Забытый эксперимент или когда голь на выдумки горазда

Сталь — самый распространенный сплав в техническом мире. Железо с углеродом и добавками других элементов таблицы Менделеева: не менее 45% железа и углерод в диапазоне от 0,02 до 2,14%, причем содержанию от 0,6% до 2,14% соответствует высокоуглеродистая сталь. В авиации этот материал прописался с самого начала: минимальный силовой набор — рамы двигателей, стойки шасси — делали из разных марок стали. Пока аэропланы оставались фанерно-полотняными, всё было терпимо, но рост скоростей и понимание аэродинамики потребовали новых материалов. Легких и прочных.

В лидеры вырвался дюралюминий — его дебют состоялся в 1911 году, из этого сплава делали каркасы жестких дирижаблей, а потом дошло и до аэропланов. В Советской России и раннем СССР с дюралюминием было чуть лучше, чем никак. Первые плавки на основе немецкого дюралюминия получили в литейной мастерской МВТУ, затем опытное производство развернули на Кольчугинском заводе по обработке цветных металлов. В 1925 году построили первый советский самолет АНТ-2, полностью созданный из кольчугалюминия, но выпуск сплава наладили в мизерных количествах. К тому же на перспективный материал моментально положила глаз армия в лице ВВС. Дюраля катастрофически не хватало, а возвращаться к полотняно-фанерной схеме смысла не было. И пока промышленность, надрываясь, строила десятки АНТ-4/ТБ-1 для армии и флота, всем остальным желающим летать приходилось изворачиваться кто во что горазд.

Металлургический фундамент: ставка на «Энерж-6»

Проделав огромный пласт работ, советские металлурги пришли к выводу: большой потенциал имеет нержавеющая сталь. Исследовали множество образцов, включая крупповскую нержавейку, но лучшие показатели оказались у отечественной хромоникелевой стали «Энерж-6». За нее не надо было платить валютой, и она если и уступала немецкой, то незначительно. А по соотношению «цена/качество» «Энерж-6» была вполне конкурентоспособна.

Инженеры-металлурги московского завода «Серп и молот» разработали технологии, позволяющие создавать профилированные детали из тонкой листовой нержавейки, и наладили выпуск проката. Сегодня на месте этого завода жилой комплекс — еще одна частица истории, которую мы утратили. В стенах «Серпа и молота» отработали технологию контактной, точечной, роликовой и стыковой электросварки тонких стальных листов. База была готова, и здесь на сцену выходит Александр Иванович Путилов — советский авиаконструктор, профессор, инженер с большой буквы.

Путилов родился 21 апреля 1893 года в польском Радоме в семье военнослужащего, умер 8 декабря 1979 года в Москве. Он не столь известен, как другие советские авиаконструкторы, но его вклад в авиастроение весьма велик. В 1910 году окончил 3-й Московский кадетский корпус, инженерное образование получил в Московском высшем техническом училище, которое окончил в 1920 году по механическому факультету.

Он хорошо чувствовал и понимал физику металлов, потому оказался в составе комиссии по цельнометаллическому самолетостроению и стал одним из основателей НИИ ГВФ в 1930 году. Принимал участие в создании первых самолетов Туполева — АНТ-2, АНТ-3, АНТ-4, АНТ-5, АНТ-6, но неясно, в качестве полноценного сотрудника КБ или привлеченного специалиста. Второе вероятнее. Показательный факт: под руководством Путилова в конструировании АНТ-5 (истребитель И-4) в 1925 году начинал свою деятельность в авиастроении инженер-конструктор Павел Сухой.

После окончания работ с Туполевым Путилов создал и возглавил ОКБ при Тушинском авиазаводе, где под его руководством созданы серийные пассажирские самолеты из нержавеющей стали Сталь-3 (1933) и Сталь-11 (1937). Но нас интересует 1931 год, когда на базе авиамастерских Всероссийского общества «Добролёт», находившихся под патронажем НИИ Гражданского воздушного флота, был построен первый отечественный цельнометаллический самолет «Сталь-2».

Судьба конструктора: ордена и два срока

Пока «Сталь-2» покорял гражданское небо СССР, в 1938 году Путилов получил «заслуженную награду» в виде тюремного срока и в заключении работал в известнейшей теперь «шараге» ЦКБ-29 НКВД в бригаде В. М. Петлякова. Через некоторое время его освободили, и он трудился на конструкторской работе на других заводах. С 1943 года преподавал в Военно-воздушной инженерной академии имени Н. Е. Жуковского.

После Победы, в 1952 году, его снова необоснованно репрессировали, в заключении он был до 1955 года. Затем снова освободили, и тут его плотно подобрал Туполев: Путилов организовал и возглавил филиал ОКБ на авиазаводе № 18 в Куйбышеве. Принимал участие в разработке Ту-95ЛЛ, Ту-126, Ту-128УТ.

Спокойный, грамотный инженер, не избалованный наградами и вниманием властей (если не считать два тюремных срока за внимание), награжденный орденом Ленина за «Сталь-2» и тремя орденами — Красной Звезды, Отечественной войны и Трудового Красного Знамени — за всю остальную конструкторскую деятельность.

