Начало

Глава 19

Эпопея со стеклопластиком началась в том же июле, и, как и с напылением, к середине сентября мы уже получили вполне приличные результаты. Двадцатого сентября меня как раз и вызвали на аэродром, чтобы показать — что же у них получилось. И вот я стоял и смотрел на необычное крыло, заляпанное пятнами камуфляжа. Техники и военные стояли и смотрели на меня. Я смотрел на сборку из двух крыльев и центроплана, что сейчас лежала на земле.

— И как?

— Вся сборка весит девяносто три килограмма.

— А на самолете сейчас сколько?

— Сто девяносто. Экономия — почти сто килограммов. И это еще не предел!!! Мы значительно перезаложились по толщинам и размерам элементов. По прикидкам, мы сможем убрать еще килограммов двадцать. — Михаил Евграфович чуть не подпрыгивал на месте от восторга.

— Ну что ж, отлично. Ставьте на самолет и давайте делать облеты.

— Да мы в общем-то…

— Что?

— Уже неделю как летаем… Сняли вот чтобы показать… — Евграфыч потупился, но смотрел твердо. — А чего его испытывать. И так ясно, что конструкция получилась крепкой, она нужна как никогда.

— Ну ухари! А если пойдут внутренние трещины? Мы же обсуждали…

— Врага надо бить скорее. Вот мы и… А трещин нет — мы все просматривали и простукивали после полетов. Все нормально.

— Ну ладно. Молодцы.

Они действительно были молодцами — на дворе двадцатое сентября, а у нас уже есть технология изготовления самолетов из стеклопластиков. Пусть пока и полукустарная, но лиха беда начало.

А началось все в том же июле. Судорожно раздумывая, чем мне занять все прибывающих гражданских и безлошадных авиаторов и механиков, я и выдвинул мысль делать детали самолетов из стеклопластика — так я убивал сразу двух зайцев, в смысле занимал делом и авиаторов с их механиками, и стекольщиков. Народ откровенно не понял, о чем я говорю. Пришлось сначала объяснять на пальцах суть и преимущества данного материала, потом, видя, что народ смотрит недоверчиво — ну как так? стекло и смола прочнее дерева и даже алюминия?!? — я потащил всех сначала к стекольщикам, а потом к химикам. У первых я буквально на руках вытянул несколько метров стеклянного волокна и попросил натянуть еще хотя бы сто метров. У химиков взял из запасов немного фенола и формальдегида, прихватил знатока работы с этими веществами, и всей толпой, в том числе и с заинтересовавшимися химиками, вернулись обратно к стекольщикам, благо все находились рядом. Ткань из нити я плести конечно же не стал — просто скомкал ее, слегка расправил, чтобы было немного похоже на ткань, и химик-технолог пропитал ее фенол-формальдегидной смолой, поколдовал с нагревом и вскоре все с удивлением вертели очень жесткую пластинку грязно-коричневого цвета, стучали ею по разным поверхностям, пытались скрутить, сломать и чуть ли не пробовали на зуб. При толщине почти четыре миллиметра она стойко выдерживала все издевательства.

— Только вы не очень увлекайтесь — фенолформальдегид еще испаряется, а это штука вредная. Верно я говорю?

Девчушка, которая и была тем самым специалистом по смолам, покраснела, тряхнула косичками и что-то пискнула. Все восприняли это как подтверждение моих слов и теперь вертели пластинку хоть и с тем же интересом, но и с опаской. А я продолжал втирать план работ:

— Итак, нам надо вытянуть волокна из стекла, сделать из них нити, сплести их в ткань, сформовать детали на болванке, пропитать смолой и прогреть. И получим…

— А что получим?

— А вот — хотя бы его. — я мотнул головой в сторону пролетевшего И-16.

Народ загудел. Всем хотелось построить самолет из нового материала. Особенно активно выступал за начало работ один из авиатехников, оказавшихся по-близости с каким-то делом ко мне. Точнее, дело-то я знал — опять пришел клянчить отпустить воевать с фашистами. И опять я его не пустил. Тем более что он не один такой — в середине июля у нас уже скопилось более тридцати авиатехников и семидесяти летчиков. Все — практически безлошадные — на несколько самолетов И-16, что мы утащили с округи, приходилось чуть ли не по десятку летчиков и с пяток технарей. А я еще и не пускал их в бой — пока нас не трогают авиацией, надо сидеть тихо и не дразнить гусей — если с партизанами немцам еще можно мириться, то аэродром в своем тылу они точно не потерпят. Поэтому всю эту братию я сориентировал на восстановление техники и подготовку кадров. Чем они и занимались, изредка приходя ко мне в надежде на смену линии партии. Линия партии оставалась неизменной. Будь у нас фронт, я бы конечно же поставил бы их в пехоту, как и делали на нашем основном фронте, который продолжал откатываться на восток. Но у нас и так был переизбыток пехоты и недостаток врагов, поэтому я берег технические кадры и даже наращивал их, пока нам дают такую возможность.

— Вот будут такие самолеты — будете бить фашистов.

