1. Материалы в истории воздухоплавания

«Кто знает, тот может...»

Материалы в истории воздухоплавания

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.

1. Материалы в истории воздухоплавания

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.

1. Материалы в истории воздухоплавания

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.

1. Материалы в истории воздухоплавания

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.

«Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах титанов».Исаак Ньютон

2. Зарождение авиационного материаловедения

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.

2. Зарождение авиационного материаловедения

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, элементы
обшивки 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.

2. Зарождение авиационного материаловедения

Основатели ВИАМ

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.

3. Создание Всесоюзного института авиационных 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).

Институту были выделены два корпуса общей площадью 1000 м2.

При создании ВИАМ организовано восемь научных отделов:
• общего металловедения;
• черных металлов;
• цветных металлов;
• химико-технологический;
• авиалеса;
• химико-аналитический;
• сырьевых баз;
• экспериментальной металлургии

В состав этих отделов входило 33 лаборатории

С момента организации предприятия в ВИАМ создано более 90% отечественных авиационных материалов, позволивших установить более 100 мировых рекордов.

3. Создание Всесоюзного института авиационных материалов

ЗАДАЧИ, ВОЗЛОЖЕННЫЕ НА ВИАМ:

Корпус лаборатории механических испытаний

• изучение авиационных материалов, производства полуфабрикатов, сырьевых баз;
• разработка новых материалов и внедрение их в производство самолетов, моторов;
• разработка технологических процессов по производству и применению материалов и полуфабрикатов в моторо-, самолето-, дирижабле- и приборостроении;
• разработка нормативной документации;
• ответственность за качество материалов, их пригодность для применения в авиационной технике и безотказность.

3. Создание Всесоюзного института авиационных материалов

Структура института в соответствии с Приказом ВИАМ от 1 августа 1932 г. №5

3. Создание Всесоюзного института авиационных материалов

Первые руководители ВИАМ

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.

4. Достижения отечественной авиации в предвоенные годы

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.

4. Достижения отечественной авиации в предвоенные годы

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.

4. Достижения отечественной авиации в предвоенные годы

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.

5. Броня и лакокрасочное покрытие для штурмовика Ил-2

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.

5. Броня и лакокрасочное покрытие для штурмовика Ил-2

Авиационную броню использовали и для защиты первых лиц государства.

5. Броня и лакокрасочное покрытие для штурмовика Ил-2

Всего за годы войны было выпущено более 36 000 штурмовиков Ил-2

6. Разработки института в годы Великой Отечественной войны

СОЗДАНА ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАКЛЕПОК

Спроектирована установка и разработана технология непрерывной отливки проволочной заготовки в свободно подвешенном состоянии из алюминиевых сплавов.

РАЗРАБОТАНЫ ФИБРОВЫЕ ПРОТЕКТИРОВАННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ БАКИ.

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.

6. Разработки института в годы Великой Отечественной войны

В военное время активно продолжались работы по освоению и применению дельта-древесины.

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.

СОЗДАН ВЫСОКОЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ ДЛЯ КЛАПАНОВ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

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).

6. Разработки института в годы Великой Отечественной войны

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.

7. Становление реактивной авиации

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.

7. Становление реактивной авиации

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.

7. Становление реактивной авиации

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.

7. Становление реактивной авиации

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.

8. ВИАМ покоряет космос

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%.

12 апреля 1961 года ракетой Р-7 был осуществлен запуск космического корабля «Восток» с первым космонавтом Ю.А. Гагариным на борту. Этот день открыл новую эру в покорении космоса.

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.

8. ВИАМ покоряет космос

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.

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.

8. ВИАМ покоряет космос

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».

8. ВИАМ покоряет космос

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.

9. Доспехи для «Бурана»

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.

9. Доспехи для «Бурана»

Советский «Буран» превосходил американский «Шаттл» по всем показателям.

9. Доспехи для «Бурана»

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.

10. Мирный атом

«Пусть атом будет рабочим, а не солдатом».

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

10. Мирный атом

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.

10. Мирный атом

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.

10. Мирный атом

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.

11. Атомный проект: ядерный щит

После великой отечественной войны ВИАМ по предложению И.В. Курчатова был привлечен к работам по атомной тематике.

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

11. Атомный проект: ядерный щит

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.

11. Атомный проект: ядерный щит

29 августа 1949 г. на Семипалатинском испытательном полигоне взорван первый советский ядерный заряд, который продемонстрировал готовность советской атомной науки к созданию ядерного оружия.

Ядерный заряд был сброшен с самолета Ту-4,
при создании которого использованы материалы и технологии,
разработанные в ВИАМ.

12. Материалы для штурмовой авиации

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.

12. Материалы для штурмовой авиации

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.

За весь период боевых действий случаев взрыва баков не зафиксировано.

