Доспехи для Бурана
Материалы и технологии ВИАМ
для МКС «Энергия — Буран»
Доспехи для «Бурана»
Материалы и технологии ВИАМ
для МКС «Энергия—Буран»
К 25-летию запуска
многоразовой космической системы «Энергия—Буран»
Под общей редакцией
Генерального директора ВИАМ,
академика РАН Е.Н. Каблова
УДК 629.782
Доспехи для «Бурана». Материалы и технологии ВИАМ для МКС «Энергия—Буран». / Под
общ. ред. академика РАН Каблова Е.Н.- М.: Фонд «Наука и жизнь», 2013. 128 с.
Книга посвящена истории разработки и создания материалов для многоразовой космической
системы «Энергия—Буран», вкладу отечественной науки и ведущей роли Всероссийского инсти-
тута авиационных материалов в выполнении этой работе.
Книга предназначена для широкого круга читателей, интересующихся историей развития
отечественной авиационной и космической техники; студентам технических и исторических
специальностей, инженерам, материаловедам.
© ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский
институт авиационных материалов». Текст, иллюстрации. 2013
© Фонд «Наука и жизнь», вёрстка. 2013
ISBN 978-5-905217-5-0	© М.Н. Михайлова, обложка. Дизайн. 2013
Кто знает всё, тот может всё.
Только бы узнать — и крылья будут!
Леонардо да Винчи
На стартовой позиции.
Рогозин Дмитрий Олегович (род. 1963 г.). Выпускник факультета жур-
налистики МГУ им. М.В. Ломоносова (1986 г.), доктор философских
наук, заместитель Председателя Правительства РФ, Председатель
Военно-промышленной комиссии при Правительстве РФ, Чрезвычайный
и Полномочный Посол Российской Федерации, Председатель попечитель-
ского совета Фонда перспективных исследований.
Уважаемые читатели!
Т^ноябре нынешнего года наша страна отметит очередной «космический юбилей»—
J-J 25 лет со дня полёта многоразовой космической системы «Энергия — Буран».
Это событие стало логической точкой на пути создания новой техники, и значение
его трудно переоценить. Прежде всего, Советский Союз показал всему миру, что мы
остаёмся лидерами в разработке и конструировании сложных авиационно-космиче-
ских систем. Многие технические и технологические решения, достигнутые в процессе
выполнения программы создания МКС, до настоящего времени не имеют мировых
аналогов. Полёт «Бурана» отчётливо продемонстрировал огромные возможности
отечественных учёных, инженеров, предприятий отечественной промышленности в
создании не только пилотируемых, но и автоматических систем, способных к выполне-
нию самостоятельных полётов в самых сложных условиях. Но что ещё важнее, полёт
«Бурана» показал высочайший уровень организации совместных исследовательских и
технологических работ отечественных учёных и представителей промышленности.
В предлагаемой вашему вниманию книге собраны статьи непосредственных участ-
ников этого уникального проекта — ведущих учёных и специалистов Всероссийского
института авиационных материалов, разработчиков новых материалов и техноло-
гических процессов, которые обеспечили успешный запуск МКС. Некоторые сведения
о том, как были найдены ответы на материаловедческие вопросы при создании
уникальной теплозащиты «Бурана», о принципиально новых высокотемпературных
углерод-керамических материалах и других разработках публикуются впервые.
Программа «Энергия — Буран» была свёрнута и не получила планируемого за-
вершения. Сейчас трудно оценить верность решения о прекращении программы.
Есть по этому поводу серьёзные сомнения. Однако полученные результаты нашли
применение не только «по прямому назначению», но и во многих других, часто со-
вершенно неожиданных сферах.
Задача создания гиперзвуковых летательных аппаратов по сложности сопоста-
вима с работами над МКС. Но обратите внимание, что основные научные подходы к
решению материаловедческих задач, стоящих перед конструкторами гиперзвуковых
самолётов, в значительной мере были решены при реализации программы «Энергия —
Буран». Использовать эти результаты жизненно необходимо, нам нельзя останав-
ливаться, опыт работы над программой по МКС даёт возможность шагать вперёд,
не оглядываясь, преодолевая возникающие препятствия и
трудности.
4
Бакланов Олег Дмитриевич (род, 1932г.). Герой Социалистического Труда,
лауреат Ленинской премии, кандидат технических наук, Работал в цен-
тральном аппарате Минобщемаша СССР с 1976 года. Министр общего
машиностроения СССР (1983—1988). Секретарь ЦК КПСС по оборонным
вопросам(1988—1991). Председатель Совета директоров корпорации ОАО
«Рособщемаш». Член Президиума Российской академии космонавтики им.
К.Э. Циолковского. Награждён орденами Ленина, Октябрьской Революции,
двумя орденами Трудового Красного Знамени, орденом «Знак Почёта»,
медалями, другими знаками отличия.
Уважаемые читатели!
ТЪминувшем году Всероссийскому институту авиационных материалов (ВИАМ) исполни-
ла лось 80 лет—дата, достойная глубокого уважения. Это крупнейшее государственное
предприятие является уникальным по роду своей деятельности, разрабатывая материалы,
определяющие облик изделий авиационной, ракетной и космической техники.
ВИАМна базе глубоких научных достижений по созданию «летающей» техники многие
десятилетия успешно трансформирует свои достижения в решения задач машиностроения,
всех видов транспорта, энергетики, строительства, медицинской техники и др.
Заслуги коллектива предприятия по вкладу в создание авиационной техники трудно
переоценить, и они в основном хорошо известны.
Хочу особо сказать о двух исторических этапах в деятельности института
Первый — это выход Постановления ЦК КПСС и СМ СССР от 13 мая 1946 года «О
дальнейшем развитии работ по созданию ракетной и космической техники». Это По-
становление заложило основу решения широкого круга вопросов по созданию ракетной и
космической техники, что в итоге дало возможность построить ракетно-ядерный щит
страны и обеспечить успехи в освоении космоса: запуск первого искусственного спутника
земли и полёт Ю.А. Гагарина. В решение этих задач коллектив института внёс свой, очень
достойный и весомый вклад.
Второй—создание многоразовой космической системы «Энергия—Буран», для нашей
страны это один из самых масштабных, если не самый крупный проект XX века Начатый в
1976году, он завершился успешными полётами ракеты-носителя «Энергия» в мае 1987года
и орбитального корабля «Буран» в ноябре 1988 года. Реализация этой программы вывела на
новый технический и технологический уровень сотни предприятий, а в конечном счёте по-
высила научно-технический потенциал страны. В этой работе особая роль была отведена
трудам коллектива ВИАМа. Безуспешного решения задачи по созданию новых материалов,
покрытий, технологий невозможно было бы создать эту уникальную систему.
Особенно хочется выделить работы института по разработке теплоизоляции для
двигательных установок, корпусов баков ступеней ракетоносителя и теплозащиты корпуса
«Бурана», которая успешно выдержала температуру плазмы при автоматической посадке
орбитального корабля. Результаты этой работы используются в новых, самых перспектив-
ных проектах создания авиационной и ракетно-космической техники.
Пользуясь случаем, хочу поблагодарить коллектив института за большой труд, про-
деланный во благо защиты нашей Родины и её экономического могущества.
5
Коптев Юрий Николаевич (род. 1940 г.). Выпускник МВТУ им. Н.Э. Баумана
(1965 г.), доктор технических наук, профессор. Работал в центральном аппа-
рате Минобщемаша СССР с 1969 по 1991 год. Заместитель министра общего
машиностроения СССР. Генеральный директор Российского космического
агентства (1992—2004). Председатель НТС Госкорпорации «Ростехнологии».
Член Президиума Российской академии космонавтики им. КЭ. Циолковского.
Действительный государственный советник РФ 1 класса. Лауреат Государ-
ственной премии СССР,	Гэсударственных прений РФ. Заслуженный дея-
тель науки РФ. Заслуженный работник ракетно-космической промышленности
РФ. Награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного
Знамени, «За заслуги перед Отечествам» II и III степени, медалями, другими
знаками отличия.
Уважаемые читатели!
Т^ашему вниманию представляется книга о выдающемся проекте отечественной
JJ космонавтики — создании многоразовой космической системы «Энергия—
Буран».
Вопросы создания многоразовых космических систем, приспособленных для их мно-
гократного целевого использования, всегда были в повестке дня мировой космонавтики.
Помимо прочего в таком решении привлекала перспектива снижения затрат на вывод
в космос различных полезных грузов. Преимуществу многоразовых систем немало: это
и возможность возвращения с орбиты космических аппаратов, и спасение терпящих
бедствие космонавтов, и доставка на Землю материалов космических производств и
экспериментов, и проведение ремонтно-восстановительных работ, и обслуживание
на орбите космических аппаратов.
Теоретические исследования проектов МКС различных схем проводились в ряде
стран в 50-60-х годах прошлого столетия. Практическая же реализация проекта
многоразовой транспортной космической системы (МТКС) шаттл началась в США в
1971 году после успешного завершения полётов человека на Луну.
В формировании основных задач перед будущей МТКС еместе с NASA активно
участвовали Минобороны США, ЦРУ и Агентство национальной безопасности.
Американцы считали перспективным использование системы для запуска тяжёлых
разведывательных спутников, их обслуживания на орбитах, проведения военно-при-
кладных экспериментов. Полезные нагрузки во многам определили размеры грузового
отсека орбитального аппарата, его аэродинамические характеристики, возможность
осуществлять манёвр в атмосфере.
МТКС шаттл создавалась как экономически более эффективная система по
сравнению с одноразовыми ракетами-носителями при выведении на орбиты раз-
личных полезных нагрузок. Предполагалось, что это будет обеспечено конструкцией
основных составляющих частей МТКС: орбитальный самолёт рассчитывался на
100 полётов, твёрдотопливный ускоритель — на 20, основные двигатели — на 66
полётов. Одноразовым элементом был только подвесной топливный бак. Возмож-
ность выведения на опорную околоземную орбиту груза массой 29 т перекрывала
потребности в средствах выведения на обозримую перспективу. Следует учиты-
6
ватъ, что 1970-е годы были периодом жёсткого противостояния СССР и США в
космической деятельности, достижения в которой являлись как бы индикатором
преимуществ того или иного социального строя. Это в полной мере относилось к
космической «гонке», когда каждая из стран не могла допустить лидерства другой.
В СССР заметили возможную военную направленность создаваемой МТКС шаттл и
пришли к выводу о необходимости адекватного ответа. Военно-политические аспекты
оказались сильнее экономической целесообразности.
17 февраля 1976 года вышло постановление Правительства СССР «О создании
МКС в составе разгонной ступени, орбитального самолёта, межорбитального букси-
ра-корабля, комплекса управления системой, стартово-посадочного и ремонтно-вос-
становительных комплексов и других наземных средств, обеспечивающих выведение на
северо-восточные орбиты высотой 200 км полезных грузов массой до 80 тонн и возвра-
щение с орбиты грузов массой до 20 тонн». Основным заказчиком по МКС выступало
Минобороны СССР, головным разработчиком—НПО «Энергия» Минобщемаша СССР.
Головным министерством по МКС в целом был определён Минобщемаш, по планеру
орбитального самолёта — Минавиапром, головной организацией — НПО «Молния».
7 ноября 1976 года министр обороны СССРД.Ф. Устинов подписал тактико-тех-
ническое задание на МКС «Энергия—Буран». Этим основополагающим документом
определялись задачи МКС:
комплексное противодействие мероприятиям вероятного противника по расшире-
нию использования космического пространства в военных целях;
решение целевых задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки;
проведение военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение соз-
дания больших космических системке использованием оружия на известных и новых
физических принципах;
выведение на орбиты, обслуживание на них и возвращение на Землю космических
аппаратов, космонавтов и грузов.
Программа предусматривала проведение до 30 полётов в год.
Постановлением Правительства СССР от 21 декабря 1977 года были утверждены
задачи МКС, а также этапы и мероприятия по обеспечению её создания.
Создание МКС, с одной стороны, преследовало престиж и политические цели, было
призвано закрепить ведущее положение СССР в освоении космического пространства.
С другой стороны, эта работа должна была исключить возможную технологическую и
военную внезапность, связанную с появлением у потенциального противника МГКС «Спейс-
Шаттл»—прингцошально нового технического средства доставки на околоземные орбиты
и возвращения на Землю значительных полезных грузов.
На стадии технического проекта определился облик МКС «Энергия—Буран»:
Успешные запуски 15 мая 1987 года и 15 ноября 1988 года подтвердили основные
характеристики МКС «Энергия—Буран», эффективность проведённой эксперимен-
тальной наземной отработки, высокой организованности и координации действий всех
участников реализации этого проекта.
В МКС «Энергия—Буран» удалось реализовать самые передовые конструкторские
и схемотехнические решения, создать один из лучших в мире ракетных двигателей,
работающий на переохлажденном кислороде и водороде. Несомненным достижением
стало изготовление крупногабаритных ракетных блоков, отработка авиационной транс-
портировки крупногабаритных конструкций на самолёте ЗМ-Т В рамках программы
были разработаны и отработаны на практике передовые методы проектирования и
математического моделирования и программирования. Создана уникальная стендовая
база, обеспечивающая экспериментальную отработку перспективной ракетно-косми-
ческой техники.
Значительный вклад в успех проекта внесли материаловеды, обеспечившие раз-
работку и внедрение новых конструкционных материалов, теплозащиты и теплоизо-
ляции, покрытий, благодаря которым созданы конструкции, успешно функционирующие
в экстремальных условиях полёта в космос и возвращения через атмосферу на Землю.
Большинство новых металлических, композиционных материалов, их компонентов
и технологий промышленной переработки были созданы учёными ВИАМа. Особенного
внимания заслуживают работы по криогенно упрочняемому алюминиевому сплаву 1201Т1,
титановому сплаву ВТ-23, плиточной теплозащите на основе супертонкого кварцевого
волокна, успешно работающей в условиях температур от комнатной до 1950°С.
