история и искусство
"Металлоснабжение и сбыт",  май (2006)

Летающий металл


Геральд Кручер  (ОАО "Институт Цветметобработка")

Первым «летающим металлом» стал, конечно, алюминий. Современные самолеты, кроме сверхзвуковых, на 90—95% состоят из алюминия. Однако впервые этот легкий металл поднялся в воздух на аппаратах легче воздуха — дирижаблях. В конструкциях самолетов алюминий взлетел только через 15 лет после этого.

 В1900 г. граф Цеппелин на берегу Боденского озера в Германии построил первый в мире жесткий дирижабль LZ-1 длиной 128 м, диаметром 11,6 м и объемом 11,3 тыс. м3 (на фото вверху). Его корпус имел алюминиевый каркас общим весом 4,5 т. Он состоял из решетчатых балок-стрингеров и шпангоутов, склепанных из профилей. Профили были сделаны из чистого алюминия, они имели конфигурации уголков и тавров с толщиной стенки 1—4 мм. Профили делались из прокатанных полос, которые затем протягивались через фильеры, придавая им требуемую форму. Предел прочности алюминия составлял от 15 до 22 кг/мм2 в зависимости от степени нагартовки, а относительное удлинение равнялось 5—10%.

Из полученных профилей склепывали фермы, составляющие основу жесткого корпуса воздушного корабля, внутри которого в матерчатых мешках помещался легкий водород, создающий подъемную силу. Под каркасом дирижабля были расположены алюминиевые гондолы с моторами и экипажем.

Для наклона дирижабля LZ-1 во время полета, помимо воздушных рулей, также служил подвижной груз из 100 кг свинца, перемещение которого вызывало подъем или опускание корабля.

Профили второго цеппелина LZ-2 изготавливались из сплавов Al-Zn и Al-Zn-Cu, обладавших большей прочностью, чем чистый алюминий.

Значительный шаг вперед в конструкции жестких дирижаблей дало применение дуралюмина, из которого строился каркас всех цеппелинов, начиная с корабля LZ-7 (1914 г.). Предел прочности дуралюмина Д1, открытого в Германии Вильмом в 1909 г., достигал 35 кг/мм2  при удлинении 12%. Дуралюмин производили Дюренские заводы.


С 1910 по 1914 гг. в Германии были организованы коммерческие рейсы дирижаблей, на которых более чем за 1,5 тыс. полетов было перевезено 34 тыс. пассажиров.

К 1914 г. в Германии было произведено 25 цеппелинов, 19 из них имели чисто военное назначение.

За четыре года Первой мировой войны германские дирижаблестроительные верфи проделали большую работу. Было построено свыше ста жестких дирижаблей. Один из последних — LZ-113 — имел объем 62,2 тыс. м3 и длину 211 м. Вес металлоконструкций корабля превышал 25 т.

В результате совершенст-вования сплава типа Д1 его предел прочности был увеличен до 40—46 кг/мм2 при удлинении 11—20%. Во время войны германские дирижабли совершали разведывательные полеты, бомбили Лондон и другие города Британии.

LZ-127 («Граф Цеппелин»), снабженный уникальными газовыми двигателями, совершил самый длинный перелет (из Германии в Нью-Джерси), преодолев почти 10 тыс. км за 112 часов. В 1929 г., находясь в воздухе 12 дней, «Граф Цеппелин» совершил кругосветное путешествие протяженностью 34 тыс. км со средней скоростью 115 км/ч. На его борту размещались 20 пассажиров и 40 членов экипажа. Длина — 250 м, высота — 30 м, объем — 105 тыс. м3. Мощность двигателей — 3,6 тыс. л.с. LZ-127 был разобран в 1940 г. в связи с фактическим прекращением пассажирских полетов дирижаблей.