13. Материалы для вертолетной техники

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.

13. Материалы для вертолетной техники

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.

Повышена Боевая живучесть вертолета Ка-50 благодаря применению разработанных в ВИАМ материалов:
• кабина пилота образована листами стальной и алюминиевой брони;
• лопасти несущего винта, выполненные из композиционных материалов;
• могут выдержать попадание осколков снарядов калибром до 20 мм;
• взрывобезопасные топливные баки заполнены пенополиуретаном.

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.

14. Гражданская авиация

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.

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 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.

14. Гражданская авиация

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.

15. Транспортная авиация

Идея широкого применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в самолетостроении предложена начальником института А.Т. Тумановым в 1967 году. А.Н. Туполев и С.В. Ильюшин заявили тогда, что из «тряпок» они самолеты делать не будут. Авиаконструктор А.К. Антонов, напротив, начал активно внедрять ПКМ в свои изделия. Уже в 1980-е годы в созданных им самолетах до 25% конструкции было выполнено из ПКМ, что существенно увеличило полезную нагрузку.

15. Транспортная авиация

В 70–80-х годах в конструкции тяжелых транспортных самолетов начинают применяться титановые сплавы, ранее опробованные и внедренные на боевой авиционной технике. Благодаря применению сплава ВТ22 удалось снизить массу шасси Ан-124 «Руслан» на 300 кг.

Суммарная масса ПКМ в конструкции «Руслана» составляет более 5,5 тонн.

15. Транспортная авиация

Титановые сплавы, созданные в ВИАМ, широко применены и в конструкции самолета Ил-76 – первом в СССР турбореактивном военно-транспортном самолете, предназначенном для транспортировки и десантирования личного состава, техники и грузов.

Самолеты Ил-76 принимали активное участие в войне в Афганистане и показали там высокую эффективность и живучесть. За время боевых действий было потеряно лишь две машины

15. Транспортная авиация

Опыт использования титановых сплавов в самолете Ан-124 «Руслан» позволил применить их в основных силовых элементах шасси уникального транспортного самолета Ан-225 «Мрия». Применение алюминиевых сплавов 1161-Т и 1973-Т2, разработанных в ВИАМ, вместо сплавов аналогичного назначения Д16ч.-Т и В95п.ч.-Т2 позволило получить в 1,5 раза более высокие свойства усталостной долговечности и вязкости разрушения, в 2 раза меньшую скорость роста трещины усталости и повышенную коррозионную стойкость в ответственных силовых конструкциях. Ряд конструкций почти полностью изготовлен из композиционных материалов: обтекатели шасси и узлы крепления грузов, створки шасси, зализы крыла с фюзеляжем, мотогондолы и др.

16. Покорение сверхзвуковых скоростей

В 60-х годах в ОКБ А.И. Микояна За короткий срок был создан проект истребителя с изменяемой геометрией крыла – МиГ-23

Конструкция самолета предусматривала интегральное исполнение топливного бака и центроплана крыла из стали ВНС-2. Бак с поворотными узлами консолей крыла представлял собой основную силовую конструкцию самолета. Его прочность была рассчитана на максимальную перегрузку 8g.

14 марта 1972 года во время испытательного полета кессон-бак разрушился при перегрузке 7,3g, что привело к потере самолета. Такое же разрушение произошло в апреле 1972 года. Причиной явились повышенное содержание в стали диффузионно-подвижного водорода металлургического происхождения и дефекты сварных швов шарниров крыла, образовавшиеся в результате попадания в материал молекул водорода.

Проблема была решена: по предложению специалистов ВИАМ на всех машинах был проведен местный нагрев узлов для удаления диффузионно-подвижного водорода и снятия остаточных напряжений.

В дальнейшем был изменен режим термообработки стали ВНС-2. Истребители МиГ-23 эксплуатируются до настоящего времени.

16. Покорение сверхзвуковых скоростей

Разработанные в ВИАМ высокопрочные коррозионностойкие свариваемые материалы для «стального» истребителя МиГ-25 и для узлов изменения стреловидности крыла самолетов МиГ-23 позволили покорить сверхзвуковую скорость.

В конце 1950-х годов в ОКБ А.И. Микояна была развернута разработка самолета МиГ-25, способного развивать скорость, в три раза превышающую скорость звука. Достижение таких характеристик связано с преодолением так называемого теплового барьера: традиционные материалы, используемые в авиации, не могут работать в условиях длительного нагрева – до температуры 300°С, возникающего на скоростях М>2,5.

Поэтому в качестве основных конструкционных материалов выбраны созданные в ВИАМ коррозионностойкие стали ВНС-2, ВНС-4 и ВНС-5, титановые и жаропрочные алюминиевые сплавы. В процессе производства планера освоена технология автоматической сварки.

