Музей Всероссийского института авиационных материалов

26. Воскресенский экспериментально-технологический центр по специальным материалам
Проблема полета интересовала еще Леонардо да Винчи. Выдающийся деятель эпохи Возрождения впервые сформулировал саму идею аэроплана - летательного аппарата, приводимого в движение своей внутренней энергией, а не мышечной силой человека. Изучая механизм полета птиц и летучих мышей, он говорил: «Кто знает, тот может. Только бы узнать – и крылья будут!».
Смелые замыслы гения намного опередили время, но не были реализованы, так как необходимые для их воплощения легкие и прочные материалы появились много позднее.
Над важностью материалов для полета люди задумывались задолго до того, как были созданы первые летательные аппараты. Герой древнегреческой мифологии Дедал сделал для себя и своего сына Икара крылья, скрепленные воском. Дедал предупредил Икара: «Не поднимайся слишком высоко – Солнце растопит воск*. Не лети слишком низко – морская вода попадет на перья и они намокнут**». Но Икар забыл наставление отца и поднялся очень высоко. Лучи Солнца растопили воск, в результате Икар упал и утонул.
* Современные жаропрочные сплавы, применяемые в деталях газотурбинных двигателей, могут работать при температурах, приближающихся к 2000°C. Комплексная теплозащита, созданная для космического корабля «Буран», успешно выдержала испытание температурами до 1650°C.
** Сегодня применение специальных коррозионностойких сплавов, покрытий и других способов защиты позволяет эксплуатировать авиационную технику в морской среде и во всеклиматических условиях.
Ткани и текстильные изделия всегда являлись одними из ключевых материалов в авиастроении. Начиная с аэропланов братьев Райт вплоть до Великой Отечественной войны крылья и фюзеляж большинства самолетов имели тканевую обшивку. В современных самолетах и вертолетах широко используются полимерные композиционные материалы, где армирующим наполнителем являются угле- и стеклоткани.
Авиастроение – это не только площадка для инноваций, ввода научных и конструкторских разработок в серию, но и «локомотив», кторый тянет за собой другие отрасли – делясь с ними технологиями и побуждая равняться на себя.
История ВИАМ – это история рождения и становления новой науки – авиационного материаловедения, это фундаментальные и прикладные исследования и создание новых материалов, которые воплотили в реальность легендарные изделия авиационно-космической техники. Материалы и технологии, созданные в ВИАМ, широко применяются в авиационной, атомной и ракетно-космической промышленности.
Вплоть до начала XX века большинство самолетов имели деревянную конструкцию с полотняной обшивкой. В начале 1900-х годов немецкий инженер-металлург Альфред Вильм создал сплав, сочетающий исходную легкость алюминия с необходимыми для авиастроения механическими характеристиками.
Новый сплав получил название дуралюминий – от названия города Дюрен, где в 1909 году было налажено его промышленное производство. Со временем дуралюминий становится важнейшим конструкционным материалом в самолетостроении. Разработчиком первого цельнометаллического самолета стал немецкий инженер Хуго Юнкерс.
Первый советский цельнометаллический самолет АНТ-2 поднялся в небо 26 мая 1924 г. В 1922 году в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) сотрудники секции испытания материлов под руководством И.И. Сидорина раскрыли секрет дуралюминия, имея в распоряжении фюзеляж захваченного на фронте самолета фирмы «Юнкерc». В итоге в августе 1922 года был получен отечественный аналог дуралюминия – кольчугалюминий, по своим качествам не уступающий немецкому сплаву. Кольчугалюминий решено было ввести в конструкцию проектируемого А.Н. Туполевым самолета АНТ-1.
Конструкция Самолета АНТ-1Нервюры крыла, детали фюзеляжа,киль, рули направления и высоты, элементыобшивки выполнены из кольчугалюминия В 1922 году при ЦАГИ организована комиссия по цельнометаллическому самолетостроению. Обработка материалов и испытания на прочность проводились под руководством И.И. Сидорина. Анализ работы кольчугалюминиевых конструкций на самолете АНТ-1 позволил создать первый отечественный металлический самолет АНТ-2. Перед сборкой испытывались не только отдельные детали конструкции, но и его агрегаты.
Сидорин Иван Иванович(1888–1982) Крупный ученый в области металловедения, основатель кафедры металловедения в МВТУ им. Н.Э. Баумана. С 1932 по 1938 г. – технический директор ВИАМ. Провел первые испытания кольчугалюминия с целью оценки возможности использования его в авиации, а также статические испытания агрегатов самолетов отечественного производства. Научные труды, преподавательская деятельность и практические работы И.И. Сидорина получили широкое международное признание.
