Авиация и космонавтика 2005 09

Первостепенным для конструкционных материалов и узлов являлось условие сохранения работоспособности при высоких тепловых нагрузках -кинетический нагрев поверхностей при полетных скоростях достигал 350-420 градусов, делая неприемлемыми распространенные в авиа- и ракетостроении алюминиевые сплавы, «держащие» всего 130 град., исключая также и многие другие материалы, подверженные потере прочности и структуры с нагревом (например, многие пластики при этом просто горели). Основными конструкционными материалами планера ракеты стали высокопрочные нержавеющие стали и титан, с широким применением сварки для изготовления крупногабаритных агрегатов.

Фюзеляж Х-22 состоял из 4-х отсеков, стыкуемых между собой фланцевыми соединениями. Треугольное крыло со стреловидностью 75 град. по передней кромке имело сверхзвуковой симметричный профиль с относительной толщиной 2%. Для обеспечения достаточной прочности и жесткости при небольшой строительной высоте (у корня она составляла всего 9 см) крыло образовывалось многолонжеронной конструкцией с толстостенной обшивкой. Площадь каждой консоли равна 2,24 кв.м. Цельноповоротные консоли оперения симметричного профиля с относительной толщиной 4,5% осуществляли управление ракетой по курсу (верхний киль, служивший рулем направления), крену и тангажу (горизонтальное оперение, работавшее в элевонном режиме).

Нижний киль на первых образцах был съемным и крепился к ракете после подвески на самолет. Затем, для удобства транспортировки, его крепление изменили на шарнирное, складывая вправо по полету, за счет чего общая высота ракеты уменьшалась до 1,8 м. Перед вылетом нижний киль опускался и фиксировался в полетном положении.

Для повышения путевой устойчивости под фюзеляжем имелся гребень, в котором размещалась часть антенн оборудования. Силовые элементы оперения, крыла и фюзеляжа выполнялись из стали, панели обшивок и некоторые узлы - из титановых сплавов. Из титана изготавливались также теплозащитные кожухи и экраны, а для внутренней теплоизоляции отсеков и гаргрота использовались маты из специальных материалов.

Наиболее крупными агрегатами были баки-отсеки - пятиметровые тонкостенные конструкции с подкрепляющим силовым набором, сварные из коррозионно-стойкой стали. Отсеки несли также узлы крепления крыла, приваренные к корпусу и проходившие затем совместную механообработку -фрезеровку и разделку стыков. По прочностным соображениям ракета имела минимум эксплуатационных и технологических люков, вырезы которых ослабляли конструкцию - доступ обеспечивался поотсечно.

Сварка деталей из нержавеющих сталей и титана, особенно при изготовлении крупных агрегатов, была практически неосвоенной задачей: при нагреве материал поглощал атмосферный водород, меняя кристаллическую структуру и теряя свойства, а в сварных швах появлялись внутренние напряжения, вызывающие трещины. Недостаток опыта усугублялся спешкой, сопутствовавшей важному оборонному заказу.

Работы по сборке первого корпуса Х-22, который надлежало предъявить правительственной комиссии, шли круглыми сутками. Однако в день показа тщательно подготовленное изделие -результат нескольких месяцев работы - оказалось сплошь покрытым трещинами. Устранять причины пришлось кропотливой отработкой техпроцессов и внедрением специализированного технологического оборудования, обеспечившего выполнение автоматической сварки в атмосфере нейтрального газа (ручная не гарантировала качества), отжиг и прогрев узлов, тщательный контроль за качеством с использованием рентгеновских и ультразвуковых установок (к слову, опыт дубнинцев впоследствии пригодился при налаживании серийного производства МиГ-25, в конструкции которого широко применялись сталь и титан; именно на ДМЗ осуществляли изготовление сварных секций фюзеляжа и крыла для первых МиГов).

Внутренние каркасные конструкции под оборудование, рамы и балки крепления аппаратуры изготавливались крупногабаритным литьем из легкого магниевого сплава МЛ-5 по техпроцессам, разработанным заводским цехом цветных металлов №12, которым руководил В.Н.Леженин.

Особо ответственной задачей стало изготовление радиопрозрачных обтекателей Х-22, определявших характеристики аппаратуры. Стеклотексто-литовый конус головки «ПГ» при длине 2,5 м и диаметре 0.92 м должен был иметь переменную толщину стенок не более 7,5 мм, обеспечивая должную механическую прочность, термостойкость и высокий коэффициент прохождения радиосигналов. При сложных оживальных контурах рассчитать точные толщины стенок не представлялось возможным из-за отсутствия расчетных теорий, и они задавались в чертежах лишь приблизительно, однако, с требованием эмпирически обеспечить требуемую радиопрозрачность.

Заказ на обтекатели поначалу разместили в Химках на заводе №301, где их попробовали отформовать вакуумным способом с последующей механообработкой и шлифовкой поверхности до нужной толщины и чистоты. Результаты были плачевными - помимо низкой радиопрозрачности, не превышавшей 50-55% (при заданных 75%), «обдирание» поверхности приводило к надрезам стеклоткани с последующим расслоением и вздутием при нагрузках и нагреве.

Производство обтекателей перенесли в Дубну, где освоением задания занялся цех №17 при поддержке специалистов ВИАМ. Агрегаты изготавливались методом пропитки под давлением из радиопрозрачной стеклоткани на фенолформальдегидной смоле с использованием высокопрочных кварцевых тканей из минерального волокна. В конструкции использовались также термостойкие клеи. Оснастку изготовили при помощи фирмы С.П.Королева - стальные матрицы и пуансон высотой 2,5 м, поверхности которых полировали, доведя до 6-го класса чистоты.

Процесс осуществлялся в печи, куда закатывалась вся оснастка, чтобы под действием высокой температуры полимеризация дала материал с нужными характеристиками. Пропитать весь пакет удалось лишь с четвертой попытки - то не шла смола, то нарушалась герметизация, и матрицу, раз за разом, приходилось с большим трудом разбирать, выбивая куски пластика и лохмотья стеклоткани.

Готовую стеклотекстолитовую заготовку тщательно шпаклевали специальными материалами и наносили защитное покрытие - 12 слоев герметизирующего лака с трехчасовой сушкой каждого слоя в печи. Оказалось, что это не дает результата - обтекатели текли и вздувались.