Начало семейства «сотых»

Начало семейства «сотых»

В цехах все еще полным ходом шло производство М-17, 12-цилиндрового поршневого бензинового двигателя водяного охлаждения, мощность которого была доведена до 730 л. с. На 23 типах и модификациях отечественных самолетов военного и гражданского назначения устанавливались эти рыбинские моторы, в том числе на 18 серийных. Очевидно, что с производства они будут сняты только через три-четыре года, и выпуск нового высотного двигателя придется налаживать параллельно.

Да к тому же время М-17, получившего широкое признание в стране, еще не прошло. В 1929 году самолет «Крылья Советов» с мотором М-17 совершил рекордный перелет по маршруту Москва – Нью-Йорк, в 1930-м на международном конкурсе в Тегеране наш гражданский самолет Р-5 с этим же мотором был признан лучшим, опередив английскую, французскую и голландскую технику. В прошлогоднем спасении челюскинцев, оказавшихся в ледовом плену, также участвовали самолеты с моторами М-17.

Но лозунг сегодняшнего дня «Летать выше всех, дальше всех, быстрее всех!» требовал реального воплощения. И для специалистов этот лозунг был не отвлеченным афоризмом, а конкретным требованием значительного повышения высотности, дальности и скорости полета. Как шутили двигателисты всех времен, «полетят и ворота, если на них установить мотор». Конечно, велика роль самолетчиков в рождении новой техники, но в большей степени ее показатели определяются качествами мотора.

Двигатель 12 Ybrs, закупленный по лицензии и запускавшийся в серийное производство на заводе при технической помощи французской фирмы «Испано-Сюиза», в первоначальном российском исполнении дал мощность 650 л. с., число оборотов 2200 об/мин и наддув 780 мм рт. ст., степень сжатия Е = 6. При диаметре цилиндра D = 150 мм, ходе поршня S = 170 мм и литраже 36 литров литровая мощность составляла 18 л. с./л. А высотность мотора, то есть высота полета, до которой сохраняется максимальная мощность, пока не превышала 750 метров. Эти характеристики были не высоки, особенно для боевых самолетов, но трудно даже себе представить, какие проблемы пришлось преодолеть рыбинцам, чтобы построить первые лицензионные моторы.

Всю техническую документацию, предоставленную французами, пришлось сначала переводить на русский язык с учетом принятой у нас технической терминологии в привычные миллиметры-сантиметры. И десятки российских специалистов неделями корпели над своими рабочими столами, пока их коллеги учились непосредственно на фирме процессам производства нового мотора. Климов, находясь в то время во Франции, не раз наблюдал, как прибывшие на «Испано-Сюиза» рыбинцы часами простаивали буквально за спиной у французских коллег, отмечая и запоминая все нюансы работы.

Новый мотор поставил непростые задачи перед литейщиками и металлургами завода. Надо было организовать отливки сложной конфигурации: это блоки, верхний и нижний картеры, крышка редуктора, корпус нагнетателя. Сплав, предложенный французами, не удовлетворял по стоимости литья, поскольку имел в своем составе кобальт, закупаемый нашей страной за границей. Следовало найти замену кобальту и создать новый сплав. В центральной заводской лаборатории проводились исследования и эксперименты. В Рыбинск был приглашен один из лучших металловедов Андрей Анатольевич Бочвар, специалист по кристаллизации, литейным свойствам, жаропрочности цветных металлов и сплавов.

Сначала был предложен сплав с заменой кобальта марганцем. Но детали из этого сплава имели большую пористость, усадку, низкие механические свойства. Разрежут такую отливку, а она вся в порах, как добротный ноздреватый сыр. Начались поиски модификаций сплава, в результате решили задачу заменой металлического натрия солями натрия.

В лаборатории была испробована кристаллизация сплавов под давлением в автоклавах. Залитая металлом форма помещалась в закрытый резервуар, куда под давлением подавался воздух, вытесняющий из сплава газы. Этим добивались устранения пористости и рыхлости металла. Бесспорный успех нового сплава чуть было не свели на нет появившиеся дефекты на работающих двигателях – детали стали давать трещины. Для разбора причин массового брака из Москвы приезжало несколько комиссий, побывал на заводе даже нарком. И все приезжие специалисты настаивали, что причина дефекта – новый сплав, он якобы не пригоден и следует снова вернуться к прежнему сплаву, пусть и дорогостоящему. А профессор Бочвар и заводские специалисты уверяли, что не в этом причина образования трещин. И отстаивали новый сплав, продолжая докапываться до истинных причин дефекта. Ими и был обнаружен блок с такими же трещинами, отлитый еще из сплава, содержащего кобальт. Выходит, дело не в сплаве. Отказавшись от первоначальной версии, специалисты довольно быстро нашли правильное решение. А новый сплав в дальнейшем зарекомендовал себя превосходно, особенно в годы войны, когда было разорвано большинство международных экономических связей, когда о поставках кобальта не могло быть и речи.