Акимов Георгий Владимирович(1901–1953) Выдающийся ученый в области материаловедения, общественный деятель и организатор науки. Работал начальником лаборатории физики металлов ВИАМ (1932-1953 гг.). Автор основополагающих работ в области исследований коррозии металлов. Под его руководством была создана первая в стране лаборатория по изучению коррозионной стойкости авиационных сплавов. По инициативе Г.В. Акимова создана сеть станций по коррозионным испытаниям в различных представительных климатических зонах страны.
Именно в ВИАМ в начале 30-х годов прошлого века по инициативе И.И. Сидорина и Г.В. Акимова была организована лаборатория общего металловедения, коррозии металлов и их защиты, разработана теория рекристаллизации алюминиевых сплавов, создан первый композиционный материал. Таким образом, ВИАМ стал основоположником создания и внедрения в отечественное авиастроение композиционных материалов.
6 октября 1925 года секция испытания материалов ЦАГИ преобразована в «Отдел испытаний авиационных материалов и конструкций» (ОИАМ), начальником которого назначен И.И. Сидорин.
28 июня 1932 года приказом №435 по народному комиссариату тяжелой промышленности СССР, подписанным Г.К. Орджоникидзе, на базе лабораторий отдела создан Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ).
С момента организации предприятия в ВИАМ создано более 90% отечественных авиационных материалов, позволивших установить более 100 мировых рекордов.
разработка технологических процессов по производству и применению материалов и полуфабрикатов в моторо-, самолето-, дирижабле- и приборостроении;
ответственность за качество материалов, их пригодность для применения в авиационной технике и безотказность.
Бахматов Петр Андреевич(1896–1964) Начальник ВИАМ с июня 1932 по май 1933 год. При создании ВИАМ молодой руководитель проявил себя в полной мере, принимал участие в совещаниях, посвященных взаимоотношениям с ЦАГИ. Под руководством П.А. Бахматова проведена большая работа по подбору научных кадров, оснащению лабораторий, подготовке плана работ института, организации непосредственной связи института с заводами авиационной промышленности и заводами-поставщиками.
Десятников Василий Матвеевич(1883–1953) Возглавлял ВИАМ с 1933 по 1938 год. Под его руководством институт окончательно сформировался, было на высоком уровне организовано финансово-плановое обеспечение ВИАМ, построен шестиэтажный корпус, ставший одним из образцов архитектуры того времени. В.М. Десятников много внимания уделял оснащению института новейшим импортным исследовательским и технологическим оборудованием.
В 1926-1927 годах в Севастополе Георгий Акимов совместно с будущим легендарным авиаконструктором и ученым Робертом Бартини занимался исследованием проблемы коррозии дюралевых конструкций гидросамолетов. Через несколько лет на крупнейших авиационных заводах по инициативе Г.В. Акимова создана лаборатория, занимавшаяся исследованиями коррозионной стойкости материалов. В 1932 году под его руководством в ВИАМ были развернуты работы по исследованию коррозии материалов в морской среде.
В 1933 году в ВИАМ был разработан способ дуговой сварки сталей. Ее применение снижало трудоемкость изготовления конструкции и аэродинамическое сопротивление.
Сварка была применена также в экспериментальном самолете Роберта Бартини «Сталь-6». В результате удалось добиться максимальной скорости 420 км/ч, что значительно превосходило показатели скорости самолетов того времени.
Разработки ВИАМ позволили создать цельнометаллический самолет АНТ-25, совершивший в 1937 г. перелет из Москвы в Ванкувер, установив мировой рекорд дальности.Под руководством И.И. Сидорина и Г.В. Акимова в институте была создана высокопрочная авиационная сталь хромансиль (30ХГСА), применение которой обеспечивало снижение массы летательных аппаратов и повышение их эксплуатационных характеристик. В США авиационные стали с подобными характеристиками были разработаны и внедрены только после 1952 года.
Алюминиевые сплавы и полуфабрикаты из стали хромансиль все еще являлись дефицитными материалами, поэтому в предвоенные годы в ВИАМ была разработана дельта-древесина - конструкционный материал, получаемый путем пропитки древесного шпона смолой под давлением при высокой температуре.
Этот высокопрочный древесный композит был широко применен в новых самолетах, что обеспечило возможность их массового выпуска. Благодаря этому решению в годы Великой Отечественной войны в тяжелейших условиях эвакуации удалось сохранить и даже увеличить выпуск истребителей.
