В апреле 1973 г. после окончания Московского авиационного института я распределился на Киевский Механический Завод (я родом из с. Великополовецкое, Киевской области), где генеральным конструктором был О.К. Антонов. Я попал в созданную 4 месяца назад новую бригаду усталостной прочности, где был только один руководитель Г.Ю. Бенгус, и я позже стал его заместителем.
Дело в том, что в 1972 г. под Харьковом потерпел катастрофу пассажирский Ан-10, а также под Куйбышевом в полете летчики услышали, как в районе центральной части крыла Ан-10 что-то трещит. Чудом не произошло катастрофы. Комиссия МГА и МАП определила, что причиной стало усталостное разрушение центроплана крыла. В результате приказом по МАП во всех ОКБ СССР были образованы такие бригады. Ранее в СССР ресурс самолетов определялся по результатам ресурсных лабораторных испытаний натурных образцов планеров самолетов, которые рассчитывались только на статическую прочность, а также по результатам эксплуатации самолетов, так называемых лидеров (бОльший налет в сравнении с остальным парком самолетов и более частые и тщательные осмотры).
Также из многочисленных источников было известно, что пассажирские самолеты производства США имеют очень высокие ресурсы - 60-100 тыс. л. ч., тогда как в СССР в то время ресурсы составляли до 30 тыс. л.ч.
Применение прессованных панелей и разработка новых сплавов
Задачей новой бригады была разработка методик расчета ресурса самолетов на стадии проектирования. Поскольку опыта было мало, то старались максимально воспользоваться доступным зарубежным опытом, работами, которые проводились в других ОКБ, а также результатами натурных испытаний самолетов КМЗ. Проводили усталостные испытания образцов и элементов авиационных конструкций. Основными были образцы с отверстием, для расчетов регулярных сечений и проушины, для расчетов нерегулярных (поперечных стыков) сечений конструкции. На основании этих испытаний и материалов разрабатывались методики расчета крыла, фюзеляжа, оперения и других сложных элементов конструкции планера. Позже начали проводить расчеты и испытания на скорость роста трещин и остаточную прочность образцов и элементов конструкции. Эти работы проводил С.П. Малашенков. Все эти наработки впервые были использованы при проектировании Ан-72, а затем Ан-74. Причем прочнисты с перепугу (их реально хотели посадить в тюрьму за катастрофу Ан-10, но Антонову и Балабуеву удалось убедить генерального прокурора СССР, что это неправильно) заложили такой запас прочности, что не смогли разрушить крыло в процессе статических испытаний. Это позволило обеспечить максимальную грузоподъемность 10 т, что значительно выше требований ТЗ.
В это же время в лаборатории статических испытаний проводились ресурсные испытания натурного планера Ан-22. И там очень рано начали появляться трещины, особенно в поперечных стыках крыла. И было объявлено, что тому, кто найдет трещину, заплатят 50 руб. В поисках трещин мы лазали по этому крылу, как тараканы, Но их находили специалисты отдела испытаний, в основном, неразрушающими методами контроля. Позже, когда уже возникло понимание причин возникновения столь ранних трещин, мы поняли, что был виноват не только сплав, но и конструкторы и прочнисты, которые это проектировали.
У Шахатуни возникли сомнения по поводу того, что уровень ресурсных характеристик отечественных сплавов был такой же, как у их зарубежных аналогов, и она в 1976 г. поручила мне провести сравнение усталостной долговечности. Очень сложно это было сделать, т.к. были существенные отличия - у нас образцы с отверстием, у них - с боковыми надрезами; у нас частота испытаний 40 Гц, у них - 33 Гц. Не всегда совпадали и режимы испытаний: пульсирующая нагрузка или симметричный цикл. Тем не менее, перелопатив кучу иностранных источников, удалось подобрать немного убедительных результатов, где мы показали некоторое преимущества зарубежных сплавов над отечественными по усталостной долговечности. Был подготовлен небольшой отчет, я его подписал у Е.А. и думал, что у О.К. она подпишет сама. Но она отправила меня. И вот я, молодой специалист, попадаю к Антонову с отчетом и сопроводительным письмом, которым этот отчет рассылался руководителям отраслевых институтов ЦАГИ, ВИАМ и ВИЛС. А письмо Шахатуни написала довольно жесткое. Я показываю все это Антонову, а он говорит, что письмо надо исправить и смягчить, что сам и делает. Я возражаю, т.к. его уже согласовала Шахатуни, на что О.К. очень мягко и деликатно рассказывает мне, почему надо переделать письмо.
Вскоре нам представилась возможность изучить конструкцию зарубежных самолетов. В Шереметьево потерпел катастрофу ДС-8 японской авиакомпании, а затем на Кольском п-ве истребителями был «посажен» В-707 корейской авиакомпании, который заблудился и попал в воздушное пространство СССР.
В ММЗ С.В. Илюшина были собраны куски конструкций, и Шахатуни послала меня, чтобы я отобрал необходимые образцы для исследований и изучения. Также испытания их проводились и в ЦАГИ, в частности, на живучесть (длительность роста трещины и остаточная прочность при наличии трещины).
Результатом этих исследований и др. впоследствии стало широкое применение в конструкции Ан-124 крепежа с натягом и сплавов высокой чистоты, повышение культуры и качества в серийном производстве, внедрение новых технологических процессов, в частности, дробеструйной обработки панелей и деталей и др., что позволило существенно повысить ресурс и коррозионную стойкость силовых конструкций.
Был проведен огромный объем исследовательских, научно-прикладных и конструкторских работ, а также учтен негативный опыт эксплуатации С-5А-ранние усталостные повреждения крыла в эксплуатации. Они так старались уменьшить массу конструкции планера, что совсем забыли о ресурсе. Когда они начали осуществлять интенсивные перевозки во время войны во Вьетнаме, то обнаружили появление трещин в крыльях и сначала были вынуждены уменьшить массу груза, а затем поменять на всех самолетах крылья на новые с более высоким ресурсом.
Остро стояла проблема выбора полуфабрикатов (прессованные панели или катаные плиты) для изготовления силовой конструкции крыла Ан-124. Дело в том, что за рубежом для крыльев пассажирских самолетов, которые имеют огромный ресурс, применяются катаные плиты с приклепанными к ним стрингерами (исключение составляют военно-транспортные С-141 и С-5А, где используются прессованные панели), а в СССР больше применялись прессованные панели, где обшивка и стрингер составляют одно целое. Это было связано с тем, что для производства Ан-22 и с учетом на перспективу в отрасли были разработаны и построены уникальные горизонтальные прессы на 20000 т для изготовления прессованных панелей и вертикальные прессы на 60000 т для изготовления крупногабаритных штамповок. Такого оборудования не было нигде в мире. В конце 1970-х такой вертикальный пресс купила в СССР даже металлургическая фирма «Пешине» во Франции. В крыльях Ан-24, Ан-72, Ан-22, Ил-62, Ил-76, Ил-86 и др. широко применялись прессованные панели и поэтому на серийных авиазаводах было оборудование и технологии их изготовления.
