Автосварка корпуса танка на заводе №183. Фото: Музей УВЗ
75 лет назад наша страна доказала свою конкурентоспособность в жестоком столкновении не только вооруженных сил, но и технологий, научных потенциалов. Хотя самого понятия «инновация» тогда не существовало, страну охватила настоящая «инновационная мобилизация». Предприятия, ныне входящие в Госкорпорацию Ростех, были на передовой этого процесса – научно-технические решения активно внедрялись в области разработки артиллерийского вооружения, в практику производства орудий, минометов и реактивных систем залпового огня, приборов наблюдения, при создании авиационной техники и танков.
«Коктейль» для боевой техники: создание горючей смеси без использования моторного бензина
В годы Великой Отечественной войны на вооружение поступили ранцевые и фугасные огнеметы. Боеприпасом к ним служила огнесмесь, которую изготавливали из моторного бензина прямо в воинских частях. Однако бензин – топливо для фронта дефицитное, в нем остро нуждалась боевая техника. Необходимо было срочно решить сложнейшую задачу – создать надежную горючую смесь без использования моторного бензина.
Эта ответственная миссия была поручена 30-летнему химику Кириллу Салдадзе. На тот момент он уже имел ученую степень кандидата наук и служил начальником химической службы полка. Кирилл Максимович приступил к работе на Московском экспериментальном заводе пластмасс (с 1943 года – это Научно-исследовательский институт пластических масс (НИИПМ), ныне – Институт пластмасс холдинга «РТ-Химкомпозит» Госкорпорации Ростех).
Ученый начал с химических анализов отходов производства. Практически за неделю интенсивной работы, почти не выходя из рабочего кабинета, ему удалось разработать метод получения горючей смеси от переработки отходов.
Испытание огнемета, 1942 год
Создание боевой горючей смеси «на бумаге» – это только начало. Предстояло основное – внедрить ее в производство, и как можно быстрее. Организация нового производства была на тот момент непростой задачей – фашистские войска рвались к Москве. Как позже вспоминал Салдадзе, как раз в боях под столицей состоялся дебют его изобретения. Несмотря на то, что новая боевая горючая смесь официально только проходила испытания, бутылки с ней уже применялись нашими солдатами при обороне Москвы.
К ноябрю 1941 года были получены первые положительные результаты официальных испытаний. Они проводились на полигонах Главного военно-химического управления Красной армии (ГВХУ). Состоялись испытания и в боевых условиях – под Малоярославцем были заложены фугасы, которые сорвали наступление немецких танков и моторизованных подразделений врага.
Новая огнесмесь была принята на снабжение Красной армии 5 мая 1942 года. Даже спустя десятилетия не удалось изобрести боевую горючую смесь, сравнимую по качеству и стоимости с «коктейлем» Салдадзе.
Советские бойцы ведут огонь из огнемета, 1942 год. Фото: wikimedia.org
Заслуги Кирилла Максимовича были высоко оценены государством – он был награжден двумя орденами Красной Звезды. Со второй половины 1953 года и до конца своих дней Кирилл Салдадзе работал в НИИПМ: начинал с должности начальника лаборатории, а затем возглавил отдел химических свойств ионообменных материалов.
Сегодня Институт пластмасс занимает ведущие позиции в области разработки и производства новых наукоемких полимерных материалов. Институт является единственным производителем в России ряда компонентов для композиционных материалов для оборонных предприятий, аэрокосмического комплекса и судостроения.
Победа над холерой в Сталинграде: разработка бактериофагов для остановки эпидемий и лечения ран
Великая Отечественная война положила начало массовому применению бактериофагов в нашей стране. В отсутствие антибиотиков, эти бактериальные «киллеры» стали единственным средством, способным предотвратить масштабные эпидемии, а также оружием врачей против раневых и кишечных инфекций.
Своевременное лечение ран бактериофагом предупреждало нагноительные процессы в тканях и приводило к быстрому заживлению. Так тысячи солдат были спасены от гангрены. Практика показала, что применение раневых бактериофагов в первые сутки после ранения снижает число заболеваний газовой гангреной в 2–3 раза, а при ее лечении бактериофагами смертность снижается в два раза.