В декабре 1937 г. принято решение о создании специального самолета-штурмовика. К его выполнению приступил выдающийся авиаконструктор Сергей Владимирович Ильюшин. «Активная броня»* для Ил-2 была разработана сотрудниками ВИАМ – С.Т. Кишкиным и Н.М. Скляровым *Словосочетание «активная броня» впервые было произнесено И.В. Сталиным, после чего вошло в повседневную практику разработчиков брони.
Впервые в СССР бронирование штурмовика должно было входить в силовую схему самолета. Для этого требовалась сталь особо высокой прочности. Специалисты ВИАМ – С.Т. Кишкин и Н.М. Скляров – создали сталь с технологическими свойствами, превосходящими свойства отечественных и зарубежных аналогов: ВВС получили легендарный штурмовик Ил-2.
Созданная в ВИАМ знаменитая авиационная броня для уникального «летающего танка» Ил-2 стала одним из главных технических решений во время ВОВ.
Когда перед конструкторами завода ЗиС была поставлена задача бронирования автомобиля ЗиС-101, то в качестве материала была выбрана авиационная броня, разработанная в ВИАМ, марки АБЭ-1.
В годы войны велась работа по прозрачному бронированию самолетов. Впервые была выдвинута и реализована идея композиционной брони. Эта броня не только обеспечивала защиту летчика, но и не ухудшала видимость в боевых условиях, не искажая предметы и их местонахождение.
В ноябре 1941 года специалистами ВИАМ под руководством В.В. Чеботаревского разработана краска белого цвета, недешифруемая на фоне снега. Она облегчала нашим самолетам, особенно штурмовикам, уход от атакующих сверху самолетов противника. Краска наносилась в полевых условиях при температуре до -12°C и удалялась горячей водой.
Спроектирована установка и разработана технология непрерывной отливки проволочной заготовки в свободно подвешенном состоянии из алюминиевых сплавов.
Дальний бомбардировщик Ил-4, для постройки которого требовалось около 1 млн заклепок
Специалистами ВИАМ созданы пожаробезопасные фибровые баки на основе бумаги, обработанной концентрированным раствором хлористого цинка.
На фронт было поставлено более 22 тысяч самолетов с фибровыми баками, существенно повысившими их боевую живучесть.
Необходимость в ее использовании диктовалась тем, что уже привычного для авиации алюминия не хватало. Учеными ВИАМ был создан прообраз современных композиционных материалов – негорючая древесина. В годы войны она стала основным конструкционным материалом для лонжеронов боевых самолетов.
Это позволило увеличить мощность авиационных двигателей, таких как АМ34, – с 850 до 1850 л.с., высотность – с 3000 до 4500 м, удвоить ресурс и обеспечить превосходство отечественных самолетов над самолетами противника.
В годы ВОВ в ВИАМ разработаны все виды защитных лакокрасочных покрытий как для деревянных и тканевых поверхностей (аэролаки), так и для металлических поверхностей (эмали).
Ведущие специалисты ВИАМ входили в созданные фронтовые ремонтные бригады, оснащенные передвижными сварочными аппаратами, работающими от энергии мотоциклетных моторов.
Пять работ, выполненных сотрудниками института во время войны, отмечены Сталинскими премиями.
Имена сотрудников ВИАМ, погибших на фронтах Великой Отечественной войны, увековечены на памятнике, установленном на территории института.
Начиная с самолета МиГ-15, сплавы, разработанные в ВИАМ, использованы в конструкциях всех военных истребителей, реактивных бомбардировщиков, пассажирских и транспортных самолетов, а также в ракетной технике.
В начале 1940-х годов под руководством С.Т. Кишкина в ВИАМ разработана высокопрочная сталь 30ХГСНА. Она имела прочность на уровне 1600-1800 МПа, в то время как в США на самолетах-истребителях применялась хромомолибденовая сталь с прочностью 1100-1200 МПа. Сталь 30ХГСНА использована для изготовления силовых узлов самолета МиГ-15. С 1945 по 1970 год в ВИАМ разработан новый класс высокопрочных сплавов (В95, В93, В96Ц3) на основе системы Al–Zn–Mg–Cu.
Кишкин Сергей Тимофеевич(1906–2002) Разработал гетерофазную теорию жаропрочности и создал серию высокожаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основе. Эти сплавы стали основными материалами в ракетных двигателях всех систем. С.Т. Кишкиным были разработаны новые интерметаллидные сплавы и сплавы с направленной и монокристаллической структурой.
Фридляндер Иосиф Наумович(1913–2009) Ученый в области разработки и освоения производства алюминиевых и бериллиевых сплавов. Создатель отечественного металловедения алюминиевых сплавов. Из разработанных им сплавов построены пассажирские и военно-транспортные самолеты, бомбардировщики, истребители и ракеты.