В начале 1970-х в Советском Союзе рассматривалась возможность закупки у фирмы Боинг пассажирского широкофюзеляжного В-747. В г. Эверетт, где строили эти самолеты, летала большая делегация руководителей МАП, ОКБ и институтов. Их впечатлило увиденное на производстве и, особенно, автоматическая клепка панелей крыла, а также то, что ресурс этого самолета составлял 100000 л. ч. Потом специалисты фирмы Боинг прилетали с докладами о В-747 в СССР, где принимала участие и Елизавета Аветовна. После приезда в Киев она собирала нас и рассказывала об этой встрече.
Впечатленные увиденным на Боинге, все отраслевые институты заняли позицию, что надо крыло Ан-124 делать сборной конструкции из катаных плит! Мы же заняли позицию, что крыло надо делать из прессованных панелей. И тут, как говорится, нашла коса на камень. Наши конструкторы и технологи показали, что в случае применения прессованных панелей с законцовкой можно применить фланцевый стык, а не срезной, что упрощает стыковку концевой и центральной части крыла и снижает трудоемкость, упрощает герметизацию кессона крыла. Но нам надо было еще доказать, что и ресурсные и весовые характеристики такого крыла будут не хуже.
Мы подготовили и согласовали с институтами большую Программу сравнительных испытаний, и летом 1976 я полетел на Ташкентский авиазавод, где руководителем нашего филиала был И.Г. Ермохин. В это время здесь строили Ил-76, крыло которого делали из прессованных панелей. Мне выделили в помощники К.И. Демидова, и мы отобрали 10 прессованных панелей из сплава Д16Т, которые отличались в пределах допуска по прочности и по химсоставу. Согласно «Программе...», завод должен был изготовить сотни различных образцов разных размеров для испытаний на усталость и живучесть и разослать их в ЦАГИ, ВИАМ и КМЗ. Выполнение всей этой работы, не специфичной для серийного завода, потом и обеспечивали Ермохин с Демидовым. Потом я поехал в МАП, где руководство КМЗ решало вопрос, чтобы меня приняли на Воронежском авиазаводе, а также согласовали и выполнили Программу испытаний. Из Москвы я поехал в Воронеж, где производили Ил-86, в конструкции центральной части фюзеляжа которого применялись катаные плиты сплава Д16Т. Я отобрал 3 плиты, согласовал Программу, решил все вопросы и ознакомился с заводом.
Благодаря огромным усилиям Шахатуни и руководства КМЗ, были получены от МАП средства и закуплено специальное испытательное оборудование фирмы «Шенк» (США), на котором проводились различные испытания крупногабаритных конструктивных образцов. Занимался этим вопросом В.В. Муратов. Было закуплено и менее мощное оборудование, и организована бригада под руководством Г.И. Ханина, которая занималась многочисленными испытаниями небольших образцов. Потом Е.А. создала бригаду фрактографических исследований и «выбила» специальный микроскоп для исследований трещин. Руководителем бригады была назначена Л.М. Бурченкова, высококвалифицированный специалист в этой области. Во всех этих вопросах и по уровню доверия к полученным результатам мы за очень короткий срок достигли уровня лабораторий ЦАГИ и ВИАМ, которые считались лучшими в СССР!
В результате выполненных испытаний в 3 лабораториях сплава Д16Т было показано:
- прессованные панели превосходят катаные плиты по статической прочности на 4 кг/мм2;
- прессованные панели превосходят катаные плиты по усталостной долговечности в 1.5 раза;
- скорость роста усталостной трещины в прессованных панелях ниже в 1,5 раза, а вязкость разрушения КС выше на 15%.
Далее предстояла огромная работа ВИЛС и ВСМОЗ по освоению длинномерных (30 м) панелей с законцовкой для концевой части крыла, крупногабаритных профилей для лонжеронов и массивных прессованных полос для центральной части крыла, технологии их изготовления, а также по литью крупногабаритных уникальных слитков, созданию и освоению оборудования. Следует отметить, что ВСМОЗ был крупнейшим металлургическим заводом. Он изготавливал все виды крупногабаритных прессованных и штампованных полуфабрикатов для большинства самолетов марки Ан, поэтому у нас были очень тесные и близкие связи. На заводе для выплавки алюминиевых сплавов применялись электрические печи(на других - газовые), что повышало чистоту металла. Также все титановые заготовки для самолетов, и полуфабрикаты для корпусов подводных атомных лодок изготавливались на этом заводе, не говоря уже о заготовках лопаток для реактивных двигателей и многом другом.
Требования к ресурсу со стороны Заказчика (военных) для стратегического военно-транспортного Ан-124 были очень легкие - это 16000 л. ч. и 4000 п., причем около 60-70% полетов тренировочные, то есть без полезной нагрузки. Тем не менее, руководство КМЗ решило, что негоже создавать такой уникальный самолет с таким маленьким ресурсом. И, в дальнейшем, жизнь подтвердила их предвидение.
В январе 1977 г. руководством КМЗ было принято решение о создании группы «Конструкционная прочность металлов», и меня назначили руководителем. У нас уже работал Е.А. Захаренко, и мне предстояло найти лучших ребят для этой работы. Мне удалось подобрать отличных (во всех смыслах) молодых специалистов: И.С. Воронцова, потом позже В. Кузнецова, которые занимались алюминиевыми сплавами, В.В. Гречко - титановые сплавы, и А.П. Ковтуна - конструкционные стали. Позже Е. А. предложила расширить исследования, и мы взяли А.И. Николайчика, который занимался остаточными напряжениями в штамповках и деталях из них. Эти специалисты проводили огромный объем исследований, анализ полученных результатов, анализ зарубежной литературы, обработку результатов и составление отчетов и др. Поскольку я значительную часть времени проводил в длительных командировках на металлургических и авиационных заводах (для решения производственных вопросов меня туда посылал первый зам. генерального конструктора и главный конструктор по самолету Ан-124 Балабуев), то группой фактически руководила Шахатуни.
В отделе РИО-1 была организована огромная работа по изучению зарубежного опыта по различным направлениям. Выписывались отечественные и зарубежные научные журналы. Специально введенным в штат отдела переводчиком М.Н. Шнайдманом проводились поисковые работы по всему новому в области прочности, ресурса, материалов и сплавов. Все это переводилось, анализировалось и внедрялось. Например, во время войны во Вьетнаме потерпел катастрофу новейший F-111А. Результаты исследований выявили, что причиной явился незначительный производственный дефект, от которого преждевременно и появилась трещина. За рубежом начались работы в этом направлении, и мы тут не отставали. На многочисленных и обычных и конструктивных образцах проводились испытания и отрабатывались методики расчетов С.П. Малашенковым. Большинством работ по исследованиям на конструктивных образцах изд. 400 руководил Е.Т. Василевский.
Поскольку за длительное время работы с металлургами, изучения специальной литературы и зарубежных исследований я уже начал понимать некоторые закономерности в области создания сплавов и был хорошо знаком и со специалистами, и с руководителями институтов и металлургических заводов, то появилась идея создать сплавы конкретно для Ан-124, благо, какие были нужны характеристики - мне было известно. В ВИЛС была команда друзей-единомышленников с огромными знаниями и желанием делать эту работу - А.М. Дриц, В.Б. Зайковский, Г.И. Шнейдер и др.
