Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.

С XIX века сталь являлась основным материалом в машиностроении. С появлением авиации её попытались применить на самолётах. В 1912 г. профессор Г. Рейсснер из Технического университета в г. Аахен (Германия) при участии Г. Юнкерса построил из стали моноплан схемы «утка» с гофрированной железной обшивкой, а в 1915 г. Юнкерс создал собственный цельностальной самолёт J1 со свободнонесущим крылом. Толщина его обшивки составляла от 0,5 до 1 мм и соединялась с каркасом с помощью точечной электросварки.

Но сталь оказалась слишком тяжёлой для самолётов. Монопланы Рейсснера и Юнкерса летали с трудом и могли поднять лишь небольшой груз. Так, J1 при взлётном весе более 1000 кг мог взять только 110 кг полезной нагрузки.

Стальной самолет Г. Юнкерса J1.

После Первой мировой войны в авиации получил распространение лёгкий алюминиевый сплав дюралюминий. Его называли «крылатый металл». В начале 1930-х годов из этого материала в СССР строили все самолёты, созданные под руководством А.Н. Туполева: разведчик Р-З, истребитель И-4, бомбардировщик ТБ-1, пассажирский ПС-9. Алюминиевые сплавы всё шире применялись и на машинах других авиаконструкторов. Но из-за нехватки производственных мощностей и отсутствия в СССР некоторых компонентов, входящих в состав дюралюминия, большую часть этого сплава приходилось импортировать.

Данное обстоятельство вызывало беспокойство. В мае 1932 г. на совещании в ЦАГИ известный металловед И.И. Сидорин заявил: «Дюраль — основной материал алюминиевого самолётостроения — является с технологической точки зрения идеальным материалом. Его механическая характеристика такова, что позволяет создать хорошие самолёты, причём эти самолёты строятся очень просто…Но в последнее время ввиду того, что алюминий получается из-за границы, у нас возникло сомнение — имеем ли мы право делать самолёты из алюминия, потому что всё базируется на импорте»[131]. Сидорина поддержал М.Н. Тухачевский, выступив с предложением о переводе строительства самолётов с дюралюминия на высокосортные стали.

Начало работ по применению стали в советской авиации относится ко второй половине 1920-х годов и связано с созданием цельнометаллического дирижабля К.Э. Циолковского. Они велись в Военно-воздушной академии в Москве. В 1928 г. за границей приобрели оборудование для точеной и роликовой электросварки тонких стальных листов, опыты с которым дали положительные результаты (обычную ацетиленовую сварку применять было нельзя, так как тонкий металлический лист прогорал).

Металлический дирижабль Циолковского так и не построили. Зато полученный опыт переняли авиаконструкторы. В Военно-воздушной академии при кафедре самолётостроения была организована лаборатория по изучению возможности использования высококачественных сталей при создании самолётов.

Наибольшие перспективы сулило применение нержавеющей стали. Сначала экспериментировали с марками крупповской нержавеющей стали, приобретёнными в Германии, затем — с отечественными сталями марок «Энерж». Заготовки изготавливали на заводе «Электросталь», а листы — на заводе «Серп и молот» в Москве. Нержавеющая сталь обладала хорошей свариваемостью при контактной электросварке вследствие своего большого сопротивления. По прочности на разрыв «Энерж-6» почти втрое превосходила дюралюминий, правда и весила она значительно больше.

Характеристики нержавеющей стали и дюралюминия.

«Сталь-2».

В конце 1931 г. под руководством конструктора ЦАГИ А.И. Путилова в Отделе опытного самолётостроения Научно-исследовательского института ГВФ был изготовлен самолёт «Сталь-2» из нержавеющей стали. Каркас крыла и фюзеляжа выполнили из гофрированных стальных листов, изогнутых в виде пучка труб и соединённых с помощью хомутиков и точечной электросварки. Ажурная конструкция получилась лёгкой, но была трудоёмкой. Надо сказать, что «Сталь-2» не был цельнометаллическим самолётом: борта фюзеляжа сделали из фанеры, а крыло имело полотняную обшивку.

Машина показала хорошие лётные характеристики и с 1934 г. строилась серийно. Её развитием была «Сталь-3» с более мощным двигателем и увеличенным с 4 до 6 числом пассажиров.

«Сталь-2» и «Сталь-3» успешно работали на авиалиниях страны. Однако надежды на их рекордную долговечность не оправдались. Сама нержавеющая сталь могла служить десятки лет, но полотняная обшивка крыла и фанерные борта фюзеляжа периодически требовали замены или ремонта.

Этого недостатка не должен был иметь летательный аппарат, сделанный целиком из нержавеющей стали. Такой самолёт создали в Московском авиационном институте в 1934 г. Он назывался «ОСО-МАИ», позднее — «ЭМАИ-2» (экспериментальный самолёт МАИ № 2; первым был моноплан из сплава электрон «ЭМАИ-1»), затем — «Сталь-МАИ».