После окончания Первой мировой войны в США, Германии и Великобритании были построены семь огромных дирижаблей с объемом до 200 тыс. м3, поднимавшие до 100 пассажиров. Один из них — германский LZ-129 «Гинденбург» длиной 245 м и диаметром 40 м имел вес дуралюминевого корпуса почти 100 т.

Дирижабль LZ-127 «Граф Цеппелин» в 1929 г. облетел за 12,5 суток земной шар со средней скоростью 116 км/ч. Всего он совершил 143 рейса через Атлантику и перевез 15,11 тыс. пассажиров. В Великобритании для воздушной связи с Канадой и Индией в конце 1920-х годов были построены два пассажирских дирижабля R-100 и R-101 объемом по 140 тыс. м3. В США в 1931 г. построили огромный дирижабль «Акрон», который однажды поднял в воздух 207 человек, установив тем самым мировой рекорд. Однако это был военный дирижабль, предназначенный для целей разведки на море. Он брал на борт до пяти самолетов, расширявших разведывательные возможности его полетов. Самолеты принимались на борт воздушного корабля с по-мощью специального крюкового захвата во время полета и выпускались в свободный полет прямо из ангара дирижабля. Фактически это был воздушный авианосец.

В 1933 г. был построен второй дирижабль «Мейкон», аналогичный «Акрону». Оба дирижабля были заполнены не взрывоопасным водородом, как немецкие цепеллины, а инертным гелием. Однако судьба этих воздушных гигантов была печальной. «Акрон» попал в грозу, и потоком нисходящего воздуха 240-метровый корабль был брошен на поверхность океана, где и разрушился.  73 члена экипажа погибли, трое были спасены немецким кораблем, случайно оказавшимся в этом районе океана.

Второй гигант, «Мейкон», совершивший первый полет в том же апреле 1933 г., когда погиб «Акрон», не на долго пережил своего брата. В феврале 1935 г. во время океанского шторма с дождем сильный порыв ветра повредил стабилизатор и шпангоуты корабля, что привело к разрыву газовых камер, потере части гелия и падению дирижабля в океан. Это был конец эры крупных дирижаблей в США.

Английский дирижабль R-101 в первом же полете в Индию потерпел катастрофу. Это произошло из-за многих дефектов конструкции, после чего R-100 был разобран из-за недостаточной безопасности. Основными элементами каркаса R-100 служили трубы из дуралюмина типа Д1, полученные из ленты, намотанной спиралью и склеенной. У R-101 каркас был сделан из стальных труб, соединенных решетками из дуралюмина. 75% каркаса по весу составлял дуралюмин, а 25% — нержавеющая хромоникелевая сталь с 12% хрома и 1% никеля. Широкое применение труб взамен профилей в фермах, использовавшихся в германских цеппелинах, позволило получать экономию веса.

Последний шедевр фирмы графа Цеппелина — LZ-129, названный в честь германского полководца Гинденбурга, преодолевал расстояние от Франкфурта до США за два с половиной дня. Пассажирам во время перелета предлагался такой уровень комфорта, какой имелся тогда лишь в лучших гостиницах: 62 двухместные каюты класса «люкс» с холодной и горячей водой, огромный обеденный зал, прогулочная галерея, газета, издававшаяся на борту на двух языках, и даже пианино, специально изготовленное в алюминиевом корпусе. В свой 63-й рейс, имея на борту 36 пассажиров и 61 члена команды, огромный дирижабль весом 242 т взорвался в момент причаливания в конечном пункте — городке Лейкхерст. Гигантский воздушный корабль объемом 212 тыс. м3 был последним жестким дирижаблем в мире. В Германии после гибели этого воздушного «Титаника» все работы по строительству дирижаблей были прекращены, а уже построенные шестнадцать кораблей пустили на слом.

Знаменитый деятель нау-ки России и гениальный изобретатель К.Э. Циолковский опередил графа Цеппелина во времени, опубликовав свой проект жесткого дирижабля раньше, чем был составлен проект первого цеппелина.

