историк Роберт Джонс полагает, что объём американских поставок алюминия в СССР (261 109 т) был «равен почти четырёхгодичному производству в стране»13.
Органическое стекло и «прозрачная» броня
Во Вторую мировую войну прозрачная часть пилотской кабины, защищавшая экипаж от воздействия встречного потока воздуха, погодных условий и от шума, как правило, изготавливалась из безосколочного органического стекла обтекаемой формы с деталями из многослойной «прозрачной» брони.
На советских самолётах, по крайней мере до 1938 года, кабины пилотов закрывались фонарём, в котором на гнутых подвижных поверхностях использовался целлулоид, а на неподвижных боковых гранях — триплекс.
Целлулоид (изобретён в 1869 г. в США) является твёрдым раствором нитроцеллюлозы и камфары. Он выпускается в виде листов толщиной 1—3 мм, легко воспламеняется от открытого огня, под действием солнечных лучей желтеет. Из-за этого неприятного свойства целлулоида терять прозрачность советские лётчики предпочитали совершать учебные и боевые вылеты либо с открытым фонарём кабины, либо просто снимали его.
Триплекс — это комбинированное стекло, состоящее из двух слоёв силикатного стекла и одной бутварной прослойки между ними. Бутвар представляет собой очень мягкий слой органического стекла. Склеивание слоёв осуществляется под давлением в автоклавах. Изобретателем данного материала считается французский учёный Эдуард Бенедиктус (1910 г.).
В 1928 году в Германии был изобретён плексиглас, или «гибкое стекло» — так переводится название марки Plexiglas, под которой с 1933 года велось промышленное производство прозрачного полимера, превосходившего по своим качественным показателям все существовавшие на тот момент виды стекла.
Новый материал обладал ценными свойствами, необходимыми для изготовления фонарей кабин самолётов: прозрачность, водостойкость, нечувствительность к воздействию авиационных бензина и масел. Ударопрочность его находилась в пределах 11—17 кДж/кв. м (у специальных марок от 45 до 100 кДж/кв. м), а это более чем в 5 раз выше, чем у обычного стекла. Он легко поддавался обработке — распилу, фрезеровке, шлифовке.
Промышленное производство плексигласа в СССР началось на построенном в 1938 году в Ленинграде опытно-производственном заводе К-4 Главхимпласта НКХП. Новый материал нашёл применение не только в авиации, но и для остекления перископов подводных лодок.
Общий объём довоенного производства в СССР органического стекла неизвестен. Зато дошло немало сведений о его невысоком качестве. В ходе эксплуатации отечественный плексиглас быстро желтел, мутнел и частично терял прозрачность. Обеспечение более-менее нормального обзора по сторонам служило ещё одним побудительным мотивом для лётчиков, чтобы в полёте держать фонари открытыми.
В самом начале Второй мировой войны возникла потребность усиления защиты неподвижных частей фонаря кабины боевых самолётов от бронебойных пуль и осколков снарядов, для чего широко применялось так называемое триплексированное бронестекло — пакеты из закалённых стеклопластин, склеенных в монолит прозрачным клеем.
С самого начала войны перед советской химической промышленностью была поставлена двуединая задача — повысить качество изготовления авиационного органического стекла и создать «прозрачную» броню, не уступавшую той, что была установлена на германских самолётах. По разным причинам выполнение этой задачи затянулось почти на полтора года.
В соответствии с постановлением ГКО № 99 от 11 июля 1941 года завод К-4 НКХП был эвакуирован в г. Челябинск на площадку местного дрожжевого завода и завода безалкогольных напитков. На Урал успели отправить только техническую документацию, металлообрабатывающие станки, шесть инженеров и пять рабочих. Поэтому завод (проектная мощность 700 т органического стекла в год) пришлось создавать практически с нуля: набирать специалистов и формировать рабочий коллектив, заказывать производственное оборудование и т.д.14
Большой проблемой было получение рецептурных добавок в полимеризационную смесь, благодаря которым плоский лист органического стекла превращался в прозрачный обтекаемый колпак-фонарь. Дибутилфталат и иные рецептурные ингредиенты в стране не производились, их приходилось закупать в США и Великобритании.
Разработкой технологии производства «прозрачной» авиационной брони занимался ВИАМ. В октябре 1941 года первые образцы авиационной брони прошли государственные испытания.
Конструктивно советская «прозрачная» броня состояла из двух частей: бронеэкрана из закалённого силикатного стекла («сталинит») и тыльного слоя — подушки из плексигласа. Экспериментально было установлено оптимальное соотношение между толщинами силикатного и органического стекла для достижения наивысшей пулестойкости. Толщина органического стекла должна была превосходить толщину силикатного в два раза, что соответствовало эквивалентности их весовых характеристик в составе остекления. Кроме того, в случае локального поражения несколькими пулями одновременно броня сохраняла свою прозрачность, обеспечивая тем самым возможность пилотирования самолёта.