16. Покорение сверхзвуковых скоростей

титан - покоритель сверхзвука

Особое место в развитии авиации нашей страны занимает созданный в 1960-х годах в ОКБ им. П.О. Сухого самолет Т-4, способный совершать сверхзвуковые полеты (со скоростями более 3000 км/ч). Когда встал вопрос, из чего делать самолет, у которого аэродинамический нагрев обшивки достигнет 300°С, было принято революционное решение – из титана.

«битва за титан»

Требовалось создать новое металлургическое оборудование, освоить процессы сварки и термической обработки в защитных средах или в вакууме. От ВИАМ эти работы возглавили С.Г. Глазунов и В.Н. Моисеев. Был разработан сплав ВТ20 для высоконагруженных деталей, освоено производство листов из сплавов ОТ4-1 и ОТ4 для обшивки самолета, разработан сплав ВТ16 для крепежных деталей. В ВИАМ были созданы технологические покрытия ЭВТ-7, ЭВТ-24 и ЭВТ-100 для защиты деталей и элементов конструкции из титановых сплавов при термообработке и штамповке. Покрытия также выполняли функции высокотемпературных смазок, существенно снижающих износ оснастки.

Решение в ВИАМ различных научных и технологических задач позволило СССР выйти на первое место в мире по объему производства и применения титана.

16. Покорение сверхзвуковых скоростей

Глазунов Сергей Георгиевич
(1908–2001) Видный ученый в области материаловедения. Работал в ВИАМ с 1932 по 1998 г. Один из основоположников отечественной науки о титане. Внес большой вклад в разработку технологии получения титана, технологии и оборудования для вакуумной дуговой плавки и фасонного литья, промышленной технологии производства титановых полуфабрикатов. Под его руководством разработано более 30 титановых сплавов.

В 1967 году в СССР был объявлен конкурс на разработку межконтинентального ударного самолета, который должен был обладать исключительно высокими летными характеристиками. Это положило начало созданию сверхзвукового бомбардировщика-ракетоносца Ту-160.

Для производства агрегатов самолета разработан целый комплекс нового технологического оборудования. Основными материалами являются: жаропрочный алюминиевый сплав АК4-1ч., титановые сплавы ОТ-4 и ВТ6ч., высокопрочный сплав В95п.ч.-Т2.

17. Материалы и технологии для газотурбинных двигателей

Газотурбинные двигатели (ГТД) представляют собой пример сложнейшего устройства, детали которого работают в условиях предельно высоких температур. Надежность двигателя обеспечивается эффективными конструкторскими решениями и применяемыми материалами.

Выдающийся ученый С.Т. Кишкин в начале 1950-х годов доказал, что лопатки для ГТД надо изготавливать не штамповкой, как это делали тогда во всем мире, а литьем.

Это позволяет применять высоколегированные сплавы, которые значительно повышают жаропрочность деталей и узлов авиадвигателей. Ведущие мировые производители перешли на такую технологию только через 5 лет после СССР.

17. Материалы и технологии для газотурбинных двигателей

В 1970–1980 годах работы Е.Н. Каблова по повышению предела выносливости и термостойкости охлаждаемых лопаток, благодаря разработанному процессу поверхностного модифицирования, позволили повысить в 5 раз ресурс двигателей III и IV поколений, на которых летают практически все военные и гражданские самолеты КБ Сухого, Микояна, Туполева, Антонова, Бериева. За эту работу авторскому коллективу во главе с Е.Н. Кабловым присуждена в 1987 году Государственная премия СССР в области науки и техники.

17. Материалы и технологии для газотурбинных двигателей

Мощность ГТД напрямую зависит от температуры газа перед турбиной. Для ее повышения необходимо применение жаропрочных сплавов и специальных технологий, созданием которых на протяжении десятилетий занимается ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ.

17. Материалы и технологии для газотурбинных двигателей

Установка МАП-1 для ионно-плазменного нанесения покрытий, 1981 г. В 1981 году на ММЗ «Красный Октябрь» изготовлены первые три разработанные в ВИАМ опытно-промышленные установки МАП-1 для ионно-плазменного нанесения покрытий.

В 1983 году покрытие на основе сплава системы Ni–Cr–Al–Y (СДП-2) впервые внедрено в серийное производство для защиты рабочих лопаток двигателя РД-33, который устанавливается на истребитель МиГ-29. Это позволило повысить ресурс лопаток в 4 раза. Покрытие ВСДП-11 системы Al–Si–Y применено на рабочих лопатках ТВД двигателя АЛ-31 для самолета Су-27 и на рабочих лопатках ТНД двигателя РД-33.

В ВИАМ разработана вакуумная плавильная установка УВНК-8 для изготовления литых деталей ГТД.