Всего за годы войны для фронта было произведено более 200 тыс. литров раневых бактериофагов. Ключевую роль в этом огромном деле сыграли предприятия, которые сегодня входят в состав НПО «Микроген» (холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех). На этих производствах не только выпускались тонны препаратов – не приостанавливалась и научная работа, несмотря на тяжелейшие условия.
Из воспоминаний Янины Щербаковой, которая в военные годы была сотрудником Института эпидемиологии и микробиологии в Иркутске (сегодня здесь располагается Иркутское предприятие по производству бактерийных препаратов НПО «Микрогена»): «Часто оставалась ночевать прямо на работе вместе со своей мамой – Грабовской Евгенией Евстафьевной, которая работала в оспенном отделе. Было очень страшно: огромные крысы, чувствуя запах крови от препаратов, могли напасть, а также хвостами роняли ампулы или перегрызали стекло. Спали прямо посреди комнаты на столе, прижавшись спинами друг к другу, берегли продукцию».
Этот самоотверженный труд внес свой весомый вклад в общее дело Победы. Например, холерный бактериофаг сыграл одну из главных ролей в решающей Сталинградской битве.
Летом 1942 года холера разыгралась под Сталинградом в лагере немецких войск. Наша армия не была рада такому неожиданному «союзнику» – эпидемия не признает линию фронта. Чтобы срочно разрешить опасную ситуацию, в Сталинград из Москвы была отправлена профессор Зинаида Ермольева – та самая, которая создала первый советский пенициллин. Под ее руководством была проведена большая работа: из Сталинграда на завод в Нижний Новгород (сегодня здесь находится нижегородский филиал «Микрогена» – «ИмБио») был отправлен необходимый материал, на базе которого были выращены патогенные бактерии и их бактериофаги. К сожалению, на обратном пути в Сталинград эшелон с полученным фаговым препаратом был разгромлен немецкой авиацией. Ермольева не сдалась – прямо в осажденном Сталинграде она организовала подземную тайную лабораторию по производству холерного бактериофага. Вскоре его ежедневно стали получать около 50 тыс. человек.
В конце 1942 года Зинаиде Ермольевой позвонил Сталин и задал очень важный вопрос: «Не опасно ли держать под Сталинградом более миллиона людей и не помешает ли планам командования эпидемия холеры?» Бактериолог ответила, что на своем фронте она победу одержала – теперь очередь за Красной армией.
После войны развитие бактериофагов в стране продолжилось. Сегодня НПО «Микроген» является единственным в России производителем лекарственных бактериофагов, в портфеле предприятия 19 видов препаратов против самых распространенных бактериальных инфекций. В наши дни значение бактериофагов снова возрастает в связи с распространением резистентности бактерий к антибиотикам.
«Бумажные» бензобаки: создание нового промышленного материала для повышения живучести самолетов Ил-2
В грозные военные годы коллективы ОКБ Ильюшина, научных организаций, авиационных заводов проводили большую и напряженную работу по усовершенствованию характеристик боевых самолетов, снижению трудоемкости их изготовления, упрощению технологии производства самолетов и наращиванию их выпуска.
Одним из таких направлений стала замена металлических бензиновых баков на фибровые. Проблеме безопасности топливных баков всегда уделялось много внимания. В предвоенные годы при их изготовлении применялись алюминиевые сплавы. Но их эксплуатация доставляла немало проблем: после полетов в местах сварки часто появлялись трещины, и баки начинали протекать, или, как говорили летчики, «потеть». Дефектные места приходилось закрашивать краской, но этот способ ремонта был крайне ненадежным.
Советские Ил-2 вылетают на задание под Сталинградом в январе 1943 года
Боевые действия показали еще одну опасность. Пули, попадавшие в бак, оставляли большие пробоины с заусенцами, которые не позволяли затянуться резиновому протектору, обтягивавшему бак. Бензин выливался потоком в крыло или фюзеляж, и остановить его было невозможно. Самолет мог быстро остаться без горючего, и часто все оканчивалось пожаром.