Еще до Великой Отечественной войны A.M. Люлька спроектировал первый отечественный авиационный газотурбинный двигатель (ГТД), однако эта разработка не могла быть реализована, поскольку отсутствовали подходящие материалы. Требовались сплавы, длительно работающие при высоких температурах.
Эту задачу активно пытались решить инженеры фашистской Германии, но удача оказалась на стороне Англии. В 1942 году сэр Уильям Гриффитс разработал сплав Нимоник-80 на основе никеля и хрома для ГТД фирмы «Ролс-Ройс».
Первые советские реактивные истребители, такие как МиГ-9, оснащались копиями трофейных германских двигателей BMW-003 и Jumo-004. Конструкция этих двигателей стремительно устаревала.
ВК-1 (РД-45) - первый серийный советский турбореактивный двигатель. Использовался на истребителях МиГ-15 и МиГ-17, бомбардировщиках Ил-28 и Ту-14
И.В. Сталин лично поручил заместителю начальника ВИАМ С.Т. Кишкину разработать сплав лучше английского.
В 1945-1947 годах в ВИАМ под руководством академика С.Т. Кишкина разработаны литейные жаропрочные сплавы ЖС6 и ЖС6К, превосходящие по жаропрочности зарубежные аналоги на 50–80°С.
Сплавы применены генеральными конструкторами Н.Д. Кузнецовым и А.М. Люлькой для изготовления рабочих лопаток новых высокотемпературных ГТД. Аналогичные сплавы за рубежом стали применять только через несколько лет.
В 1948 году специалистами ВИАМ, ЦНИИЧермет и завода «Электросталь» при непосредственном участии выдающегося ученого ВИАМ Ф.Ф. Химушина был воспроизведен сплав Nimonic-80А, получивший название ЭИ437. Данный сплав и его модификации широко применялись в отечественных ГТД I и II поколений. Для литья сопловых лопаток в ВИАМ были разработаны первые литейные жаропрочные сплавы марок ВЛ7-20, ВЛ7-45У, ЛК-4.
Химушин Федор Федорович(1903–1986) Ученый-металлург, пионер в области разработки и внедрения нержавеющих и кислотоупорных сталей, жаропрочных сплавов для высоконагруженных и высокотемпературных узлов авиационных газотурбинных двигателей. Под его руководством и при непосредственном участии разработано более 50 новых жаропрочных материалов для различных деталей авиационных двигателей − рабочих лопаток, дисков, турбин и компрессоров, сопловых аппаратов, корпусов и других.
4 октября 1957 года на околоземную орбиту был выведен первый искусственный спутник. Аппарат был изготовлен из разработанного в ВИАМ алюминиевого сплава АМг6. Спутник выведен на орбиту ракетой Р-7 с двигателями РД-107 и РД-108, создание которых, по заявлению генерального конструктора В.П. Глушко, было бы невозможным без материалов ВИАМ. Например, в конструкции приборных отсеков ракеты использован магниевый сплав, разработанный в ВИАМ и обеспечивший снижение их массы на 25–30%.
При создании космического корабля «Восток» ВИАМ был определен исполнителем по созданию жаропрочныхъ материалов и теплозащитных покрытий. Возглавил работы начальник института А.Т. Туманов. В составе теплозащитной конструкции впервые использованы соты на основе стеклоткани, пропитанной полимерными связующими. Кроме того, в космическом корабле «Восток» были широко использованы разработанные в ВИАМ металлические материалы.
В 1950 году для ракетной техники в ВИАМ разработан класс специальных кислотостойких сталей, которые использовались в ракете Р-7, доставившей на орбиту Земли искусственный спутник и космический корабль «Восток» с Юрием Гагариным на борту.
18 марта 1965 года летчик-космонавт Алексей Леонов впервые совершил выход в открытый космос с борта космического корабля «Восход-2» По техническому заданию НПП «Звезда» в ВИАМ были выполнены работы по созданию гермошлемов для космонавтов из стеклопластиков. Специалисты ВИАМ внесли большой вклад в создание светофильтров иллюминаторов и гермошлемов скафандров космонавтов. Использованные решения позволили осуществить выход космонавта А.А. Леонова в открытый космос. Для перехода космонавтов Е.В. Хрунова и С.В. Елисеева из корабля «Союз-5» в корабль «Союз-4» в ВИАМ были разработаны специальные светофильтры «Ястреб». Для скафандра «Орлан-Д» разработаны светофильтры из поликарбоната с комбинированным светофильтрующим покрытием из золота, сульфида меди и двух слоев лака. Они позволили надежно защитить лицо и глаза космонавтов от солнечной радиации. Всего институт поставил более 100 светофильтров различных типов.