Хотелось бы отметить вклад в решение этих задач докт.техн.наук В.Н. Гриб-
кова, докт.техн.наук С.С. Солнцева, докт.техн.наук В.Т. Минакова, докт.техн.наук
ГМ. Гуняева, академика РАН И.Н. Фридляндера, члена-корр. РАН, начальника ВИАМа
Р.Е. Шалина и других учёных и инженеров ВИАМа, а также коллективы институтов
Минавиапрома, Минобщемаша, Академии наук СССР.
Реализация результатов проекта МКС «Энергия—Буран» давала возможность ис-
пользовать в народном хозяйстве ряд созданных передовых технологий. В1989 году был
разработан каталог «Научно-технические достижения по системе “Энергия—Буран "—
народному хозяйству», в котором приведено около 600 технологий и предложений по их
использованию. Возможный экономический эффект от их внедрения оценивался в сумму
около б млрд.руб. (в ценах 1989 года).
Несмотря на успешную реализацию судьба МКС «Энергия — Буран» оказалась
грустной. В конце 1980-х годов Минобороны СССР утратило интерес к этой системе,
орбитальная группировка отечественных космических аппаратов оказалась не приспо-
соблена к взаимодействию с МКС, использование её для запусков традиционных косми-
ческих нагрузок оказалось неэффективным из-за чрезвычайно высокой цены запусков,
на порядки превышающей затраты на запуски одноразовыми ракетами-носителями.
Созданные уникальные .технологии в эпоху перехода экономики страны к «рыночной»
модели оказались невостребованными. Недооценка, а зачастую охаивание космической
деятельности «реформаторами» страны в 1990-е годы еще более усугубили ситуацию.
Лётные и экспериментальные корабли «Буран» превратились в экспонаты музеев и
выставок (как правило, зарубежных), в аттракционы парков. Величайшее научно-тех-
8
ническое и инженерное достижение нашей страны осталось в памяти ветеранов
космической промышленности, в отчётах и на фотографиях того времени. Сказанное,
однако, ни в коей мере не умаляет техническую и организационную значимость этого
самого крупного проекта нашей космонавтики, достижений и успехов творцов этой
сложнейшей техники.
В определённой степени такая же судьба ожидала американскую МТКС «Спейс -
Шаттл», которая за 30 лет эксплуатации так и не стала массовым и дешёвым
средством запуска космических нагрузок. Совершив за эти годы 138 полётов на
пяти кораблях шаттл (два из которых потеряны в катастрофах) последний корабль
«Индевор» летом 2011 года также превратился в музейный экспонат, не достиг-
нув заявленных характеристик многоразовости и темпов запусков. Вместе с тем
следует отметить безусловный успех этой системы в проектах строительства
и обслуживания международной космической станции, ремонта на орбите косми-
ческого телескопа «Хаббл», что позволило в разы увеличить сроки его активного
функционирования на орбите.
Представляемая книга—это не только дань памяти и уважения нашему прошло-
му, но и «дорожная карта» в мире современных материалов и технологий, которые,
безусловно, найдут своё место в космонавтике и авиации.
Книга заслуживает самых высоких оценок, а её авторы — слова благодарности
за память о прошлом и оптимистический взгляд в будущее.
Каблов Евгений Николаевич (род. 1952г.). Выпускник МАТИим. К.Э. Циолков-
ского (1974г.), академик РАН, доктор технических наук, профессор. С1974года
работает в ВИАМе, Гчнералъный директор института с 1996года. Научное
направление - супержаропрочные сплавы и покрытия, конструкционные и
композиционные материалы, исследования характеристик надёжности ма-
териалов в реальныхусловиях эксплуатации. Член Совета при Президенте РФ
по науке и образованию, член попечительского совета Фонда перспективных
исследований, член Президиума РАН, президент Ассоциации государственных
научных центров РФ. Лауреат Государственной премии СССР, Государ-
ственной премии РФ, двух премий Правительства РФ, премии РАН имени
П.П. Аносова, Международной премии имени А.П. Карпинского. Награждён
орденами «За заслуги перед Отечества*» III и IVстепени, орденам Почёта,
Почётной грамотой Президента РФ, медалями и знаками отличия г. Москвы,
Мордовии, Татарстана, Ульяновской и Московской областей, Минпромторга,
Минобрнауки, Роскосмоса, Росатома и др.
От редактора---------------------------------------------------
Выписка из приложения к приказу Министерства авиационной про-
мышленности от 17 января 1977 г. № 16
(Приложение к решению Комиссии при Президиуме Совета Мини-
стров СССР по военно-промышленным вопросам от 16 декабря 1976 г.
№349)
«Перечень исполнителей работ по созданию многоразовой косми-
ческой системы (МКС):
Министерство авиационной промышленности
Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных ма-
териалов — Головной по выбору, разработке и испытаниям (совместно
с ЦНИИматериаловедения Минобщемаша): металлических, неметал-
лических, теплозащитных и конструкционных материалов; гермети-
зирующих составов, клеёв, вязких подложек, материалов для заделки
стыков теплозащиты; композиционных материалов, защитных тканей,
термоусадочных элементов»
Последнее десятилетие XX века и начало века XXI — нелёгкое время
для отечественной промышленности и, наверное, ещё более нелёгкое -
для науки. Не стану перечислять многочисленные проблемы, как возник-
шие «естественным» путём, так и появившиеся благодаря неверным, если
не сказать резче, политическим и экономическим решениям. Они есть и
видны очень хорошо. Остановлюсь только на одной, но, пожалуй, самой
важной — потере научного, технического и технологического оптимизма.
Многие наши коллеги покинули науку и ушли в лучшем случае в бизнес,
немало специалистов отправилось искать приложения своим знаниям за
границу. Отсутствие веры в собственные силы останавливало многих, и
когда до удачи, до победы оставался один шаг, они сдавались и отступа-
ли. В то же время присутствие духа и уверенность в себе, в друзьях, в
коллегах, в правоте своего дела позволяли в самых невероятных условиях
сворачивать горы. Так страна победила в войне, так было с атомным про-
ектом в СССР, так мы вышли в космос. И сейчас, когда мир стоит на пороге
10
перехода в новый этап развития (в шестую кондратьевскую волну*), нам
не следует сдаваться, тем более что у нас есть багаж знаний, есть опыт
создания самых совершенных образцов техники, далеко обогнавших своё,
да и нынешнее время.
Рано или поздно кризисы заканчиваются — закончится и нынешний
кризис, и мир, сделав соответствующие выводы, начнёт жить по-новому.
Вероятнее всего, послекризисный период будет отмечен резким обо-
стрением конкуренции и борьбы за новые рынки, а также крутым витком
спирали инновационного развития. И думать об этом нужно уже сегодня.
Ведущие страны такой поворот событий не страшит. Почему? Боль-
шинство из них располагают мощным научным заделом, активной систе-
мой развития науки и инноваций, позволяющей создавать и постоянно
поддерживать этот задел на должном уровне, быстро превращать его в
практические результаты. Наши же возможности в этом вопросе не столь
оптимистичны.
Не секрет, что последние десятилетия мы жили в основном за счёт
научного задела, созданного ещё в советское время. И он практически
не пополнялся, так как не было возможности его создавать из-за много-
кратных непродуманных изменений в организации, управлении, планиро-
вании и финансировании фундаментальных и прикладных исследований.
Вследствие этого распались многие известные и авторитетные в мире
научные коллективы. Больше всего настораживают факты, когда усилия
Президента, Правительства РФ, направленные на придание экономике
инновационного развития, на практике превращаются в свою противо-
положность. Или уходят в небытие, как вода в песок.
Чтобы в сложившейся ситуации не оказаться в аутсайдерах, нам следует
немедленно отказаться от традиционного: «укрупнить», «объединить»,
«переподчинить». Нужны нестандартные подходы и трезвое понимание
того, что, хотя «холодная война» и окончилась, противостояние сохрани-
лось. Только эпицентр его переместился в сферу науки и инноваций. И
вести себя в ней надо не просто активно, а предельно агрессивно.
В годы «холодной войны» стратегические интересы страны представля-
ла оборонная промышленность, которая обеспечивала армию техникой и
вооружением. О том, как она управлялась с этой задачей, свидетельствует
хотя бы тот факт, что многие образцы этой техники до сих пор остаются
предметом экспорта.
* Появлением понятия «технологический уклад» мир обязан нашему соотечественнику,
учёному-экономисту Николаю Дмитриевичу Кондратьеву (1892-1938). Основываясь на
теории длинных волн, он выдвинул идею о существовании больших экономических циклов
продолжительностью в 48-55 лет, в течение которых происходит смена запаса основных
материальных благ и, как стало ясно несколько позднее, - источников энергии. В результате
мировые производительные силы переходят на более высокий уровень развития.
11
Сегодня на такое же важнейшее, стратегическое направление должна
быть выдвинута отечественная наука, которая обеспечила успешное
решение атомного проекта, создание ракетно-ядерного щита страны,
запуск первого искусственного спутника и первого человека в космос.
Определяющую роль науки в вопросах модернизации страны в своём вы-
ступлении 8 февраля 2013 года обозначил Президент России В.В.Путин:
«Российская наука должна стать ведущим институтом развития общества
и экономики».
Представляемая читателю книга посвящена 25-летию полёта много-
разовой космической системы (МКС) «Энергия — Буран», который
подтвердил выдающееся достижение нашей науки и техники, сумевшей
реализовать самый масштабный и уникальный проект мирового значения.
Итак, 15 ноября 1988 года. Это особая дата в освоении космоса. Именно
в этот день совершил первый полёт советский многоразовый космический
корабль-самолёт «Буран». Скептики скажут: «Ну и что, американцы уже
летали на своих челноках» — и будут не правы. Во-первых, полёт, а са-
мое главное, спуск и посадка корабля осуществлены в автоматическом
режиме. Это было сделано впервые в мире, и, кстати, пока ещё никому не
удалось такой полёт повторить. Во-вторых, «Буран» по многим параме-
трам отличался от американских кораблей многоразового использования,
прежде всего, в плане системы теплозащиты. Собственно, об этой систе-
ме, разработанной во Всесоюзном институте авиационных материалов, в
основном и пойдёт речь в книге.
Читатели могут спросить, а причём здесь шестая кондратьевская волна,
о которой шла речь в самом начале? Ведь материалы для «Бурана» раз-
рабатывались в 1980-х годах? Отвечу: создание этих материалов — это
великолепный пример комплексной организации современного научного
исследования, разработки на его основе новой уникальной технологии и
как результат — организации промышленного производства изделий и
материалов с уникальными свойствами. При этом полученные результаты
не только могут использоваться по прямому назначению, но и находят
множество применений, часто совершенно неожиданных. И самое глав-
ное — эти результаты выводят человечество на новый технологический
уровень. Так получилось и с разработанными в ВИАМе материалами
по программе «Буран». Созданные в её рамках материалы и прорывные
технологии, по сути, представляли собой первый шаг, первую попытку
начать переход в новый, шестой технологический уклад.
Сейчас много разговоров об инновациях, об инновационном подходе к
экономике. Однако за словесной трескотнёй часто теряется смысл самого
понятия «инновация». И в ход под этой маркой идут проекты, основанные
на давно освоенных технологиях, зачастую морально устаревших задолго
до сегодняшних дней. А ведь инновационным продуктом можно считать
12
лишь тот, в себестоимости которого доля затрат по НИОКР на его созда-
ние составляет не менее 15%. А то и больше. Конечно, в этом случае из
понятия «инновационный продукт» практически автоматом выпадают
продажа сырой нефти, газа, большинства видов металла и разнообразные
«отвёрточные» производства. Нужно чётко и ясно отдавать себе отчёт в
том, что и «отвёртки», и торговля ресурсами в технологическом плане
тянут страну назад, хотя и дают пока неплохой доход. Но это — до поры
до времени. Настанет час, когда при таком подходе страна окажется в за-
висимости от внешних сил. И хорошо, если только финансовых.
Разумеется, международное сотрудничество совершенно необходимо,
но мы сами (именно мы сами, а не дядя со стороны) должны проанали-
зировать свои потребности. Мы сами должны определить, что можем
сделать самостоятельно (есть масса вещей, которые делаем лучше других,
и материалы настоящего сборника это ярко подтверждают), что можно
купить и не тратить сил и времени на пройденное другими и что нам не-
обходимо делать самим. К этому необходимому относятся, прежде всего,
четыре направления: то, от чего зависят обороноспособность страны в
любой ситуации, здоровье населения, его образование и культура. Да,
образование и культура — это такие же инновационные продукты, как
интерметаллиды, композитные материалы и информационные техноло-
гии. Только их значение куда более весомо. Без этого не будет нации, без
этого не будет страны!
15 мая 1987 года с космодрома Байконур впервые стартовала сверх-
тяжёлая ракета-носитель «Энергия». Запуск стал сенсацией для мировой
космонавтики. Появление носителя такого класса открывало перед нашей
страной захватывающие перспективы. В своём первом полёте ракета-но-
ситель «Энергия» несла в качестве полезной нагрузки экспериментальный
аппарат, названный «Полюс». А ровно через полтора года — 15 ноября
1988 года на Байконуре произошло событие, которое теперь принято
называть стартом отечественного многоразового космического корабля
«Буран». Точности ради заметим, что стартовал в тот день не просто
«Буран», а многоразовая космическая система «Энергия — Буран», ведь
космический челнок выводился на орбиту мощнейшей на то время раке-
той. Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил
два витка вокруг Земли, после Чего произвёл в автоматическом режиме
посадку там же, на Байконуре, на аэродроме Юбилейный. Данный факт—
полёт космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автомати-
ческом режиме под управлением бортового компьютера—вошёл в Книгу
рекордов Гиннесса.
Создание многоразовой космической системы (МКС) «Энергия—Бу-
ран» — наиболее масштабная космическая программа в истории совет-
ской космонавтики. В её осуществлении приняли самое активное участие
13
1200 предприятий, конструкторских и научных организаций 70 мини-
стерств и ведомств. Работа над проектом продолжалась 18 лет, и в ней
участвовали более одного миллиона человек, общие расходы на программу
превысили 16 млрд рублей (напомню, курс рубля составлял тогда 1 USD—
60 коп. 16/0,6=26,7 млрд USD).
Этот проект стал, увы, последним глобальным советским научно-
техническим проектом не только в космической области, но и вообще
последним глобальным проектом, в осуществлении которого участвовала
вся великая страна. По понятным причинам работы не афишировались,
и сейчас, по прошествии уже четверти века, может быть, трудно оценить
масштаб этого проекта. И всё же постараемся это сделать. Пусть кратко,
в общих чертах, но постараемся. А для этого «отмотаем» календарь на
полтора года назад от времени старта «Бурана».
В середине августа 1987 года в НПО «Энергомаш» прошло совещание
руководителей организаций, участвующих в создании многоразового
орбитального корабля. Председательствовал на совещании Генеральный
директор НПО академик В.П. Глушко. В повестке дня был всего один
вопрос — о готовности «Бурана» к полёту.
Результатом совещания должен был стать протокол, в котором руко-
водители организаций гарантируют, что все работы выполнены в полном
объёме, в соответствии с техническими заданиями, подтверждены соот-
ветствующими испытаниями и приняты представителями заказчика.
Два докладчика—Главный конструктор «Бурана», генеральный дирек-
тор НПО «Молния» Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский и директор Ту-
шинского машиностроительного завода Сурен Григорьевич Арутюнов —
доложили совещанию, что разработанная комплексная программа экспе-
риментальной отработки орбитального корабля «Буран», охватывающая
весь спектр работ, начиная с материалов, узлов, приборов и агрегатов и
кончая кораблём в целом, выполнена полностью. В том числе был создан
самолёт — аналог орбитального корабля «БТС-02» для горизонтальных
полётов. Его испытания полностью подтвердили заложенные в корабль
лётно-технические характеристики. В докладах прозвучало и то, что для
исследования аэродинамических характеристик корабля на участке входа
в атмосферу и для испытания теплозащитных покрытий были сконструи-
рованы и построены аппараты «Бор-4». «Бор» запускали шесть раз, четыре
из них—на полный орбитальный виток. Все запуски дали положительные
результаты. По сути дела, цикл подготовительных работ был закончен, и
совещание приняло решение, что орбитальный корабль «Буран» готов
к полёту. Все присутствовавшие на совещании руководители подписали
этот протокол. От ВИАМа подпись поставил заместитель начальника
института Вячеслав Тихонович Минаков.
Сделаем ещё один шаг в историю и вернёмся в начало 1970-х годов.
Существовавшая тогда в СССР программа развития космических иссле-
14
дований и разработок не предусматривала в обозримое время создания
многоразовых кораблей. Тем не менее активные работы в этом направ-
лении, проходившие в Америке, привлекали пристальное внимание
отечественных специалистов. Но в ту пору в ведомствах, причастных к
космическим программам, отношение к многоразовым системам было
весьма скептическим. Оснований к тому существовало немало. Прежде
всего, одноразовые системы доставки грузов на.орбиту существенно де-
шевле многоразовых. Вторым обстоятельством было то, что предприятия
Министерств авиационной промышленности и общего машиностроения
были плотно загружены работой и резервы для работы по многоразовым
космическим системам (МКС) практически отсутствовали.
Несмотря на это, соответствующими организациями был проведён
анализ перспективных концепций транспортных кораблей многоразового
использования, и эти данные вошли составной частью в Постановление
ЦК КПСС и Совета Министров СССР № ВП13/1064 «О плане работ по
развитию ракетно-космической техники на 1971—1975 годы».
В начале марта 1972 года (всего через месяц после старта в США работ
по программе «Space Shattle») в военно-промышленной комиссии (ВПК)
Президиума Совета Министров СССР прошло совещание. Ведущие спе-
циалисты ЦНИИМаша (Министерство общего машиностроения), НИИ-4
(Министерство обороны), а также представители ВВС и Главного управле-
ния космических сил подробно обсудили вопрос о создании многоразовой
космической системы. 17 апреля 1972 года вышло Постановление № 86,
и с этого времени работы по созданию МКС оказались под постоянным
контролем ЦК КПСС и ВПК. В конце апреля прошло большое совеща-
ние, на котором проблему обсудили главные конструкторы и руководство
Минобщемаша — В.П. Мишин, В.Н. Челомей и В.П. Глушко. Выводы
были таковы:
МКС существенно проигрывает по эффективности и стоимости одно-
разовым ракетам-носителям при выводе полезных нагрузок на орбиты.
Отсутствуют задачи, связанные с необходимостью возврата космиче-
ских аппаратов с орбиты для вторичного использования.
По заключению ГУКОС и ВВС, непосредственной военной угрозы
от создаваемой в СЩА многоразовой системы нет, хотя в дополнение
к существующим МКСжак транспортная система может быть создана.
Чтобы определить круг задач, решаемых этой системой, необходимо
провести её серьёзную техническую проработку на уровне технических
предложений.
Споры вызывали многие моменты, в частности размеры готового из-
делия. Часть специалистов считали, что масса полезной нагрузки при вы-
ведении на орбиту должна составлять 35—40 т, а при спуске с орбиты —
25—30 т. Для такой нагрузки потребуется новый мощный носитель, и
предполагалось, что может быть использована ракета Н-1, работы над
15
которой шли по лунной программе. Другие полагали, что стартовая мас-
са корабля не должна превышать 20 т, следовательно, полезная нагрузка
оказывалась не более 5 т. Для такой системы годилась ракета УР-500
(«Протон»). Однако анализ тактико-технических характеристик амери-
канского челнока — габаритов и грузоподъёмности — показал, что он
в принципе может быть использован для снятия с орбиты орбитальных
аппаратов типа «Алмаз» и «Союз». СССР в такой ситуации должен был
иметь адекватный по техническим параметрам ответ. Это стало ключевым
фактором в установлении габаритов и грузоподъёмности отечественного
орбитального корабля.
При решении вопроса о том, делать корабль «большим» или «малень-
ким», определённую роль сыграло то, что научные и конструкторские
задачи, встающие при разработке «большого» и «малого» кораблей,
весьма схожи. Ведь и для того и для другого варианта нужно было соз-
давать теплозащитные материалы, обеспечивать аэродромную посадку,
осваивать новые виды горючего (предполагалось, что в качестве топлива
будет использован жидкий водород). Да и время для решения этих задач
одинаковое и от габаритов корабля (в пределах размеров реальных кон-
струкций) не зависит. Ну и конечно, по своим параметрам отечественная
система не должна была проигрывать «американцу».
Задача была сложной и особенных энтузиастов, желающих её решить,
не находилось. Однако, когда американский челнок «нырнул» над Москвой
до высоты всего 80 км, а затем повторил этот манёвр, нашлись и жела-
ющие, и средства, и, как теперь принято говорить, «административный
ресурс». Военным стало понятно, что система такого рода вполне может,
по словам академика Келдыша, «выпустить платформу где-нибудь над
Архангельском и спокойно уйти в сторону, а вы не успеете не только её
сбить, даже обнаружить толком не успеете». Военные же до этих случаев
полагали, что такой угрозы нет.
И тогда вмешался секретарь ЦК КПСС Д.Ф. Устинов, по инициативе
которого было подготовлено и выпущено теперь уже историческое за-
крытое Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 132-51
от 17 февраля 1976 года.
Предложения по созданию советской МКС были сформулированы
ещё в 1974—1975 годах. Первоначально программа предусматривала
разработку серии унифицированных ракет-носителей для развёртывания
лунной базы, но после уточнения программы приоритетным направлением
было признано создание в интересах Министерства обороны СССР много-
разовой космической системы, аналогичной по своим характеристикам
американской системе спейс-шатгл.
Сразу же после принятия Постановления министр авиационной про-
мышленности П.В. Дементьев выпустил 15 марта 1976 года приказ по
16
министерству, определивший сроки и спектр задач, которые предстояло
решить при создании отечественной многоразовой космической системы.
Уже на стадии постановки задачи было ясно: МКС будет сочетать в
себе свойства обычного атмосферного самолёта и орбитального косми-
ческого корабля, что, естественно, вызывало дополнительные трудности
при проектировании. После выхода Постановления работы развернулись
очень широко.
В Постановлении говорилось о создании многоразовой космической
системы, включающей в себя: разгонные ступени; орбитальный корабль;
межорбитальный буксир-корабль; комплекс управления системой; стар-
тово-посадочный комплекс и другие наземные устройства.
Всё это должно было обеспечить вывод полезных грузов массой до
30 т на орбиту высотой 200 км и возвращение с орбиты грузов до 20 т.
В соответствии с Постановлением заказчиком МКС выступило Мини-
стерство обороны, а ответственным за создание МКС назначили Мини-
стерство общего машиностроения. Министерству авиационной промыш-
ленности поручили все работы по созданию планера орбитального корабля
(ОК), средств его воздушной транспортировки и посадочного комплекса.
16 декабря 1976 года комиссия Президиума Совета Министров СССР
по военно-промышленным вопросам утвердила порядок кооперации
основных исполнителей. Эскизный проект МКС утвердил Генеральный
конструктор НПО «Энергия» академик В.П. Глушко.
Уже в марте 1978 года был готов технический проект и начался выпуск
технической документации.
. Работа над обликом корабля была направлена на решение в первую
очередь следующих задач: выбор принципиальных схем орбитального
корабля (ОК); создание многоразовой теплозащитной системы; энерге-
тическая и конструктивная независимость систем ракеты и орбитального
корабля.
Стартовая масса «Бурана» составила 107 т, отсек полезного груза
позволял разместить объекты длиной до 17 м и диаметром до 4,5 м. ОК
имел диапазон рабочих орбит на высотах 200 и 1000 км и расчётную
продолжительность полёта от 7 до 30 суток. В носовой части корабля
находилась герметичная кабина общим объёмом 73 кубических метра, в
которой размещались экипаж и основная часть оборудования.
Особенно остро встал вопрос подбора материалов. В дополнение к
обычным авиационным требованиям: прочности, невысокой удельной
массе, коррозионной стойкости, технологичности — добавлялось требо-
вание по способности материалов работать в очень широком диапазоне
температур — от криогенных -130°С до «плазменных» +1600°С, а то и
выше. Конечно, такие требования предъявлялись не ко всем материалам,
а в основном к материалам теплозащиты и лишь некоторых внешних кон-
структивных элементов, но от этого задача не становилась проще. Решать
17
проблему предстояло Всесоюзному институту авиационных материалов,
что, впрочем, естественно: ВИАМ был (и остаётся по сей день) головным
предприятием по разработке, испытаниям и паспортизации материалов
как для авиации, так и для космоса. ВИАМ совместно с соисполнителя-
ми успешно решил все поставленные перед ним материаловедческие и
технологические проблемы.
Так, с внешней стороны орбитальный корабль «Буран» покрыт специ-
альным многоразовым теплозащитным покрытием двух типов в зависимости
от места установки. Наиболее теплонапряжённые участки корпуса (кромки
крыла, носовой кок) защитили разработанным ВИАМом, НПО «Молния»
и НИИГрафит углеродным композиционным материалом «Гравимол».
Остальные участки планера покрыли разработанными в ВИАМе плитками
на основе пустотелых кварцевых волокон. Общее количество плиток разного
формата составило 38 600 шт. Для наземных испытаний «Бурана» специально
построили около 100 экспериментальных установок, 7 комплексных моде-
лирующих стендов, 5 летающих лабораторий и 6 полноразмерных макетов
орбитальных кораблей. (Подробнее см.: «Многоразовая космическая система
«Энергия — Буран», М. H1I11 «ОмВ—Луч». 2004 г., 356 с.»).
Когда в НПО «Молния» приступили к созданию «Бурана», специ-
алисты ВИАМа уже вели разработки теплоизоляционных материалов.
Основой таких материалов были нитевидные кристаллы некоторых
тугоплавких соединений: карбида и нитрида кремния, оксида алю-
миния и других. Буквально с первых шагов работы над материалами
для «Бурана», а это была далеко не только теплозащита, практически
всё, из чего была сделана «птичка», либо разработано в ВИАМе, либо
прошло здесь испытания и паспортизацию, стало ясно, что проблема
может быть решена только в комплексе. Ведь недостаточно разработать
теплозащитный материал, надо создать технологию его изготовления
в заводских условиях, надо придумать, какой формы должны быть
элементы теплозащиты, надо суметь сделать плитку такой, чтобы она
обеспечивала не только тепловую защиту несущих конструкций кора-
бля, но и его аэродинамику. Надо придумать, каким образом закрепить
теплозащиту на металлических конструкциях планера, это тоже задача
не тривиальная: коэффициенты температурного расширения металла и
плитки существенно разные, и плитка не должна отрываться от корпуса.
Вот и появилась задача создания специальных фетров-подложек. Раз-
меры и форма плитки должны быть такими, чтобы при нагреве (и соот-
ветственно расширении) соседние плитки не разрушили друг друга, а
при охлаждении между ними не оказались бы слишком большие зазоры.
Эту задачу можно решить, установив между плитками деформируемые
вкладыши, но их на тот момент и в помине не было, предстояло их
создать буквально с нуля. Уже в самом начале проектирования «Бура-
18
на» было понятно, что наиболее нагруженными в тепловом отношении
станут носовой обтекатель и передние кромки крыльев. И как вскоре
стало ясно, для обеспечения их правильной формы нужен относительно
тонкий, весьма термостойкий, лёгкий и прочный материал. Для окан-
товок иллюминаторов нужен металл — какой? В начале работы было
сделано несколько предложений, но прошло, разумеется, только одно.
А ещё металл потребовался для изготовления тормозов. На корабле был
устроен довольно обширный отсек полезного груза. Материал для его
створок должен был быть очень лёгким, жёстким, прочным, сохранять
работоспособность при низких космических температурах и прочность
при повышении температуры во время входа аппарата в атмосферу. И
также, практически с первых дней работы над проектом, было понятно,
что для закрепления теплозащиты на корпусе корабля не годятся механи-
ческие крепёжные детали, подходит только клей. Но подходящего клея
тогда не было, и хотя некоторые исследования в сходных направлениях
проходили, готовый вариант отсутствовал. Для защиты конструкции от
влаги нужны были гидрофобизаторы, ведь космический самолёт на Земле
может элементарно попасть под дождь, а, кроме того, простое изменение
влажности воздуха способно напитать пористую плитку влагой. Поверх
теплозащиты нужно нанести дополнительное покрытие, защищающее
материал от эрозии да и просто придающее ему гладкость. И это далеко
не полный перечень задач, которые встали перед Институтом авиаци-
онных материалов. Надо сказать, что все эти задачи были решены. И
ещё заметим, что все материалы теплозащиты «Бурана» по параметрам
и качеству не уступали материалам американских шаттлов, а плитка и
некоторые другие элементы существенно их превосходили. Например,
плитка при одинаковых теплофизических характеристиках и удельном
весе оказалась ровно вдвое прочнее американской.
Дело существенно осложнялось тем, что огромное количество данных,
важных при разработке материалов, имело расчётный характер и прове-
рить их экспериментально можно было только на реальной конструкции
или её летающем макете. Но для того чтобы создать летающий макет,
нужно сделать материал. Получался замкнутый круг. За довольно корот-
кий срок предстояло решить значительное число научных и инженерных
задач по таким направлениям, как:
—расчётные и экспериментальные исследования внешних и внутрен-
них процессов и условий теплообмена, аэродинамических, акустических,
вибрационных и других нагрузок на теплозащиту;
— определение требований к свойствам многоразовой теплозащиты
на основе прогноза условий её эксплуатации;
— создание необходимых материалов, разработка технологических
процессов, изготовление и монтаж теплозащитных элементов;
19
—наземная многоуровневая экспериментальная отработка, включая ав-
тономные испытания отдельных элементов теплозащиты и её комплексные
испытания на полноразмерных фрагментах конструкции орбитального
корабля в условиях, максимально приближённых к натурным;
—лётные испытания натурных элементов конструкции и теплозащиты
на самолётах-лабораториях Ил-18, МиГ-25 и специальных крупномас-
штабных летающих моделях серии «Бор», которые после запуска на орби-
ту ракетными комплексами совершали затем управляемый планирующий
спуск в атмосфере.
Комплексная программа наземной экспериментальной отработки
охватила весь спектр работ — от создания материалов, конструктивно-
подобных элементов, узлов и приборов до корабля в целом.
Определение аэродинамических характеристик, реальных условий, воз-
никающих при входе корабля в атмосферу, а также испытания многоразо-
вого теплозащитного покрытия в 1982-1984 годах провели на уникальных
аппаратах «Бор-4». Всего провели шесть их запусков.
В последнее время открыт доступ к некоторым ранее секретным до-
кументам. Приведём несколько выписок из них. Они наглядно иллюстри-
руют уровень участия ВИАМа в работах по созданию МКС «Энергия—
Буран» и степень ответственности, которая была возложена на институт
в рамках этой программы.
Во исполнение Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР
от 17 февраля 1976 г. № 132-51 приказами Министерства авиационной про-
мышленности в 1977 году ВИАМ был утвержден «головным исполнителем
по созданию специальных теплозащитных и жаропрочных материалов». В
том же году ВИАМу было поручено «изготовить теплоизоляционные мате-
риалы и тугоплавкие металлы, элементы из теплозащитных и жаропрочных
конструкционных материалов для установки на "Бор-4"».
В 1978 году ВИАМу поставлена задача «совместно с НИАТ органи-
зовать на Воскресенском филиале выполнение работ по изготовлению
деталей и узлов конструкций из сплава АБМ-1 и их доставку Тушинскому
машиностроительному заводу».
В 1979 году институту поручено «рассмотреть и согласовать элементы
конструкций из материала углерод-углерод и совместно с Тушинским
машиностроительным заводом представить предложения по организации
производства деталей из углерод-углеродных материалов».
В 1981 году—«обеспечить согласование технических условий, разра-
ботку и поставку Тушинскому машиностроительному заводу материалов
для производства элементов теплозащитного покрытия (тетраборида крем-
ния, фетров ATM-16, ATM-19, препрега для ATM-16ПКП и ATM-19ПКП,
пенопластовых плит)».
20
В 1983 году ВИАМу ставится задача «завершить разработку и пере-
дачу предприятиям-соисполнителям работ директивной технологической
документации для освоения специальных технологических процессов и
материалов».
В 1985 году во исполнение решения Комиссии Президиума СМ СССР
по военно-промышленным вопросам ВИАМу надлежит «разработать и
внедрить технологии изготовления деталей модели “Бор-6” из теплозащит-
ного материала ТСПК-101 с пониженной температурой формирования».
В том же году во исполнение Постановления СМ СССР от 25.09.1985 г.
ВИАМ назначается головной организацией «по разработке технологии
и нанесению светофильтрующего покрытия на остекление скафандра,
выработке рекомендаций по применению титановых сплавов для изго-
товления баллонов сжатого воздуха и нанесению оплётки на баллоны,
выработке рекомендаций по применению конструкционных материалов
для автономного скафандра и установки маневрирования».
Во исполнение Постановления ЦК КПСС и СМ СССР от 08.08.1987 г.
ВИАМу поручено «подготовить в двухмесячный срок для представления
Госкомиссии СМ СССР по военно-промышленным вопросам перечень
научно-технических и технологических достижений, полученных при
создании МКС "Буран", других космических систем, ракетных и ракетно-
космических комплексов, которые могут быть переданы для внедрения в
гражданских отраслях народного хозяйства».
История работы нашего института над проектом «Энергия — Буран»,
по сути дела, логична. Подавляющее большинство материалов, исполь-
зуемых в авиации и космонавтике, так или иначе связано с ВИАМом.
Основная их часть разработана в институте, а ряд других материалов
прошли здесь различные испытания и паспортизацию.
Генеральный директор НПО «Молния» Г.Е. Лозино-Лозинский, на
которого была возложена обязанность Генерального конструктора про-
екта, в начале февраля 1976 года приехал тогда к нам на улицу Радио и
рассказал о предстоящей работе и о трудностях, которые нас ожидали.
Особый акцент он сделал на проблеме тепловой защиты многоразо-
вого космического корабля, описав своё видение материаловедческих
аспектов. И в весьма корректной форме подчеркнул, что решение этой
проблемы целиком ложится на ВИАМ. При этом Глеб Евгеньевич пред-
упредил, что устаревшие, недостаточно смелые, «спокойные» решения
его не устроят.
Впервые за качество конструкции «отвечали» в основном не тради-
ционные металлические, а неметаллические материалы. Именно эти
материалы определяли — быть или не быть «Бурану».
Цель ставилась однозначно: в кратчайшие сроки создать широко извест-
ную теперь «плитку» из ул ьтратонкого кварцевого волокна и организовать
21
её производство. Сложность состояла в том, что к началу проектирования
«Бурана» в стране не было необходимого сырья—высокотемпературного,
особо чистого, супертонкого (диаметром 1,5-2 мкм) кварцевого волокна,
работоспособного при температурах до 1250°С.
12 апреля 1977 года в ВИАМе был издан приказ о создании теплоза-
щиты для «Бурана». К декабрю того же года Иван Степанович Силаев (в
то время заместитель министра авиационной промышленности) поставил
перед институтом задачу выпустить первые сто плиток.
Впрочем, создать плитку—это даже не половина дела, хотя и важней-
шая его часть. Перед институтом стояла задача построить полноценную
систему тепловой защиты многоразового космического корабля, решив
при этом комплекс частных, но от этого ни чуть не менее сложных про-
блем, начиная от создания клеёв и подложек, внешних покрытий, за-
щищающих материал от влаги и атмосферных воздействий, заканчивая
раскроем отдельных деталей и организацией послеполётного ремонта и
восстановления покрытий.
Поскольку материал теплозащитных плиток должен быть предельно
лёгким (волокнам в нём отводилось менее 10% объёма, остальное зани-
мали поры), сложнейшей проблемой было обеспечение его достаточной
механической прочности. Для этого нужно было выполнить непростое
условие—в местах соприкосновения волокон друг с другом осуществить
их соединение, чтобы они в результате образовали единый жёсткий про-
странственный каркас.
Пришлось разрабатывать принципиально новые связующие и техноло-
гии изготовления плитки. Более того, для обеспечения её работоспособ-
ности потребовалось создать эрозионностойкое влагозащитное покрытие
с высокой степенью черноты (более 0,8) для снижения температуры
поверхности. А затем — высокотемпературные клеи и демпфирующие
подложки (фетры) для закрепления теплозащитных плиток (ТЗП) на
алюминиевой обшивке «Бурана».
Надо отдать должное Г.Е. Лозино-Лозинскому: вначале — еженедель-
но, а затем — каждые две недели он собирал специалистов ВИАМа для
детального обсуждения хода работ и организации необходимой помощи
при возникновении трудностей.
Итогом работы стали новые теплозащитные материалы (ТЗМ) на
основе нитевидных кристаллов нитрида кремния, кварцевых волокон и
волокон оксида алюминия (ТЗМК-10/2,5 и ТЗМК-25), работоспособные
до температуры 1250°С. При очень невысокой плотности (соответственно
0,15 и 0,25 г/см3) они обладают также очень низкой теплопроводностью.
Теплозащита многоразового космического корабля предназначена для
работы в зоне воздействия высокотемпературного воздушного потока,
который может вызвать разрушение поверхности плиток. В связи с этим
каждый элемент требовалось снабдить наружным покрытием, которое обес-
22
печивало необходимые оптические характеристики для переизлучения
теплового потока, эрозионную защиту и защиту от попадания в плитку
воды и влаги. Для этого в институте разработаны покрытия двух типов:
«чёрные» ЭВ-4-4М1У-3 и ЭВ-4 с высокой излучательной способностью -
для защиты нижней части планера от наибольших тепловых нагрузок при
спуске в плотную атмосферу и «белое» ЭВС-6, ограничивающее температуру
нагрева верхней части планера от солнечного излучения в орбитальном полёте.
Ничуть не менее сложной задачей была защита плитки от насыщения
её водой. Материал плитки имеет высокую пористость и гидрофилен по
своей природе, он может сорбировать до 70% влаги (по массе). Понятно,
что это не только приводит к недопустимому повышению массы и может
вызвать чрезмерное утяжеление изделия, но и ухудшает все рабочие па-
раметры ТЗП. При выходе изделия на орбиту вследствие интенсивного
испарения влаги покрытие просто разрушится вместе с верхним слоем
плитки. Допустить этого ни в коем случае нельзя.
И эту задачу в ВИАМе удалось решить. Были разработаны гидрофобиза-
торы К-21 и К-21ИТ и капиллярная установка для их нанесения на плитку.
Вторым этапом стала разработка гидрофобизатора и способа его нанесения
на ТЗП непосредственно на изделии, без термообработки. Для объёмной
гидрофобизации плитки непосредственно на изделии была отработана техно-
логия с использованием паровой фазы химических соединений с невысокой
температурой кипения, большой летучестью и упругостью паров.
После гидрофобизации на поверхность силикатного покрытия плитки
дополнительно наносилась лаковая плёнка для защиты от атмосферных
осадков, сублимирующаяся при температуре выше 300°С и не влияющая
при сублимации на силикатное покрытие плитки. В процессе сублимации с
поверхности плитки все загрязнения неизвестного состава улетучивались.
Поскольку теплозащитный материал и обшивка изделия имеют силь-
но отличающиеся коэффициенты линейного расширения, крепление его
непосредственно к обшивке привело бы к появлению в конструкции на-
пряжений и самопроизвольному разрушению плитки. Поэтому плитку не
устанавливали непосредственно на металл корпуса, а крепили к обшивке
через демпфирующую подложку-фетр. Для его создания были разработаны
термостойкие органические волокна типа фенилон, терлон, аримид и лола.
Из этих волокон (в различных сочетаниях) специалисты нашего инсти-
тута создали несколько совершенно уникальных материалов. В качестве
демпфирующей подложки использован фетр ATM-15, для вкладышей,
обеспечивающих допустимую температуру в зазорах между элемента-
ми ТЗП, — ATM-16, а для зон планера, где температура не превышает
370°С,—гибкое теплозащитное покрытие ATM-19. Разумеется, и для этих
материалов разработана гидрофобизация, а для материала ATM-19 —
эрозионностойкое покрытие.
23
Для склеивания материалов в теплозащитном элементе и крепления
теплозащитных материалов к обшивке изделия совместно с ГНИИХТЭОС
мы создали клей-герметик холодного отверждения Эластосил 137-175М,
имеющий в отверждённом виде удлинение выше 100% и диапазон рабочих
температур от -130 до +350°С.
Уникальная тепловая защита многоразового космического корабля
«Буран» была сформирована на его поверхности под руководством специ-
алистов ВИАМа на Тушинском машиностроительном заводе при участии
сотрудников НПО «Молния» и ОНПП «Технология». По целому ряду
характеристик (прочность плитки, аэродинамическое качество, степень
черноты и каталитичность покрытия) она значительно превосходила
американский аналог, разработанный для системы «Спейс Шаттл». Из
38 600 плиток теплозащиты «Бурана» лишь единицы были повреждены
или утеряны при посадке, тогда как в первом полёте шаттла было потеряно
значительно большее количество плиток.
«По сочетанию массы, теплопроводности и теплопрочности внешняя
многоразовая теплозащита в виде отдельных элементов — плиток —
явилась уникальным решением проблемы теплозащиты орбитально-
го корабля», — так оценили эту работу Генеральный директор НПО
«Энергия» Ю.П. Семенов и Генеральный директор НПО «Молния»
Г.Е. Лозино-Лозинский.
Особо следует отметить, что при выполнении работ было найдено мно-
го новых нетрадиционных решений, выполненных на уровне изобретений
и защищённых авторскими свидетельствами и патентами. В результате
проведённых исследований созданы научные основы синтеза реакци-
онно отверждаемых терморегулирующих эрозионностойких покрытий.
Предложен механизм получения стабилизированной структуры волокон
системы Al2O3-SiO2, заключающийся в формировании пространственного
муллитового каркаса, стабилизированного зёрнами А12О3.
Для создания теплозащитных плиточных материалов, удовлетво-
ряющих требованиям эксплуатации орбитального корабля «Буран»,
ВНИИСПВ под руководством профессора М.С. Аслановой впервые были
разработаны технологии получения мелкодисперсного штапелированного
кварцевого волокна диаметром 1-2 мкм, а во ВНИИВ—технология полу-
чения термостойкого полиимидного волокна «аримид».
Особенно важным в работе над материалами по программе «Энергия—
Буран» представляется то, что исследования и разработки проводились
нашим институтом в хорошо отлаженной кооперации со многими ве-
дущими научными институтами и промышленными предприятиями
страны. Среди них НПО «Молния», ОНПП «Технология», ЦАГИ, ЛИИ,
ЦИАМ, Ступинский металлургический комбинат, Курчатовский институт,
Институт электросварки им. Патона, Институт химии силикатов, ряд ин-
ститутов Белоруссии и Армении и многие-многие другие предприятия и
24
организации. В процессе проектирования и изготовления теплозащитных
элементов для «Бурана» впервые в стране удалось осуществить уникаль-
ную технологию производства огромного числа различных по форме
деталей без чертежей, на основе компьютерных моделей и программ. Для
того времени это было абсолютно исключительным делом, да и сейчас
не многие предприятия сумели освоить такие технологии — технологии
нового экономического уклада.
Опыт создания и освоения подобных прорывных материалов показал,
что большие затраты и усилия на этом пути окупаются с лихвой благо-
даря тем результатам, которые даёт их применение, причём не только в
аэрокосмической сфере.
Все свойства нового материала, получившего обозначение ТЗМК: вы-
сокие рабочая температура, прочность, пористость, низкие коэффициенты
теплопроводности, теплоёмкости, температурного линейного расширения,
химическая инертность,—сделали возможным его применение в других
отраслях промышленности. Например, при футеровке электропечей он
позволяет сэкономить до 30-40% потребляемой электроэнергии, снизить
массу печей в 3-5 раз, увеличить объём рабочего пространства в 1,5 раза,
вдвое уменьшить габариты печей и занимаемую ими площадь.
Однако материал ТЗМК из кварцевых волокон имеет ограниченное
применение: длительно он может эксплуатироваться при температурах
не выше 1000°С. Но это лишь стимулировало коллектив к разработке
волокна с более высокими эксплуатационными температурами — до
1500—1700°С. В результате уже в период разработки теплозащиты кос-
мического корабля «Буран» был получен материал ТЗМК-1700 на основе
волокон оксида алюминия.
С использованием нового материала по программе «АнтиСПИД» на-
лажено производство лабораторных микроэлектропечей для стерилизации
хирургических инструментов. В Курчатовском центре теплозащитный
материал ТЗМК-1700 используется в плазменных технологических
устройствах для конверсии природных углеводородов применительно
к созданию бортового источника водорода для транспортных средств.
В автомобильной промышленности разработанные материалы нашли
применение для армирования поршней дизельных двигателей, а также в
качестве фильтров очистки выхлопных газов от частиц сажи и в техно-
логии получения лент и вкладышей.
Испытания двигателя автомобиля КамАЗ показали, что за счёт сниже-
ния на 25% теплопроводности днища поршня удаётся существенно повы-
сить температуру в камере сгорания и, как следствие, мощность двигателя,
снизить количество вредных выбросов, уменьшить расход топлива.
Эрозионностойкие терморегулирующие покрытия по контракту с
французской фирмой «Аэроспасьяль» использованы для европейского
пилотируемого аппарата «Гермес».
25
Названные выше материалы и технологии являются лишь вершиной
айсберга—в институте разработано до 95% материалов, применяемых в
авиации. Их отличают, прежде всего, высокий ресурс, стойкость к пере-
грузкам, высокая усталостная прочность, низкая плотность, высокие
удельные характеристики, трещиностойкость, стойкость к термоудару,
пожаробезопасность, широкий диапазон температур эксплуатации — от
сверхнизких до сверхвысоких.
К настоящему времени практически все мыслимые характеристики
«традиционных» материалов находятся на пределе возможного. Поэтому
их дальнейшее совершенствование, как и «конструирование» материалов
с заранее заданными свойствами, во многом будет зависеть от появления
новых неожиданных решений — тех самых, что требовал от своих пар-
тнёров Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
Со времени успешного полёта многоразового орбитального корабля
«Буран» минуло двадцать пять лет. Сейчас отношение к полёту разное,
кто-то считает, что вся «многоразовая» программа была пустой тратой
денег, другие полагают, что «Буран» был простой копией американского
шаттла, третьи с пеной у рта доказывают, что ничего выдающегося в по-
лёте не было, четвёртые... Впрочем, нет смысла перечислять и повторять
глупости, нет, скажем помягче, не в полной мере компетентные рассуж-
дения людей, имевших, а чаще всего не имевших отношения к этой про-
грамме. По большому счёту в рассуждениях скептиков есть доля истины,
но заключается она вовсе не в том, что деньги потрачены якобы впустую,
и не в том, что какие-то решения были скопированы с американских.
Деньги были потрачены не зря: создана уникальная ракетно-космическая
система с кораблём многоразового использования, которая, кстати, стала
серьёзным тормозом в разработке американцами системы ПРО, поскольку
им стало ясно, что адекватный ответ будет создан во вполне реальные
сроки. Одно это оправдывает затраты. Что же касается копирования, то
да, общая компоновка корабля была весьма сходна с американской (об
этом подробнее см. ниже). Но вспомним атомный проект, сейчас уже
совершенно ясно, что принципиальные решения были скопированы у
американцев, но не тупо скопированы, а использованы в создании более
совершенного оружия, к тому же произведённого за меньшие средства.
Не стоит забывать и о том, что проекты такого масштаба и технического
уровня существенным образом способствуют развитию отечественной
промышленности, толкают вперёд прикладные и фундаментальные ис-
следования. Кстати, тем, кто говорит о копировании, стоит повнимательнее
посмотреть на конструкции отечественного и американского челноков.
Результат окажется для них довольно неожиданным: конструктивных
различий масса, начиная от формы крыла, конструкции и конфигурации
обитаемого отсека, систем управления, наличия и расположения двига-
тельных установок и кончая решениями, использованными при констру-
26
ировании теплозащиты. Разумеется, материалы теплозащиты по составу
довольно близки, но это естественно, в природе не так много материалов,
способных выдерживать длительную работу при высоких температурах,
механических и акустических нагрузках и при этом поддающихся об-
работке, достаточно стабильных и технологичных. Заметим, что все (!)
теплозащитные материалы для «Бурана» были созданы в довольно ко-
роткие сроки практически с нуля во Всесоюзном институте авиационных
материалов. Здесь была сформирована мощная группа сотрудников, раз-
рабатывавших полный комплекс теплозащитных материалов (ТЗМ). И
это была, конечно, не только широко известная сейчас плитка, это были
и углеродные материалы, и фетр, и клеи, и разнообразные покрытия, и
уплотнительные материалы. Мало кто знает, что специально для «Бурана»
был разработан бериллиевый сплав для тормозной системы. Сейчас этот
сплав широко используется в авиации — ив военной, и в гражданской.
Для «Бурана» созданы совершенно уникальные смазки, работоспособные
при сверхнизких температурах в условиях глубокого вакуума. Не менее
сложной задачей, успешно решённой, было создание стёкол для иллю-
минаторов. Собственно, все материалы, использованные в отечествен-
ном космическом челноке, были разработаны или прошли испытания и
паспортизацию в ВИАМе.
А правы скептики в том, что программа оказалась незаконченной,
оборванной на самом интересном месте, на переходе к пилотируемым
полётам. Впрочем, это и без них ясно. Не ясно другое, насколько комплекс
«Энергия—Буран» смог бы окупить произведённые на его создание за-
траты, какие научные и практические результаты были бы получены. Хотя,
по большому счёту, окупаемость такого рода проектов не может быть вы-
ражена только в деньгах. Опыт кооперации, новые материалы, нашедшие
применение в других (и не только смежных) отраслях, новые подходы к
исследованиям и технологическим разработкам, сами новые технологии
— всё это «побочные» результаты работы над грандиозным проектом,
оценить их в рублях или долларах затруднительно, да и не нужно.
Сейчас представляется уникальная возможность использовать нарабо-
танный при создании «Бурана» опыт, материалы, технологии. Не сделать
этого — глупость, забыть об этом — преступление.
В настоящем изданий собраны рассказы непосредственных участников
работы над материалами для «Бурана». Выражаем глубокую благодар-
ность этим людям. В некоторых фрагментах воспоминаний разных со-
трудников ВИАМа темы повторяются. Мы намеренно не стали убирать эти
повторы, посчитав, что разные оценки и взгляды на одно и то же явление
могут быть интересны читателям. +
27	-------------------------
Кондрашов Эдуард Константинович (род. 1937 г.). Выпускник
МАТИ им. К.Э. Циолковского (1959г.), доктор технических наук,
профессор. Работает в ВИАМе с 1959 года. Главный научный
сотрудник. Научное направление - функциональные полимерные
композиции и покрытия, термоэрозионностойкие, камуфлиру-
ющие и влагозащитные покрытия. Лауреат Государственной
премии Казахской ССР, премии Правительства РФ. Заслужен-
ный технолог РФ. Награждён орденом «Знак Почёта», медалью
ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, медалями «За
трудовую доблесть», «Ветеран труда» и «В память 850-летия
Москвы», знаками «Почётный авиастроитель», «За заслуги перед
ВИАМ» lull степени и медалью имени академика С Т. Кишкина.
В феврале 1976 года меня вместе с А.Т. Тумановым пригласил ми-
нистр авиационной промышленности П.В. Дементьев и сказал, что
вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР о создании многоразовой
космической системы. Это сейчас, когда с Постановления снят гриф,
стало ясно, почему разговор шёл без документов.
Постановление имело гриф «Особой важности» и подлежало воз-
врату в течение 24 часов.
П.В. Дементьев попросил секретаря принести чай, давая понять,
что разговор неформальный. Глядя на меня, но обращаясь к А.Т. Ту-
манову, Дементьев сказал: «Ну что, Туманов, попался. То ты с одним
материалом по министерству бегаешь и говоришь, что этот материал
не твой. А здесь у тебя все материалы твои будут». Не увидев какой-
либо озабоченности на наших лицах и не попив с нами чая с сушками,
министр отпустил нас в институт.
В марте 1976 года вышел Приказ министра по изделию «305». Судя
по тому, что я был ознакомлен с Приказом, стало ясно, что моя кан-
дидатура как руководителя работ в институте по МКС была одобрена
министром.
До выхода Постановления по многоразовой космической системе
неоднократно проводились совещания, на которых в моём присутствии
М.В. Келдыш убеждал руководство Министерства обороны в необхо-
димости создания МКС.
Основным доводом, оправдывающим нежелание создания МКС, у
Министерства обороны было утверждение, что такой вес — 30 тонн —
они и ракетой забросят, куда нужно. М.В. Келдыш возражал, утверж-
28
дая, что если ядерный заряд на Москву будет сброшен где-то в зоне
Архангельска, то сбить его будет невозможно.
Тогда этот аргумент М.В. Келдыша не был принят во внимание,
и только после нырка шаттла до высоты 80 км над Москвой Поста-
новлению по МКС был дан форсированный ход. При этом быстро
определили, что МОМ будет отвечать за ракету-носитель, МАП — за
«птичку», как тогда, соблюдая секретность, называли в открытую
будущий «Буран».
Хотелось бы отметить, что ещё до выхода Постановления работы
по плитке в ВИАМе проводились в рамках совместных работ с пред-
приятиями МОМа. Правда, никакого кварцевого волокна ещё не было,
и разрабатывалась принципиальная технология изготовления плитки
из кремнезёмного волокна.
Главным конструктором многоразового космического самолёта был
назначен Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, который до этого в ОКБ
им. А.И. Микояна занимался созданием пилотируемого, возвращаемого
на Землю космического летательного аппарата «Спираль».
Первые годы, как ответственный по «Бурану» от ВИАМа, я до-
вольно часто контактировал с Г.Е. Лозино-Лозинским. Через некото-
рое время, поняв, что малочисленная лаборатория В.Г. Набатова, в
которой разрабатывалась не только плитка, но и фетры, и термические
уплотнения, не потянет все вопросы, Г.Е. Лозино-Лозинский поставил
вопрос ребром — создать в ВИАМе специализированную лаборато-
рию по разработке технологии изготовления теплозащитной плитки
из кварцевого волокна. Соответственно начальник института того пе-
риода Р.Е. Шалин поручил мне подобрать кандидатуру на должность
начальника новой лаборатории. После анализа научных направлений,
по которым работали сотрудники института, я остановился на кандида-
туре молодого доктора технических наук В.Н. Грибкова, работавшего
тогда в лаборатории К.И. Портного. Ким Исаевич, конечно, не хотел
расставаться с Грибковым, но вынужден был согласиться, что более
достойной кандидатуры на эту должность он в институте тоже не видит.
Так была создана лаборатория по разработке технологии изготовления
теплозащитной плитки, в которую из лаборатории В.Г. Набатова был
переведён ряд сотрудников во главе с Р.А. Яковлевой — разработчиком
технологии изготовления плитки из кремнезёмного волокна.
После создания лаборатории В.Н. Грибкова не менее сложной зада-
чей являлась организация производства десятков тысяч плиток. После
одного из совещаний Глеб Евгеньевич спросил меня, где бы можно
было организовать это производство. Хорошо зная кадровый состав
и структуру производственных площадей на Обнинском филиале, я
сказал, что лучшей площадки не найти по следующим причинам: во-
первых, на филиале имеются специалисты, которые знают, как работать
29	-------------------------
с кварцем; во-вторых, уже построен корпус ЗБ, производственные
площади которого в основном свободны; и, в-третьих, Обнинск под-
чиняется Минавиапрому. Я не знаю, какие ещё площадки смотрел
Лозино-Лозинский, но именно Обнинск был определён предприятием-
изготовителем теплозащитных плиток по технологии, разработанной
ВИАМом.
Параллельно с кварцевой плиткой в лаборатории Ст.С. Солнцева
разрабатывались эрозионностойкие влагозащитные силикатные по-
крытия чёрного и белого цветов с определёнными показателями по
коэффициентам излучения и поглощения. Иногда в разговоре показа-
тели коэффициента излучения называют «степенью черноты». Взяв
термин «степень черноты» на вооружение, на одном из совещаний в
присутствии заместителя министра И.С. Силаева Глеб Евгеньевич ска-
зал, что он понимает — на покрытии чёрной плитки степень черноты
0,9 будет достигнута, но как получить степень черноты 0,8 на белой
плитке, ему не понятно. Мне пришлось объяснять, что коэффициент
излучения не зависит от цвета и что в ВИАМе разработаны термо-
регулирующие покрытия белого цвета для космических летательных
аппаратов с коэффициентом излучения на уровне 0,9.
По внешнему виду Глеба Евгеньевича я понял, что он ещё не готов
полностью в это поверить.
Когда Лозино-Лозинскому показали первый образец нетканого мате-
риала демпфирующей подложки плитки, он сказал: «Эдуард Констан-
тинович, и вы думаете, что на этот материал, напоминающий толстое
шерстяное одеяло, можно крепить плитку?» Я ответил, что вижу един-
ственный выход — подобрать пропитку и калибровать до требуемой
толщины при температуре под плитами пресса. Глеб Евгеньевич со-
гласился, и работы по этому направлению продолжались уже в части
выбора волокон, пропитывающего состава и режимов калибрования.
Калиброванный фетр приклеивался к обшивке, покрытой грунтом
ЭП-0214. Вообще, этот грунт трёхкомпонентный и состоит из полуфа-
бриката (суспензии пигментов и наполнителей в растворе эпоксидной
смолы), раствора каучука и отвердителя. На одном из совещаний было
принято решение поставлять грунт в виде двух компонентов: сразу на
Опытном заводе ГИПИ ЛКП вводить в полуфабрикат раствор каучука,
а при окраске вводить только отвердитель.
Но, вероятно, нечётко прошла команда, и Опытный завод ГИПИ ЛКП
поставил трёхкомпонентную грунтовку. Военное представительство
заставило вернуть грунтовку обратно с тем, чтобы она была поставлена
в виде двухкомпонентной.
Когда грунтовку возвратили на Опытный завод, все попытки раз-
мешать полуфабрикат, затаренный в круглые 8-килограммовые банки,
оказались безуспешными. Тогда было принято решение слить в ме-
30
шалку раствор эпоксидной смолы, перевернуть банки, вырезать дно у
каждой и сбросить в мешалку осевший на дно не размешивающийся
осадок из пигментов и наполнителей. Затем в мешалку добавлялось
соответствующее количество раствора каучука. Такой двухкомпо-
нентной грунтовкой ЭП-0214 покрывалась вся наружная поверхность
планера, и после её сушки наклеивались по разметке фетр-вкладыш и
фетр-подложка с плиткой.
После оклейки всей внешней поверхности МКС «Буран» плитка-
ми, естественно, возник вопрос, насколько прочно приклеена плитка
к фетру-подложке и фетр-подложка к грунтовке ЭП-0214. Конечно,
средства неразрушающего контроля были, но возникали сомнения в
правильности этих показателей, так как цена вопроса была исключи-
тельно высокой. Меня самого этот вопрос очень сильно беспокоил, и
я вспомнил, что некоторые аксессуары в ванных комнатах крепятся
к кафелю на присосках, и сказал об этом Лозино-Лозинскому. Он эту
идею воспринял и реализовал. И появилась полная уверенность в
качестве приклеивания, так как с помощью присосок определялась
прочность приклейки каждой плитки.
В обеспечении надёжной антикоррозионной защиты и стабильной
тепловой защиты многоразового корабля «Буран» большую роль
играют антикоррозионные и адгезионные грунтовочные покрытия,
сочетающиеся с клеем «Эластосил 137-175М», применённым для при-
клеивания теплозащитных плиток.
Адгезионные грунты в сочетании с клеями выполняют несколько
функций:
—	предохраняют (в химическом смысле) чистоту подготовленных
поверхностей склеиваемых субстратов и увеличивают допустимый
срок между моментом завершения процесса подготовки склеиваемых
материалов и началом операции склеивания;
—	обеспечивают антикоррозионную защиту металлических суб-
стратов;
—	позволяют увеличить межоперационное время и повышают гиб-
кость производства.
С этой целью В.Н. Владимирским и В.А. Кузнецовой были исследо-
ваны грунтовки на основе модифицированных эпоксидных олигомеров:
ЭП-076, ЭП-0214, ЭП-0215, а также акриловых (АК-0209) и кремнийор-
ганических связующих (КО-052) в качестве защитно-адгезионного под-
слоя, сочетающегося с клеем «Эластосил 137-175М». Исследователи
определили исходную адгезионную прочность вышеуказанных грунто-
вок, влияние режимов отверждения на адгезионную прочность грунто-
вок к сплавам 1201 и Д16-Т1. Была определена прочность при сдвиге
клеевых соединений, выполненных по грунтовкам ЭП-076, ЭП-0214,
ЭП-0215, АК-0209, КО-052 с применением клея «Эластосил 137-175М»
31
при комнатной температуре и при температуре 200°С. Клеевые со-
единения, выполненные по грунтовке ЭП-0214, как по прочности,
так и по характеру разрушения превосходят другие грунтовочные
покрытия.
На основании проведённых исследований были выбраны оптималь-
ные варианты защитно-адгезионного подслоя, состоящего из двух слоёв
грунтовки ЭП-0214, а также режим её отверждения. Защитно-адге-
зионный подслой на основе грунтовки ЭП-0214 в сочетании с клеем
«Эластосил 137-175М» показал достаточно высокие характеристики
при сдвиге, при 100%-ном когезионном разрушении по клею без раз-
рушения грунтовочного слоя.
Было исследовано влияние подготовки поверхности алюминиевых
сплавов (режимы сернокислотного и хромовокислотного анодирова-
ния), а также режимов отверждения грунтовки ЭП-0214 на адгезию.
Была исследована прочность при сдвиге и равномерном отрыве клеевых
соединений, выполненных по грунтовке ЭП-0214 с применением клея
«Эластосил 137-175М», в исходном состоянии, при температурах +200
и -130°С, а также после термоциклирования -130...+200°С в течение
105 циклов, после испытаний в тропической камере, после термоста-
рения при температуре 200°С в течение 50 часов. Грунтовка ЭП-0214
была также применена для внешних поверхностей створок отсеков
полезного груза из углепластика.
В.Н. Владимирским, В.А. Кузнецовой и А.Г. Мерлиной (НПО «Мол-
ния») было также исследовано влияние протекторной защиты грунтовки
ЭП-0214 на свойства клеевых соединений при сдвиге с использованием
клея «Эластосил 137-175М», выбран протекторный состав ЗПС-1 для
временной защиты поверхностей и агрегатов, окрашенных грунтовкой
горячей сушки, на период транспортировки и хранения.
В.Н. Владимирский и Л.Л. Никифорова разработали токопро-
водящий состав на основе антикоррозионной пасты ВП-1, а также
технологию применения токопроводящего состава для обеспечения
металлизации и одновременной защиты от коррозии.
Система адгезионно-защитных покрытий на основе грунтовки
ЭП-0214 была также исследована в качестве защитного покрытия ра-
кеты-носителя «Энергия». После проведения длительных испытаний
эту систему покрытий использовали для защиты металлических по-
верхностей ракеты.
Были разработаны системы лакокрасочных покрытий для защиты от
коррозии модуля «К» и агрегата 813 для «Бурана» и выбраны оптималь-
ные режимы нанесения и формирования систем покрытий. Для покрытий
внутренней поверхности модуля «К» особое внимание уделялось режи-
мам отверждения. Выбор оптимального режима отверждения системы
покрытий на основе грунтовки АК-070 и эмали ЭП-140 был связан с
32
испытаниями в Институте медико-биологических проблем (определение
выделения токсичных продуктов).
Для оказания технической помощи Тушинскому машиностроитель-
ному заводу по освоению технологии применения грунтовки ЭП-0214
в условиях двухсменной работы была организована комплексная
бригада в составе В.А. Кузнецовой, Н.И. Балакина, Е.Н. Зиновьевой,
Н.П. Верениновой и В.Г. Емелькина.
Поддержание теплового баланса космического корабля «Буран»
организовали с помощью пассивных систем терморегулирования (тер-
морегулирующие лакокрасочные покрытия). Известно, что они суще-
ственно дешевле, а во многих случаях и надёжнее активных систем.
Терморегулирующие покрытия (ТРП), разработанные ВИАМом,
в зависимости от радиационных оптических характеристик (погло-
щательной, отражательной и излучательной способности солнечной
радиации) подразделяются на классы: «солнечные отражатели» — цвет
белый, «истинные отражатели» — цвет серебристый, «истинные по-
глотители» — цвет чёрный или тёмно-серый.
Специально для космического аппарата «Буран» (для внутренней
поверхности створок отсека полезного груза и панелей РТО) В.А. Мо-
лотовой и Н.Е. Маловой были разработаны ТРП класса «солнечные
отражатели» — эмаль КО-5191А и бензоспиртостойкая эмаль КО-5258
(для комплекта оборудования космонавтов: шлем, ранец). На неко-
торые элементы конструкции эмаль КО-5191А наносилась на Ново-
сибирском авиационном заводе под руководством В.А. Молотовой и
Н.Е. Маловой.
Для элементов конструкции шасси и панели под ЭВТИ ими же были
рекомендованы ТРП класса «истинные отражатели» — эмали ВЭ-30
серебристая и ВЭ-50Э (с повышенной бензостойкостью), разработан-
ные специально для «Бурана».
На сотовых конструкциях «Бурана» (кожух PH-ВТ) и щитках элерона
применены ТРП класса «истинные поглотители» — эмали КО-818«К»,
КО-819, КО-819А и ВЭ-38 со стабильными показателями при длитель-
ном термостарении при температуре до 800°С.
Так как в условиях космоса наиболее сильное воздействие на орга-
нические материалы оказывают такие факторы, как УФ-излучение, ком-
плексное облучение протонов, электронов, гамма-излучение, глубокий
вакуум (усиливающий газовыделение материалов), перепады температур
при выходе из атмосферы и входе в неё, то стабильность терморегули-
рующих покрытий в рабочих условиях является одним из основных
показателей. Результаты первого полёта «Бурана» показали, что все
применённые терморегулирующие покрытия испытания выдержали.
Специально для МКС «Буран» В.А. Молотовой и Н.Е. Маловой
было разработано термостойкое терморегулирующее покрытие —
33
эмаль ВЭ-38, содержащая тугоплавкое бескислородное соединение.
Покрытие на основе эмали ВЭ-38 имеет степень черноты более 0,8 в
интервале температур до 800°С и термостойкость в течение 200 ча-
сов при температуре 700°С и в течение 100 часов — при температуре
800°С. Покрытие выдержало ускоренные коррозионные испытания в
течение одного года в камере, имитирующей тропический климат, и
трёх месяцев в камере солевого тумана.
Одной из проблем при создании космического корабля «Буран»
было создание защитно-декоративного покрытия для нанесения
специальных знаков по разметке и маркировке для неметаллических
поверхностей (в частности, кремнийорганических герметиков). Для
этого А.А. Лебедевым была разработана кремнийорганическая эмаль
КО-5229 различных цветов, которая представляет собой двухкомпо-
нентную систему, состоящую из полуфабриката эмали и отвердителя.
Отличительная особенность данной эмали состоит в том, что она на-
носится на поверхность материала на основе кремнийорганического
герметика без подслоя.
Покрытия на основе эмали КО-5229 обладают хорошей адгезией к
кремнийорганическим герметикам при температурах эксплуатации до
400°С. Отверждение покрытий происходит при температуре 12—35°С.
Также остро возникла необходимость дополнительной защиты
плиток теплозащитного покрытия и наиболее теплонагруженных эле-
ментов конструкции из углерод-углерода от воздействия воды и влаги
для предотвращения значительного увеличения веса конструкции и
изменения других свойств защищаемых материалов.
Было решено осуществить выбор «жертвенного» лакокрасочного
покрытия на период наземного хранения.
Были проведены исследования следующих лаков: акрилового АК-113,
перхлорвинилового ХВ-784 и фторопластового ФП-5182.
Основным условием применения лакового покрытия была его
«сублимация» при действии температур выше 300°С с сохранением
основных оптических коэффициентов (степень черноты) поверхностей
деталей из углерод-углеродного материала и плиток с силикатным
покрытием. Оценка потери в весе была проведена при постоянном на-
греве при температурах 400,600,800°С и показала, что лакокрасочное
покрытие на основе лака ФП-5182 сублимируется более полно уже при
400°С по сравнению с покрытиями на основе лаков АК-113 и ХВ-784.
С целью окончательного выбора «жертвенного» лакового покрытия
необходимо было определить изменение степени черноты основного
материала с предварительно нанесённым лаковым покрытием, про-
шедшим тепловое воздействие при 900°С в течение 20 минут.
34
На основании полученных результатов был сделан вывод, что ис-
следованные лаковые покрытия практически мало влияют на степень
черноты материала углерод-углерод.
Таким образом, для защиты элементов теплозащитного конструк-
ционного покрытия от воздействия воды и влаги выбран лак ФП-5182
холодного отверждения, представляющий собой раствор фторопласта
32Л марки «В» в смеси органических растворителей.
Лак ФП-5182, разбавленный до рабочей вязкости, наносился на
теплозащитную конструкцию методом пневматического распыления.
После высыхания образовывалась гладкая, ровная, без механических
включений плёнка, которая полностью сублимировалась в процессе
эксплуатации изделия вместе с загрязнениями, тем самым предотвра-
щая взаимодействие загрязнений неизвестного состава с силикатным
покрытием плитки.
Следует отметить, что на многие технические решения ВИАМом
были получены авторские свидетельства. Лично я являюсь соавтором
пяти авторских свидетельств (№187246, №278199, №281866, №309685
и №311503). Все эти изобретения были внедрены на НПО «Молния»
и Тушинском машиностроительном заводе. +
Щетанов Борис Владимирович (род. 1938 г.). Выпускник
Московского института стали и сплавов (1968 г.), доктор
технических наук, профессор. Работает в ВИАМе с 1967
года. Начальник лаборатории. Научное направление - поли-
кристаллические дискретные и непрерывные волокна оксида
алюминия и изделия из них. Награждён орденом Дружбы
Народов, медалями «Ветеран труда» и «В память 850-летия
Москвы», знаком «За заслуги перед ВИЛМ» 1 и 11 степени,
медалью имени академика С. Т. Кишкина..
Всё началось с листа кальки ----------------------------
За период работы над плиткой произошло много интересного, но осо-
бенно запомнился эпизод, случившийся в самом начале. Тогда во главе
новой лаборатории тугоплавких волокон и теплозащитных материалов
(Приказ о создании лаборатории от 12 апреля 1977 года) был назначен
Владимир Николаевич Грибков, только что защитивший докторскую дис-
сертацию. Шёл третий месяц со дня её образования. Но главный вопрос—
о выделении участка под плитку, ещё не был решён. Какую площадь надо
выделить? Где? Категория помещения? Какое оборудование? В один из
дней мы (Грибков, Уманцев и я) пришли на работу и собрались, чтобы
окончательно решить эти вопросы, обсудить, с чего начать, какое по-
требуется оборудование, другие насущные проблемы, например к кому
обратиться за советом и помощью. Вдруг раздался телефонный звонок.
Я ближе всех сидел у телефона и взял трубку. Голос из трубки спросил:
«Это кто — Володя?» Я ответил: «Это Борис». — «А где Володя? Пере-
дай ему трубку». Через несколько секунд озабоченный Грибков положил
трубку и сказал, что в четырнадцать ноль-ноль нас ждёт в министерстве
Строганов с планировкой производственного участка получения тепло-
защитной плитки (разговаривал с нами и.о. начальника Главного техни-
ческого управления Генрих Борисович Строганов).
Планировка — это серьёзная работа. Нужно учесть массу требований
по санитарным нормам, противопожарной безопасности, электробезопас-
ности, освещённости и т.д. Конечно, какие-то представления о том, как
должен выглядеть производственный участок, у нас были, но считать себя
специалистами в промышленном проектировании мы не могли.
36
Что делать? Беру два стула, ставлю их спинками друг к другу, снимаю
со стола лист оргстекла и кладу на спинки, а внизу ставлю лампу. Спраши-
ваю коллег: «А какое помещение нам выделяют?»—«Да вроде соседнюю
лабораторию хотят передать, но ещё не решили». Ну и ладно. Кладу на
оргстекло синьку с планом помещения, а сверху—кальку. Обвёл контуры.
И начали импровизировать. Производство у нас чистое, значит, надо
нарисовать шлюз. Там сотрудники, перед тем как войти, будут надевать
халаты, специальную обувь, мыть руки. «Дальше,—советует Грибков, —
в этом угловом квадрате будет комната для сотрудников. Здесь — рисуй
большой прямоугольник, пусть он обозначает установку формования
плитки. (Плитку формуют по бумажной технологии, из водной пульпы,
удаляют влагу под вакуумом. — Прим, авт.) Тут поставим два бокса для
взвешивания волокон и плитки и другой работы». Вспомнили ещё о дис-
тилляторах, сушильных шкафах, печах, другом оборудовании. Время к
двенадцати. Грибков подписывает наш «проект». Но надо ещё получить
визы руководства. Начальник в командировке, главного инженера нет
на месте. В тот момент за начальника в институте был его заместитель
Николай Митрофанович Скляров. Объясняем ему, что так, мол, и так, в
четырнадцать должны быть в главке с проектом планировки. «А что это
за помещение?» — спрашивает. «Да вот там, через коридор». — «Ну лад-
но, — говорит, — давайте. Дело-то важное. Всё равно там будут менять
тематику. Пусть ваше будет».
К Строганову успели вовремя. Он внимательно изучил нашу кальку,
расспросил о технологии получения плитки. Ответами остался доволен
(по крайней мере, нам так показалось) и утвердил планировку, наложил
визу: «Гл. инж. ВИАМ т. Каплину Ю.И. Прошу ввести данный участок к
1 сентября с/г. и доложить исполнение. Подпись. 19.7.77 г.».
Конечно, это была в значительной степени авантюра, оправданная
желанием сделать дело. Планировку потом исправляли и дорабатывали,
хотя основа её осталась неизменной, а «Буран» прошёл испытания и
слетал в космос.
Выбор материала --------------------------------
К моменту выхода приказа по изделию «305» теплозащитный материал,
в принципе, существовал. Это была плитка из кремнезёма. Однако было
понятно, что такая теплозащита не годится для многоразового корабля.
Один раз слетать в космос на машине, защищённой кремнезёмной плит-
кой, можно, и она даже выдержит запредельный нагрев при посадке, но
при охлаждении неминуемо разрушится из-за высокого коэффициента
теплового расширения (КТР) или ещё раньше усядет вследствие высокой
пористости волокон. Дело в том, что технологии изготовления кремне-
37
зёмных и кварцевых волокон отличаются друг от друга. Во-первых, крем-
незёмные волокна обладают высокой пористостью, которая образуется
при удалении из них щелочных и щёлочноземельных элементов. Кроме
того, следы этих элементов вызывают кристаллизацию аморфного кварца
в а-кристобалит, который имеет крайне высокий КТР. Следствием этого
является разрушение волокон. Было ясно, что для изготовления плитки
многоразового использования нужен кварц высокой чистоты, не менее
99,97. Такого кварца в СССР не было. Для начала пришлось закупить во
Франции тонну кварцевых волокон, изготовленных из бразильского квар-
ца. Но строить такую серьёзную и на тот момент совершенно секретную
работу на импортном материале было нельзя. Поэтому Министерство
геологии получило задание найти в нашей стране месторождение кварца
подходящей чистоты. И оно было найдено—Кыштымское месторождение
(Южный Урал).
И только после этого во ВНИИСПВе (Институт стеклопластиков и
стекловолокна в д. Андреевка, под Крюковом.—Прим, ред.) приступили
к работам по изготовлению кварцевого волокна диаметром 3 мкм и орга-
низации его тоннажного производства. Необходимые для этого кварцевые
штабики диаметром ~200 мкм вытягивали в Гусь-Хрустальном.
Первые плитки получились хорошие, однако через некоторое время
пошёл сплошной брак. Оказалось, что весьма важным была не только чи-
стота исходного материала и чистота работы с ним, но и условия обжига.
Когда в обжиговую печь попадали примеси, грубо говоря, когда плитку
ставили в «грязную» печку, всё усаживалось и рассыпалось.
Между прочим, проблема с чистотой материалов и соблюдением чи-
стоты в технологии была и при работе с покрытиями. Борьба шла за то,
чтобы в покрытиях не было примесей, которые могли бы повлиять на
свойства и плитки, и самого покрытия, но одновременно присутствовали
бы вещества (или вещество), защищающие плитку. Таким соединением
оказался тетраборид кремния.
Равная по массе, _________________________________________
но вдвое более прочная
Созданная в ВИАМе теплозащитная плитка не уступала американской,
которой защищали шаттлы, по теплофизическим свойствам. Но она,
оказалась при практически одинаковой плотности вдвое более прочной.
Американская плитка выдерживала напряжение сжатия до 0,2 МПа, а
наша — до 0,4 МПа. За счёт чего это получилось?
Обычно в материалах, пространственная структура которых состоит
из относительно длинных волокон, прочность зависит от их количества:
38
чем больше волокон в единице объёма — тем выше прочность. Но для
теплозащитной плитки содержание волокон критично: чем оно выше,
тем плитка тяжелее, тем выше её теплопроводность и соответственно
хуже теплозащитные свойства. Для обеспечения стабильной простран-
ственной структуры плитки нужно обеспечить неподвижность волокон
относительно друг друга. И американцы, и мы подходили к решению этой
задачи одинаково: массу волокон пропитывали специальным составом,
который за счёт сил поверхностного натяжения распределялся каплями
по волокнам, а затем полимеризовался. В результате в местах, где волок-
на соприкасались или располагались на расстоянии менее двух толщин
плёнки, между ними образовывался связующий мостик. Но разница за-
ключалась в том, что для пропитки нам удалось создать такую эмульсию,
которая скапливалась в капельку в «узлах», то есть в местах соприкосно-
вения волокон. Эти соединения оказались чуть более массивными, чем в
американской плитке, но вдвое более прочными. При этом волокна вне
«узлов» оставались практически чистыми.
Сейчас уже трудно сказать, занимались этим американцы или не об-
ратили внимания, считая, что по расчёту хватит прочности на уровне
0,2 МПа. Но после полёта «Бурана» на его корпусе было повреждено или
потеряно не более шести плиток. У американцев на их шаттлах этот по-
казатель был существенно выше, что и закономерно: прочность плитки
ниже — надёжность соответственно тоже ниже.
Кстати, нашу плитку мы испытывали совместно с французами (работы
проходили во Франции). Тогдашний французский президент Франсуа
Миттеран был в курсе этих работ. На уровне президента в ВИАМ по-
ступила просьба передать французам технологию изготовления плитки,
поскольку для европейского мини-шаттла, над которым тогда трудилось
Европейское космическое агентство, именно плитки не хватало. Однако
мы от такой передачи отказались (американцы, впрочем, тоже европейцам
свою плиточную технологию не раскрыли). Мы в то время кроме про-
граммы по «Бурану» вели также работы и по некоторым другим близким
темам, в том числе и сходными с европейскими. Очень интересным был
проект организации так называемого воздушного старта. Космический
комплекс должен был взлетать с самолёта типа «Mpia» (Ан-225).+
39
Солнцев Станислав Сергеевич (род. 1936 г.). Выпускник МХТИ им.
Д.И. Менделеева (1959 г.), доктор технических наук, профессор.
Работает в ВИАМе с 1959года. Советник Генерального директора.
Научное направление - высокотемпературные эмали, защитные
технологические, антиокислительные, зрозионностойкие и
терморегулирующие покрытия. Лауреат премии Правительства
РФ. Заслуженный изобретатель РФ. Действительный член Аме-
риканского керамического общества. Награждён орденом Дружбы
народов, медалями «Ветеран труда» и «В память 850-летия
Москвы», знаками «Почётный авиастроитель», «За заслуги перед
ВИАМ» / степени, медалями имени академика СТ. Кишкина и
члена-корреспондента АН СССР А.Т. Туманова.
Три десятилетия в конце XX века, а точнее, 1960—1990 годы перенасы-
щены историческими событиями в области создания и практического
применения авиационной и космической техники. Вслед за полётами в
космос Юрия Гагарина и Германа Титова в 1961 году следует создание
и организация впервые в мире серийного производства (1967—1970 гг.)
стального истребителя МиГ-25. По тактико-техническим характеристикам
этот самолёт превосходил, да и по настоящее время превосходит все воен-
ные самолёты мира. В семидесятых и последующих годах решалась слож-
нейшая проблема по разработке газоплотных водородостойких покрытий
и технологии производства оболочек для тепловыделяющих элементов и
корпусов бортовых атомных электростанций, необходимых для обеспече-
ния электроэнергией длительных космических полётов. Одновременно с
нарастающим темпом разрабатывались жидкостные ракетные двигатели
(ЖРД) в конструкторских бюро Генеральных конструкторов В.П. Глушко,
Н.Д. Кузнецова и других для доставки на космические орбиты пилотиру-
емых космических кораблей и станций, для межпланетных аппаратов для
полётов на Венеру и Марс, для полёта советских космонавтов на Луну,
для межконтинентальных баллистических ракет, а в завершение — ЖРД
для ракеты-носителя «Энергия» по программе «Энергия—Буран». Однако
самым крупным событием конца XX века в области авиационной и косми-
ческой техники, бесспорно, является создание и полёт в автоматическом
режиме многоразового орбитального космического корабля «Буран».
Автору этих заметок довелось активно участвовать в указанных выше
событиях. В конце 1975 года меня вызвали в первый отдел ВИАМа и
предложили ознакомиться с письмом, на котором стоял гриф «Совер-
шенно секретно». Письмо вызвало определённое удивление. В нём была
всего одна строка примерно такого содержания — «Предстоит работа
по изделию “Буран”». Через некоторое время пришло письмо из одного
управления Министерства авиационной промышленности. Письмо было
с грифом «Секретно». Ознакомились с письмом практически все на-
40
пальники лабораторий ВИАМа. В письме предлагалось подготовиться к
работе по новому изделию. Однако какие-либо комментарии об изделии
и его Главном конструкторе отсутствовали. Такие письма были, как го-
ворится, «ни уму — ни сердцу». Соответственно и каких-либо действий
по ним не предпринималось, так как не имелось ни технических заданий
на материалы, ни конкретных сроков исполнения работ.