Решение проблемы в короткие сроки было найдено учеными Всесоюзного института авиационных материалов (ВИАМ), которые предложили заменить металл фиброй. Как вспоминал нарком авиационной промышленности СССР Алексей Иванович Шахурин, были проведены опыты по производству в промышленных условиях листовой фибры − специально обработанной бумаги. «Более 20 сортов ее проходило специальные испытания при различных температурных режимах и различной дозировке насыщения химикалиями. В результате выявили лучший сорт фибры. Ее назвали «флак-фибра листовая, авиационная, конструкционная». Такой материал раньше промышленность не производила», − писал Шахурин в своей книге «Крылья Победы».
Звено Ил-2М над Берлином в 1945 году
Испытания нового бака, сделанного из фибры, показали его живучесть. При попадании пули стенка разрушалась локально, заусенцы не образовывались, и протектор не позволял бензину вытекать. Баки не давали течи даже с 17 пробоинами от пуль нормального калибра. Герметичность сохранялась и при вибрации, которую, трескаясь, часто не выдерживали сварные швы металла.
Еще одним преимуществом фибровых баков стала возможность не только экономии алюминия, который в те годы из-за потери производственной базы импортировался в основном по ленд-лизу, но и снижение веса самолетов Ил-2 на 55–56 кг.
В 1943 году первые самолеты с новыми бензобаками поступили на вооружение. Создание фибровых баков сохранило в строю большое количество самолетов, а главное – спасло жизни многим летчикам. Противник же, как вспоминал Алексей Шахурин, так и не смог заменить металлические баки на более жизнестойкие.
Борьба с «дрожью»: как советские ученые победили явление флаттера в скоростных самолетах
С ростом скорости самолетов их пилоты столкнулись с таким явлением, как флаттер. В переводе с английского слово flutter означает «дрожание», «трепетание». И действительно, главным проявлением флаттера стала вибрация крыльев и органов управления самолета, а позже – несущих винтов вертолетов.
Известный советский летчик-испытатель, Герой Советского Союза Марк Лазаревич Галлай в своей книге «Через невидимые барьеры» писал: «С появлением новых скоростных самолетов в авиации едва ли не всех передовых стран мира прокатилась волна таинственных, необъяснимых катастроф. Случайные свидетели, наблюдавшие эти катастрофы с земли, видели во всех случаях почти одинаковую картину: самолет летел совершенно нормально, ничто в его поведении не внушало ни малейших опасений, как вдруг внезапно какая-то неведомая сила, будто взрывом, разрушала машину – и вот уже падают на землю изуродованные обломки: крылья, оперение, фюзеляж».
В Советском Союзе проблемой флаттера занялись в 1932 году в Экспериментальном аэродинамическом отделе ЦАГИ. Один из участников исследований, физик А.А. Борин так объяснял физическую природу явления: «Флаттер относится к категории автоколебаний, то есть периодическая возмущающая сила возникает в процессе самих колебаний. При флаттере таким возмущающим воздействием являются аэродинамическая сила и момент».
Большой вклад в решение проблемы внесли ученые Е.П. Гроссман и М.В. Келдыш, будущий идеолог советской космической программы. Примененный Келдышем и его соратниками новый теоретический подход к решению проблем аэродинамики в соединении со здравым инженерным анализом сыграли центральную роль в изучении флаттера. Летные испытания, подкрепленные экспериментами в аэродинамических трубах, полностью подтвердили теорию. Для подавления флаттера органов управления самолета Келдыш использовал нелинейный анализ математических моделей и метод гармонического баланса.
Доклад академика М.В. Келдыша в Математическом институте им. В.А. Стеклова в 1946 г. Фото: Российская академия наук
В 1939 году Наркомат авиационной промышленности СССР обязал всех авиаконструкторов «проводить» через отдел Келдыша в ЦАГИ расчет на флаттер всех самолетов новых конструкций. В 1940 году Келдыш в качестве итогового документа исследований по проблеме флаттера выпустил «Руководство для конструкторов», в котором были представлены методы расчета на флаттер и практические рекомендации по предотвращению этого явления. Результаты работ ученых ЦАГИ позволили более эффективно, чем в других странах (например, в той же Германии), обеспечить флаттерную безопасность советских самолетов с самого начала Великой Отечественной войны.