А главной особенностью дирижабля Циолковского было то, что он обладал оболочкой, сделанной целиком из листового металла. Такой дирижабль обладал бы непроницаемостью для газа, неизбежно просачивающегося через матерчатые оболочки обычных дирижаблей, негигроскопичностью, долговечностью и прочностью. В 1935 г. группа Циолковского в «Дирижаблестрое» под Моск-вой строила первый цельнометаллический дирижабль с оболочкой из листов нержавеющей стали толщиной 0,1 мм, соединяемых электросваркой. Длина оболочки, имевшей объем 1 тыс.  м3, составляла 45 м. К сожалению, в связи со смертью К.Э. Циолковского эта работа не была завершена.

В середине 1930-х годов в США был построен опытный цельнометаллический дирижабль ZMC-2. Он имел каркас из дуралюминевых шпангоутов и стрингеров, к которому была приклепана обшивка из листов плакированного дуралюмина толщиной 0,24 мм в виде 142 конических колец, склепанных из отдельных панелей. Швы обшивки были прошпатлеваны особым герметиком для придания им газонепроницаемости. После пяти лет опытной эксплуатации этого дирижабля, показавшего хорошие результаты, фирмой Детройт Корпорэйшн было решено построить большой воздушный корабль для военно-морского флота объемом 100 тыс. м3 такого же типа. Однако начавшаяся Вторая мировая война положила конец не только этим планам, но и вообще эпохе дирижаблей.

Первым самолетом, изготовленным в 1915 г. полностью из алюминия, был «Юнкерс J1» — одноместный моноплан с весом конструкции 900 кг, он имел двигатель мощностью 88 кВт и скорость 170 км/ч. Это была экспериментальная машина. До конца Первой мировой войны фирма Юнкерс выпустила еще ряд цельнометаллических экспериментальных военных самолетов, сделанных главным образом из гофрированных листов алюминиевых сплавов. После окончания войны началось производство гражданских самолетов «Юнкерс F-13», которых только на экспорт с 1919 по 1929 гг. было поставлено 314 экземпляров (в том числе 49 машин в СССР). Это был одномоторный самолет весом около 1 т с двигателем мощностью 118 кВт, способный перевозить четырех пассажиров со скоростью 170 км/ч.

Огромный огненный столб взвился до самого неба, чему весьма «поспособствовал» водород, находившийся в огромных трюмах корабельного брюха. Через 30 с лишним секунд дирижабль осел на землю в виде костра чудовищных размеров. Удивительно, что в этой огненной пучине удалось спастись 44 членам экипажа и 20 пассажирам. Произошло это благодаря редкому самообладанию капитана «Гинденбурга» Марка Прусса. Остальные либо разбились, пытаясь выпрыгнуть из горящей западни, либо сгорели заживо.

В Советском Союзе по инициативе А.Н. Туполева в 1922 г. было организовано производство гофрированных листов и профилей из сплава кольчугалюминия (типа дуралюмин) на Кольчугинском заводе. В 1924 г. из этого сплава был построен первый цельнометаллический трехместный самолет-моноплан АНТ-2 весом 523 кг. Его скорость составляла также 170 км/ч. В настоящее время эта машина находится в авиационном музее в Монино. Этот самолет сыграл ведущую роль, открыв пути применения алюминия в нашем самолетостроении.

В 1925 г. А.Н. Туполев соз-дал первый в мире тяжелый цельнометаллический двухместный бомбардировщик-моноплан АНТ-4 (ТБ-1) весом 4,3 т. Копирование схемы этого самолета за границей началось лишь в 1930 г. после его перелета из Москвы в США. Всего было выпущено 216 таких машин.

Через пять лет после ТБ-1 А.Н. Туполев выпустил четырехмоторный бомбардировщик ТБ-3 этой же схемы. Все последующие самолеты-бомбардировщики в мире и все «летающие крепости» были, по существу, развитием типов ТБ-1 и ТБ-3. Оба этих самолета были сделаны из дуралюминовых профилей, труб и гофрированной обшивки толщиной 0,3 мм.

