АЛЮМИНИЙ В АВИАЦИИ Кто же первый?

Юрий КУЗЬМИН

История авиации насчитывает немногим более 100 лет, но она уже успела обзавестись своими мифами и легендами. Вопросы приоритета, появления тех или иных технических решений зачастую не ясны, и в литературе разных стран описываются совершенно по-разному.

Понятно, что критиковать зарубежных историков авиации гораздо проще и безопаснее, чем искать неточности и преувеличения в отечественной литературе, учитывая то, что многие советские издания уже стали «классикой».

Тем не менее, попробуем в предлагаемой вашему вниманию серии статей ответить на ряд весьма необычных вопросов…

Граф Фердинанд Цеппелин (1838 - 1917г.)

* Ещё в 1903 г. немецкий инженер Альфред Вильм установил, что сплав из 96% AI и 4% меди после резкого охлаждения медленно кристаллизуется в течение нескольких дней, и прочность его при этом непрерывно растёт. После ряда экспериментов Вильм добавил в сплав марганец и магний. Серийное производство началось на заводе в Дюрене (Оьгепег Metalwerkej в 1909г., откуда и пошло название сплава. Прочность дюралюминия (или дюраля) составляла 350-370МПа (37кГс на мм2), а у современных сплавов - 450-500МПа. Для сравнения: у чистого алюминия прочность равна только 70-80 МПа, у строительных сталей - порядка тех же бООМПа. Да, применяемые в авиации хромо-никелевые стали в 2-2,5 раза прочнее «классического» дюраля, но зато в три раза тяжелее.

«ТБ-1 (АНТ-4) - первый в мире цельнометаллический тяжёлый двухмоторный бомбардировщик-моноплан. Этот самолёт стал прототипом решительно всех последующих многомоторных бомбардировщиков сво-боднонесущей монопланной схемы, по существу, единственной, нашедшей широкое применение. Это -приоритет нашей страны и заслуга А.Н. Туполева.

Интересно также, что копирование самолёта ТБ-1 за границей началось лишь с 1930 г. (после его прилёта в США). А конструктор через 5 лет после ТБ-1 выпустил четырёхмоторный бомбардировщик ТБ-3 этой же схемы. Все последующие самолёты-бомбардировщики, все «летающие крепости» и «сверхкрепости» были, по существу, развитием типов ТБ-1 и ТБ-3».

В.Б.Шавров. История конструкций самолётов в СССР до 1938г. Изд. 3-е. М., Машиностроение, 1985 г., стр. 396.

Эти слова В.Б.Шаврова повторены в десятках советских изданий. Но всё это, прямо скажем, не совсем соответствует истине. ТБ-1 - не только не первый цельнометаллический, но и не первый цельнодюралевый двухмоторный бомбардировщик-моноплан.

Но прежде чем говорить о ТБ-1 и ТБ-3, вспомним, как вообще началось применение алюминиевых сплавов в авиации.

Дюралюминий появился в 1909 г.*, а вскоре этот металл поднялся в небо. Но пока не на самолётах: впервые в авиации замечательный сплав применил граф Фердинанд Цеппелин для каркаса своих дирижаблей.

Интересно, что Цеппелин поверил в возможности дюраля ещё до его появления. Уже в 1898 г. была создана компания «Gesellschaft zur Рцгс1египд der Luftschiffart» именно для постройки жёсткого дирижабля с каркасом из алюминиевых сплавов (ещё не дюралюминия) и полотняной обшивкой.

Сплавы поставлял берлинский завод Карла Берга.

Разработка принципиально новой конструкции шла быстро, и 2 июля 1900 г. огромный дирижабль LZ-1 ушёл в свой первый полёт из плавучего ангара на озере Констанц, что недалеко от города Фридрихсхафен в южной Германии.

LZ -1. Каркас из алюминиевого сплава. Длина -120 м, объём - 11300 м3, полный вес 13 т.

Давид Шварц, (1852- 1897 г.)

Дирижабль Шварца в полёте

Хуго Юнкере (1859- 1935 г.)

В 1909 г. появилась первая в мире авиакомпания: она перевозила пассажиров на дирижабле LZ-6. К концу 1914 г. компания владела уже семью «цеппелинами».

А с 1 911 г., начиная с дирижабля LZ-8, компания начала серийный выпуск уже дюралевых дирижаблей.

