Крылья Родины
Шрифт:
Дело в том, что военная авиация несла наибольшие потери у себя на аэродромах. Несмотря на малые посадочные скорости самолетов того времени, редкая посадка проходила без всяких происшествий. Поломка самолетов при посадке была делом обычным, однако не столь трагическим еще, как поломка в воздухе. Вопросы прочности и нагрузки в полете, работа шасси, динамика посадки — вот что в первую очередь занимало умы летчиков, конструкторов и военного начальства.
Как это ни странно, но военное ведомство не имело понятия о том, каким образом организовать изучение этих вопросов, кто должен был ими заниматься.
Помог делу случай. Как-то по пути из Москвы в Петербург Владимир Петрович Ветчинкин разговорился в вагоне железной дороги с видным представителем
Владимир Петрович указал на аэродинамическую лабораторию МВТУ, возглавляемую Жуковским. Обрадованный генерал взял с Ветчинкина слово, что он представит докладную записку военному ведомству по этому вопросу. Записка была составлена и послана за подписью Жуковского. Так возникло «Расчетно-испытательное бюро» при аэродинамической лаборатории МВТУ, во главе с Н. Е. Жуковским и В. П. Ветчинкиным, явившимися основоположниками русской школы в области динамики полета и прочности конструкции.
Испытание лонжерона на прочность.
Прочность в природе сочетается с тяжестью.
Поиски естественных, создание искусственных материалов, уклоняющихся от этого правила, испытание и исследование их — вот в чем заключалась первоначальная задача лаборатории испытания авиационных материалов. Поиски производились не только по памяти и литературным данным. Снаряжались специальные экспедиции для обследования на месте богатейших лесных массивов.
Бригада работников лаборатории, руководимая профессором Н. П. Акимовым, отправилась в Днепропетровск на заводы имени В. И. Ленина и Г. И. Петровского, чтобы организовать производство хромомолибденовой стали в мартеновских печах.
Работникам лаборатории удалось получить затем и нержавеющую сталь такой прочности, что квадратный сантиметр ее выдерживал нагрузку до 18 тонн.
Работы по изучению легких сплавов привели к высокому качеству кольчугалюминия. Исследовался сплав, исследовались изготовляемые из него полуфабрикаты — листы, трубы. Испытывались на разрыв, на утомляемость, на сжатие, на кручение, на подверженность коррозии.
Зал механической лаборатории был наполнен самыми разнообразными машинами. Тут и разрывные машины, и прессы для испытаний на сжатие, на твердость, на изгиб, и машины для испытаний на кручение, на изнашиваемость, на утомляемость. Приборы металлографической лаборатории позволяли рассматривать и фотографировать внутреннюю структуру металлов. Набор газовых печей обеспечивал исследование процессов термической обработки металлов и сплавов.
Словом, оборудование лаборатории позволяло производить полные и всесторонние испытания авиационных материалов и не очень крупных деталей авиационных конструкций. Статические испытания крупных деталей — крыльев, фюзеляжа и целых аппаратов — производились в отдельной лаборатории статических испытаний.
В опытном самолете испытывается каждая деталь. Испытываются крылья, фюзеляж для определения крепости и упругости конструкции. В светлом зале статических испытаний не было машин. Для нагрузки употреблялись просто мешочки с дробью определенного веса. Крыло прикреплялось к деревянному постаменту, представляющему фюзеляж. Перед испытанием оно подготовлялось как бы к полету: натягивались тросы, ленты, затягивались болты. Крыло ставилось под таким углом, который является самым опасным в полете. Так как воздействие воздуха на крыло зачастую направлено снизу, то при испытании на такую нагрузку оно ставилось в обратное положение, чем в действительном полете. При нагрузке на такое перевернутое крыло мешки с дробью клались так, что давили на него по тем же самым законам, по
Напряжение каждой части конструкции, происходящее под влиянием постепенно увеличиваемой нагрузки, измерялось особыми приборами — тензометрами. Они прикреплялись повсюду: к лентам, к стойкам, к лонжеронам.
Дело не ограничивается испытанием крыльев. На подмоторной раме укрепляется мотор. Мотор изгибает, трясет, закручивает, расшатывает раму. Чтобы проверить прочность рамы, ее нагружают в нужном направлении тросами, перекинутыми через блоки, и опять-таки до тех пор, пока она не разрушится.
Давление воздуха на хвост самолета сгибает и скручивает фюзеляж. На конец фюзеляжа по одну сторону его хвоста постепенно кладут те же мешки с дробью, под тяжестью которых длинный фюзеляж начинает прогибаться или закручиваться. При испытании постепенно начинают вылетать заклепки, трещат шпангоуты, деформируется обшивка, прогибаются лонжероны, и наконец разрушается фюзеляж.
Испытание крыла на прочность.
В настоящее время ни один опытный самолет не поднимается в воздух без предварительных статических испытаний всего аппарата в целом. Для этого каждый опытный самолет строится в двух совершенно одинаковых экземплярах. Один из них обречен на гибель при статических испытаниях; и если на опытном самолетостроительном заводе встречаются иногда обломки самолета, то это вовсе не значит, что тут произошла катастрофа. Наоборот, это значит, что тут приняты все меры к тому, чтобы при испытании самолета новой конструкции в воздухе не произошло никакой неожиданности, ведущей к катастрофе.
Статические испытания не освобождают авиаконструктора от необходимости самым тщательным образом вести предварительный расчет всей машины в целом и ее отдельных частей. Но он делает это, руководствуясь установленными нормами прочности, выработанными экспериментаторами и теоретиками, людьми особого строя ума и мышления.
Прочность материала и прочность конструкции не одно и то же.
На ранней поре авиации вопросам прочности уделялось мало внимания. В. П. Ветчинкин рассказывает, что в истории технической авиации имелись и такие случаи, что крыло биплана разрушалось вследствие чрезмерной затяжки расчалок при сборке аппарата. Такого рода курьезные происшествия в практике первоначального самолетостроения побудили В. П. Ветчинкина поставить в годы первой мировой войны вопрос об организации авиационного расчетно-испытательного бюро.
Расчетно-испытательное бюро произвело немало отдельных расчетов на прочность тогдашних самолетов.
Основные вопросы прочности, таким образом, очень рано — вероятно, раньше, чем где-либо — начали систематически у нас исследоваться. Вопросы прочности с развитием авиации приобретали все большее и большее значение не только в смысле долговечности самолета, но и в деле развития конструкций.
Дело в том, что конструктивное развитие летательных аппаратов, вся история технической авиации проходят в борьбе противоречий между требованиями прочности и требованиями аэродинамики. Любопытно, например, что схема моноплана, имеющая явные преимущества перед бипланом в отношении аэродинамических свойств, победила окончательно только тогда, когда найдены были прочные материалы, надежные методы расчета на прочность. В истории технической авиации легко проследить, как строитель моноплана неумолимо возвращался к бипланной схеме потому лишь, что не мог построить прочный лонжерон; по тем же причинам в самолетостроении долго господствовало верхнерасположенное крыло с подкосами, в свою очередь происходившее от схемы полутораплана; и, наоборот, постепенно развитие учения о прочности вело самолетостроение к так называемому «свободнонесущему» монопланному крылу и к современному типу моноплана.