Отдает мне письмо Паршина и мой ответ и говорит «Такие резолюции писать не следует, даже если вы правы». «Слушаюсь», через левое плечо и на рабочее место.
1941–1945
1. Одна шпилька из восьми
Самолет «Аэрокобра» или «Кингкобра» — мы их получали по лендлизу с 1942 или 43 года. Одноместный истребитель, трехколесное шасси, переднее колесо одно, сзади два. Вот чертеж, вот место летчика, колеса, гидроцилиндры, которые в полете убирают стойки. Гидросистема заполнена смесью спирта с глицерином, рабочее название которого «ликер шасси» и, естественно, эта смесь применялась не только для заполнения гидросистемы. Двигатель V-1710 Е4 стоит сзади летчика, а редуктор впереди. Пушка стреляет через пустотелый вал редуктора и ось винта, синхронизатор в током случае не нужен. Вал, который передает момент от двигателя на винт, проходит под летчиком. По дороге — одна подшипниковая стойка; впереди — рама, на которой укреплен редуктор. С другой стороны рамы, на тех же восьми шпильках в два ряда, что крепят редуктор, укреплена пластина, к которой крепится стойка переднего колеса шасси. Редуктор впереди, а не на моторе, чтобы передавать момент при большем числе оборотов — тогда вал получается тоньше. Формулы показаны на поле чертежа — момент зависит от мощности и частоты вращения; чем больше частота вращения, тем меньше момент при той же мощности. А с уменьшением момента, при сохранении тех же напряжений в материале, можно уменьшить массу вала. Когда еще «Кобры» не поступили к нам в часть, был спор — где у них стоит редуктор. Мне даже предлагали пари, но я сказал, что из двух спорящих один жулик, а другой дурак, так что спорить не будем.
Момент кручения, передаваемый валом от двигателя V1710E4 на редуктор M = 71620 N / n, где M — момент, кг·см, N — мощность, лс (hp), n — частота вращения вала, об/мин. Диаметр вала должен быть не менее такого, который удовлетворяет условию d 3 = 10M / σдоп , где d — диаметр вала, см; σдоп — внутр. напряжение.
Шпильки, крепящие к раме редуктор и пластину, на которой крепится стойка колеса, имеют следующий вид — крупная рельса, которая ввинчивается в корпус редуктора, потом гладкая часть, находящаяся в раме фюзеляжа и мелкая резьба, а на ней — корончатая гайка, зажимающая весь пакет. И через гайку контрящая проволочка. Шпилек было восемь.
«Кобры» летят по Соединенным Штатам до Аляски, до аэродрома Фэрбенкс. Оттуда в Сибирь, садятся в Якутске, потом в Красноярске, в итоге — в нашу часть. По прибытии в часть самолеты внимательно осматриваются, и мы обнаруживаем, что 60…80 % случаях они имеют дефект — обрыв одной и той же шпильки. Правой (если смотреть от винта) нижней шпильки.
Чему нас учит сопромат? Если пластина привинчена к плите рядом болтов и на конце пластины приложена сила, то напряжения в болтах тем больше, чем болт ближе к точке приложения силы. При посадке колесо ударяется о посадочную полосу, удар передается на стойку, и на ближайшей шпильке — наибольшее напряжение. А почему рвалась именно одна и всегда одна и та же шпилька? Потому что винт вращается всегда в одну сторону, и добавлялось небольшое напряжение среза при ударе о полосу.
Что я сделал? Во-первых, пришлось делать специальную оснастку для извлечения отломанной части шпильки, называется это устройство «гитара». Мы сверлили отверстие в остатке шпильки, вбивали туда квадратный штифт и за него вывинчивали остаток шпильки. Новую шпильку я делал из стали 20ХН3 А, нормализованной, причем среднюю часть тоньше, чем в прототипе, по внутреннему диаметру крупной резьбы. Исчез концентратор напряжений, и энергия удара стала поглощаться в большем объеме материала. Мы сделали и шпильки точно по их фирменному образцу, и оказалось, что наши при проверке в лаборатории на копре выдерживали существенно большие ударные нагрузки. Испытания в самолете также показали, что наши шпильки не рвутся.
Возможно, еще сказывалось то, что самолеты перегонялись через места с холодным климатом, в Якутске бывало -55 °C, а при низкой температуре сталь делается хрупкой.
2. Эйлер и безопасность начальства
Как-то раз, в 1942 или 43 году, видимо, в порядке подхалимажа — это у нас называлось «языком по голенищу» — начальство решило сделать следующему начальству пассажирский вариант самолета. Самолеты были у нас боевые — «Кобры» и, кроме того, Р-5, разведчики, двухместные — летчик и летнаб, у которого была и турель с пулеметом. Высокое начальство, при его массе, не может лезть наверх и через верхнее отверстие спускаться на место. Кроме того, оно должно быть с адъютантом. Поэтому надо было, во-первых, сделать это место, где будет находиться высокое начальство, в виде кабины с дверцей сбоку и немножко расширить (начальник и адъютант сидели лицом друг к другу, смещенные к разным бортам). Самолет Р-5, биплан, имел прямоугольный в поперечном сечении фюзеляж. Оставляя на месте лонжероны, мы сделали фюзеляж овальнее, особенно в средней части, и несколько подняли его верх, чтобы голова не торчала «на улицу», а была закрыта фюзеляжем. Отодвинули стенку, на которую опирался летнаб, и у нас получилась кабина. Надо было сделать еще ряд вещей. Поскольку нагрузка увеличивается к хвостовой части, то сдвигается центр тяжести самолета. Средняя аэродинамическая хорда (полусумма хорд верхнего и нижнего крыльев) у самолета Р-5 1917 мм — запомнить ее легко, она совпадает с датой Великой Октябрьской революции. В зависимости от заполнения баков, массы летчика и летнаба положение центра тяжести колеблется — от 20 до 40 % от величины средней аэродинамической хорды. А тут мы вышли за эти пределы. Поэтому потребовалось увеличить угол атаки хвостовых стабилизаторов и частично переместить центр тяжести вперед. Для этого мы подали вперед мотораму, на которой стоял мотор. Кроме того, мы заменили двигатель М17 мощностью 630 л.с. (его прототипом был двигатель BMW6B) на двигатель М17 Ф, модернизированный в Советском Союзе, который имел 730 л.с. Переделки эти не вызвали никаких разговоров, они были элементарны и очевидны.