После этих слов этот военмех, да и другие летчики, стали основной движущей силой в организации исследований и конструкторских работ. Мне же оставалось только подправлять увлекающихся исследователей и сводить их с производственниками, кадровиками и завскладами.

Но все-равно, поучаствовать в процессах мне пришлось изрядно — просто я частенько вспоминал мельком прочитанное, что резко сдвигало работы на следующий уровень. Так, я вовремя вспомнил, что фильер там под сотни, и делаются они из платины. Ну почти вовремя — через неделю после этого совещания. К этому времени стекольщики уже изготовили что-то типа горшка с дыркой в дне, в которую была вставлена медная трубка, и они из нее даже получали нити, только они были непостоянны по толщине и часто рвались — трубка была толстовата, да и постоянно прогорала — все-таки температуры слишком высокие, а охлаждение не всегда успевало сработать. Но ничего — глянув на меня волком, коллектив дружно пошел на склад, откуда быстро пришел, получив отлуп — все ценности выдавались только с моего ведома. Деятели. Получив от меня нужную записку, они пропали на три дня, а на четвертый от них прибежал посыльный. Ну что сказать, справились более чем хорошо — нити тянулись, их можно было собирать палочкой и вытягивать в жгутик, который гнулся как настоящая нить. А в глазах стоял вопрос — "И что дальше?".

— А дальше — надо строить вытяжную машину и вить нитку.

Пошли к механикам. Механики не обрадовали — вытяжка со скоростями в тысячу метров в минуту, которая требуется для вытяжки нити нормальной толщины, никак не стыковалась с одновременным свиванием нити — там же должна вращаться довольно тяжелая бобина, ее просто не отбалансируешь с нужной точностью, и она разнесет всю установку.

Дело сдвинулось, когда кто-то произнес:

— А может делать ровницу, ее наматывать на бобину, а уже из этой ровницы — плести нить на отдельной машине?

Действительно, такой разнесенный процесс изготовления нити снимал высокие требования к механизмам — сматывать ровницу с бобины можно было уже с той скоростью, которая доступна для свивания. Только в процессе разработки механизма они пришли к конструкции, которая делала не ровницу — плоскую ленту из параллельных волокон, как при обработке растительных волокон, а пучок, отличающийся от нити только тем, что его волокна были не перевиты. Чтобы этот пучок не разъехался на бобине, его промазывали парафиновой эмульсией — он слеплял волокна и они сохраняли подобие группы, которую можно было обрабатывать на текстильных станках. Поэтому в начале августа первые бобины отдали текстильщикам, чтобы те совместно с механиками доработали станки льнообрабатывающей фабрики под работу со стеклонитью, ну или сделали новые — им было без разницы. А работа стекольщиков на этом далеко не закончилась. Пока у них получались нити хорошо если двадцать-тридцать метров — постоянные обрывы волокон при вытяжке не позволяли делать пучки длиннее. И нас это категорически не устраивало — слишком много трудов уйдет на сращивание этих огрызков в более-менее длинные нити. Конечно, "текстильщики", а потом и "авиастроители" по-началу, чтобы хотя бы немного освоиться с новым материалом, работали и с такими ошметками, но и стекольщики уже пошли на принцип, работая над проблемой обрыва по пятнадцать-семнадцать часов в сутки почти весь август. К этому времени у них уже образовалось несколько бригад по пять-семь человек — опытный мастер брал под крыло учеников разного возраста, и каждая компашка ставила опыты, играясь с параметрами вытягивания — сортом стекла, температурой, скоростью вытяжки. А потом проходили совместные обсуждения, где все делились результатами и наблюдениями и составляли план дальнейших исследований.

Там все было непросто. Только с подключением физика дело двинулось дальше. Наши аппараты для вытягивания волокон представляли собой керамическую емкость, на дне которой была вставлена пластина с набором фильер — коротких тонких трубочек внутренним диаметром один, два или три миллиметра. Расплавленная стекломасса вытекала через эти фильеры, на каждой образовывалась капля, которые надо подхватить стеклянной палочкой — просто провести ею по стеклянной паутине, направить пучок образующихся волокон на вытягивающий ролик диаметром десять сантиметров, капли обрезать и запустить вытягивание — уже в канавке этого ролика волокна собирались в пучок, промазывались парафиновой эмульсией и этот пучок наматывался на бобину. При обрыве одного из волокон надо было останавливать вытягивание, снова собирать волокна в пучок и опять запускать процесс, уже на другой бобине — иначе потом не найти концов.

Ну, с одной из причин обрывов — неоднородностью стекломассы — стекольщики разобрались самостоятельно — они стали готовить в одной емкости меньшие объемы стекла и варить его при более высокой температуре — так гарантированно переплавлялись все компоненты шихты, а конвекционные процессы отлично перемешивали стекломассу, чья вязкость под действием высокой температуры резко падала.