Применение жидкометаллического охладителя и других уникальных технических решений позволило повысить ресурс работы лопаток из сплавов ЖС26 в 4 раза, а ЖС32 – в 10 раз.

установки УВНК-8 поставлялись в 1980-х годах на ММПО им. В.В. Чернышева, где был создан участок для литья лопаток ГТД из жаропрочных сплавов, состоящий из восьми установок типа УВНК, на котором было освоено серийное производство лопаток первой ступени двигателя РД-33 для самолета МиГ-29.

В дальнейшем этими установками были оснащены практически все серийные предприятия отрасли, такие как ММПО «Салют», ОМПО им. П.И. Баранова, ЛНПО им. В.Я. Климова, МНПО «Сатурн», ПМПО «Моторостроитель» и другие.

В 1980-х годах в ВИАМ разработана уникальная технология штамповки дисков на воздухе, которая не имеет аналогов в мире и позволяет снизить стоимость производства дисков в 1,5–2 раза.

При этом не нужны громоздкие вакуумные установки: специалистами института разработана особая стеклоэмаль, которая наносится на диск перед штамповкой. Работа отмечена премией Правительства Российской Федераци (2010 г.).

18. Испытания и исследования материалов

Неразрушающий контроль

Специалисты ВИАМ одними из первых в стране начали заниматься рентгеновскими исследованиями. Вышедшая в 1939 году монография А.К. Трапезникова «Просвечивание материалов лучами рентгена» стала первым в стране учебным пособием по рентгеновскому неразрушающему контролю.

В 1948 году специалисты ВИАМ предложили использовать для неразрушающего контроля гамма-излучение. Гамма-дефектоскопия оказалась эффективной в условиях ангаров и аэродромов, а также при контроле толстостенных изделий из сталей.

В 60-е годы созданы оригинальные акустические методы контроля. Аналог дефектоскопа ИАД-2, разработанного в ВИАМ для импедансного акустического метода, появился в Англии спустя 8 лет после начала отечественного серийного производства.

В 1972 году ВИАМ был назначен головным институтом по неразрушающему контролю изделий авиационной техники. В этот период в конструкции авиакосмической техники начинают широко применяться ПКМ, к которым большинство методов неразрушающего контроля совершенно неприменимы. Для решения проблемы в ВИАМ были разработаны низкочастотные акустические и тепловизионные методы контроля.

18. Испытания и исследования материалов

Теплофизические исследования

В 1950-х годах в ВИАМ начало формироваться направление по исследованию теплофизических характеристик металлических, а с 1960-х годов – и неметаллических материалов. Приобретается и создается исследовательское оборудование.

Специалисты созданного в 1971 году сектора теплофизических исследований неметаллических материалов успешно решили задачу по созданию экспериментальной базы для исследования материалов МКС «Буран».

Металлофизические исследования

Металлофизические исследования проводились в ВИАМ с момента основания лаборатории «Физика металлов». Лаборатория стала уникальным исследовательским центром, который решал теоретические и практические задачи в области создания новых сплавов.

18. Испытания и исследования материалов

Механические испытания

Парк испытательных машин ВИАМ всегда был одним из лучших в стране. В 1977 году специалистами института впервые в мировой практике создан комплекс методов физико-механических испытаний материалов на полимерной основе.

В 2001 году была образована лаборатория «Прочность и надежность материалов воздушного судна», ставшая одной из лучших испытательных лабораторий в России. Началось активное сотрудничество как с отечественными, так и с зарубежными предприятиями. В 2002 году лаборатории было присвоено имя профессора С.И. Кишкиной.

Химико-аналитические исследования

С 1932 года в институте проводились химико-ана- литические исследования как материалов известных марок, так и разрабатываемых в ВИАМ. Сотрудникам лаборатории приходилось разрабатывать методы и методики анализа с нуля.

В годы Великой Отечественной войны группа сотрудников ВИАМ в составе походных фронтовых лабораторий выезжала для сортировки и расшифровки состава материалов трофейной боевой техники.

18. Испытания и исследования материалов

Спектральный анализ

Спектральная лаборатория организована в институте в 1944 году. Уже к концу 1950-х годов трофейное оборудование было заменено разработанными в ВИАМ спектральными приборами, которыми институт обеспечивал также лаборатории авиационных заводов.

Промышленному производству титановых сплавов требовался контроль содержания легирующих элементов и водорода, и ВИАМ обеспечил заводские лаборатории стандартными образцами титановых сплавов. В кратчайшие сроки методики спектрального анализа, разработанные в ВИАМ, были внедрены более чем на 20-ти предприятиях МАП.

Созданы методики определения вредных примесей в никелевых сплавах и соответствующие стандартные образцы, которые также внедрены на предприятиях отрасли.