Итак, первый вопрос с дюралем прояснен: впервые он вошёл в авиацию в 1911 г. вместе с дирижаблем LZ-8.

Но кто был пионером применения алюминия в авиации вообще? Цеппелин? Нет. Пионером применения алюминия в авиации была Россия!

Как известно, металл Цеппелину поставлял Карл Берг. Но первый заказ на алюминий он получил в 1893 г. из России. Там Давид Шварц (по происхождению еврей из Хорватии, входившей тогда в состав Австро-Венгрии) построил первый в мире жёсткий дирижабль с алюминиевым каркасом и (чего не было у Цеппелина) с алюминиевой внешней обшивкой!

В 1893 г. Шварц предложил проект такого дирижабля военному министерству Австро-Венгрии, но поддержки не получил. Зато он заинтересовал русского военного атташе… и тем же летом оказался в Санкт-Петербурге.

Уже в следующем году дирижабль был построен. Его объём был равен 3280 м3, вес пустого - 2525 кг, вес полезной нагрузки - 958 кг.

Четырехцилиндровый двигатель весил почти 300 кг, а развивал мощность всего 10 л.с. Но для дирижабля этого хватало.

Каркас оказался достаточно прочным, но баллонеты не держали водород (этот газ славится своей способностью «утекать»). Командир воздухоплавательных частей Александр Матвеевич Кованько обвинил Шварца в некомпетентности. Кроме того, при испытании под повышенным давлением баллонеты разорвались. Шварц спешно бежал из России, бросив недоделанный аппарат.

Второй дирижабль он начал строить в Пруссии в 1 895 г. этот аппарат был побольше: объём 4800 м3, длина 38 м, мощность двигателя 12 л.с. Толщина обшивки из алюминиевых гофрированных листов составляла 0,2 мм.

3 ноября 1897г. аппарат успешно поднялся в небо, но Шварц этого уже не увидел: он умер за 10 месяцев до этого.

Итак:

- первое применение алюминия для строительства летательных аппаратов произошло в России в 1893-1894 гг. ;

- первый успешный цельноалюми-ниевый летательный аппарат - дирижабль Шварца - взлетел в 1897 г.;

- дюралюминий впервые применён в дирижабле Цеппелина LZ-8 в 191 1 г.

Но вернёмся к самолётам…

Казалось, приоритет в постройке цельнометаллических самолетов должен был также принадлежать фирмам, финансировавшимся Цеппелином. Например, фирме VGO (Versuchsbau Gotha-Ost), строившей гигантские бомбардировщики.

Но, как ни странно, в конструкции бомбардировщиков от VGO I до R.XVI (Riesenflugzeuge - гигантский самолёт) преобладало дерево. А пионером металлического самолётостроения стал соотечественник Цеппелина профессор Хуго Юнкере.

К началу Первой мировой войны ему уже было 55 лет, и сам он самолёты не проектировал. Являясь профессором университета в Аахене, он запатентовал ряд полезных изобретений, самым успешным из которых оказался газовый водонагреватель.

Юнкере оказался хорошим предпринимателем, и вскоре его фабрика уже могла финансировать всевозможные перспективные исследования, в том числе и в области авиации. Первый же аппарат фирмы Junkers -экспериментальный истребитель Л (декабрь 1915 г. ) - был крайне революционен. Но он, как и J2, был сделан из стали, поэтому разговор о нем пойдёт в отдельной статье.

В 1916 г. Юнкере поручил инженеру Штойделю разработать технологию применения дюраля в авиастроении. После решения вопросов о сортаменте профилей, крепёжных узлах, обшивке и т. д., в 1916 г. конструкторы Мадер (руководитель проекта), Рётер и Брандернбург начали проектирование истребителя J3.

Недостроенный J3, октябрь 1916 г.

Первый в мире цельноалюминиевый самолёт Junkers J7

Это была частная инициатива Юнкерса, контракта с военными не было. Поэтому когда конструкторы в октябре 1916 г. поняли, что многие вещи можно сделать гораздо лучше, проект J3 был заброшен.

Таким образом, J3 стал первой попыткой постройки цельнодюралево-го самолёта.

Вслед за стальным J4 появились проекты дюралевых J5 (низкоплан) и J6 (парасоль).