От чертежа до серии: как делали «Сталь-2»

В начале 1930 года при Главной инспекции гражданского воздушного флота Путилов организовал и возглавил Отдел опытного самолетостроения (ОСС). Задача: создать стальной однодвигательный пассажирский самолет на одного летчика и четырех пассажиров. Машину предполагалось использовать также для почтовых перевозок, аэрофотосъемки и в сельскохозяйственной авиации.

Путилов справился. 11 октября 1931 года «Сталь-2» с американским двигателем Wright J-6-7 под управлением летчика-испытателя Эдуарда Ивановича Шварца совершил первый полет. Конструкция оказалась настолько удачной, что самолет запустили в серию с минимальными доработками. Уверенность в машине была такова, что для серийного производства построили машиностроительный завод № 81 в Тушино. Правда, стройка оказалась сложнее, чем ожидалось, поэтому первый серийный самолет с цельностальной сварной конструкцией выпустили только в 1934 году. Всего построили 111 самолетов «Сталь-2».

Машины использовали на внутренних линиях как почтово-пассажирские, активно применяли на арктических маршрутах, эксплуатация длилась до второй половины 40-х. Это неудивительно: летать и возить грузы было надо, а строить новые самолеты мешала война. Заканчивали карьеру «Сталь-2» уже на других двигателях — МГ-31 или М-17.

Предположение, что сварная стальная конструкция упростит технологию производства и значительно увеличит срок службы, оправдалось. Однако назвать конструкцию простой и дешевой нельзя: силовые элементы выполнялись из гофрированных стальных листов толщиной 0,1–0,6 мм. Эти листы с помощью сварки образовывали трубчатые элементы со сложными формами поперечного сечения, что серьезно усложняло изготовление и сборку агрегатов.

«Сталь-2» стал полигоном испытания сварочных технологий: использовались точечная и роликовая контактная электросварка, автогенная сварка обычных тонкостенных стальных труб в хвостовой части фюзеляжа. При всем том самолет нельзя четко назвать цельнометаллическим:

• обшивка крыльев, оперения и большей части фюзеляжа — полотняная;
• передняя часть фюзеляжа от двигателя до кабины летчика — металлическая обшивка;
• боковые стенки фюзеляжа от кабины летчика до багажного отделения — фанерные щитки.

Логика в этом есть: полотно и фанера изрядно экономили вес и давали «дышать» не очень мощному двигателю М-26. Этот мотор не блистал характеристиками — военные от него отказались, поскольку был тяжел, прожорлив и ненадежен. А гражданскому самолетостроению выбирать было особо не из чего. Если первый «Сталь-2» полетел на американском моторе, дальше летали на семицилиндровой его копии максимальной мощностью 300 л.с., номинальной — 270 л.с.

С полетной массой 1910 кг «Сталь-2» имел максимальную скорость у земли 205 км/ч, а высоту 1000 м набирал за 5 минут. При массе полезной нагрузки 730 кг, из которых 360 кг приходились на пассажиров и багаж, дальность полета составляла 550 км при средней скорости 165 км/ч.

Кабины летчика и пассажиров были закрытыми. В пассажирской кабине друг за другом устанавливались два двухместных дивана. Самолеты первых серий оснащались индивидуальными дверьми для каждого пассажира, но в середине серии стали делать две двери на левом борту. За пассажирской кабиной имелось грузовое отделение для багажа и почты, но вместимость его была небольшой, а вес ограничивался 80 килограммами. Несмотря на минимальный комфорт и невысокие для середины 30-х летно-технические данные, эти самолеты как машины воздушных линий небольшой протяженности себя оправдали. А в Арктике получили признание именно благодаря неприхотливости.

Коррозия против надежды

Надеждам на большой срок службы стальных пассажирских самолетов сбыться было не суждено. Враг по имени коррозия поражал точки сварки, болты, пистоны и требовал такого же обслуживания и ремонта, как и самолеты из других материалов. Износ полотна обшивки вкупе с растрескиванием фанеры тоже никто не отменял.

Тем не менее «Сталь-2» и «Сталь-3» себя оправдали, хотя морально и физически устарели очень быстро. Они оставили след в истории авиации как первые самолеты с цельностальной сварной конструкцией, доведенные до стадии серийного производства. И показали себя не только на почтово-пассажирских линиях:

• в начале 1932 года «Сталь-2» совершил перелет по маршруту Москва — Рязань — Козлов — Тамбов, преодолев 450 км за 2 часа 25 минут со средней скоростью 186 км/ч;
• 16 ноября 1934 года СССР впервые принял участие в международном Парижском авиасалоне, дебютировав с самолетами Р-5, АИР-9 и «Сталь-2».

95 лет назад в небо поднялся самолет, который не создал нового течения конструкторской мысли, но доказал: в Советском Союзе инженеры вполне могут работать с металлами, создавая новые способы промышленного изготовления самолетов, а конструкторы — создавать жизнеспособные проекты на основе новых материалов. Это было в стране, которая за 10 лет до того могла строить только фанерно-полотняные самолеты на базе импортных двигателей. «Сталь-2» показал всему миру, что материал, методы его обработки и сварки для самолета можно создать своими силами, и мотор — да, не сопоставимый с американским или французским по ТТХ и надежности — тоже можно создать. История не всегда создается на поле боя; зачастую для этого необходимы КБ, НИИ и инженеры.