С выпуском новых моторов потребовалось множество современных станков, которых в нашей стране попросту не выпускалось. Для обработки основных деталей мотора французы создали целую гамму великолепных станков, простых и оригинальных, обеспечивающих высокое качество. Рыбинские специалисты по чертежам фирмы «Испано-Сюиза» изготовили расточные станки – для блока и картеров, копировальные – для поршня, шлифовальные и притирочные. Но заводу были нужны и десятки других станков, которые конструировались и выпускались специально созданной группой здесь же, в ремонтном цехе. В 1935 году был готов первый комплект так называемых РС – разных станков двадцати моделей, а также спецстанков. Позже цех обеспечил их производство для выполнения всей заводской программы. Затем рыбинцы приступят к проектированию универсальных станков – токарных, фрезерных, станков упрощенной конструкции, которых постоянно не хватало не только на их заводе, но и по всей стране.

Производство сложной техники немыслимо без разработки технологического процесса. На заводе буквально до последних лет ни о каких технологиях не было и речи, единственным документом был чертеж детали, все остальные премудрости рабочий держал в памяти. Технология механической обработки и сборки зародилась в Рыбинске лишь в 1932 году, а у литейщиков она появится только в тридцать седьмом. Естественно, все это предопределяло большое количество брака, множество дефектных деталей попадало на сборку. С переходом на мотор «Испано-Сюиза» проблем у технологов становилось все больше. Поступали на завод новые, никому не ведомые станки, а их надо было кому-то осваивать, разрабатывать технологию для рабочих серийного производства. Особенно намучились с освоением зубошлифовальных станков швейцарской фирмы «МААГ». Надо было шлифовать зубья цилиндрических шестерен, обеспечить правильное прилегание по краске зубьев конических шестерен, а при цементации и закалке они деформировались.

Немало новшеств породила и технология сборки моторов. Начальник цеха Баландин был постоянно озадачен поиском новых форм организации сборочных работ. То в качестве эксперимента он вводит английский способ, когда сборка мотора от начала до конца ведется одной бригадой. Не получилось – пока не хватало мастерства рабочих, а метод предполагал их разностороннюю подготовленность. Больше привлек способ сборки по отдельным операциям, закрепленным за постоянными рабочими. Росло мастерство сборщика, оттачивалось до автоматизма, а в результате экономилось время и повышалось качество двигателя.

В те годы в стране не было единой системы конструкторско-технологической документации. Технологи назначали размеры и допуски произвольно. А если учесть, что контрольных приборов не хватало и оценка зачастую производилась «на глаз», то проблемы подобного рода с переходом на сложную технику возрастали. К работе по сбору статистических данных были подключены все технологи завода, материалы проанализировали и составили нормали, большинство из которых было утверждено министерством в качестве отраслевых.

Не раз пригодилась рыбинцам воспетая в сказках да пословицах русская смекалка, на вес золота оказались мастера – недавние крестьяне, про которых говорят: мужики-«золотые руки». И потому скромные результаты первых русских моторов французского прототипа можно считать вполне успешными.

Новый главный конструктор Климов, подключившись к внедрению новых двигателей, ввел жесточайший контроль за точным соблюдением всех требований технической документации лицензионного мотора – буквально каждый чертеж проверял и подписывал лично. И только добившись максимально возможной точности в производстве прототипа, решил внести небольшие конструктивные изменения. Он начал с увеличения высотности двигателя.

Увеличение мощности означает повышение числа оборотов и наддува. Литровая мощность зависит от наполнения, плотности, числа оборотов. Увеличение литровой мощности является как будто бы единственным и ясным путем повышения экономичности двигателя, энерговооруженности самолета, но вместе с тем успешное продвижение по этому пути возможно только с преодолением колоссальных трудностей.

Что проще? Увеличить число оборотов – прямо пропорционально числу оборотов повысится и мощность. Но увеличение числа оборотов помимо увеличения гидравлических потерь связано с увеличением средней скорости хода поршня и возрастанием в квадрате нагрузки на шатунные подшипники, возрастанием напряжений, в особенности на всех частях кривошипно-шатунного механизма головки главного шатуна.