Для нижних панелей (работают в полете на растяжение) крыла пассажирских и транспортных самолетов применялись среднепрочные (44-48 кг/мм2) сплавы, где основным легирующим элементом была медь: 2024, Д16 и их производные. Эти сплавы обладают высоким уровнем усталостной долговечности и живучести. Они имеют сравнительно невысокую коррозионную стойкость. Поскольку уровень напряжений в нижних панелях крыла определяется (за исключением концов крыла, где толщина настолько малая, что определяется конструктивно) только ресурсными характеристиками, то их значительное улучшение повышает весовую отдачу и ресурс. В случае применения прессованных панелей важно было также гарантированно получать нерекристаллизованную структуру. Этому способствует введение небольшого количества циркония в сплав. Для верхних панелей (работают в полете на сжатие) крыла применялись высокопрочные сплавы на цинковой основе. Эти сплавы также широко применялись для крыльев истребителей и бомбардировщиков. Поэтому все усилия были направлены на то, чтобы несколько повысить пределы прочности и текучести, и существенно - ресурсные характеристики.
Но у нас были и другие проблемы. Для изготовления длинномерных панелей и массивных прессованных полос, поковок и штамповок необходимо отливать крупногабаритные слитки диаметром до 1200 мм, и мы физически не могли идти на высокое легирование. Особенность транспортных самолетов - высокое расположение крыла, чтобы приблизить фюзеляж к земле и упростить загрузку грузов. В результате необходимо применять очень массивные силовые шпангоуты, а также кронштейны крепления шасси, силовые низинки в районе крепления передних стоек и порога заднего грузолюка. В самолетах с нижним расположением крыла такие массивные полуфабрикаты и детали из них не нужны.
Также, в это время стало общеизвестно, что примеси железа и кремния, которые присутствуют во всех этих сплавах, существенно понижают живучесть. Поэтому содержание их в сплавах надо было максимально снижать. Разработка новых сплавов - дело не одного года, т.к. надо провести большой комплекс исследований и отработок сначала в лабораториях институтов, а затем в производстве и ОКБ. Мы только начали проводить эти работы, а уже нужно было определяться, а что же применять для проектирования и изготовления Ан-124? На основании полученных знаний были приняты следующие решения: нижние панели крыла - прессованные панели сплава из сплава Д16 очТ (оч - очень чистый); верхние панели крыла - прессованные панели из сплава В95очТ2; поковки и штамповки из сплава Д16очТ. Также широко применили в конструкции планера листы и профили из алюминиевых сплавов повышенной чистоты (пч). В ответственных силовых конструкциях планера и шасси применены детали из титанового сплава ВТ22 и высоколегированной стали ВНС5. Листовой настил пола грузовой кабины выполнен из листов титанового сплава ВТ6. Также титановые сплавы широко применены в самолетных системах, в частности, воздушных.
Мы применили крупногабаритные длинномерные (30 м) прессованные панели с законцовкой и профили для лонжеронов. Большая длина выбрана из-за того, чтобы не делать дополнительный поперечный стык, т.к. это масса и трудоемкость. В Верхней Салде, где изготавливали эти полуфабрикаты, не было оборудования для их закалки и растяжки. Такое оборудование было в Белой Калитве, т.к. там планировали развернуть производство длинномерных катаных плит. Но прокатный стан, закупленный за рубежом, стоял и ржавел в ящиках. Для доставки этих панелей сначала в Белую Калитву, а затем в Ташкент, где изготовляли крыло, сделали специальную железнодорожную платформу. И вот меня вызывает главный контролер КМЗ В.Н. Панин и говорит, что надо поехать на металлургический завод в Белую Калитву посмотреть, как там идут дела. Мы втроем, включая начальника производства О.Г. Котляра, поехали туда. Там уже находилась первая партия панелей. А цех только что построили, и заводчане не знали с какой стороны к этим панелям подходить. Начальство прокатилось и уехало в Киев, а меня оставили в заложниках. Если в Верней Салде панели при закаливании опускались вертикально, то тут горизонтально, т.к. невозможно построить ванну глубиной 31 м и мгновенно опустить туда панель. При опускании панели, нагретой до температуры примерно 380°, в холодную воду температурой 20°, ее скрючивало страшным образом. Мы потратили месяц, пока не обеспечили приемлемую геометрию. Потом опять-таки экспериментальным путем определяли требуемую растяжку полуфабрикатов с целью снятия остаточных напряжений и получения необходимой геометрии. Сложности были из-за различной толщины регулярного сечения и законцовки и различной степени деформации.
Позже мне в помощь прислали ведущего конструктора из отдела крыла Козаченко А.В. Вдвоем стало веселее не только работать, но и выживать, т. к. мы работали по 16 час. в сутки, т.к. сроки поджимали. Перешли к следующей стадии - проверке на наличие дефектов, выявляемых методами ультразвукового контроля. Число таких дефектов (расслоений) внутри металла достигало 3000-5000 шт. И они не располагались равномерно, а какими-то пятнами. И так вся первая партия панелей. Поехали в Киев докладывать начальству. После того, как я доложил П.В., он собрал совещание у генконструктора. Кроме перечисленных, были главный технолог И.В. Павлов, начальник подразделения конструкции планера В.З. Брагилевский, начальник отдела крыла Г.П. Гиндин, мы с Козаченко и еще наск. человек. Я кратко доложил о проблемах. После чего О.К. поставил вопрос - что делать и какие будут предложения? П.В., который как главный конструктор по самолету Ан-124 отвечал за сроки, предложил разрезать панели и сделать дополнительный поперечный стык. Брагилевский долго говорил, но что он предлагал я так и не понял. Когда мне дали слово, то я сказал, что мы постараемся и сделаем длинномерные панели. После чего О.К. взял всю ответственность на себя и принял решение продолжить работу по обеспечению качественных длинномерных панелей. Фактически качество по дефектам обеспечивали в Верхней Салде, а не Белой Калитве.
Поехали мы сразу после совещания в Белую Калитву. Там было огромное совещание представителей институтов, руководителей из Ташкента, которых тоже поджимали сроки (они изготавливали центральную и концевые части крыла), также прилетел П.В. После совещания, перед отлетом, Балабуев отвел меня в сторону и сказал - «Что хочешь делай, но обеспечь панелями первый самолет!». Мы уже ориентировались не только в количестве дефектов, но и в том, как они располагаются в конструкции детали, т.к. значительное количество металла в процессе фрезерования удаляется. В сложных ситуациях созванивались с конструкторами в Киеве и они анализировали расположение дефектов и их влияние на прочность. На протяжении нескольких месяцев, с октября 1978 по апрель 1979, мы обеспечили необходимое количество панелей для изготовления первого крыла, хотя количество дефектов в них достигало иногда до 1000-1500. Я точно не помню, но, наверное, около 50% панелей уходило в брак. Большое количество некондиционных панелей мы забрали в Киев, где потом изготовляли образцы и проводили испытания.