Одной из разработок с высокими противофлаттерными свойствами стал дальний бомбардировщик ДБ-3 (ЦКБ-30), созданный под руководством С.В. Ильюшина. Работая в научно-техническом комитете ВВС страны, Сергей Владимирович Ильюшин как никто другой понимал трудности, стоящие перед авиаконструкторами. Растущие скорости истребительной авиации заставляли улучшать летно-технические данные бомбардировщиков. В своем самолете Сергей Владимирович сумел совместить большую дальность полета с большой скоростью, что казалось невозможным в то время.
Ильюшин предложил для своего самолета крыло с умеренным удлинением. Расчеты показали, что проектируемое воздушное судно будет иметь не только необходимую дальность, но и скорость его будет существенно выше, чем у других подобных самолетов.
Эскадрилья советских бомбардировщиков ДБ-3А готовится к вылету
В результате было спроектировано крыло с большой нагрузкой и с мощной механизацией (выдвижными щитками). К числу новшеств относятся и разгрузка крыла топливными баками, представлявшими собой герметичные отсеки крыла − прообраз кессон-баков. Умеренное удлинение крыла позволило увеличить жесткость его конструкции и, соответственно, противофлаттерные свойства.
В историю отечественной авиации новый самолет вошел под названием ДБ-3 («Дальний бомбардировщик-3»). Рекордные перелеты неоднократно подтверждали отличные летно-технические характеристики и прочность самолета. В августе 1941 года группа ДБ-3Т из состава 1-го минно-торпедного авиаполка ВВС Балтийского флота нанесла удар по целям фашистской Германии, в том числе по Берлину. Ил-4, сменивший ДБ-3, стал дальнейшим развитием конструкторского решения Ильюшина по созданию скоростного бомбардировщика с умеренным удлинением крыла, экономичными двигателями и высоким уровнем аэродинамического и весового совершенства.
Автосварщики академика Патона: внедрение технологии автоматической сварки танков
Электрическая сварка для соединения броневых конструкций привлекла внимание отечественных танкостроителей еще в 1930 году. По сравнению с креплением броневых листов с помощью заклепок новая технология выглядела более чем привлекательной. Однако путь от намерений до серийного производства занял несколько лет: в серийном производстве корпусов и башен танков Т-26 электросварка была внедрена лишь в 1935 году, а для серии танков БТ – к началу 1937 года.
Следующим шагом стала автоматизация процесса электрической сварки. В 1940 году сотрудники Института электросварки АН УССР (ИЭС) под руководством академика Евгения Оскаровича Патона сумели самостоятельно воссоздать метод автоматической сварки под слоем флюса, запатентованный в 1936 году американской фирмой «Линде». Однако и американцы, и сотрудники патоновского института использовали сварку для соединения деталей из рядовой стали. Для сварки брони метод нуждался в серьезном усовершенствовании.
Автоматическая сварочная установка для приварки крыши к корпусу башни, 1944-1945 гг. Фотография из фондов музея УВЗ
В начале войны ИЭС эвакуируется в Нижний Тагил и присоединяется к Уральскому танковому заводу (сегодня – Уралвагонзавод). На заводе первые установки автоматической сварки появились еще весной 1941 года и предназначались для сварки длинных вагонных швов. Сотрудники ИЭС к октябрю 1941 года сумели переналадить установки Р-70 вагонного производства для сварки бортов танков. А в ноябре 1941 года нарком танковой промышленности В.А. Малышев издал приказ, согласно которому директора всех корпусных заводов обязывались применять автосварку для изготовления танковых корпусов.
В январе 1942 года впервые в мире на Уральском танковом заводе начали работать установки автоматической сварки, разработанные ИЭС. При участии института были спроектированы и внедрены в производство технологии автоматической сварки корпусов танков Т-34 не только на УТЗ, но и на других заводах танкопрома.
Впервые в мире были спроектированы и построены поточные линии сварки бронекорпусов и налажен их массовый выпуск. Это позволило увеличить производительность труда в 5 раз, сэкономить 42% электроэнергии, обеспечить экономию электродов. Внедрение автосварки для сваривания танковой брони увеличило надежность броневой защиты танков. Сварные швы были прочней самой брони.