18 марта 1965 года летчик-космонавт Алексей Леонов впервые совершил выход в открытый космос с борта космического корабля «Восход-2»
Туманов Алексей Тихонович (1909–1976) Ученый в области разработки материалов и сплавов, организатор науки, генерал-майор. Окончил Московский электромашиностроительный институт , профессор, член-корреспондент АН СССР. С 1939 г. до конца своих дней – директор ВИАМ. Активно участвовал в новых разработках для ракетно-космической техники. Под руководством А.Т. Туманова были созданы материалы для большинства отечественных ракет стратегического назначения, систем воздух–земля и воздух–воздух. А.Т. Туманов принимал непосредственное участие в разработке облика космической техники. Создатель ряда новых направлений материаловедения.
Разработанная в ВИАМ терморегулирующая белая акриловая эмаль применена на внешней поверхности первого в мире космического аппарата для работы и передвижения по поверхности Луны – «Луноход-1».
Для космических аппаратов в ВИАМ были разработаны терморегулирующие лакокрасочные покрытия. Наиболее востребованной оказалась белая акриловая эмаль, которая обеспечивала требуемый тепловой режим. Впервые эмаль применена на внешней поверхности «Лунохода-1»(1970 г.).
Для окраски теплообменников ядерных энергетических установок, которые обеспечили многомесячную работу «Лунохода-1», применялась разработанная в ВИАМ эмаль с термостойкостью 600°С.
С 1979 года в ВИАМ совместно с РКК «Энергия» и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева проводились работы по исследованию структуры и физико-механи- ческих свойств материалов в условиях открытого космоса. Образцы прошли длительную натурную экспозицию в составе микрометеоритной защиты орбитального комплекса «Мир» и после возвращения на Землю исследованы различными методами. Были разработаны и внедрены в практику методология и методы оценки длительной работоспособности неметаллических материалов наружных конструкций орбитальных станций «Салют» и «Мир».
Образцы прошли длительную натурную экспозицию в составе микрометеоритной защиты орбитального комплекса «Мир» и после возвращения на Землю исследованы различными методами. Были разработаны и внедрены в практику методология и методы оценки длительной работоспособности неметаллических материалов наружных конструкций орбитальных станций «Салют» и «Мир».
Спускаемый аппарат станции «Венера-9». Конструкция аппарата выдержала на поверхности планеты давление почти в 100 атмосфер при температуре порядка 500°С
Разработанные в ВИАМ негорючие пенопласты ППИ-1 и ППИ-2 обеспечили теплозащиту для советского космического аппарата «Венера-9».
С 1970-х годов в космической технике применяются полимерные материалы. Углепластики использовались в каркасах солнечных батарей, из них изготовлялись зеркала антенн, штанги, элементы интерьера. Из созданных в ВИАМ материалов ППИ-1 и ППИ-2 изготовлена теплозащита корпуса спускаемого аппарата станции «Венера-9».
При реализации всех отечественных космических программ применялись магниевые сплавы, разработанные в ВИАМ. Масса деталей из магниевых сплавов в аппаратах типа «Марс» составляет 5000 кг на каждое изделие. В конструкции аппаратов типа «Луна» применено 2700 кг, в аппаратах «Венера» – 1800 кг полуфабрикатов из магниевых сплавов.
Широкое применение в космической технике нашли и титановые сплавы, разработанные в ВИАМ. Их применение позволило значительно снизить массу и повысить прочность конструкций. В спускаемом аппарате «Венера» масса титановых конструкций составляет почти 90%.
Лезнов Николай Семенович (1904–1984) Ученый в области материаловедения. Работал в ВИАМ с 1943 г. Внес значительный вклад в развитие химии кремнийорганических соединений. Открыл новый оригинальный способ получения кремнийорганических олигомеров, разработал технологию их получения. На основе этих продуктов созданы стеклотекстолиты, пресс-материалы, герметики, клеи, покрытия, пенопласты для ракетно-космической техники. Материалы, разработанные на основе исследований Н.С. Лезнова, нашли применение в изделиях МКБ «Факел» им. П.Д. Грушина, КОНБ «Союз», НПО машиностроения, СКБМ (ф), МКБ «Радуга», ОАО «ОКБ «Новатор», ГМКБ «Вымпел», КБМ (г. Коломна), Боткинского завода.
17.02.1976 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании многоразовой космической системы и перспективных космических комплексов».
Решением ВПК от 18.12.1976 г. и Приказом МАП СССР от 17.01.1977 г. ВИАМ был определен головным институтом, координирующим все работы в области создания материалов для обеспечения разработки и производства МКС «Энергия–Буран».