Для оперативной передачи опыта заводам, в ВИАМ была организована Школа обмена опытом, цель которой – правильная организация методической и практической работы заводов.

В 1990–2008 годах было выпущено 15 марок стандартных образцов алюминиевых, магниевых и никелевых сплавов, сталей, разработано около 50 методических материалов, методик измерений и ОСТ по анализу сплавов.

19. Разработки для столичной инфраструктуры

Заказ от Правительства Москвы помог финансовому оздоровлению ВИАМ.

90-е годы XX века – время тяжелых экономических испытаний для страны. Чтобы выжить в новых условиях, институту, который фактически был банкротом, требовался новый подход к организации работ. В 1996 году новым руководителем ВИАМ Е.Н. Кабловым была поставлена задача: эффективно использовать научный и практический потенциал, чтобы восстановить институт. Также был разработан план финансового оздоровления. Требовалось найти заказы, которые позволили бы ВИАМ выжить в эпоху перемен.

Институту была поручена разработка и изготовление изоляторов для трамвайно-троллейбусных путей. Все изоляторы проходили тщательную проверку, на каждую партию оформлялся соответствующий сертификат. В 1998 году на брюссельской выставке EURIKA ВИАМ получил бронзовую медаль за оригинальность конструкции и высокое качество изоляторов.

19. Разработки для столичной инфраструктуры

ВИАМ – московскому метро

Разработки ВИАМ позволили защитить конструкции столичной транспортной инфраструктуры новыми системами лакокрасочных покрытий.

Для световодов станций метро «Чкаловская» и «Марьино» разработаны светорассеивающие лакокрасочные покрытия, которые обеспечили требуемые светотехнические характеристики при эксплуатации.

Для потолочных панелей из стеклопластика станции метро «Кожуховская» разработана рецептура эпоксидно-полиамидной эмали терракотового цвета и технология окраски.

Для потолочных алюминиевых профилей вестибюля станции метро «Чкаловская» создано покрытие с высокой степенью белизны.

20. Сотрудничество ВИАМ с КНР

ВИАМ стал родоначальником авиационного материаловедения в КНР: специалисты ВИАМ принимали непосредственное участие в создании Пекинского института авиационных материалов и становлении авиационной промышленности КНР.

Благодаря этому сотрудничеству и богатейшему опыту специалистов ВИАМ, по решению Правительства КНР в Поднебесной были созданы 156 предприятий, КБ и НИИ авиационной промышленности.

В 1964 году двусторонние отношения СССР с Китаем по политическим причинам были прерваны и возобновились только в 1989 году, когда делегация МАП СССР во главе с заместителем Министра авиационной промышлености А.В. Болботом посетила авиационные предприятия КНР.

20. Сотрудничество ВИАМ с КНР

С 1990-х годов материалы ВИАМ нашли широкое применение в китайской авиационной промышленности.

В 1992 году по обращению Министра авиационно-космической промышленности КНР Ли Джун Тана ВИАМ совместно с заводом «Салют» провел ряд работ, обеспечивших повышение надежности и ресурса рабочих лопаток двигателя WJ5AI, изготавливаемого компанией Harbin Dongan Engine Manufacturing Co. (г. Харбин), для самолета Y7.

Было поставлено 50 моторокомплектов лопаток для первой и второй ступеней ГТД.

В Китай поставлялись и вводились в эксплуатацию разработанное в ВИАМ оборудование для изготовления деталей из жаропрочных сплавов (УВНК-8П, МАП-1, ГДУ-500М), приборы контроля технических процессов, испытательное оборудование.

Переданы лицензии на производство различных конструкционных и функциональных материалов, технологии изготовления деталей и нанесения защитных покрытий на них.

До 1991 года в КНР отсутствовало производство изделий из полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон. С основными разработками в этой области китайских специалистов знакомили ученые ВИАМ.

В настоящее время ВИАМ поддерживает деловые контакты с организациями и научными институтами КНР, с некоторыми активно сотрудничает.

21. Международное сотрудничество

Постоянное и устойчивое развитие, высокое качество выпускаемой продукции позволяют ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ сохранять и развивать сотрудничество более чем с 40 ведущими компаниями из многих стран мира. Среди основных партнеров ВИАМ по внешнеторговой деятельности такие известные в мире компании, как General Electric, Boeing, Airbus, Avio S.p.A., Porcher Industries.

21. Международное сотрудничество

Основные направления сотрудничества:
• Проведение научно-исследовательских работ по созданию новых материалов и технологий;
• Комплексные испытания и исследования материалов;
• Заключение лицензионных соглашений на передачу технологий;
• Производство и поставка материалов и оборудования.

В самолетах компании Boeing силовой каркас фюзеляжа изготовлен из высокопрочного алюминиевого ковочного сплава 1933, разработанного в ВИАМ. Выигрыш по массе составляет 11%.