Летом 1979 г. пришла новая беда, теперь уже из Ташкента. Начали растрескиваться огромные заготовки деталей из поковок сплава Д16очТ после закалки. Для первых самолетов детали делают из поковок, т.к. изготовление штампов - длительный процесс. В МАП собрали и срочно отправили туда Комиссию из представителей ВИАМ, ВИЛС и МАП. От КМЗ - мы с Шахатуни. Приехали мы туда, а там порядка 10 заготовок деталей уже треснули. Поскольку поковка - огромная, например, для силовых шпангоутов - около 4 м в длину, шириной 0.8 м, толщиной 0.3 м и массой до 3 тонн, то ее предварительно фрезеруют, оставляя только черновой припуск. Это необходимо, чтобы скорость охлаждения была высокой и деталь имела требуемые прочностные и коррозионные свойства. В это время приходят все новые сообщения: еще треснула заготовка и еще. Счет пошел уже за 2 десятка!
ВИАМ предложил сплав В93пчТ2. Поскольку предел прочности этих сплавов одинаковый (44 кг/мм2), то не пришлось менять чертежи. А поскольку сплав В93 закаливается в горячей воде, то закалочных трещин в крупногабаритных заготовках из поковок не возникает, в отличие от сплава Д16, который закаливается в холодной воде. Написала Комиссия Решение, в котором Е.А. все-таки настояла, чтобы был пункт: продолжить работы по сплаву Д16очТ для поковок и штамповок изд. 400.
Весной 1982 г. П.В. взял меня на совещание в МАП, которое проводил министр Силаев. Рассматривался вопрос обеспечения полуфабрикатами серийного производства Ан-124. Серийное производство запустили, не ожидая результатов летных испытаний, т.к. СССР уже очень отстал от США по количеству и качеству стратегических военно-транспортных самолетов. Встретились в зале заседаний, где начали собираться различные руководители. Потом П.В. говорит: «...у меня дела и я пошел, а ты докладывай». Пришел Министр, академики, начальники институтов и руководители металлургических заводов и Силаев спрашивает, ну где здесь докладчик. Я беру плакаты и иду их развешивать. Когда я готовил плакаты на совещания, Е.А. меня учила: «там начальники пожилые и плохо видят. Поэтому Вы пишите на плакатах мало и крупными буквами». Сначала я рассказал о сплавах, применяемых за рубежом, и о том, что мы отстаем по характеристикам. Иван Степанович вопросительно обернулся к руководителям ВИАМ и ВИЛС, на что те стали доказывать, что это не так и у нас все одинаково. Поскольку меня никто не поддержал, пришлось переходить ко второму вопросу. Доложил о многочисленных дефектах в полуфабрикатах и большом количестве брака. Тут уже было крыть нечем и все согласились. В протоколе записали, чтобы институты провели работы и повысили качество полуфабрикатов с целью значительного сокращения брака, а металлургические заводы увеличили количество выпускаемых полуфабрикатов для обеспечения серийного производства самолета.
Впервые в отрасли для всех полуфабрикатов Ан-124 были внедрены паспорта, где приводился весь комплекс свойств. Были использованы результаты испытаний не только ВИАМ, но и КМЗ. Также впервые в отрасли для этих полуфабрикатов внедрили на металлургических заводах контроль вязкости разрушения.
Параллельно в ВИЛС на протяжении 2 лет широко развернулись работы по исследованию влияния различных легирующих элементов на весь комплекс свойств. Отливались многочисленные слитки и прессовались полосы, а из ковочных сплавов ковали поковки. Отрабатывалась технология их изготовления, температурные режимы и режимы старения. После чего изготовлялись образцы и проводились испытания на прочность, ресурсные характеристики и коррозионную стойкость в ВИЛС и КМЗ. Во все исследуемые сплавы вводился цирконий, как легирующая добавка, т.к. это улучшало ресурсные свойства.
После большого объема исследований были выбраны химические составы и технология изготовления для промышленного опробования. Была написана «Программа исследований...» и я поехал в Верх. Салду, где договорился с руководством об изготовлении опытной партии длинномерных панелей и крупногабаритных поковок Ан-124 из новых сплавов. Потом эти полуфабрикаты прибыли на КМЗ, где из них были изготовлены образцы и отправлены для испытаний в ВИЛС, ЦАГИ и ВИАМ. Результаты испытаний подтвердили преимущества этих сплавов по всему комплексу свойств по сравнению со сплавами, применяемые для изготовления силовых конструкций Ан-124. Потом позвонил А.М. Дриц и сказал: «Будем оформлять авторские изобретения на указанный состав сплавов» и в список авторов нужно включить и специалистов ВИАМ. Я сильно возмутился и сказал: «А они-то зачем? Они ведь ничего не делали». На что опытный в этих делах Александр Михайлович ответил «если мы их не включим в авторский коллектив, то фиг мы внедрим эти сплавы». Без одобрения ВИАМ невозможно было применить что-то в самолетах. Я также к Е.А. и предложил включить ее в состав авторов. Она возмутилась и сказала: «А я то здесь при чем? Вы занимались - вот и достаточно». В дальнейшем эти сплавы получили новые наименования - 1161, 1973 и 1933.
После того, как самолет уже был запущен в серию и проведены статические и, частично, усталостные испытания (кстати, по инициативе Е.А. Шахатуни, на 1 экземпляре, что еще никому в мире не удавалось) она сумела внедрить эти сплавы в серийное производство Ан-124! Нижние панели крыла стали изготавливать из сплава 1161Т, верхние - из 1973Т2, штамповки - из 1933Т2. В дальнейшем во всех новых Ан-225, Ан-70, Ан-148 и др. эти сплавы стали широко применяться. В 1986 разработчики этих сплавов, включая и меня, стали лауреатами Премии Совета Министров СССР.
В 1982 г. я пришел к Е. А. и сказал, что хочу заниматься самолетами, т.к. в отделе прочности у меня не было перспектив. Шахатуни пошла к П.В. и он дал добро на мой перевод в недавно созданную службу ведущих конструкторов по Ан-70.
В 1985 г. я был назначен руководителем группы ведущих конструкторов по созданию Ан-225. И здесь уже мы сразу внедрили новые алюминиевые сплавы 1161Т, 1972Т2 и 1993Т во всех силовых конструкциях крыла, фюзеляжа и хвостового оперения. Это позволило обеспечить невиданную в мировом самолетостроении грузоподъемность - 250 т, при обеспечении заданного в ТЗ ресурсе. Несомненно, что в дальнейшем этот ресурс будет значительно увеличен по аналогии с Ан-124.
То, что мы разработали и применили более 35 лет назад в Ан-124, было потом внедрено на всех новых Ан: Ан-70, Ан-140, Ан-148, Ан-158, Ан-178 и др. В настоящее время некоторые из наших наработок применяет фирма Боинг в конструкциях новейших В-787, В-747-8 и др. В этих самолетах широко применяются монолитные фрезерованные детали из алюминиевых сплавов и, особенно, из титановых сплавов. Дело в том, что механическая обработка сложных по геометрии деталей на современных станках с высочайшей скоростью фрезерования, оказывается, существенно дешевле в производстве, чем изготовление сборной конструкции, где много ручного труда. Значительно снижается количество деталей, рабочих операций, рабочих мест, крепежных элементов, оснастки и т.д. Боинг даже создал с ВСМОЗ (теперь АВИСМА) совместное предприятие по производству заготовок и деталей из титановых сплавов.