В рамках этого проекта в ВИАМ было разработано 39 принципиально новых материалов и 230 технологий, усовершенствовано более 60 материалов и технологий.
Созданный в СССР, в ответ на разработку американской многоразовой транспортной космической системы, проект «Энергия-Буран» объединил 1200 предприятий промышленности.
Сварная герметичная кабина «Бурана» изготовлена с применением жаропрочного криогенного сплава на базе системы Al–Cu–Mn
Из композитов, созданных в ВИАМ, изготовлены створки грузового отсека и воздуховоды системы вентиляции и охлаждения
Термостойкий клей-герметик обеспечивал работоспособность соединения «фетр–теплозащитный элемент». Были также созданы термостойкие герметики для ремонта на орбите в условиях открытого космоса
Для защиты наружных поверхностей носового обтекателя и передних кромок крыльев от температур до 1650°С в ВИАМ созданы жаростойкие углерод-углеродные материалы «Гравимол» и «Гравимол-В»
В Виам создан специальный теплозащитный элемент: 1 – плитка из волокнистого ТЗМ; 2 – демпфирующая прокладка; 3, 6 – лаковое влагозащитное покрытие; 4, 5 – стекловидное эрозионностойкое покрытие (внешнее 4 и боковое 5); 7 – клеевой слой В процессе полета «Бурана» теплозащита успешно выдержала экзамен: из 38800 плиток лишь 7 были повреждены или утеряны при посадке, тогда как в первом полете американского «Шаттла» было потеряно 37 теплозащитных плиток.
А.А. Киселев – разработчик циркониевых сплавов для атомной промышленности С целью использования ядерного топлива для производства электрической и тепловой энергии в ВИАМ были продолжены исследования в области разработки новых материалов и конструкций. Для оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и других деталей реактора специалистами ВИАМ предложен металл переходного класса – цирконий, на основе которого разработаны новые марки циркониевых сплавов с оптимальным сочетанием ядерных и физических характеристик с механическими свойствами, обладающих высокими коррозионной стойкостью в большинстве сред и технологичностью, а также применяемых в качестве теплоносителей ядерных реакторов.
В ВИАМ разработана новая конструкция биметаллического ТВЭЛ квадратного сечения. Оболочка из циркониевого сплава позволила на 20% сократить расход обогащенного урана
Каскад газовых центрифуг В начале 1960-х годов в СССР начался переход на центрифужную технологию обогащения урана, которая в десятки раз сокращает расход электроэнергии. ВИАМ была поручена разработка материалов и технологий изготовления вращающихся деталей. Под руководством И.Н. Фридляндера и Г.М. Гуняева для центрифуг и концевых деталей были разработаны самый прочный алюминиевый сплав В96ц и технология комбинированного упрочнения углеродными и органическими волокнами, по которой построены и успешно эксплуатируются сотни тысяч центрифуг.
Специалисты ВИАМ участвовали в разработке реактора водо-водяного типа – одной из наиболее удачных ядерных энергетических установок, получивших широкое распространение в мире. Для конструкционных элементов атомного реактора использовались разработанные в ВИАМ циркониевые сплавы 125 и 110. Первый советский водо-водяной реактор типа ВВЭР-210. На основе опыта по его эксплуатации на Нововоронежской АЭС спроектированы серийные реакторы ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. В реакторах такого типа используются трубки из циркониевого сплава протяженностью в десятки километров.
Первый советский водо-водяной реактор типа ВВЭР-210. На основе опыта по его эксплуатации на Нововоронежской АЭС спроектированы серийные реакторы ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. В реакторах такого типа используются трубки из циркониевого сплава протяженностью в десятки километров.
Создание ТВЭЛ для реакторов атомных ледоколов и подводных аппаратов становится одним из главных направлений в работе ВИАМ.
Для реактора первого в мире атомного ледокола «Ленин» в ВИАМ разработана принципиально новая конструкция ТВЭЛ - топливная композиция в виде урановых стержней в алюминиевой трубчатой оболочке.
Ледокол был спущен на воду 5 декабря 1957 года и стал первым в мире судном гражданского назначения с ядерной силовой установкой, первый комплект ТВЭЛ для которой был изготовлен в ВИАМ. В последующие годы атомные реакторы с данным типом ТВЭЛ применены на атомных ледоколах «Арктика», «Сибирь», «Советский Союз», «Таймыр» и других.