Но реально построен был только вариант J7. Этот свободнонесущий

низкоплан с силовой обшивкой из дюралевого гофра взлетел 17 сентября 1917 г. (пилот Арвин фон Шмидт). Именно он стал первым цель-ноалюминиевым самолётом в мире. Серийно, начиная с лета 1918 г., выпускался его усовершенствованный вариант Junkers J9.

До конца войны Юнкере строил только штурмовики и истребители. Но 25 июня 1919 г. взлетел исключительно удачный первый в мире алюминиевый пассажирский самолёт Junkers F.13.

Было построено 314 таких самолётов во множестве вариантов, с моторами мощностью от 160 л.с. (Mersedes D.III) до 450 л.с. (R-1340C, вариант F.13kau)

26 ноября 1922 г. Юнкере заключил с СССР договор о концессионном использовании авиазавода в Филях и в 1923 г. развернул на нем производство дюралевых самолётов, которое продолжалось до расторжения договора летом 1926 г.

Но строились на заводе только одномоторные самолёты: Ju.20 (на фирме Юнкерса обозначался А.20), Ju.21 и военные варианты уже упомянутого F.13.

Да и конструкция крыла самолётов Junkers в виде фермы из дюралевых труб сильно отличалась от мно-голонжеронного крыла АНТ-4.

Именно эти и другие отличия позволили СССР выиграть судебный спор с фирмой Junkers, обвинившей ЦАГИ в незаконном заимствовании технологий - и это правильно, АНТ-4 действительно был оригинальной, самостоятельной конструкцией.

Первый многомоторный самолёт Юнкерса - трёхмоторный низкоплан G.23 конструкции Цинделя взлетел 18 сентября 1924 г. Но строился он не в Филях, а на заводе в Дессау. Двухмоторный дюралевый бомбардировщик-моноплан фирма Junkers выпустила только в 1927г., то есть, на два года позже АНТ-4. Это был К-37. В Германии прототип строился как S-36 - Speziellflugzeuge, якобы аэро-фотосъёмочный, т.к. Kampfflugzeuge (боевой самолёт) строить было запрещено по условиям Версальского соглашения. Бомбардировочное оборудование на К-37 устанавливалось уже в Швеции.

Характеристики проектов J5, J6 и первого в мире цельноалюминиевого самолёта J7

Так был ли АНТ-4, как пишет Шавров, первым в мире цельнометаллическим двухмоторным бомбардировщиком-монопланом?

Нет. И приоритет принадлежит не СССР, и не Германии, а США.

Ещё за 3,5 года до полёта АНТ-4 в небо поднялся действительно первый в мире цельнодюралевый двухмоторный бомбардировщик(а также торпедоносец), выполненный по схеме свободнонесущего моноплана. Это был Stout ST-1.

Конструктор и владелец фирмы Вильям Стоут построил 3 таких машины по заказу ВМС США.

Первый прототип взлетел 25 апреля 1 922 г. Во время 14-го полёта самолёт разбился. В результате флот отказался от серийного выпуска этого самолета. Но приоритет принадлежит именно ему.

Кроме того, ST-1 стал предшественником крупной серии трёхмоторных пассажирских дюралевых самолётов Ford-Stout «Trimotor» (В 1 925 г. компания «Ford» купила фирму Стоута).

Итак, первым в мире цельнометаллическим двухмоторным бомбардировщиком-монопланом был Stout ST-1, США, 1922 г.

Теперь не требуется отдельно опровергать и вторую половину цитаты,

о том, что американцы начали копировать ТБ-1 только после прилёта его в США, в то время, как в их небе уже летали две сотни «тримоторов»*, а за 8 лет до этого испытывался ST-1.

Перейдём теперь к ТБ-3.

В.Б.Шавров пишет, что «ТБ-3 был первым в мире четырёхмоторным сво-боднонесущим бомбардировщиком-монопланом с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла».

Но и это не так.

Первым в мире самолётом, удовлетворяющим данному выше определению Шаврова, был японский бомбардировщик Мицубиси Ки-20. Он взлетел осенью 1930 г., а первый прототип АНТ-6 - чуть позже, 22 декабря 1930 г.

Первый в мире дюралевый пассажирский самолёт J13 оказался феноменально успешным. На снимке F. 13а с мотором BMW 111а

Ju.20 на заводе в Филях

Junkers S-36 (К-37), 1927 г.