Бомбардировщики ТБ-3 имели вес конструкции около 12 т, скорость — свыше 220 км/ч. Они в различных модификациях строились серийно до 1937 г. и применялись как бомбардировщики в начале Великой Отечественной войны, а затем как военно-транспортные самолеты для десантных операций и для различных перевозок. Всего было выпущено 818 бомбардировщиков ТБ-3.

В середине 1930-х годов Советский Союз располагал самым большим в мире флотом дальних бомбардировщиков. По мнению военных специалистов, наличие на Дальнем Востоке воздушной армии ТБ-3, которые могли долететь до Токио с большим грузом бомб, предотвратило реализацию планов японской военщины, захватившей в 1931 г. Манчжурию и планировавших нападение на Дальний Восток.

С 1939 по 1945 гг. в Советском Союзе было выпущено 158,2 тыс. самолетов, сделанных в значительной степени из алюминиевых сплавов. За этот же период времени гитлеровская Германия, располагавшая производственными мощностями почти всех оккупированных стран Европы, смогла выпустить лишь 119 тыс. самолетов (75% от производства Советского Союза).

Самоотверженный труд работников цветной металлургии СССР позволил обеспечить авиационную промышленность главным конструкционным материалом — алюминием и прокатом из алюминиевых сплавов.


В печатной версии страница №108  | Количество просмотров: 4798  |  Комментариев: 
Ваша оценка:  (Голосов: )

  Ваш комментарий
Ваше имя *
Текст *
  * Отмеченные поля необходимо заполнить
 
  • №1  20, Июнь 10:47 |  sergey-53 mail.ru
    Голосов: 1 |  Средний балл: 5  |  Оцените:                 
    Двигатели Майбах LZ-127 не были уникальными. Т.наз. блау-газ использовался лишь для упрощения управления дирижаблем по высоте. Плотность газового топлива была подобрана таким образом, чтобы выработка топлива не изменяла массы дирижабля, поэтому по мере выработки не было нужды выпускать водород.
  • №2  07, Октябрь 20:22 |  Старик
    Голосов: 0 |  Средний балл: 0  |  Оцените:                 
    уважаемые грамотные технари. Предлагаю объединиться в группу. Кто хочет быть старшим, будьте. Тема такая: разработать вакуумный привязной аэростат. Держать его на высоте 5-7км. На этой высоте, говорят есть постояный ветер со скоростью 30-40м/сек. Я знаю, как сделать парусный с вертикальной осью вращения ветродвигатель. Он будет крутить винтовой компрессор. Не шуточная энергия ветра будет превращаться в энергию сжатого воздуха. На энергии сжатого воздуха должен работать мой запатентованный двигатель при давлении в одну атмосферу. Принцип работы двигателя основан на законе Архимеда. Подводные лодки всплывают благодаря этому закону. Если действительно есть боле менее постоянный ветер с большими скоростями, то электрогенераторы будут работать постоянно. Города будут залиты электроэнергией. Ветряки Сименса это лохотроны. Реклама и технические расчеты о мощности ветряков исходят из скоростей ветров в 10-12м/сек, но такие ветра очень редки, если нет ветра, то нет энергии. Главное найти энергию, а голов и рук в России хватит.

© ИИС “Металлоснабжение и сбыт”, 1995-2018. Все права защищены.
+7 (495) 734-99-22 (многоканальный)
129085, Россия, Москва, ул. Б. Марьинская, д.9, стр. 1
Схема проезда

При полном или частичном использовании материалов гиперссылка на metalinfo.ru обязательна. Комментарии, не относящиеся к теме сообщения, оскорбительные по отношению к другим читателям или героям публикаций и содержащие нецензурную лексику, запрещены и удаляются. Пользовательское соглашение

Рейтинг@Mail.ru