В ВИАМ был решен ряд вопросов, связаных с применением в атомной промышленности бериллия: разработаны защитные и технологические покрытия и на Подольском машиностроительном заводе организован участок по их нанесению. Разработки в этой области позволили создавать бортовые ядерные электростанции для космических станций, спутников и межпланетных аппаратов.
В ВИАМ разработаны материалы для систем защиты и регулирования ядерного реактора, а также боридные сплавы.
В ВИАМ разрабатывались испытательное оборудование и стенды для определения аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации ТВЭЛ, а также оборудование для исследования поведения различных материалов в условиях сверхмощного светового и ионизирующего излучений.
Для обеспечения безопасного хранения ракет с термоядерным зарядом в ВИАМ разработана специальная пленка.
Обладание ядерным оружием в послевоенный период определяло военную мощь государства. Предстояло создать новое оборудование и освоить уникальные технологические процессы с учетом высокого уровня их радиационной опасности. И.В. Курчатов
28 сентября 1945 года ВИАМ назначен ответственным за выбор и разработку материалов для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). Работами по атомной тематике на первом этапе руководили А.Т. Туманов и С.Т. Кишкин, в дальнейшем это направление возглавил Р.С. Амбарцумян. Регулярно проводил в ВИАМ совещания И.В. Курчатов.
Для первого реактора специалистами института были рекомендованы коррозионностойкие в условиях повышенной радиации алюминиевые сплавы типа САВ, разработаны конструкция ТВЭЛ и технология ее изготовления методами сварки и пайки, решена задача по разработке технологии выявления брака в готовых ТВЭЛ.
Разработанные в ВИАМ технологии, а также непосредственное участие специалистов института позволили создать первый опытный уран-графитовый котел. Значительный вклад в его создание внесли ученые ВИАМ, такие как С.Т. Кишкин, Г.В. Акимов, И.Н. Фридляндер, М.В. Поплавко-Михайлов и Б.А. Громов.
Параллельно с этой работой проводился поиск новых материалов для создания промышленных атомных реакторов большей мощности. Тепловыделяющие элементы таких установок должны продолжительно и безотказно работать в коррозионно- активной среде при температуре до 300°С, поэтому для их изготовления идеально подходил цирконий.
Специалисты ВИАМ приняли непосредственное участие в разработках технологий получения циркония высокой чистоты, его обработки и контроля качества конечной продукции.
ВИАМ являлся координатором работы таких крупнейших научно-конструкторских организаций страны, как ЦНИИТМАШ, ВНИИМЕТМАШ, ВНИИЭТО, НИТИ и другие. В рекордные сроки были созданы уникальные вакуумные печи, станы для прокатки тонкостеных труб, система неразрушающего контроля изделий.
Весной 1959 года при участии ученых ВИАМ на Чепецком механическом заводе получен первый промышленный цирконий.
В 1965 году на основе открытий академика И.Н. Фридляндера в ВИАМ был создан легкий высокомодульный свариваемый сплав 1420. Так институт стал родоначальником совершенно нового класса материалов – сплавов пониженной плотности, содержащих литий.
Из сплава 1420 целиком изготовлялся клепаный фюзеляж самолета вертикального взлета для палубной авиации Як-38, ведь именно для таких конструкций экономия массы имеет особое значение. Самолеты базировались на авианесущих крейсерах в жестких условиях морского климата. Несмотря на это, за все годы эксплуатации не было зарегистрировано аварий, причиной которых стал сплав 1420, или его коррозионных повреждений.
Чтобы защитить полетные палубы авианесущих крейсеров от нагрева и деформации при эксплуатации самолетов вертикального взлета, в ВИАМ было создано полимерное плиточное покрытие АК-9Ф.
Разработанный в ОКБ «Сухого» бронированный штурмовик для непосредственной поддержки сухопутных войск над полем боя Су-25 был принят на вооружение в 1980 году, а через год самолет уже «воевал» в Афганистане.
Конструкция предусматривала защиту пилота и основных агрегатов самолета от снарядов калибра до 20 мм. Для изготовления цельносварной кабины пилота, защищавшей летчиков в воздушных боях, инженерами и учеными ВИАМ под руководством Н.М. Склярова (создателя брони для легендарного штурмовика Ил-2) была разработана противоснарядная броня АБВТ20 на основе титанового сплава ВТ20.
Для обеспечения взрывобезопасности внутренние объемы топливных баков заполнены пенополиуретаном ППУ-ЭО-100.
Для вертолета Ми-26 были созданы металлопластиковые лопасти, которые обеспечили снижение массы на 40%. Не менее революционной была и конструкция рулевого винта, лопасти которого целиком изготовлены из стеклопластика.