А. Вовнянко, инженер в расчетно-исследовательском отделе (РИО-1) 1973-75 г.г., ведущий инженер, зам.начальника бригады 1975-77г.г, ведущий инженер, начальник группы «конструкционная прочность металлов» 1977-78 г.г., ведущий конструктор, начальник группы 1978-82 г.г.
Дело в том, что в 1972 г. под Харьковом потерпел катастрофу пассажирский Ан-10, а также под Куйбышевом в полете летчики услышали, как в районе центральной части крыла Ан-10 что-то трещит. Чудом не произошло катастрофы. Комиссия МГА и МАП определила, что причиной стало усталостное разрушение центроплана крыла. В результате приказом по МАП во всех ОКБ СССР были образованы такие бригады. Ранее в СССР ресурс самолетов определялся по результатам ресурсных лабораторных испытаний натурных образцов планеров самолетов, которые рассчитывались только на статическую прочность, а также по результатам эксплуатации самолетов, так называемых лидеров (бОльший налет в сравнении с остальным парком самолетов и более частые и тщательные осмотры).
Также из многочисленных источников было известно, что пассажирские самолеты производства США имеют очень высокие ресурсы - 60-100 тыс. л. ч., тогда как в СССР в то время ресурсы составляли до 30 тыс. л.ч.
Применение прессованных панелей и разработка новых сплавов
Задачей новой бригады была разработка методик расчета ресурса самолетов на стадии проектирования. Поскольку опыта было мало, то старались максимально воспользоваться доступным зарубежным опытом, работами, которые проводились в других ОКБ, а также результатами натурных испытаний самолетов КМЗ. Проводили усталостные испытания образцов и элементов авиационных конструкций. Основными были образцы с отверстием, для расчетов регулярных сечений и проушины, для расчетов нерегулярных (поперечных стыков) сечений конструкции. На основании этих испытаний и материалов разрабатывались методики расчета крыла, фюзеляжа, оперения и других сложных элементов конструкции планера. Позже начали проводить расчеты и испытания на скорость роста трещин и остаточную прочность образцов и элементов конструкции. Эти работы проводил С.П. Малашенков. Все эти наработки впервые были использованы при проектировании Ан-72, а затем Ан-74. Причем прочнисты с перепугу (их реально хотели посадить в тюрьму за катастрофу Ан-10, но Антонову и Балабуеву удалось убедить генерального прокурора СССР, что это неправильно) заложили такой запас прочности, что не смогли разрушить крыло в процессе статических испытаний. Это позволило обеспечить максимальную грузоподъемность 10 т, что значительно выше требований ТЗ.
В это же время в лаборатории статических испытаний проводились ресурсные испытания натурного планера Ан-22. И там очень рано начали появляться трещины, особенно в поперечных стыках крыла. И было объявлено, что тому, кто найдет трещину, заплатят 50 руб. В поисках трещин мы лазали по этому крылу, как тараканы, Но их находили специалисты отдела испытаний, в основном, неразрушающими методами контроля. Позже, когда уже возникло понимание причин возникновения столь ранних трещин, мы поняли, что был виноват не только сплав, но и конструкторы и прочнисты, которые это проектировали.
У Шахатуни возникли сомнения по поводу того, что уровень ресурсных характеристик отечественных сплавов был такой же, как у их зарубежных аналогов, и она в 1976 г. поручила мне провести сравнение усталостной долговечности. Очень сложно это было сделать, т.к. были существенные отличия - у нас образцы с отверстием, у них - с боковыми надрезами; у нас частота испытаний 40 Гц, у них - 33 Гц. Не всегда совпадали и режимы испытаний: пульсирующая нагрузка или симметричный цикл. Тем не менее, перелопатив кучу иностранных источников, удалось подобрать немного убедительных результатов, где мы показали некоторое преимущества зарубежных сплавов над отечественными по усталостной долговечности. Был подготовлен небольшой отчет, я его подписал у Е.А. и думал, что у О.К. она подпишет сама. Но она отправила меня. И вот я, молодой специалист, попадаю к Антонову с отчетом и сопроводительным письмом, которым этот отчет рассылался руководителям отраслевых институтов ЦАГИ, ВИАМ и ВИЛС. А письмо Шахатуни написала довольно жесткое. Я показываю все это Антонову, а он говорит, что письмо надо исправить и смягчить, что сам и делает. Я возражаю, т.к. его уже согласовала Шахатуни, на что О.К. очень мягко и деликатно рассказывает мне, почему надо переделать письмо.
Вскоре нам представилась возможность изучить конструкцию зарубежных самолетов. В Шереметьево потерпел катастрофу ДС-8 японской авиакомпании, а затем на Кольском п-ве истребителями был «посажен» В-707 корейской авиакомпании, который заблудился и попал в воздушное пространство СССР.
В ММЗ С.В. Илюшина были собраны куски конструкций, и Шахатуни послала меня, чтобы я отобрал необходимые образцы для исследований и изучения. Также испытания их проводились и в ЦАГИ, в частности, на живучесть (длительность роста трещины и остаточная прочность при наличии трещины).
Результатом этих исследований и др. впоследствии стало широкое применение в конструкции Ан-124 крепежа с натягом и сплавов высокой чистоты, повышение культуры и качества в серийном производстве, внедрение новых технологических процессов, в частности, дробеструйной обработки панелей и деталей и др., что позволило существенно повысить ресурс и коррозионную стойкость силовых конструкций.
Был проведен огромный объем исследовательских, научно-прикладных и конструкторских работ, а также учтен негативный опыт эксплуатации С-5А-ранние усталостные повреждения крыла в эксплуатации. Они так старались уменьшить массу конструкции планера, что совсем забыли о ресурсе. Когда они начали осуществлять интенсивные перевозки во время войны во Вьетнаме, то обнаружили появление трещин в крыльях и сначала были вынуждены уменьшить массу груза, а затем поменять на всех самолетах крылья на новые с более высоким ресурсом.
Остро стояла проблема выбора полуфабрикатов (прессованные панели или катаные плиты) для изготовления силовой конструкции крыла Ан-124. Дело в том, что за рубежом для крыльев пассажирских самолетов, которые имеют огромный ресурс, применяются катаные плиты с приклепанными к ним стрингерами (исключение составляют военно-транспортные С-141 и С-5А, где используются прессованные панели), а в СССР больше применялись прессованные панели, где обшивка и стрингер составляют одно целое. Это было связано с тем, что для производства Ан-22 и с учетом на перспективу в отрасли были разработаны и построены уникальные горизонтальные прессы на 20000 т для изготовления прессованных панелей и вертикальные прессы на 60000 т для изготовления крупногабаритных штамповок. Такого оборудования не было нигде в мире. В конце 1970-х такой вертикальный пресс купила в СССР даже металлургическая фирма «Пешине» во Франции. В крыльях Ан-24, Ан-72, Ан-22, Ил-62, Ил-76, Ил-86 и др. широко применялись прессованные панели и поэтому на серийных авиазаводах было оборудование и технологии их изготовления.
В начале 1970-х в Советском Союзе рассматривалась возможность закупки у фирмы Боинг пассажирского широкофюзеляжного В-747. В г. Эверетт, где строили эти самолеты, летала большая делегация руководителей МАП, ОКБ и институтов. Их впечатлило увиденное на производстве и, особенно, автоматическая клепка панелей крыла, а также то, что ресурс этого самолета составлял 100000 л. ч. Потом специалисты фирмы Боинг прилетали с докладами о В-747 в СССР, где принимала участие и Елизавета Аветовна. После приезда в Киев она собирала нас и рассказывала об этой встрече.
