Авиационная промышленность СССР в 1920-х — 1930-х годах
Материал из Documentation.
После революции 1917 года молодое советское государство, оказавшись в условиях торгово-экономической блокады со стороны стран запада, оказалось перед необходимостью быстрого преодоления собственной технической отсталости. Несмотря на признание de jure к 1924 году советского государства рядом промышленно развитых стран, таких как Великобритания и Франция, дипломатические и, что немаловажно, торговые отношения оставались крайне напряженными. Эта настороженность особенно сказывалась на поставках в СССР новой военной техники.
К 1928 году было налажено серийное производство поршневых авиационных двигателей М-11, что решило судьбу советской авиации. Нельзя сказать, что этот авиационный мотор был лучшим из аналогов (как из числа разработанных советскими исследователями, так и в ряду западных аналогов). По сути, он устарел еще до внедрения в серийное производство, поскольку цилиндровые двигатели во всем мире вытесняли поршневые. Однако, М-11 имел одно решающее преимущество, которое побудило руководство страны остановить свой выбор именно на нем, а также обеспечило широкое распространение мотора в СССР и за его пределами: этот мотор был крайне неприхотлив в эксплуатации, в частности не требовал чистого бензина и масел высокого качества. Таким образом, М-11 стал первым авиационным мотором, запущенным в серийное производство в нашей стране.
Поскольку мотор М-11 не отвечал требованиям времени, существенно уступая в мощности моторам нового поколения, были приняты меры по покупке лицензии и производстве в СССР современных моторов с перспективой последующей разработки отечественных двигателей нового образца. Одним из наиболее массово применявшихся двигателей подобного рода был 12-цилиндровый V-образный мотор BMW VI, который послужил базой для создания авиационного мотора М-17. Однако, несмотря на все производственные сложности, проблема отсутствия в Советской России собственного производства авиационных моторов к началу 30-х гг. ХХ века была решена.
М-11 и М-17 в довоенный период были самыми распространенными авиационными моторами в советской авиации. Несмотря на то, что один из них считался устаревшим, функциональное различение позволило с успехом использовать достоинства каждого из этих двигателей. Мотор М-11 устанавливался на такие машины, как многоцелевые бипланы По-2ВС, По-2НШ, транспортный или штурмовик-бомбардировщик Як-6, многоцелевой транспортный самолёт ЯК-12, учебно-тренировочный ЯК-18, учебно-тренировочный самолёты УТ-1 и УТ-2, первый советский серийный самолёт-амфибия Ш-2, а также устанавливался на легкие гражданские самолеты «Сталь 7», а также на самолёты Н. В. Никитина и А. С. Москалёва. Авиационный мотор М-17 устанавливался на истребителях И-3, самолетах-разведчиках Р-5 и Р-6, бомбардировщиках ТБ-1, ТБ-3, летающих лодках МБР-2, МБР-4, пассажирских и транспортных самолетах П-5, ПС-9, ПС-89 и др. Модификации этого мотора применялись на танках (М-17Т) и в варианте М-34, первом советском двигателе водяного охлаждения созданном на основе М-17, на АНТ-25[7, 14].
Таким образом, можно говорить о том, что М-11 (110 л.с.) использовался в тех случаях, когда от самолета не требовалось высокой маневренности и скорости, в отличие от М-17 (240 л.с.), который мог обеспечить скоростной полет и был лучше защищен от износа деталей. Немаловажным было также и существенное превосходство авиамотора М-17 в мощности, что отвечало тенденциям развития авиационной промышленности.
Растущие мощности двигателей требовали новых материалов, которые могли выдержать соответствующую нагрузку. Второй важной задачей, стоящей перед советской авиационной промышленностью, была проблема материаловедения. В 1918 году самолеты изготавливали из дерева, которое позднее обтягивали полотном и покрывали специальным лаком для предохранения фюзеляжа от гниения. Такую конструкцию имел, к примеру, первый в мире тяжелый бомбардировщик Илья Муромец, построенный в 1913 году под руководством И. И. Сикорского.
Взлетный вес Ильи Муромца составлял 5400 кг. На этот самолет устанавливались четыре мотора. В связи с отсутствием в стране производства авиационных моторов, Илья Муромец оснащался поршневыми моторами различных фирм, мощность которых колебалась от 225 л.с. (Сальмсон) до 125—140 л.с. (Аргус). Максимальная скорость Ильи Муромца изменялась в зависимости от установленного мотора, но в среднем составляла 135 км/ч., потолок — 3400 м[3; 11].
Однако, «борьба за высоту и дальность» и увеличение мощности моторов требовали других, более прочных и менее горючих материалов. Значение правильного выбора материала подчеркивается в различных трудах по авиационному материаловедению, в том числе и в учебных пособиях. Так, Б. К. Вульф и К. П. Ромадин отмечают, что «многие успехи авиационной техники были всегда тесно связаны с прогрессом в области изыскания более прочных стойких и легких металлических, а также неметаллических материалов. Требования, предъявляемые к материалу, в зависимости от условий его работы, характера механического нагружения, температуры и воздействия среды могут быть весьма различными».