С вытягиванием все было не так однозначно. Как нам объяснил физик, свободная струя сохраняет непрерывность при определенном соотношении вязкости и поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение старается разбить струю на отдельные нити, которые затем превращаются в капли. То есть чем выше вязкость — тем больше должны быть силы поверхностного натяжения, чтобы разорвать струю на капли. Соответственно, чем выше вязкость, тем лучше струя вытягивается в нить. А мы-то думали наоборот… И нагревали до 1400..1500 градусов — естественно, стекломасса становилась слишком жидкой, и нить постоянно рвалась. Тогда мы попробовали уменьшать температуру. Вязкость соответственно росла, но — о чудо! — нить становилась все стабильнее. Правда, до определенного момента — начиная с некоторой температуры в ней начали проскакивать утолщения — возросшая вязкость не позволяла вытянуться части стекла в волокно и оно выползало с утолщением, которое делало нить сильно неоднородной или вообще рвало своим весом волокно выше себя. Остановились на 1200..1250 градусах — платиновые фильеры при таких температурах могли работать долго, а вытягиваемость нас устраивала — можно было бы опустить температуру и пониже, градусов до тысячи, там вязкость была раза в четыре выше чем при 1200, соответственно вытягиваемость также была еще выше, но там возникали другие проблемы — помимо проскоков утолщений, в нити при такой высокой вязкости оставались внутренние напряжения, которые потом могли сломать волокно, плюс — такие температуры были близки к температурам образования кристаллов в стекле — оно не всегда успевало застыть достаточно быстро, чтобы проскочить те диапазоны температур образования кристаллов без того, чтобы они начали образовываться, и в нем появлялись эти самые кристаллы, по которым ломалось волокно или прерывалась струя.

С разнотолщинностью боролись долго. Сначала толщина гуляла почти на тридцать процентов, часто приводя к обрывам — на переходах между разными толщинами возникали внутренние напряжения, которые и ломали волокно. Потом, когда приноровились сохранять постоянство температурных параметров на выходе из фильер и варить однородное стекло, и обрывы, и разнотолщиность уменьшились — до 3–5 обрывов на килограмм и на 15 % по толщине соответственно.

Вообще — фильеры располагались сначала два ряда — по двадцать штук, всего — сорок волокон в нити. Это позволяло сохранять однообразие условий охлаждения для фильер, и соответственно снижало трудоемкость поддержки техпроцесса. Но потом попробовали ставить два таких набора на один сосуд. Поначалу дело не шло — внутренние ряды обоих наборов нагревались сильнее, нарушалось единообразие температурных режимов и повышалось количество обрывов — или на внутренних, или же на наружных рядах, если понижали температуру фильер. Потом подумали и поставили междурядный охладитель — медные пластины, между которыми протекала проточная вода. Во внутренних рядах стали проскакивать утолщения — явно ускоренное охлаждение подфильерной стекломассы слишком быстро повышало ее вязкость и волокно не успевало вытянуться. Тогда увеличили подогрев стекломассы в самом сосуде, но люди были уже опытные, съели не одну собаку, поэтому соответствующим образом стали охлаждать и внешние фильеры, хотя и меньше, чем внутренние, но так, чтобы результирующая температура была одинакова. И тут всех ждал сюрприз. Повышенная температура в сосуде уменьшала вязкость, стекло вытекало интенсивнее, а ускоренное охлаждение в районе фильер резко повышало вязкость внешнего слоя подфильерной массы, что приводило к меньшим напряжениям в вытягиваемом волокне и соответственно уменьшало и обрывность. Вот так, одним махом, получили увеличение производительности с одного сосуда — и за счет увеличения количества фильер, и за счет увеличения прохождения стекла через каждую фильеру, и за счет уменьшения количества обрывов. Добавление еще двух стафильерных пластин с охладителями надолго сняло проблемы повышения производительности. Естественно, добавилось и количество регулировочных параметров — приходилось следить за подфильерной температурой и регулировать ее изменением подачи охлаждающего воздуха и воды. Но — двести килограммов нити в сутки с одного аппарата — ради этого стоило трудиться.

Еще более равномерным волокно пошло, когда стали следить за постоянством и в пространстве над фильерами. Стекло вытекает в фильеры под давлением, которое оказывает стекломасса в емкости. И тут выявилась очередная проблема — с понижением уровня стекломассы она все меньше и меньше давит на нижние слои, соответственно падает скорость истекания стекла через фильеры. Пришлось перейти к непрерывной подпитке, когда стекломасса постоянно подливалась в горшки малыми дозами, чтобы не вызвать резких скачков уровня стекла и соответственно давления на нижние слои. Так что теперь надо было термостабилизировать как фильерную, так и пополняющие емкости. Но это снизило обрывность еще где-то на 0,6 на один килограмм стекломассы.

Обрывам способствует и термическая неоднородность стекломассы. От нее избавились просто — обложили горшок с расплавом изоляцией из стекловаты, и за время, пока горшок протекал через фильеры, температура оставалась более-менее постоянной. К тому же, одинаковая температура рабочей и пополняющей стекломасс обеспечила равномерность температурного поля — отсутствие скачков температуры не создавало переходов во внутренней структуре стекла. Как уж они справились с еще одной напастью — затеканием стекломассы снаружи вверх по фильерам — я не интересовался — затребовал отработанную на тот момент технологию получения ста килограммов стекловолокна в сутки и побежал — "А! И фильтры! С вас фильтры из стекловаты для техники!!!" — решать другие проблемы.