Впечатленные увиденным на Боинге, все отраслевые институты заняли позицию, что надо крыло Ан-124 делать сборной конструкции из катаных плит! Мы же заняли позицию, что крыло надо делать из прессованных панелей. И тут, как говорится, нашла коса на камень. Наши конструкторы и технологи показали, что в случае применения прессованных панелей с законцовкой можно применить фланцевый стык, а не срезной, что упрощает стыковку концевой и центральной части крыла и снижает трудоемкость, упрощает герметизацию кессона крыла. Но нам надо было еще доказать, что и ресурсные и весовые характеристики такого крыла будут не хуже.
Мы подготовили и согласовали с институтами большую Программу сравнительных испытаний, и летом 1976 я полетел на Ташкентский авиазавод, где руководителем нашего филиала был И.Г. Ермохин. В это время здесь строили Ил-76, крыло которого делали из прессованных панелей. Мне выделили в помощники К.И. Демидова, и мы отобрали 10 прессованных панелей из сплава Д16Т, которые отличались в пределах допуска по прочности и по химсоставу. Согласно «Программе...», завод должен был изготовить сотни различных образцов разных размеров для испытаний на усталость и живучесть и разослать их в ЦАГИ, ВИАМ и КМЗ. Выполнение всей этой работы, не специфичной для серийного завода, потом и обеспечивали Ермохин с Демидовым. Потом я поехал в МАП, где руководство КМЗ решало вопрос, чтобы меня приняли на Воронежском авиазаводе, а также согласовали и выполнили Программу испытаний. Из Москвы я поехал в Воронеж, где производили Ил-86, в конструкции центральной части фюзеляжа которого применялись катаные плиты сплава Д16Т. Я отобрал 3 плиты, согласовал Программу, решил все вопросы и ознакомился с заводом.
Благодаря огромным усилиям Шахатуни и руководства КМЗ, были получены от МАП средства и закуплено специальное испытательное оборудование фирмы «Шенк» (США), на котором проводились различные испытания крупногабаритных конструктивных образцов. Занимался этим вопросом В.В. Муратов. Было закуплено и менее мощное оборудование, и организована бригада под руководством Г.И. Ханина, которая занималась многочисленными испытаниями небольших образцов. Потом Е.А. создала бригаду фрактографических исследований и «выбила» специальный микроскоп для исследований трещин. Руководителем бригады была назначена Л.М. Бурченкова, высококвалифицированный специалист в этой области. Во всех этих вопросах и по уровню доверия к полученным результатам мы за очень короткий срок достигли уровня лабораторий ЦАГИ и ВИАМ, которые считались лучшими в СССР!
В результате выполненных испытаний в 3 лабораториях сплава Д16Т было показано:
- прессованные панели превосходят катаные плиты по статической прочности на 4 кг/мм2;
- прессованные панели превосходят катаные плиты по усталостной долговечности в 1.5 раза;
- скорость роста усталостной трещины в прессованных панелях ниже в 1,5 раза, а вязкость разрушения КС выше на 15%.
Далее предстояла огромная работа ВИЛС и ВСМОЗ по освоению длинномерных (30 м) панелей с законцовкой для концевой части крыла, крупногабаритных профилей для лонжеронов и массивных прессованных полос для центральной части крыла, технологии их изготовления, а также по литью крупногабаритных уникальных слитков, созданию и освоению оборудования. Следует отметить, что ВСМОЗ был крупнейшим металлургическим заводом. Он изготавливал все виды крупногабаритных прессованных и штампованных полуфабрикатов для большинства самолетов марки Ан, поэтому у нас были очень тесные и близкие связи. На заводе для выплавки алюминиевых сплавов применялись электрические печи(на других - газовые), что повышало чистоту металла. Также все титановые заготовки для самолетов, и полуфабрикаты для корпусов подводных атомных лодок изготавливались на этом заводе, не говоря уже о заготовках лопаток для реактивных двигателей и многом другом.
Требования к ресурсу со стороны Заказчика (военных) для стратегического военно-транспортного Ан-124 были очень легкие - это 16000 л. ч. и 4000 п., причем около 60-70% полетов тренировочные, то есть без полезной нагрузки. Тем не менее, руководство КМЗ решило, что негоже создавать такой уникальный самолет с таким маленьким ресурсом. И, в дальнейшем, жизнь подтвердила их предвидение.
В январе 1977 г. руководством КМЗ было принято решение о создании группы «Конструкционная прочность металлов», и меня назначили руководителем. У нас уже работал Е.А. Захаренко, и мне предстояло найти лучших ребят для этой работы. Мне удалось подобрать отличных (во всех смыслах) молодых специалистов: И.С. Воронцова, потом позже В. Кузнецова, которые занимались алюминиевыми сплавами, В.В. Гречко - титановые сплавы, и А.П. Ковтуна - конструкционные стали. Позже Е. А. предложила расширить исследования, и мы взяли А.И. Николайчика, который занимался остаточными напряжениями в штамповках и деталях из них. Эти специалисты проводили огромный объем исследований, анализ полученных результатов, анализ зарубежной литературы, обработку результатов и составление отчетов и др. Поскольку я значительную часть времени проводил в длительных командировках на металлургических и авиационных заводах (для решения производственных вопросов меня туда посылал первый зам. генерального конструктора и главный конструктор по самолету Ан-124 Балабуев), то группой фактически руководила Шахатуни.
В отделе РИО-1 была организована огромная работа по изучению зарубежного опыта по различным направлениям. Выписывались отечественные и зарубежные научные журналы. Специально введенным в штат отдела переводчиком М.Н. Шнайдманом проводились поисковые работы по всему новому в области прочности, ресурса, материалов и сплавов. Все это переводилось, анализировалось и внедрялось. Например, во время войны во Вьетнаме потерпел катастрофу новейший F-111А. Результаты исследований выявили, что причиной явился незначительный производственный дефект, от которого преждевременно и появилась трещина. За рубежом начались работы в этом направлении, и мы тут не отставали. На многочисленных и обычных и конструктивных образцах проводились испытания и отрабатывались методики расчетов С.П. Малашенковым. Большинством работ по исследованиям на конструктивных образцах изд. 400 руководил Е.Т. Василевский.
Поскольку за длительное время работы с металлургами, изучения специальной литературы и зарубежных исследований я уже начал понимать некоторые закономерности в области создания сплавов и был хорошо знаком и со специалистами, и с руководителями институтов и металлургических заводов, то появилась идея создать сплавы конкретно для Ан-124, благо, какие были нужны характеристики - мне было известно. В ВИЛС была команда друзей-единомышленников с огромными знаниями и желанием делать эту работу - А.М. Дриц, В.Б. Зайковский, Г.И. Шнейдер и др.