К концу 1942 года на Уральском танковом заводе работало 6 установок автоматической сварки, в 1943-м – 15, в 1944-м – 30 установок. Было высвобождено 250 высококвалифицированных сварщиков. Внедрение этого революционного метода резко сократило расход рабочей силы на производство сварочных работ и снизило требования к уровню подготовки занятого этими работами персонала.
Автоматическая сварка бортов корпуса на заводе №183, 1942 г. Фото: Российский государственный архив экономики
К декабрю 1944 года на всех заводах страны работало в общей сложности 133 автоматических сварочных аппарата, установленных в основном на предприятиях танковой промышленности.
Внедрение комплекса новых сварочных технологий на УТЗ и других заводах Наркомата танковой промышленности обеспечило высокую производительность и качество работ на танковом конвейере, экономию времени и материалов. Примечательно, что в США автоматическая сварка под слоем флюса стала применяться в производстве боевых машин лишь в 1944 году. В Германии сварочные автоматы появились в самом конце войны, а до этого использовалась только ручная сварка.
Научное открытие в поезде: изобретение оптической системы первого менискового телескопа
В начале Великой Отечественной войны, учитывая быстрое продвижение к Ленинграду немецких войск, было принято решение об эвакуации научно-исследовательских институтов Ленинграда, в том числе и Государственного оптического института (ГОИ), ныне входящего в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех.
Основной состав института был отправлен в Йошкар-Олу, а в Ленинграде осталась небольшая группа сотрудников с оборудованием, необходимым для проведения маскировки городских объектов. Огромный состав из 40 вагонов с людьми и оборудованием выехал из Ленинграда 7 августа и прибыл в Йошкар-Олу ровно через неделю. Надо сказать, что и в дороге ученые не теряли времени даром. Так, самое важное свое изобретение – менисковый телескоп – сотрудник ГОИ Дмитрий Дмитриевич Максутов сделал, как он впоследствии писал, «в первых числах августа 1941 года, во время эвакуации из Ленинграда и где-то на пути между Муромом и Арзамасом».
Дмитрий Дмитриевич Максутов за работой. Фото из архива ведущего конструктора Пулковской обсерватории Юрия Стрелецкого
Менисковый телескоп – это тип зеркально-линзового телескопа, оптика которого состоит из стеклянного мениска (выпуклой линзы со сферическими поверхностями) и вогнутого сферического зеркала. В Йошкар-Оле, где разместился ГОИ, Максутов завершил расчеты оптической системы такого телескопа с зеркалом диаметром 100 мм и 20-кратным увеличением. Через месяц первый менисковый телескоп был изготовлен и успешно прошел испытания.
Несмотря на все сложности эвакуации и нехватку оборудования, Максутов не приостановил активную научную деятельность в Йошкар-Оле. В течение года, используя лишь логарифмические таблицы и линейки, он произвел точные тригонометрические расчеты более двухсот менисковых систем различного назначения: от очков малого увеличения до планетного телескопа метрового диаметра. К 1944 году Максутовым было сделано более полутысячи таких расчетов. В СССР выходит его работа «Новые катадиоптрические менисковые системы», а западный научный мир узнал об изобретении советского ученого Максутова из статьи в JOSA (Journal of the Optical Society of America) – журнале Оптического общества Америки.
На основе изобретенной Максутовым менисковой оптической схемы в годы войны были созданы особо длиннофокусные (1,5 и 3 м) и в то же время компактные объективы для аэросъемки, телеобъективы для наземной фотосъемки далеких объектов. Большую помощь научным лабораториям оказывал экспериментально-производственный отдел института, воплощая «в стекле и металле» новые разработки. В течение 1942‒1944 годов было изготовлено свыше 4,5 тыс. приборов 320 наименований.
Менисковые системы быстро получили широкое признание в самых различных вариантах благодаря своим преимуществам – светосиле, достаточно большому полю зрения, высокому качеству изображения и компактности. Это изобретение, сделанное Дмитрием Максутовым в самый разгар войны, выдвинуло его в ряды ученых мирового масштаба.