15 мая 1942 года ГКО принял постановление № 1754 «Об обеспечении производства органического стекла по качеству не хуже, чем на самолётах “Томагаук”:
«…1. Обязать НКХимпром (т. Первухина) восстановить технологический режим и рецептуру органического стекла 1940 г., обеспечив с 20 мая 42 г. выпуск листового органического стекла со следующими обязательными основными показателями:
а) светопрозрачность 90—92 проц.;
б) твёрдость по Бринелю средняя 16 кг/мм², но не ниже 14 кг/мм²;
в) удельная ударная вязкость средняя 12 кг см/см², но не ниже 10 кг см/см²;
г) светостойкость органического стекла должна сохранять первоначальную светопрозрачность, то есть воздействие света и атмосферных влияний не должно вызывать пожелтения и позеленения стекла.
2. Обязать НКХимпром (т. Первухина) провести лабораторные исследования качеств стекла, применяемого на самолётах “Томагаук”, установить рецептуру его и провести в период до 25 июня 42 г. опытно-исследовательские работы в направлении дальнейшего улучшения качеств отечественного органического стекла с тем, чтобы последнее было не хуже стекла, применяемого на самолётах “Томагаук”.
Установить премию в размере 100 тыс. руб. за разработку технологии производства органического стекла, отвечающей показателям стекла, применяемого на самолётах “Томагаук”.
3. Утвердить следующий ежесуточный график выпуска заводом № 148 НКХП органического стекла и бронекозырьков…»15.
Кроме завода № 148, которому устанавливалась программа выпуска органического стекла в объёме 1,5—2,6 т в сутки, к производству изделия постановлением ГКО № 1754 привлекался и орехово-зуевский завод «Карболит» (300 т в год).
В мае 1942 года руководством ВИАМ было принято решение о создании лаборатории самолётного остекления в г. Куйбышев, куда ВИАМ был эвакуирован в сентябре 1941 года. Начальником лаборатории был назначен доктор химических наук, профессор Б.В. Ерофеев, его заместителем — М.М. Гудимов.
Лабораторией ВИАМ была разработана так называемая таблетированная авиационная броня, которая представляла собой слоистую композицию с внешним слоем из закалённого стекла (сталинита) толщиной 34 мм — набранного из плиток 100 х 150 мм, и внутренним слоем, или «подушкой» из органического стекла 30 мм.
Броня не только обеспечивала защиту лётчика, но и улучшала видимость в боевых условиях, не искажая предметы и их местонахождение. При толщине 64 мм и массе 120 кг/м² броня К-4 не пробивалась 7,62-мм бронебойной пулей при стрельбе практически в упор (Д = 30 м). Козырёк фонаря Ил-2 был выполнен из 64-мм стекла. Схожая деталь иной формы устанавливалась на фонаре сзади и обеспечивала обзор задней полусферы. Рядом с 6-мм бронёй сдвижной части фонаря предусматривались боковые бронестёкла16.
В конце 1942 года началась работа по освоению производства «таблетированной» брони в г. Дзержинск, на заводе № 148 (ныне завод «Дзержинское оргстекло»), где М.М. Гудимов возглавил работу межведомственной научно-исследовательской бригады «К-01».
Сталинит, шедший на производство авиаброни, и силикатное стекло, которое использовалось при изготовлении авиационного органического стекла, дзержинскому предприятию поставлял горьковский механизированный стеклозавод им. М. Горького.
На производство авиационных стеклоблоков шло стекло толщиной 20—35 мм. Впервые в мировой практике на машинах вертикального вытягивания стекла (ВВС) было освоено производство сверхутолщённого (до 35 мм) стекла.
Шлифовка и полировка листового органического стекла налаживались на оборудовании, эвакуированном с Гомельского стекольного завода, с помощью специалистов этого предприятия.
В том или ином виде «таблетированная» «прозрачная» броня применялась на всех типах советских самолётов — истребителях Яковлева (Як-7 и Як-9), Лавочкина (Ла-5 и Ла-7) и др.
К 1943 году ВИАМ была создана «прозрачная» броня марки К-5 со сплошными слоями силикатного стекла, она предназначалась для установки на штурмовике Ил-10. Освоение новой технологии позволило значительно снизить затраты на производство самолёта. Если раньше один комплект бронестекла для Ил-2 стоил 14 тыс. рублей, то комплект, созданный по новой технологии, — всего 4000 рублей.
В 1943 году на вооружение самолётов Як-3 была принята «прозрачная» броня типа К-6, а в 1944 году для самолёта Ил-10 — типа К-7.