На аэрокосмическом салоне в Ле Бурже в 1981 г. вертолет Ми-26 стал звездой выставки. Один из американских обозревателей в своем репортаже писал: «Входя в мощный Ми-26 через заднюю грузовую рампу, вы попадете в высокое помещение пятнадцатиметровой длины, создающее атмосферу кафедрального собора. Хочется снять шляпу в знак признания инженерных достижений советских конструкторов...».
Создание во ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ специализированной лаборатории магниевых сплавов положило начало их широкому применению в авиационной промышленности. Литейные магниевые сплавы, разработанные в ВИАМ, используются для производства отливок нагруженнных деталей вертолетов Ми-8, Ми-24 и многих других.
Благодаря использованию новых материалов В 1978 г. на Ми-24 был установлен абсолютный мировой рекорд скорости для вертолетов — 368,4 км/ч.
Основной материал конструкции планера ударного вертолета Ка-50 – полимерные композиционные материалы. Они составляют до 30% от общей массы конструкции «Черной акулы». Трехслойные панели из ПКМ с сотовым заполнением занимают 70 м2 поверхности фюзеляжа.
Широкое применение ПКМ позволило снизить массу отдельных элементов конструкции на 20–30%, повысить надежность и живучесть вертолета, увеличить ресурс, снизить трудоемкость изготовления сложных элементов конструкции.
До начала 1960-х годов основным пассажирским самолетом в СССР на внутренних и международных линиях был Ил-14. Рост объема авиаперевозок требовал увеличения пассажировместимости, что достигалось за счет применения в интерьере самолета новых, значительно более легких материалов, которые разрабатывали в ВИАМ.
Первый советский реактивный лайнер Ту-104. Проектировался на основе ранее производимого дальнего бомбардировщика Ту-16 – использовались его крыло, хвостовое оперение, гондолы двигателей и шасси. Для Ту-104 был увеличен диаметр фюзеляжа, а крыло перемещено в низ фюзеляжа
15 сентября 1956 года совершил первый регулярный рейс по маршруту Москва–Омск–Иркутск реактивный пассажирский лайнер Ту-104, в котором был применен разработанный в ВИАМ высокопрочный алюминиевый сплав В95, что позволило значительно снизить массу самолета.
В конструкции первого в мире сверхзвукового лайнера Ту-144 наряду с высокопрочными сталями и сверхлегкими алюминиевыми сплавами применены титановые сплавы
В 1956 г. специалистами ВИАМ была разработана сталь ЭИ643 с прочностью 1800—2000 МПа. Сталь впервые была использована в самолетах Ту-124, Ту-134 и Ту-154 для изготовления балок тележек и основных стоек шасси.
Коллектив разработчиков клеевых материалов для Ил-86 в Кремле после вручения Государственной премии Российской Федераци. Слева направо – В.А. Соловьев (ОАО «Воронежское акционерное самолетостроительное объединение»), А.И. Рожков (ОАО «ОКБ Сухого»), В.Т. Минаков, З.Н. Колобова, Л.А. Дементьева, Л.И. Аниховская, Р.Е. Шалин (ФГУП «ВИАМ»)
При постройке первого советского широкофюзеляжного лайнера Ил-86, способного перевозить до 350 пассажиров, применено более 50 новых технологических методов и передовых разработок в области материаловедения: прессованные и клееклепаные панели, крупногабаритные штампованные детали, сотовые конструкции, композиционные материалы, различные виды титанового крепежа, более совершенные заклепки, новые методы упрочнения элементов конструкции. Для силовых деталей использованы высокопрочные коррозионностойкие стали ВНС-5 и СН-2А. Силовой каркас самолета выполнен из алюминиевого сплава В93, верх крыла – из алюминиевого сплава В95, низ крыла и обшивка фюзеляжа–из сплавов Д16 и 1163. Для создания интерьера самолета в ВИАМ разработаны легкие негорючие стеклопластики и крупногабаритные декоративные отделочные материалы для облицовки панелей интерьера.
Непосредственное участие в этой работе принял руководитель института Р.Е. Шалин, за разработки в этой области он был награжден Ленинской премией.
Разработанные коллективом ученых ВИАМ клеевые материалы и технологии соединения различных материалов между собой позволили в силовых конструкциях самолета Ил-86 применять клеевые соединения взамен клепаных или сварных, что повысило прочность и надежность конструкции, снизило массу самолета.
Благодаря широкому использованию в Советском Союзе новых материалов, разработанных в ВИАМ, Ил-86 стал самым безаварийным гражданским лайнером. Всего за годы производства построено 102 сам?

Это ваша компания? Получите доступ к редактированию карточки и дополнительным возможностям