Можно сказать, что история советской авиации начинается с 1922, когда были получены первые образцы кольчугалюминия (дуралюмина), который отличался высокой крепостью при малом удельном весе. Новый материал позволил впервые в истории отечественного авиастроения изготовить цельнометаллический самолет. Первым советским самолетом такого типа стал АНТ-2, разработанный под руководством А. Н. Туполева в мае 1924 г. Его взлетный вес составлял 836 кг. На самолет был установлен поршневой двигатель «Бристоль-Люцифер» мощность которого составляла 100 л.с. АНТ-2 развивал скорость до 170 км/ч. при потолке в 3 000 м. Однако, в серийное производство самолет не пошел из-за отсутствия производства в Советской России авиационных двигателей нужной мощности[13, c. 24].
Из дуралюмина также был выполнен разработанный бригадой, возглавляемой П. О. Сухим под общим руководством А. Н. Туполева истребитель И-4 (АНТ-5). В 1927 году И-4 был построен и прошел летные испытания. Самолет был оснащен английским цилиндровым мотором «Юпитер», получившим в СССР обозначение М-22 [9]. Мощность этого двигателя составляла 480 л.с. Скорость нового самолета — 250 км/ч., потолок превышал 7500 м, взлетный вес — 1430 кг, что отвечало требованиям времени. И-4 состоял на вооружении до 1933 года.
Изобретение во второй половине 30-х — начале 40-х гг. бакерлитовой фанеры под руководством Я. А. Аврасина и изготовленной Л. И. Рыжкопом на ее основе специального пластика, называемого дельта-древесиной, позволило существенно увеличить прочность конструкции. Одновременно с этим произошло увеличение массы материала (дельта-древесина имела вдвое больший удельный вес, нежели простая древесина), однако появление все более мощных моторов позволило конструкторам не оглядываться на этот недостаток.
Одним из первых самолетов, изготовленных с широким применением дельта-древесины был ЛаГГ-3. «Самолет отличался очень чистыми формами. Благодаря этому, а также тщательной полировке поверхностей даже при относительно большом взлетном весе опытного экземпляра (2968 кг.) его скорость у земли превышала 500 км/ч., на высоте 5 тыс. м. — 600 км/ч.»[13, c. 144]. На Лагг-3 был установлен авиационный двигатель М-105 П, разработанный на основе Испано-Сюиза 12Y51. Номинальная мощность данного мотора составляла до 1050 л.с.[10].
Изготовление собственных авиационных двигателей, а также другие достижения советской промышленности в области материаловедения, позволили советской авиационной промышленности вплотную заняться разработкой собственных оригинальных самолетов. Это не означает, что ранее не создавалось оригинальных самолетов, однако необходимость установки на них импортных двигателей существенно тормозило развитие авиационной промышленности. Главной сложностью были даже не перебои в поставках авиационных двигателей из других стран, а несовместимость этих двигателей с самолетами советской конструкции. Примером подобного явления может служить высокая аварийность двигателя М-17 [7].
Как было показано выше, к концу 1930-х гг. советской промышленностью была накоплена соответствующая база для производства самолетов: было налажено в необходимом объеме производство авиационных моторов, а также изготовление необходимых материалов. Советская авиационная промышленность более не зависела от внешних поставок. Также в 1930-е гг. был разрешен ряд собственно авиационных аэродинамических задач, к которым в частности относятся решение проблем штопора и флаттера[18].
Благодаря исследованиям Н. А. Журавченко, В. С. Пышнова и др., подробно разработавшим теорию штопора, были внесены конструктивные изменения в расположении площади горизонтального и вертикального оперения, что позволило повысить обтекаемость крыла и оперения на больших углах атаки. Борьба с флаттером — колебание крыла на высоких (более 350 км/ч.) скоростях, приводящее к разрушению конструкции самолета — была решена благодаря использованию более прочных материалов, а также изменению формы крыла и балансировки самолета. Большое значение для решения проблемы флаттера имели работы Келдыша, Гроссмана, Макаревского и др.
Таким образом, можно говорить о том, что во второй половине 1930-х гг. открылась новая эра в советском самолетостроении. Создание мощных моторов, специальных материалов, а также научные разработки в области аэродинамики позволили достичь немыслимых ранее скорости, высоты и дальности полета, решение ряда аэродинамических проблем позволило повысить надежность самолетов. Одновременно становилось очевидной необходимость разделения исследовательских и конструкторских задач на более узкопрофильные функциональные специализации.
В начале 1930-х гг. в СССР существовало два конструкторских центра: ЦАГИ под руководством А. Н. Туполева, специализировавшееся в основном на создании тяжёлых бомбардировщиков и пассажирских самолётов (позднее выделившееся в самостоятельное КБ), и КБ Н. Н. Поликарпова, занимавшееся разработкой и новых истребителей.
Во второй половине 1930-х гг. они перестали отвечать запросам стремительно развивающейся авиационной науки, что привело к созданию ряда КБ. Так, одними из первых в 1934 году были организованы ОКБ Яковлева (ОКБ --115) и ОКБ Бериева (ОКБ морского самолетостроения), ОКБ Илюшина (ОКБ--39) в 1936, ОКБ Петлякова в 1937, ОКБ Сухого (ОКБ-51) и ОКБ Микояна (ОКБ-155) в 1939 г.