Для нижних панелей (работают в полете на растяжение) крыла пассажирских и транспортных самолетов применялись среднепрочные (44-48 кг/мм2) сплавы, где основным легирующим элементом была медь: 2024, Д16 и их производные. Эти сплавы обладают высоким уровнем усталостной долговечности и живучести. Они имеют сравнительно невысокую коррозионную стойкость. Поскольку уровень напряжений в нижних панелях крыла определяется (за исключением концов крыла, где толщина настолько малая, что определяется конструктивно) только ресурсными характеристиками, то их значительное улучшение повышает весовую отдачу и ресурс. В случае применения прессованных панелей важно было также гарантированно получать нерекристаллизованную структуру. Этому способствует введение небольшого количества циркония в сплав. Для верхних панелей (работают в полете на сжатие) крыла применялись высокопрочные сплавы на цинковой основе. Эти сплавы также широко применялись для крыльев истребителей и бомбардировщиков. Поэтому все усилия были направлены на то, чтобы несколько повысить пределы прочности и текучести, и существенно - ресурсные характеристики.
Но у нас были и другие проблемы. Для изготовления длинномерных панелей и массивных прессованных полос, поковок и штамповок необходимо отливать крупногабаритные слитки диаметром до 1200 мм, и мы физически не могли идти на высокое легирование. Особенность транспортных самолетов - высокое расположение крыла, чтобы приблизить фюзеляж к земле и упростить загрузку грузов. В результате необходимо применять очень массивные силовые шпангоуты, а также кронштейны крепления шасси, силовые низинки в районе крепления передних стоек и порога заднего грузолюка. В самолетах с нижним расположением крыла такие массивные полуфабрикаты и детали из них не нужны.
Также, в это время стало общеизвестно, что примеси железа и кремния, которые присутствуют во всех этих сплавах, существенно понижают живучесть. Поэтому содержание их в сплавах надо было максимально снижать. Разработка новых сплавов - дело не одного года, т.к. надо провести большой комплекс исследований и отработок сначала в лабораториях институтов, а затем в производстве и ОКБ. Мы только начали проводить эти работы, а уже нужно было определяться, а что же применять для проектирования и изготовления Ан-124? На основании полученных знаний были приняты следующие решения: нижние панели крыла - прессованные панели сплава из сплава Д16 очТ (оч - очень чистый); верхние панели крыла - прессованные панели из сплава В95очТ2; поковки и штамповки из сплава Д16очТ. Также широко применили в конструкции планера листы и профили из алюминиевых сплавов повышенной чистоты (пч). В ответственных силовых конструкциях планера и шасси применены детали из титанового сплава ВТ22 и высоколегированной стали ВНС5. Листовой настил пола грузовой кабины выполнен из листов титанового сплава ВТ6. Также титановые сплавы широко применены в самолетных системах, в частности, воздушных.
Мы применили крупногабаритные длинномерные (30 м) прессованные панели с законцовкой и профили для лонжеронов. Большая длина выбрана из-за того, чтобы не делать дополнительный поперечный стык, т.к. это масса и трудоемкость. В Верхней Салде, где изготавливали эти полуфабрикаты, не было оборудования для их закалки и растяжки. Такое оборудование было в Белой Калитве, т.к. там планировали развернуть производство длинномерных катаных плит. Но прокатный стан, закупленный за рубежом, стоял и ржавел в ящиках. Для доставки этих панелей сначала в Белую Калитву, а затем в Ташкент, где изготовляли крыло, сделали специальную железнодорожную платформу. И вот меня вызывает главный контролер КМЗ В.Н. Панин и говорит, что надо поехать на металлургический завод в Белую Калитву посмотреть, как там идут дела. Мы втроем, включая начальника производства О.Г. Котляра, поехали туда. Там уже находилась первая партия панелей. А цех только что построили, и заводчане не знали с какой стороны к этим панелям подходить. Начальство прокатилось и уехало в Киев, а меня оставили в заложниках. Если в Верней Салде панели при закаливании опускались вертикально, то тут горизонтально, т.к. невозможно построить ванну глубиной 31 м и мгновенно опустить туда панель. При опускании панели, нагретой до температуры примерно 380°, в холодную воду температурой 20°, ее скрючивало страшным образом. Мы потратили месяц, пока не обеспечили приемлемую геометрию. Потом опять-таки экспериментальным путем определяли требуемую растяжку полуфабрикатов с целью снятия остаточных напряжений и получения необходимой геометрии. Сложности были из-за различной толщины регулярного сечения и законцовки и различной степени деформации.
Позже мне в помощь прислали ведущего конструктора из отдела крыла Козаченко А.В. Вдвоем стало веселее не только работать, но и выживать, т. к. мы работали по 16 час. в сутки, т.к. сроки поджимали. Перешли к следующей стадии - проверке на наличие дефектов, выявляемых методами ультразвукового контроля. Число таких дефектов (расслоений) внутри металла достигало 3000-5000 шт. И они не располагались равномерно, а какими-то пятнами. И так вся первая партия панелей. Поехали в Киев докладывать начальству. После того, как я доложил П.В., он собрал совещание у генконструктора. Кроме перечисленных, были главный технолог И.В. Павлов, начальник подразделения конструкции планера В.З. Брагилевский, начальник отдела крыла Г.П. Гиндин, мы с Козаченко и еще наск. человек. Я кратко доложил о проблемах. После чего О.К. поставил вопрос - что делать и какие будут предложения? П.В., который как главный конструктор по самолету Ан-124 отвечал за сроки, предложил разрезать панели и сделать дополнительный поперечный стык. Брагилевский долго говорил, но что он предлагал я так и не понял. Когда мне дали слово, то я сказал, что мы постараемся и сделаем длинномерные панели. После чего О.К. взял всю ответственность на себя и принял решение продолжить работу по обеспечению качественных длинномерных панелей. Фактически качество по дефектам обеспечивали в Верхней Салде, а не Белой Калитве.
Поехали мы сразу после совещания в Белую Калитву. Там было огромное совещание представителей институтов, руководителей из Ташкента, которых тоже поджимали сроки (они изготавливали центральную и концевые части крыла), также прилетел П.В. После совещания, перед отлетом, Балабуев отвел меня в сторону и сказал - «Что хочешь делай, но обеспечь панелями первый самолет!». Мы уже ориентировались не только в количестве дефектов, но и в том, как они располагаются в конструкции детали, т.к. значительное количество металла в процессе фрезерования удаляется. В сложных ситуациях созванивались с конструкторами в Киеве и они анализировали расположение дефектов и их влияние на прочность. На протяжении нескольких месяцев, с октября 1978 по апрель 1979, мы обеспечили необходимое количество панелей для изготовления первого крыла, хотя количество дефектов в них достигало иногда до 1000-1500. Я точно не помню, но, наверное, около 50% панелей уходило в брак. Большое количество некондиционных панелей мы забрали в Киев, где потом изготовляли образцы и проводили испытания.
Летом 1979 г. пришла новая беда, теперь уже из Ташкента. Начали растрескиваться огромные заготовки деталей из поковок сплава Д16очТ после закалки. Для первых самолетов детали делают из поковок, т.к. изготовление штампов - длительный процесс. В МАП собрали и срочно отправили туда Комиссию из представителей ВИАМ, ВИЛС и МАП. От КМЗ - мы с Шахатуни. Приехали мы туда, а там порядка 10 заготовок деталей уже треснули. Поскольку поковка - огромная, например, для силовых шпангоутов - около 4 м в длину, шириной 0.8 м, толщиной 0.3 м и массой до 3 тонн, то ее предварительно фрезеруют, оставляя только черновой припуск. Это необходимо, чтобы скорость охлаждения была высокой и деталь имела требуемые прочностные и коррозионные свойства. В это время приходят все новые сообщения: еще треснула заготовка и еще. Счет пошел уже за 2 десятка!