Первый в мире двухмоторный цельнодюралевый бомбардировщик-моноплан Stout ST-1

АНТ-4. Первый полёт 26 ноября 1925 г.

Юнкере G.38

* Самолёты Ford-Stout 3-АТ, 4-AT, 5-АТ Trimotor в большом количестве использовались Армией и ВМС США под обозначениями ХС-3, С-3, С-ЗА, С-4, С-4А, С-4В и С-9 (Армия) и XJR-1, JR-2, JR-3, RR-1, RR-2, RR-3, RR-4 и RR-5 (Флот)

Мицубиси Ки-20

Е-4.20 В полёте и но земле. Стойки, идущие от шасси, крепятся на амортизаторах и не разгружают крыло в полёте. Поэтому схема самолёта - не подкосный моноплан, как кажется на первый взгляд, а свободнонесущий высокоплан

Летающая реплика Avro IV. Хорошо видна алюминиевая гондола

Ки-20 выпускался серийно с 1931 г. по 1935 г., хотя, конечно, в масштабах, несравнимых с АНТ-6 (ТБ-3). Было построено всего 6 самолётов. Сам он был модификацией пассажирского Junkers G.38, взлетевшего 6 ноября 1929 г.

Таким образом, первой в постройке четырехмоторных свободнонесущих бомбардировщиков-монопланов с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла оказалась Япония, а не СССР, Германия или США.

Комментируя еще раз часть цитаты из начала статьи («Этот самолёт (АНТ-4) стал прототипом решительно всех последующих многомоторных бомбардировщиков свободно-несущей монопланной схемы, по существу, единственной, нашедшей широкое применение. Это - приоритет нашей страны и заслуга А.Н. Туполева») нельзя не упомянуть о многомоторном бомбардировщике - сво-боднонесущем моноплане, созданном за 5 лет до туполевского АНТ-4.

Четырёхмоторный Zeppelin Е-4.20 был создан на заводе VGO (основатель граф Цеппелин) конструктором Адольфом Рорбахом (впоследствии он основал собственную фирму и выпускал удачные цельнометаллические пассажирские летающие лодки). После первых полётов самолёт был уничтожен контрольной комиссией союзников. Именно его следует считать прототипом бомбардировщиков сво-боднонесущей монопланной схемы.

Наконец, вспомним ещё об одном приоритете. Да, бесспорно, что первый цельнодюралевый самолёт построили на фирме Junkers. Но впервые силовые элементы из алюминия применили не у Юнкерса, и даже не в Германии.

В сентябре 1910 г. Элиот Рой (создатель фирмы Avro) сам поднял в воздух свой четвертый триплан Ro IV. Хвостовая ферма и каркас крыльев у него были деревянные, но вот треугольная гондола фюзеляжа неизвестно почему была сделана алюминиевой, с несущей обшивкой.

Именно эта «ванна» и стала первым применением алюминиевых сплавов в самолётостроении.

Итак, мы ещё раз убедились, что даже широко известные и многократно растиражированные утверждения не являются истиной. Их необходимо беспристрастно проверять. Зачастую приоритеты оказываются надуманными, но в других случаях они обнаруживаются в самых неожиданных местах.

А теперь некоторые выводы:

1. Первое применение алюминиевых сплавов в авиации - Россия, 1894 г., дирижабль Шварца.

2. Первое успешное применение алюминиевых сплавов в авиации -Пруссия, 1897 г., второй дирижабль Шварца.

3. Первое применение алюминиевых сплавов как силового элемента в самолётостроении - Великобритания, 1910 г., Avro IV, гондола фюзеляжа.

4. Первый цельнодюралевый летательный аппарат - дирижабль LZ-8, 1911 г.

5. Первый цельнодюралевый самолёт - истребитель Junkers J7, 17 сентября 1917 г.

6. Первый пассажирский цельнометаллический самолёт - Junkers F.13, 25 июня 1919 г.

7. Первый четырёхмоторный свободнонесущий бомбардировщик-моноплан с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла (хотя и не цельнометаллический) -VGO (Staaken) Е-4.20, осень 1920 г.

8. Первый многомоторный цельнометаллический самолёт, и одновременно двухмоторный бомбардировщик-моноплан - Stout ST-1, 25 апреля 1922 г.

9. Первый четырёхмоторный свободнонесущий цельнометаллический бомбардировщик-моноплан с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла - Mitsubishi Ки-20, осень 1930 г.