Вот почему самым первым конструктивным усовершенствованием нового двигателя явилось изменение компрессора (нагнетателя, как называли тогда компрессор). Степень повышения давления в нагнетателе была увеличена до 880 мм рт. ст. вместо 780 на прототипе. Степень сжатия Е = 6,0 была сохранена.

Увеличение наддува при достигнутой мощности 750 л. с. дало возможность поднять высотность двигателя до 4300 м над уровнем моря. Такое увеличение высотности двигателей наряду с увеличением мощности было проблемой наиважнейшей с точки зрения военной авиации.

Было ясно одно – для дальнейшего увеличения мощности и снижения удельного веса двигателя необходимо максимально возможно увеличить литровую мощность двигателей, а для снижения удельного расхода топлива – увеличить степень сжатия. Обе эти проблемы были непростыми, тем более при условии решения их в кратчайшие сроки.

Имелась основа – прототип двигателя, но вместе с тем эта основа сковывала, обязывала, накладывала ограничения в главном: схема, число цилиндров, вал, размеры кривошипно-шатунного механизма должны оставаться неизменными. Особенно это касалось вала и шатуна. Они имели тяжелые и сложнейшие заготовки, а любое изменение требовало дорогого металла, дорогих заготовок, поковок, специальных станков на всей линии, уже настроенных на определенные размеры; требовались громоздкие и сложные дорогостоящие приспособления, оснастка, материал специальный и нестандартный для всей цилиндровой и кривошипно-шатунной группы.

И Владимир Яковлевич определил раз и навсегда свою стратегию совершенствования двигателя: не нарушая серийного производства, в любой момент быть готовым начать массовый выпуск востребованного военными двигателя в необходимых количествах.

Уже в конце 1935 года появилась первая отечественная модификация М-100. Двигателей М-100 было выпущено 6650, они были предназначены в основном для фронтового скоростного пикирующего бомбардировщика, развивавшего рекордную по тем временам скорость – 450 км/ч. Этот бомбардировщик, построенный конструктором Александром Архангельским, так и назывался – «скоростной бомбардировщик» и обозначался буквами СБ. По скорости полета в то время он уступал только истребителям. А в целом моторы М-100 применялись на шести типах и модификациях военных и гражданских самолетов, в том числе на трех серийных: И-17 – истребителе Николая Поликарпова, СБ-2 – скоростном бомбардировщике Александра Архангельского, «Сталь-7» – пассажирском самолете Роберта Бартини.

И одновременно происходило рождение нового ОКБ, в котором уже шла работа над созданием модификаций М-100А и М-100АУ («улучшенный»), мощность которых повышается до 860 л. с. На моторе М-100А, а в дальнейшем на всех последующих типах и модификациях климовского «семейства сотых» ведомая шестерня редуктора была упругой, вал редуктора шлицевой – для установки воздушного винта изменяемого шага лопастей, масляные помпы повышенной производительности с учетом подачи масла во втулку воздушного винта, баббитовые вкладыши коренных подшипников коленчатого вала расточены по гиперболе, вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала залиты свинцовой бронзой вместо баббита. На улучшенном варианте М-100АУ будет внедрено и опробовано ряд деталей: коленчатый вал, редуктор, ромбические кольца нижнего уплотнения гильз цилиндров уже следующей модификации «семейства сотых» – М-103. При этом основные технические данные переходного мотора, кроме чуть увеличившегося веса, не изменятся.

Мотор М-100П, построенный с учетом опыта создания французского мотора «Испано-Сюиза» 12 Ycrs, допускал установку пушки, стреляющей через полый вал редуктора.

Под новогодний праздник в Рыбинск приехала вся семья Климовых. Вера Александровна еще в начале осени перебралась на Волгу вслед за мужем, выезжала в Москву при первой возможности, поскольку дети пока оставались там под присмотром бабушки. На новом месте предстояло еще обжиться, приспособиться к условиям полупустых продуктовых магазинов и полного отсутствия элементарных предметов быта. А в Москве Иру определили в ту же школу № 13 в Больших Каменщиках, где она училась до отъезда во Францию. И, перескочив третий класс, девочка сразу была зачислена в четвертый. Алеша взялся опекать младшую сестру и с полной ответственностью каждый вечер делал с ней уроки, а по утрам провожал в школу. Но, еле дождавшись зимних каникул, дети, не желая больше слышать о большой занятости отца, захотели своими глазами увидеть новый город, дом и квартиру, где с будущего лета им предстоит жить.