ВИАМ предложил сплав В93пчТ2. Поскольку предел прочности этих сплавов одинаковый (44 кг/мм2), то не пришлось менять чертежи. А поскольку сплав В93 закаливается в горячей воде, то закалочных трещин в крупногабаритных заготовках из поковок не возникает, в отличие от сплава Д16, который закаливается в холодной воде. Написала Комиссия Решение, в котором Е.А. все-таки настояла, чтобы был пункт: продолжить работы по сплаву Д16очТ для поковок и штамповок изд. 400.
Весной 1982 г. П.В. взял меня на совещание в МАП, которое проводил министр Силаев. Рассматривался вопрос обеспечения полуфабрикатами серийного производства Ан-124. Серийное производство запустили, не ожидая результатов летных испытаний, т.к. СССР уже очень отстал от США по количеству и качеству стратегических военно-транспортных самолетов. Встретились в зале заседаний, где начали собираться различные руководители. Потом П.В. говорит: «...у меня дела и я пошел, а ты докладывай». Пришел Министр, академики, начальники институтов и руководители металлургических заводов и Силаев спрашивает, ну где здесь докладчик. Я беру плакаты и иду их развешивать. Когда я готовил плакаты на совещания, Е.А. меня учила: «там начальники пожилые и плохо видят. Поэтому Вы пишите на плакатах мало и крупными буквами». Сначала я рассказал о сплавах, применяемых за рубежом, и о том, что мы отстаем по характеристикам. Иван Степанович вопросительно обернулся к руководителям ВИАМ и ВИЛС, на что те стали доказывать, что это не так и у нас все одинаково. Поскольку меня никто не поддержал, пришлось переходить ко второму вопросу. Доложил о многочисленных дефектах в полуфабрикатах и большом количестве брака. Тут уже было крыть нечем и все согласились. В протоколе записали, чтобы институты провели работы и повысили качество полуфабрикатов с целью значительного сокращения брака, а металлургические заводы увеличили количество выпускаемых полуфабрикатов для обеспечения серийного производства самолета.
Впервые в отрасли для всех полуфабрикатов Ан-124 были внедрены паспорта, где приводился весь комплекс свойств. Были использованы результаты испытаний не только ВИАМ, но и КМЗ. Также впервые в отрасли для этих полуфабрикатов внедрили на металлургических заводах контроль вязкости разрушения.
Параллельно в ВИЛС на протяжении 2 лет широко развернулись работы по исследованию влияния различных легирующих элементов на весь комплекс свойств. Отливались многочисленные слитки и прессовались полосы, а из ковочных сплавов ковали поковки. Отрабатывалась технология их изготовления, температурные режимы и режимы старения. После чего изготовлялись образцы и проводились испытания на прочность, ресурсные характеристики и коррозионную стойкость в ВИЛС и КМЗ. Во все исследуемые сплавы вводился цирконий, как легирующая добавка, т.к. это улучшало ресурсные свойства.
После большого объема исследований были выбраны химические составы и технология изготовления для промышленного опробования. Была написана «Программа исследований...» и я поехал в Верх. Салду, где договорился с руководством об изготовлении опытной партии длинномерных панелей и крупногабаритных поковок Ан-124 из новых сплавов. Потом эти полуфабрикаты прибыли на КМЗ, где из них были изготовлены образцы и отправлены для испытаний в ВИЛС, ЦАГИ и ВИАМ. Результаты испытаний подтвердили преимущества этих сплавов по всему комплексу свойств по сравнению со сплавами, применяемые для изготовления силовых конструкций Ан-124. Потом позвонил А.М. Дриц и сказал: «Будем оформлять авторские изобретения на указанный состав сплавов» и в список авторов нужно включить и специалистов ВИАМ. Я сильно возмутился и сказал: «А они-то зачем? Они ведь ничего не делали». На что опытный в этих делах Александр Михайлович ответил «если мы их не включим в авторский коллектив, то фиг мы внедрим эти сплавы». Без одобрения ВИАМ невозможно было применить что-то в самолетах. Я также к Е.А. и предложил включить ее в состав авторов. Она возмутилась и сказала: «А я то здесь при чем? Вы занимались - вот и достаточно». В дальнейшем эти сплавы получили новые наименования - 1161, 1973 и 1933.
После того, как самолет уже был запущен в серию и проведены статические и, частично, усталостные испытания (кстати, по инициативе Е.А. Шахатуни, на 1 экземпляре, что еще никому в мире не удавалось) она сумела внедрить эти сплавы в серийное производство Ан-124! Нижние панели крыла стали изготавливать из сплава 1161Т, верхние - из 1973Т2, штамповки - из 1933Т2. В дальнейшем во всех новых Ан-225, Ан-70, Ан-148 и др. эти сплавы стали широко применяться. В 1986 разработчики этих сплавов, включая и меня, стали лауреатами Премии Совета Министров СССР.
В 1982 г. я пришел к Е. А. и сказал, что хочу заниматься самолетами, т.к. в отделе прочности у меня не было перспектив. Шахатуни пошла к П.В. и он дал добро на мой перевод в недавно созданную службу ведущих конструкторов по Ан-70.
В 1985 г. я был назначен руководителем группы ведущих конструкторов по созданию Ан-225. И здесь уже мы сразу внедрили новые алюминиевые сплавы 1161Т, 1972Т2 и 1993Т во всех силовых конструкциях крыла, фюзеляжа и хвостового оперения. Это позволило обеспечить невиданную в мировом самолетостроении грузоподъемность - 250 т, при обеспечении заданного в ТЗ ресурсе. Несомненно, что в дальнейшем этот ресурс будет значительно увеличен по аналогии с Ан-124.
То, что мы разработали и применили более 35 лет назад в Ан-124, было потом внедрено на всех новых Ан: Ан-70, Ан-140, Ан-148, Ан-158, Ан-178 и др. В настоящее время некоторые из наших наработок применяет фирма Боинг в конструкциях новейших В-787, В-747-8 и др. В этих самолетах широко применяются монолитные фрезерованные детали из алюминиевых сплавов и, особенно, из титановых сплавов. Дело в том, что механическая обработка сложных по геометрии деталей на современных станках с высочайшей скоростью фрезерования, оказывается, существенно дешевле в производстве, чем изготовление сборной конструкции, где много ручного труда. Значительно снижается количество деталей, рабочих операций, рабочих мест, крепежных элементов, оснастки и т.д. Боинг даже создал с ВСМОЗ (теперь АВИСМА) совместное предприятие по производству заготовок и деталей из титановых сплавов.
А. Вовнянко, инженер в расчетно-исследовательском отделе (РИО-1) 1973-75 г.г., ведущий инженер, зам.начальника бригады 1975-77г.г, ведущий инженер, начальник группы «конструкционная прочность металлов» 1977-78 г.г., ведущий конструктор, начальник группы 1978-82 г.г.
комментарии (0):
ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS