Конструкция из электрона заметно легче, чем дюралевая. Но электрон сложно выплавлять и делать из него отливки, так как при высоких температурах он может самовоспламениться. Он обладает невысокой пластичностью, что затрудняет его механическую обработку. Кроме того, этот материал сильно подвержен коррозии. Поэтому долгое время электрон не находил применения в машиностроении.
Для освоения производства летательных аппаратов из электрона нужно было решить две основные задачи: разработать способы обработки этого сплава и обеспечить защиту деталей от коррозии. Над этим работали металловеды разных стран.
Первые практические шаги сделали в Германии. Там в 1931 г. фирма «Альбатрос» построила самолёт из электрона — двухместный биплан L81 с мотором BMW-5 мощностью 360 л. с. В конструкции крыла, хвостового оперения и фюзеляжа применялись детали из штампованного и листового магниевого сплава AZM, соединённые заклёпками. Даже кресла экипажа были сделаны из электрона. Только обшивка крыла и хвостового оперения имели полотняную обшивку. Официально это был разведчик, а по сути — экспериментальный самолёт.
Альбатрос L81.
Каждые полгода Альбатрос L81 тщательно осматривали, делали проверочные испытания на прочность. По словам представителя фирмы «Фарбениндустри» доктора Шмидта, за шесть лет наблюдений коррозии и нарушения прочности конструкции не обнаружили[142].
В СССР планы строительства самолётов из электрона возникли в начале 1930-х годов. Проект опытного авиастроения 1931 г. предусматривал создание в ЦАГИ экспериментального электронного самолёта Э-2. Как свидетельствует другой документ, в ЦАГИ к концу 1932 г. планировалось построить истребитель из электрона с использованием заграничной помощи[143]. Но никаких практических шагов тогда сделано не было.
В ноябре 1931 г. Центральный совет Осоавиахима объявил конкурс на лучший проект легкомоторного самолёта. Самая большая премия (25 тыс. рублей) предусматривалась для самолёта из электрона. Среди участников конкурса был начинающий авиаконструктор Сергей Павлович Королёв. Он разработал двухместный безфюзеляжный самолёт «Электрон-1» с двухбалочным хвостовым оперением, а также построил аналогичный по схеме планер СК-6 с применением электрона. Но вскоре Королёв коренным образом переработал проект. Новый самолёт «Высокий путь» обычной схемы с мотором М-11 должен был иметь складывающееся на земле крыло. Основным конструкционным материалом по-прежнему оставался сплав электрон, но обшивку крыла и оперения планировалось сделать полотняной.
В октябре 1932 г. были подведены итоги конкурса. «6-ю тысячами рублей премирован инженер Королёв С.П. — автор проекта лёгкого электронного (клёпаного) самолёта», — отмечалось в решении жюри[144].
Королёв был убежден в перспективности магниевого сплава. В рукописи «Лёгкий электронный самолёт „Высокий путь“» (1932 г.) он писал: «Количество сырья в СССР для производства „электрона“ огромно; целый ряд заводов освоил выпуск этого сплава, и тем самым могут быть обеспечены постройка и ремонт „электронных“ самолётов; опасность коррозии „электрона“, его воспламеняемость и прочее следует считать сильно преувеличенными и не представляющими на сегодняшний день особой опасности для опытного самолётостроения, а в самом ближайшем будущем — и для значительных серий»[145].
Характеристики электрона и дюралюминия.
Ещё одним ярым сторонником этого сплава был преподаватель Московского авиационного института инженер Аркадий Львович Гиммельфарб. В 1933 г. при участии студентов он разработал проект одномоторного четырёхместного электронного самолёта Э-1. Производственную поддержку энтузиасты из МАИ нашли в лице директора ГАЗ № 1 А.М. Беленковича. На этом старейшем московском авиазаводе с 1930 г. вели опыты по изготовлению деталей из электрона. К 1933 г. там были освоены методы плавки и литья магниевых сплавов под флюсом, выпущены первые листы из электрона и детали из этого материала, вёлся поиск химических методов защиты от коррозии. Так как магниевые изделия очень хрупки, каждый раз перед обработкой их приходилось нагревать для повышения пластичности. Работы велись в одном из цехов завода в небольшой мастерской, где трудились всего пять человек: три медника, один мастер и один техник.
Участник работ И.И. Аврутин пишет: «В этой мастерской учились нагревать паяльными лампами листовой электрон (вначале по неопытности пережигали материал), загибать уголки и, наконец, начали изготовлять кницы, уголки и обводы нервюры крыла для статических испытаний.
Попутно с организацией мастерских в Московском авиационном институте конструкторская группа (в большинстве своём состоявшая из студентов) заканчивала разработку первого в истории авиации нашего Союза цельноэлектронного самолёта. Вся работа была построена по принципу кооперации, на что имелись официальные договоры, заключенные между участниками»[146].
Из-за низкой пластичности электрона брак при обжиме труб в первые месяцы составлял около 90 %. По несколько раз приходилось переделывать и другие детали, так как в местах деформаций возникали трещины. Пришлось изготовить немало специальных приспособлений: электрифицированные нагреваемые патроны для обжатия труб, гибочные машины, специальные тиски с подогревом и др.
Первым крупным изделием, выпущенным «электронной мастерской», стал монокок хвостовой части фюзеляжа, который при статических испытаниях показал вполне удовлетворительные результаты. После удачных испытаний мнение об электроне как конструкционном материале у многих работников авиапромышленности изменилось к лучшему. Летом 1934 г. были готовы центральная часть фюзеляжа и крыло для статических испытаний, одновременно запустили в производство хвостовое оперение и крылья лётного экземпляра. При постройке самолёта использовался приобретённый у фирмы «Фарбениндустри» электрон марки AZM.
Каркас крыла самолёта Э-1.
Задняя часть фюзеляжа.
Демонстрация легкости конструкции из электрона.
К ноябрю 1934 г. электронный самолёт Э-1 был готов. Как тогда было принято, ему присвоили имя одного из советских государственных деятелей — Серго Орджоникидзе.
Э-1 представлял собой свободнонесущий низкоплан с четырёхместной закрытой кабиной. Шасси неубирающееся. Конструкция машины была разнотипная для апробации различных изделий из электрона и разных конструктивно-силовых схем. Средняя и носовая части фюзеляжа, а также центроплан крыла имели ферменную конструкцию из склёпанных труб с обжатием их концов, хвостовая часть фюзеляжа — это оболочка с продольным набором и лёгкими шпангоутами, штампованными из листа. Крыло — однолонжеронное, полки лонжеронов тавровые, переменного сечения, со стенкой из электронного листа, нервюры ферменные, из тонкого швеллерного профиля. Всё было на заклёпках из сплава магналия с высоким содержанием алюминия (прочности и коррозионной стойкости электронных заклёпок не доверяли). Обшивка фюзеляжа и центроплана — из листового электрона, крыло и хвостовое оперение имели полотняную обшивку. На самолёте стоял семицилиндровый звездообразный двигатель воздушного охлаждения М-48 мощностью 200 л. с., созданный на основе серийного мотора М-11. Все металлические детали для защиты от воздействия внешней среды были оксидированы и имели лакокрасочное покрытие[147].