Алюминийлитиевый сплав 1424 применяется в конструкции самолетов A330 и A340, а сплав 1933 – самого большого пассажирского самолета в мире – Airbus A380.

22. Вклад ВИАМ в создание монументальных сооружений

Для облицовки монумента «Покорителям космоса» специалистами ВИАМ в июне 1979 года был предложен титановый сплав ОТ4-0, который обладал необходимым цветом и соответствовал требованиям по коррозионной стойкости и плотности. В институте были разработаны технология изготовления листов и профилей, специальная технология сварки. ВИАМ осуществлял технологическое сопровождение при монтаже конструкции.

22. Вклад ВИАМ в создание монументальных сооружений

4 июля 1980 года на площади им. Ю.А. Гагарина открыт памятник первому космонавту. Высота памятника - 42,5 м, общая масса - 12 тонн. Скульптура собрана из 238 литых сегментов, соединенных болтами и при помощи сварки. Масса самого большого сегмента - лица космонавта - составила 300 кг.

Монумент полностью выполнен из титана. Для его изготовления были выбраны сплавы, разработанные в ВИАМ, - ВТ20 и ВТ5Л, обеспечивающие коррозионную стойкость и требуемую цветовую гамму. В институте разработана технология литья титановых деталей, позволяющая получать четкий отпечаток формы на отливке, и уникальная технология химической обработки листов титана, чтобы обеспечить хорошую видимость фигуры на фоне неба. Специалистами института проводилось техническое сопровождение при монтаже памятника.

23. Реставрация скульптуры «Рабочий и колхозница»

Высота скульптуры – 23,5 метра, общая масса – 75 тонн, в том числе 9 тонн обшивки. Метод соединения листов покрытия монумента (точечная сварка) был таким же, как при сборке экспериментального самолета «Сталь-6» конструкции Роберта Бартини.

23. Реставрация скульптуры «Рабочий и колхозница»

Благодаря работе ВИАМ в 2005–2009 гг. была успешно проведена Реставрация скульптуры.

Выполнены следующие работы:

• проведена оценка повреждений фрагментов скульптуры, всего более 5000 фрагментов;
• составлен атлас дефектов (6000 цветных фотографий);
• разработаны рекомендации по замене отбракованных листов стали;
• разработана специальная методика оценки коррозионного состояния скульптуры;
• разработана специальная паста для удаления продуктов коррозии;
• разработаны рекомендации по антикоррозионной защите;
• выбрана сталь 14Х17Н2, разработана документация для изготовления силового крепежа, организовано его производство на авиационных предприятиях;
• предложена технология изготовления гнутых профилей из стали 12Х10Н10Т;
• разработана технология сварки обшивки и силового каркаса.

24. Функциональные и специальные материалы

В институте разработан способ упрочнения авиационных органических стекол. Производимые по технологии ВИАМ стекла применяются практически на всех отечественных самолетах и вертолетах.

Для эксплуатации техники в различных климатических зонах в институте созданы эрозионностойкие, атмосферостойкие, радиопрозрачные, антикоррозионные, влагозащитные покрытия, технологии их изготовления и нанесения.

Для повышения безопасности полетов в ВИАМ созданы пожаробезопасные, влагозащитные, эрозионностойкие, радиопоглощающие, антикоррозионные материалы, которые не имеют аналогов в мире.

24. Функциональные и специальные материалы

Для спасательных трапов самолетов требуются легкие и прочные тканепленочные материалы. Надувной трап не должен расплавиться или сгореть при пожаре. Для решения этих задач в ВИАМ разработан ряд материалов. Один из них — специальная эмаль ВЭ-72, нанесение которой позволяет тканепленочному материалу выдерживать воздействие теплового потока более 30 минут.

Технологичный материал ВРТ-11, используемый в надувном спасательном трапе самолета SSJ-100, имеет высокую герметичность, прочность, грибостойкость, может эксплуатироваться в интервале температур от -60 до +80°С, а после его покрытия эмалью ВЭ-72 выдерживает воздействие теплового потока более 30 минут – все это обеспечивает безопасность во внештатной ситуации.

24. Функциональные и специальные материалы

Разработана термоэрозионностойкая эмаль для защиты полетной палубы тяжелого авианесущего крейсера «Адмирал Кузнецов». Покрытие способно выдерживать неоднократное прямое газодинамическое воздействие двигателей самолетов, предохраняя материал палубного покрытия от разрушения.

25. Материалы нового поколения

Гидросамолет Бе-200 Разработанный в ВИАМ высокотехнологичный алюминийлитиевый сплав 1441 применен в обшивке гидросамолетов Бе-200 и Бе-103, что обеспечило снижение массы конструкции на 12%. Впервые в конструкции Бе-103 применен слоистый алюмостеклопластик (СИАЛ).

Учебно-боевой самолет Як-130 — первый полностью новый самолет, построенный в России после распада СССР С целью повышения ресурса авиационной техники разработан высокопрочный ковочный сплав 1933, который применен в конструкции учебно- боевого самолета Як-130.

Без разработки материалов нового поколения, изучения их свойств и проведения испытаний в различных климатических условиях невозможно воплотить концепцию долгосрочного социально-экономического развития России, перейти к новому технологическому укладу и достичь успехов в создании современной техники, модернизации производств в интересах как внутреннего, так и внешнего рынков.

25. Материалы нового поколения

В ВИАМ созданы материалы, обеспечивающие снижение массы и повышение эффективности газотурбинных двигателей.

Применение процесса поверхностного модифицирования лопаток ГТД позволило создать более 15 типов авиационных двигателей.

Разработанные в институте полимерные композиционные материалы (ПКМ) применяются для изготовления двигателя ПС-90.

Организация в Воскресенском экспериментально-технологическом центре по специальным материалам ВИАМ опытного производства препрегов для ПКМ обеспечила создание первых образцов газотурбинного двигателя ПС-90А2.

Двигатель ПС-90 для пассажирских лайнеров и транспортных самолетов

25. Материалы нового поколения

Новые композиты и системы комплексной защиты для них обеспечивают повышенную устойчивость изделий при воздействии климатических и других факторов внешней среды. Экспериментальный самолет Су-47 «Беркут»

Истребитель пятого поколения Т-50 Внедрение высокопрочного алюминийлитиевого сплава В-1461 (разработка ВИАМ) в силовой набор планера истребителя Т-50 позволило сэкономить около 100 кг полезной массы. Применение клеевых препрегов в конструкции изделия Т-50 позволило снизить весовые характеристики крыла на 5—7% и повысить качество поверхности планера.

25. Материалы нового поколения

Новые композиты и системы комплексной защиты для них обеспечивают повышенную устойчивость изделий при воздействии климатических и других факторов внешней среды.

В 80-е годы прошлого века лишь три страны лидировали в области ПКМ: СССР, США и Япония. Из-за кризиса в 90-х годах наша страна значительно отстала в этой области от своих конкурентов. Сегодня же полимерные композиционные материалы (ПКМ), разработанные в ВИАМ, не только не уступают, но и по ряду показателей превосходят зарубежные аналоги.

26. Воскресенский экспериментально-технологический центр по специальным материалам

Исследования в области бериллия были необходимы для того, чтобы создать материалы с малой плотностью и высокими показателями механических свойств при повышенных температурах для ракетно-космической и атомной промышленности.

В 1946 году впервые в СССР сотрудниками ВИАМ начаты работы по получению алюминийбериллиевых сплавов и создан опытный плавильный цех для их изготовления в атмосфере аргона и гелия. Полуфабрикаты из сплавов применены в опытных конструкциях КБ им. М.К. Янгеля и им. В.Н. Челомея.

С середины 1970 годов начал функционировать филиал ВИАМ - Воскресенский экспериментально- технологический центр по специальным материалам (ВЭТЦ) - для разработки материалов на основе бериллия и технологий их изготовления и обработки.

ВЭТЦ - один из производственных и экспериментальных центров в России и СНГ по разработке сплавов на основе бериллия и технологий изготовления из них элементов конструкций для авиационной, атомной, медицинской и космической техники с замкнутым циклом производства.

26. Воскресенский экспериментально-технологический центр по специальным материалам

Для многоразового космического корабля «Буран» в ВЭТЦ разработан бериллиевый сплав для тормозов, изготовлены 10 комплектов тормозных дисков, в которых бериллий использовался в качестве силового каркаса, а также крупногабаритные рамки остекления.

27. Ульяновский научно-технологический центр

Для ускорения внедрения новых материалов и технологических процессов в серийное производство авиационных изделий в 1983 году на Ульяновском авиационно-промышленном комплексе (УАПК) была организована базовая лаборатория ВИАМ.

Развитие научных направлений лаборатории было неразрывно связано с требованиями серийного производства самолетов Ан-124-100, Ту-204 и его модификаций на УАПК.

Идея разработки и применения ПКМ родилась в ВИАМ. Авиаконструкторы Андрей Туполев и Сергей Илюшин заявили, что из «тряпок» они самолеты делать не будут. А Олег Антонов сказал: а я буду строить.

27. Ульяновский научно-технологический центр

Применение неметаллических материалов в конструкции самолета Ту-204

27. Ульяновский научно-технологический центр

В 90-х годах из-за резкого спада производства лаборатория оказалась в тяжелом финансовом положении. В 1996 году лаборатория преобразована в Ульяновский научно-технологический центр (УНТЦ). Были возведены новые производственные, лабораторные, складские помещения, созданы экспериментально-технологическая и опытно-производственная база по производству полуфабрикатов, деталей и изделий из полимерных композитов, нанесению гальванических и вакуумных покрытий.

В УНТЦ ВИАМ разработаны технологии ремонта крупногабаритных деталей из композитов в зонах аэродромного базирования авиационной техники. Данная технология позволяет полностью восстановить эксплуатационную надежность деталей и агрегатов, в несколько раз сократить сроки и снизить стоимость ремонта. В международном аэропорту «Шаннон» (Ирландия) специалистами УНТЦ были выполнены работы по ремонту створки грузового люка самолета Ан-124-100 в условиях аэродромного базирования.

28. Этапы развития коррозионных и климатических испытаний авиационных материалов

В 1932 году под руководством Г.В. Акимова в ВИАМ были начаты исследования процессов коррозии материалов в морской среде. Этому предшествовала совместная работа Г.В. Акимова и Р.Л. Бартини по изучению коррозионных повреждений дюралевых конструкций гидросамолетов, проводившаяся в 1926-1927 годах в Севастополе.

В 1943 году по инициативе Г.В. Акимова была создана сеть коррозионных станций, в которую входила станция ВИАМ в Батуми (С 1969 г. - Батумский филиал ВИАМ).

В 1973 году Батумский филиал ВИАМ переведен в поселок Чаква, где был построен четырехэтажный лабораторный корпус, оснащенный испытательным и исследовательским оборудованием. Созданы климатическая площадка с атмосферными стендами для экспонирования образцов в свободном состоянии и под нагрузкой, а также микологическая площадка.

28. Этапы развития коррозионных и климатических испытаний авиационных материалов

С 1975 года в ВИАМ проводятся климатические и коррозионные испытания всех новых авиационных материалов, защитных покрытий и систем, создаваемых в институте. Примечательно, что испытания материалов проводятся с учетом различных факторов эксплуатации. Исследуется поведение материалов и конструкций в морской воде, топливных средах, маслах и гидрожидкостях. Проводятся микологические и биологические исследования.

В 1980–1991 годах испытания авиационных материалов проходят в различных климатических зонах по всему миру. ВИАМ выполняет многочисленные заявки КБ и заводов различных отраслей машиностроения на климатические испытания материалов и изделий.

29. Этапы развития коррозионных и климатических испытаний авиационных материалов

В 1991 году из-за распада Советского Союза Батумский филиал ВИАМ был ликвидирован, а климатические испытания перенесены на испытательную базу ТАНТК им. Г.М. Бериева в г. Геленджик. В 1992 году создан Московский центр климатических испытаний (МЦКИ) ВИАМ. В 2001 году по инициативе руководства ВИАМ начато строительство нового Геленджикского центра климатических испытаний (ГЦКИ) ВИАМ.

Геленджикский центр климатических испытаний ВИАМ был введен в эксплуатацию в 2009 году. Он оснащен самым современным испытательным и исследовательским оборудованием.

Климатические испытания в ГЦКИ ВИАМ проводятся в соответствии со стандартами ГОСТ, ИСО, ASTM. В 2011 году ГЦКИ ВИАМ присвоено имя Г.В. Акимова.

ГЦКИ – единственный в России научный центр климатических испытаний, позволяющий проводить комплексные испытания материалов, отработку систем защиты от коррозии, старения и биоповреждений в условиях морского климата.

30. Стратегические направления развития ВИАМ до 2030 года

• «Умные» конструкции
• Фундаментально-ориентированные исследования, квалификация материалов, неразрушающий контроль
• Компьютерные методы моделирования структуры и свойств материалов при их создании и работе в конструкции
• Интеллектуальные, адаптивные материалы и покрытия
• Материалы с эффектом памяти формы
• Слоистые металлополимерные, биметаллические и гибридные материалы
• Интерметаллидные материалы
• Легкие, высокопрочные коррозионностойкие свариваемые сплавы и стали в том числе с высокой вязкостью разрушения
• Монокристаллические, высокожаропрочные суперсплавы, естественные композиты
• Энергоэффективные, ресурсосберегающие и аддитивные технологии получения деталей, полуфабрикатов и конструкций
• Магнитные материалы
• Металломатричные и полиматричные композиционные материалы
• Полимерные композиционные материалы
• Высокотемпературные керамические, теплозащитные и керамоподобные материалы
• Наноструктурированные, аморфные материалы и покрытия
• Сверхлегкие пеноматериалы
• Комплексная антикоррозионная защита, упрочняющие, износостойкие защитные и теплозащитные покрытия
• Климатические испытания для обеспечения безопасности и защиты от коррозии, старения и биоповреждений материалов, конструкций и сложных технических систем в природных средах