В Статистическом справочнике Наркомата внешней торговли за период с 22 июня 1941 по 31 декабря 1945 года сообщается, что СССР ввозил органическое стекло из США и Англии. Всего за годы войны импортировано:
— плексиглас (США) — 581,2 т,
— перспекс (Англия) — 1949,1 т.
Авиационное полотно
Авиационные ткани сорта перкаль применялись для обтяжки каркаса (деревянных или металлических лонжеронов и нервюр) и оперения некоторых самолётов, например У-2/По-2. Для придания авиационной ткани необходимой прочности, влаго- и воздухонепроницаемости использовались специальные лаки и краски.
Сам перкаль представляет собой ткань из очень тонкой пряжи длинноволокнистого хлопка высшего сорта — египетского GIZA или перуанского PIMA; некручёных нитей в одном метре ткани переплетается очень много, поэтому она получается довольно плотной и прочной на разрыв. Плотность ткани определяли по количеству основных и уточных нитей, приходившихся на 5 пог. см ткани.
После предварительного увлажнения перкаль с натягом приклеивалась по неклеющимся поверхностям к деревянным или металлическим конструкциям самолёта. Затем при высыхании ткань сжималась, дальше — обрабатывалась нитроцеллюлозным лаком, под воздействием которого происходила её (ткани) дальнейшая усадка. Общее число слоёв доходило до 16—18.
Авиационное полотно, общий вес которого в конструкции легкомоторного самолёта составлял от 23 до 27 кг, было гораздо более дешёвым и доступным материалом, чем фанерное или дюралюминиевое покрытие, но при этом являлось крайне огнеопасным и недолговечным.
В процессе эксплуатации авиационное полотно набирало влагу, провисало, лаковые слои на нежёстком покрытии трескались и осыпались. Срок службы авиационного полотна, как правило, не превышал 5 лет, при интенсивной эксплуатации — обычно 3 года. Потом следовало полное удаление ткани, и весь процесс возобновлялся18.
Объёмы производства авиационных тканей в СССР в довоенный период и в годы Великой Отечественной войны неизвестны. Хотя известно, что для их изготовления имелось достаточное количество качественного сырья: длинноволокнистый египетский хлопок GIZA культивировали на Юге СССР ещё до революции.
Опытное, а затем и промышленное производство авиационной ткани на основе образцов, разработанных ВИАМ, накануне Великой Отечественной войны велось на Глуховском хлопчатобумажном комбинате (г. Ногинск, Московская обл.). В октябре 1941 года, когда немцы подходили к Москве, нарком текстильной промышленности И.Н. Акимов издал приказ об эвакуации основной части фабричного оборудования Глуховского комбината в Ташкент и Фергану. В октябре—ноябре на ткацкой и гребенной фабриках день и ночь шла работа по демонтажу и погрузке на узкоколейные железнодорожные платформы станков и машин. Но отправить, к счастью, не успели: немецкие войска были разгромлены, и на комбинате приступили к установке оборудования на прежнее место19.
В 1943 году группа специальных тканей, применявшихся в советской авиационной промышленности, была объединена в ГОСТ 1102-43.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Накануне Великой Отечественной войны советская авиапромышленность располагала достаточной сырьевой и производственной базой для получения авиационной древесины и недостаточной для дюралюминия — как наиболее передового «крылатого металла», что обусловило реальную задачу — строить самолёты смешанной конструкции, заменяя, где это возможно, металлические детали и покрытия облагороженной древесиной (клееная фанера, дельта-древесина и балинит) и авиационным полотном. Несколько крупных предприятий деревообрабатывающей промышленности союзного значения, располагавших комплектным оборудованием для изготовления деревянных авиационных конструкций, были перепрофилированы на выпуск авиационной техники и переведены в состав НКАП.
2. К декабрю 1941 года большая часть сырьевой и производственной базы для получения авиационной древесины и дюралюминия была утрачена, и её пришлось восстанавливать заново — на территории, примыкавшей к приволжскому, уральскому и сибирскому авиационным производственным комплексам. До конца 1942 года дефицит облагороженной древесины был в основном преодолён за счёт мобилизации внутренних ресурсов, тогда как дефицит дюралюминия пришлось восполнять за счёт поставок сотен тысяч тонн первичного алюминия по ленд-лизу и импорту. Важную роль в обеспечении авиапромышленности СССР авиационной древесиной сыграл коллектив Тавдинского фанерного комбината № 15 НКЛеспрома. Головными предприятиями по выпуску дюралюминия являлись завод № 95 в Верхней Салде и комбинат № 150 (г. Ступино, Московская обл.), входившие в систему НКАП.
