Страница 44 из 93
С первых же шагов своей деятельности Шишкин стал работать инженером по расчетам прочности самолетов на авиационных заводах. С большой практической подготовкой, полученной таким образом, в 1931 году он переходит для научной работы в ЦАГИ и руководит здесь отделом прочности. Этот отдел и создает в 1934 году наши собственные нормы прочности самолетов, основанные на опыте советского самолетостроения.
Основной вопрос при определении прочности самолета — это вопрос о возможных величинах нагрузок, действующих на самолет в полете и при посадке, а также вопрос о запасах прочности в конструкции. Шишкин последовательно публикует ряд работ по вопросу внешних нагрузок, действующих на самолет, и создает теоретические основы норм прочности.
Шишкин ввел в практику исследование вопросов прочности непосредственно во время полета, на самолетах.
Полетные эксперименты дали огромный материал. Наши представления о силах, действующих на самолет в полете, приобрели ясность и точность.
В результате еще в 1937 году появились нормы прочности, коренным образом отличающиеся от прежних. Требования скоростных самолетов нашли здесь полное отражение, и, несомненно, это обстоятельство весьма способствовало развитию нашей авиации в деле повышения скорости.
В те же годы начато было и исследование прочности конструкций из дерева. Эти исследования в значительной мере способствовали появлению у нас деревянных самолетов. Массовое, серийное производство истребителей, почти сплошь выстроенных из дерева, есть явление замечательное. До сих пор еще ни одна страна в мире не создала массовой авиации, тем более истребительной, пользуясь деревом как основным самолетостроительным материалом.
Нет нужды говорить о том, какое колоссальное значение для нашей страны, лесные богатства которой неисчерпаемы, имеет переход в самолетостроении к деревянным конструкциям, особенно во время войны.
Это не значит, конечно, что проблема прочности у нас решалась, имея в виду деревянные конструкции. Металлические самолеты достигли у нас высокого развития, а металлическое самолетостроение поставило перед исследователями множество проблем прочности. Опыт строительства гражданских сооружений тут совершенно не годился. Металлическое самолетостроение потребовало новых методов расчета, соединяющих простоту обычных инженерных расчетов с точными решениями, основанными на математической теории упругости.
Интересно проследить, как с развитием теоретической науки о прочности развивалась и совершенствовалась методика испытаний.
Среди всех инженерных сооружений и машин самолет, как мы могли уже понять, занимает совершенно особенное место. Особенности его заключаются в том, что вес конструкции должен быть минимальным, а это значит, что элементы конструкции должны работать с максимальным напряжением.
Борьба идет за каждый килограмм веса. Изыскиваются наиболее легкие и выгодные материалы, избегаются всякие промежуточные детали, придумываются наиболее легкие конструкции.
Проверить и обеспечить надлежащую прочность такой конструкция можно только испытанием, доводимым вплоть до разрушения ее.
Первоначально испытания на прочность самолета производились, как мы видели, весьма примитивным путем. В результате испытания получалось представление о максимальной прочности всей конструкции в целом, но как работают при этом отдельные части самолета, выяснить было невозможно.
Вид коробки крыла при испытании.
С примитивной постановкой эксперимента многого сделать нельзя.
В 1929 году в срочном порядке были начаты проектирование и строительство специальной лаборатории статических испытаний, первой в Советском Союзе и значительно опередившей по своим возможностям то, что было в это время за границей.
Лаборатория имела капитальное оборудование: железобетонный пол, две колоннады и два мостовых крана грузоподъемностью в 20 тонн. Здесь впервые было осуществлено испытание самолета в целом виде с помощью системы рычагов. Самолет подвешивался за крылья к потолку лаборатории — вернее, к мостовым кранам — и одновременно притягивался к полу за фюзеляж, моторную раму и остальные элементы, на которые опираются грузы, расположенные в самолете. При таком способе испытания самолет нагружается силами, действующими одновременно вверх и вниз, так что воспроизводится картина, имеющая место в действительности у летящего самолета. Изменяя величины и направления нагружающих сил, экспериментатор мог воспроизвести любую фигуру, которую данный самолет должен был выполнять в воздухе. Соответствующие выводы он делал, изучая потом записи приборов.
Если сравнить метод испытания нагрузкой мешков на крыло с данным методом, то окажется, что при таком эксперименте с помощью рычагов картина действительности воспроизводится полностью.
Тот факт, что советская авиация, добившись огромного прироста скоростей, не ощутила при этом резкого противоречия между требованиями скорости и прочности, может быть объяснен и тем, что научно-исследовательская группа специалистов в данной области к этому времени располагала всеми данными для перестройки норм прочности.
Сейчас блестящее экспериментальное хозяйство, расположенное на берегу Яузы, является только частью, филиалом ЦАГИ, построившего новые мощные лаборатории. Выросли люди, ушла далеко вперед советская наука.
Глава пятая
Крылья Советов
☆
Организация конструкторских бюро
Научно-исследовательская работа в авиации, как уже говорилось, никогда не замыкалась у нас в чистый академизм. Опытное самолетостроение, в свою очередь, тяготело к научно-исследовательскому центру: здесь оно всегда могло опереться на новые достижения авиационной науки.
Однако в создании советского воздушного флота участвовала не одна, а несколько конструкторских групп. Сильнейшей из них в течение всего первого периода развития авиационно-технической мысли в СССР была группа отдела опытного самолетостроения ЦАГИ, возглавляемая А. Н. Туполевым.
Трудно указать тип самолета, который в опытном порядке не строился бы в ЦАГИ, но в конечном счете на долю Туполева пало главным образом строительство тяжелых самолетов. Созданием же легких самолетов — истребителей, разведчиков, учебных машин — руководили в этот первый период Дмитрий Павлович Григорович и Николай Николаевич Поликарпов, стоявшие во главе своих конструкторских групп и оказавшие большое влияние на развитие конструкторской мысли в этой области самолетостроения.
Дмитрию Павловичу Григоровичу, кроме того, принадлежит особая заслуга создания в России гидросамолета типа «летающей лодки». Он разработал свой проект еще до появления такого типа гидропланов на Западе, в 1912–1913 годах.
В 1914 году, завершив упорную работу над создаваемой им новой конструкцией, он построил «летающую лодку» «М-5», принесшую Григоровичу большую известность и положившую начало развитию гидроавиации вообще. Этот гидросамолет имел по тем временам очень большую скорость — до 128 километров в час, что было серьезным достижением даже и для сухопутного самолета.
В первую мировую войну «летающая лодка» Григоровича, по выражению летчиков того времени, «буквально гоняла все немецкие машины на Балтике».
Григорович родился в 1883, умер в 1938 году и должен быть отнесен к группе старейших русских конструкторов. Его увлечение авиацией началось еще в 1908 году, когда он, будучи студентом Киевского политехнического института, начал строить свой первый самолет. Это была очень интересная машина, которую, однако, постигла судьба многих начинаний в царской России.