3. Накануне Великой Отечественной войны советские учёные-химики отработали рецептуру и технологию производства органического стекла (плексиглас) — материала, необходимого для изготовления прозрачной части пилотской кабины — так называемого фонаря, и в Ленинграде, на заводе № К-4 НКХимпрома, была развёрнута соответствующая производственная база. Однако новый материал высоким качеством не отличался. С июля 1941 и до конца 1942 года отечественное производство органического стекла отсутствовало, и потребность в нём удовлетворялась за счёт импорта. Одновременно с возобновлением на заводах № К-4 и № 148 НКХимпрома производства органического стекла начался выпуск так называемой прозрачной брони, которая представляла собой слоистую композицию с внешним слоем из закалённого стекла (сталинита) и внутренним слоем, или «подушкой» из органического стекла. Особую роль в отработке рецептуры и технологии изготовления «прозрачной» брони, которая спасла жизни многих советских лётчиков, сыграл коллектив ВИАМ.
4. Своевременными решениями ГКО СССР и организационными мероприятиями наркоматов авиационной, лесной, химической и лёгкой промышленности кризис производства авиационных материалов к концу 1942 года удалось преодолеть, что позволило полностью удовлетворить потребности авиационной промышленности в облагороженной древесине и авиационном полотне и более чем на половину — в дюралюминии и органическом стекле (недостающее количество обеспечивалось поставками по ленд-лизу и импорту).
Примечания
1 Яковлев А.С. Советские самолёты М.: Наука, 1978.
2 Ричардс Д., Сондрес Х. Военно-воздушные силы Великобритании во второй мировой войне. 1939—1945 гг. / Сокр. пер. с англ. М.: Воениздат, 1963.
3 Шерстюк М.В. «Летающие гробы»?: к вопросу об использовании древесины в советском самолётостроении в период Великой Отечественной войны // Научные труды Московского гуманитарного университета. 2016. № 4. С. 98—102.
4 История авиационного материаловедения. ВИАМ — 80 лет: годы и люди / Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2012; Нарский А. «Красные директора» ВИАМ: биографии первых руководителей Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов П.А. Бахматова и В.М. Десятникова. Б/м., 2020.
5 Шахурин А.И. Крылья победы. М.: Политиздат, 1990. С. 46.
6 Там же. С. 47.
7 Спиридонов В.В. Создание и освоение в СССР бакелитовой фанеры для авиастроения в 1930—1939 гг. // Из истории авиации и космонавтики. 1989. Вып. 58. С. 101—110.
8 Бердинских И.П., Кузнецов М.А. Производство деревянных самолётов. М.: ОБОРОНГИЗ, 1945.
9 Южаков В.П. Лесная промышленность Тюменской области в годы Великой Отечественной войны // Урал индустриальный. Бакунинские чтения: индустриальная модернизация Урала в XVIII—XXI вв. ХII Всероссийская научная конференция, посвящённая 90-летию Заслуженного деятеля науки России, доктора исторических наук, профессора Александра Васильевича Бакунина. Материалы. Екатеринбург, 4—5 декабря 2014 г. в 2 т. Т. 2. Екатеринбург: [УрФУ], 2014. С. 353—357.
10 Российский государственный архив социально-политической истории (РГАСПИ). Ф. 644. Оп. 2. Д. 92. Л. 125.
11 Металл скрепляет времена и судьбы / Авт.-сост. А.О. Ежов, Е.Г. Ежова. Екатеринбург: Уральский рабочий, 1998.
12 Ежов А.О. Авиационная металлургия на Урале в годы Великой Отечественной войны (1941—1945 гг.) // История и современное мировоззрение. 2021. Т. 3. № 1. С. 129—138.
13 Джонс Роберт Хан. Ленд-лиз: дороги в Россию: военные поставки США для СССР во Второй мировой войне, 1941—1945 / Пер. с англ. А.Л. Андреева. М.: Центрполиграф, 2015. С. 211.
14 Проект «К-4» пуленепробиваемые: беседа с одним из создателей бронестекла Зусей Шульманом / Подгот. О. Титова, Ю. Вдовина // Вечерний Челябинск. 2010. 29 января. С. 10.
15 РГАСПИ. Ф. 644. Оп. 2. Д. 62. Л. 13.
16 Шавров В.Б. История конструкций самолётов в СССР. М.: Машиностроение, 1978. Ч. 2. С. 417—429.
17 Российский государственный архив экономики. Ф. 413. Оп. 12. Д. 10949. Л. 142.
18 Маркеллов П.П., Зельдис И.В. Материаловедение и технология авиационных материалов. М.: Военное издательство Министерства ВС СССР, 1947.
19 Война и армия. Воспоминания ветеранов трудового фронта. Богородск-Ногинск, 2001.
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