Определённый интерес вызвал у меня новый тип шифровки изделия.
Обычно приходилось работать по изделиям с шифрами типа «Сапфир»,
«Изумруд», «Яхонт» и т.п., то есть изделия часто шифровались по на-
званиям драгоценных камней. Бортовые электростанции шифровались
по названиям деревьев — «Бук», «Тополь». А теперь нам предлагалось
работать с опасным природным явлением — «Бураном». Что-то очень
грозное скрывалось под этим шифром. Все последующие события по-
казали, что мои предчувствия были недалеки от истины.
Время шло. В обильном потоке работ по созданию и внедрению вы-
сокотемпературных покрытий на серийных и опытных предприятиях
Минавиапрома, Минобщемаша, Минсредмаша и других отраслей про-
мышленности изделие под названием «Буран» выпало из памяти.
В понедельник 13 февраля 1976 года меня предупредили, что 14 фев-
раля в 11 часов в кабинете начальника института члена-корреспондента
АН СССР Алексея Тихоновича Туманова состоится совещание. На мой
вопрос о повестке дня совещания последовал ответ: «Вопрос на месте».
Это означало, что будет совещание с секретной повесткой дня. Приехав
в приёмную начальника института за 10 минут до начала совещания, с
удивлением обнаружил там только В.В. Чеботаревского — начальника
лаборатории лакокрасочных покрытий и В.Г. Набатова — начальника
лаборатории теплоизоляционных и текстильных материалов. Стали ждать
приглашения в кабинет начальника. Ровно в 11 часов мы вошли в кабинет
А.Т. Туманова, где уже находились заместители начальника института
Н.М. Скляров, Б.В. Перов и начальник лаборатории алюминиевых сплавов
академик И.Н. Фридляндер. Алексей Тихонович пригласил нас за стол и
сказал, что сейчас по территории института уже идёт заместитель Гене-
рального конструктора ОКБ им. А.И. Микояна Глеб Евгеньевич Лозино-
Лозинский, который расскажет о новом изделии. Не договорив эту фразу,
А.Т. Туманов встал, приветствуя вошедшего в кабинет Г.Е. Лозино-Лозин-
ского. Поздоровавшись с присутствовавшими, Лозино-Лозинский вновь
подошёл к А.Т. Туманову и поздравил его с днём рождения. (Н.М. Скляров
успел предупредить об этом гостя.) Не дожидаясь приглашения, Г.Е. Ло-
зино-Лозинский тихим спокойным голосом начал говорить о том, что ещё
до конца февраля будет подписано Постановление Центрального Комитета
КПСС и Совета Министров СССР о создании многоразового космического
корабля «Буран» в рамках космической системы «Энергия—Буран». Он
отметил, что это принципиально новый космический аппарат, который
41
рассчитан на 100 полётов в пилотируемом или автоматическом режи-
ме. Планируемая численность экипажа до 10 человек, стартовая масса
105 тонн, полезная нагрузка до 30 тонн. Для реализации Постановления
ЦК КПСС и СМ СССР в Минавиапроме создаётся научно-производствен-
ное объединение «Молния», в состав которого войдут конструкторское
бюро «Буревестник», предприятие «Молния» и некоторые другие орга-
низации МАП (Приказом МАП № 81 от 24 февраля 1976 года образовано
НПО «Молния» во главе с Генеральным директором, Главным конструкто-
ром Г.Е. Лозино-Лозинским). После общей характеристики орбитального
корабля Главный конструктор «Бурана» сделал паузу в своём сообще-
нии, а потом с нескрываемой озабоченностью сказал, что всё сложно в
многоразовом космическом корабле, но по многим вопросам пригодится
опыт, накопленный в авиационной промышленности. Однако есть одна
важнейшая проблема, абсолютно новая, от успешного решения которой
зависит вся программа, — это многоразовая теплозащита орбитального
корабля. Теплозащиту предполагается выполнить в виде пористых, очень
лёгких плиток, поверхность которых должны защищать эрозионностойкие
влагозащитные покрытия. Температура на поверхности плиток может
достигать 1250°С. Создание комплекса материалов для многоразовой
теплозащиты станет главной задачей ВИАМа на ближайшие годы. От-
ветственность за это направление работ целиком возлагается на ВИАМ.
Сказав, что это была предварительная ознакомительная информация и
что следующая встреча в ВИАМе должна состояться в конце февраля
после подписания Постановления ЦК КПСС и СМ СССР и Приказа
министра авиационной промышленности. На этом первая встреча в
ВИАМе с Г.Е. Лозино-Лозинским закончилась. А.Т. Туманов попросил
гостя остаться для приватной беседы.
Вторая встреча по проблеме «Бурана» состоялась в конце февраля в
кабинете А.Т. Туманова. В ВИАМ приехали заместитель министра авиа-
ционной промышленности Иван Степанович Силаев и Глеб Евгеньевич
Лозино-Лозинский. В совещании участвовали заместители начальни-
ка института, начальники лабораторий ВИАМа. Совещание открыл
И.С. Силаев. После короткого вступления он предоставил слово Лозино-
Лозинскому. На этой встрече Глеб Евгеньевич рассказал о конструкции
«Бурана» и необходимых металлических материалах — алюминиевых,
титановых, бериллиевых и жаропрочных сплавах. После общей характе-
ристики предполагаемых к применению неметаллических материалов и
остекления орбитального корабля Глеб Евгеньевич перешёл к конструк-
ции и материалам многоразовой плиточной теплозащиты. По мере того
как Главный конструктор рассказывал об особенностях многоразовой
тепловой защиты, складывалось впечатление, что НПО «Молния» рас-
полагает всей необходимой информацией по данному вопросу, а ВИАМу
предстоит только внимательно слушать специалистов НПО «Молния»,
42
переваривать информацию и выдавать соответствующие рекомендации,
то есть работать по указаниям НПО «Молния». Атмосфера совещания
накалялась. Именно в этот момент проявились опыт и мудрость А.Т. Ту-
манова. Прервав Г.Е. Лозино-Лозинского, Алексей Тихонович задал ему
простой вопрос — имеются ли технические задания на необходимые для
«Бурана» материалы и на многоразовую теплозащиту. Глеб Евгеньевич
не ожидал такого поворота событий. Он замешкался на мгновение, но
выхода у него не было. Он вынужден был сказать, что никаких техниче-
ских заданий на материалы и на теплозащиту в целом у «Молнии» нет.
И тогда А.Т. Туманов подвёл итог совещания: в отсутствие технических
заданий на материалы говорить не о чем. Будут разработаны и согласованы
с ВИАМом технические задания на материалы — будет создана много-
разовая теплозащита. А.Т. Туманов был дальновидным руководителем.
На разработку технических заданий на материалы тепловой защиты ушло
много времени, за которое мы успели подготовиться к решению сложных
научно-технических и организационных проблем.
Сотрудники ВИАМа не теряли времени в ожидании согласованных
ТЗ применительно к эрозионностойким влагозащитным терморегулиру-
ющим покрытиям наряду с решением организационных вопросов (новая
расстановка кадров в лаборатории, изыскание и обустройство чистых
лабораторных помещений и т.п.). Был выполнен комплекс исследований,
обеспечивших принятие тактических и стратегических решений в на-
правлениях синтеза составов и технологии приготовления и нанесения
чёрных и белых покрытий на материалы высокопористой подложки из
стеклянного волокна вместо отсутствовавшего в 1976 году материала из
кварцевого волокна.
После февральских совещаний обсуждение проблемы многоразовой
тепловой защиты для орбитального корабля «Буран» стало регулярным.
До февраля 1977 года наши работы постоянно находились под контро-
лем заместителя министра авиационной промышленности И.С. Силаева,
который собирал нас сначала еженедельно, а с сентября 1976 года — два
раза в месяц. После назначения И.С. Силаева первым заместителем мини-
стра в 1977 году вместо него совещания проводил заместитель министра
В.А. Михайлов.
На одном из совещаний И.С. Силаев заслушал доклады начальников
лабораторий о состоянии работ и дал задание изготовить 100 плиток раз-
мером 150x150x45 мм, нанести на эти плитки покрытие с высоким коэф-
фициентом черноты и передать их для испытаний в ЦАГИ им. Н.Е. Жу-
ковского. Выполнение этого задания казалось тогда невозможным. Не
было легковесных теплоизоляционных материалов, выдерживающих
температуру 1250°С для изготовления плиток, отсутствовали материалы
и технологии получения покрытий. Особенно меня тревожило отсутствие
информации о компонентах покрытий, способных придать им высокую
43
степень черноты и при этом не деградировать при высоких (1250°С) тем-
пературах. Однако все наши опасения и возражения были отвергнуты.
Оставалось только «засучить рукава» и интенсивно работать.
Теплозащитные плитки из супертонкого кварцевого волокна, гибкая
теплоизоляция из алюмосиликатных, высококремнезёмных и кварцевых
волокон, обладая необходимыми теплоизоляционными и другими важны-
ми свойствами, не могли быть применены непосредственно в конструкци-
ях многоразового орбитального корабля (ОК) «Буран». Они не обладали
целым рядом других свойств и характеристик, которые требовались по
условиям эксплуатации космического аппарата, а по некоторым пока-
зателям не удовлетворяли требованиям. К ним относятся, в частности,
эрозионная стойкость плитки и «гибкого одеяла», влагопроницаемость
плитки из-за пористости более 90%, повреждаемость при механических
воздействиях, большая вероятность загрязнения пылевидными частицами.
Применение специальных покрытий для многоразовой теплозащиты
МКС «Буран» было обусловлено не только необходимостью компен-
сации таких недостатков кварцевых плиток, как неудовлетворительная
эрозионная стойкость и интенсивная влагопроницаемость. Необходимо
было добиться снижения температуры поверхностей многоразового
космического корабля за счёт переизлучения тепловой энергии в окру-
жающую атмосферу, ограничения реакций гетерогенной каталитической
рекомбинации атомов азота и кислорода земной атмосферы, высокого
аэродинамического качества поверхностных слоёв покрытий и обеспече-
ния заданных геометрических параметров плиток (минимальные усадки
углов плиток с покрытием для обеспечения плотности стыков). Не менее
актуальными были вопросы доступности разработанных технологий для
промышленного приготовления и нанесения покрытий на сотни тысяч
плиток, контроля качества и ремонта покрытий, защиты от повреждений
в процессе монтажа и эксплуатации.
В качестве материалов подложки для изучения возможности нанесения
покрытий, а затем и для получения плиток были выбраны разработанные
в ВИАМе теплоизоляционные материалы ATM-10, ATM-11 и ATM-14 на
основе волокон из алюмосиликатных и подобных им стёкол. В качестве
материалов покрытий испытывались разработанные нашей лабораторией
фритты тугоплавких эмалей типа ЭВК-103 и технологические покрытия —
ЭВТ-100, ЭВТ-100К2, термостойкие стёкла типа «Пирекс» и некоторые
другие. Высокую степень черноты пытались обеспечить введением в эма-
ли оксида хрома, дисилицида молибдена и карбида кремния. К сожалению,
положительных результатов получить не удалось. Уже на стадии обжига
покрытий при 1200—1250°С наблюдались коробление, большие усадки
и потеря формы образцами. Из-за малой вязкости материалов покрытий
при указанных температурах сплошной слой на пористой подложке не
формировался. Наиболее целесообразным решением становилось ис-
44
пользование кварцевого стекла и высококремнезёмных (кварцеидных и
96% по SiO2) стёкол. Дефицитность и высокая стоимость этих стёкол в
расчёт не брали. Было разработано покрытие на основе кварцевого стекла,
пигментированное бором и оксидом хрома. В результате неимоверного на-
пряжения всех участников этой работы задание было выполнено. Плитки
с покрытием изготовлены и переданы для испытаний. Не имело большого
значения то, что материал плиток не отвечал техническим требованиям,
а покрытие не было влагозащитным, эрозионностойким и чёрным при
высокой температуре.
На примере этой работы не могу не отметить организаторский талант
И.С. Силаева. Он не только сумел направить наши усилия на разработку
требуемых материалов и покрытий, но и предложил освоить методологию
всей последующей работы по данной проблеме. Поэтому изготовление и
поставку на испытания в ЦАГИ первых 100 плиток с покрытием можно
рассматривать как генеральную репетицию всех последующих меро-
приятий, выполненных в 1977—1988 годах при создании многоразовой
плиточной теплозащиты «Бурана».
Неоднократно приходилось слышать о весьма высоком самомнении
американцев. Самонадеянность американцев наглядно проявилась и при
создании космического челнока. Выражалось это в обширных публика-
циях о конструкции, материалах и технологиях изготовления первого эк-
земпляра космического челнока под названием «Колумбия». Уверенность
американцев в том, что никто в ближайшие пятьдесят лет не сможет раз-
работать и изготовить многоразовый космический пилотируемый аппарат,
вероятно, притупила бдительность спецслужб США. В открытой печати
публиковались научные статьи, короткие заметки и реклама материалов и
теплозащиты космического челнока. Подробно описывались технологии
синтеза материалов, параметры проходных печей для обжига покрытий
и другого специализированного оборудования. Эти данные представляли
для нас несомненный интерес. Особую важность имела информация об
эрозионностойких влагозащитных покрытиях на плитках.
Нам были известны исследования и патенты по разработке покрытий
для теплоизоляционных и огнеупорных материалов, в которых использо-
вались в качестве компонентов карбид кремния, нитрид кремния, оксид
хрома. Основой этих покрытий были силикатные стёкла американской
фирмы «Корнинг Гласс» марок № 7913, № 7740, высококремнезёмное
стекло (96% SO2), кварцевое стекло. Эти покрытия получали традици-
онным способом связывания тугоплавких компонентов типа карбида
кремния стеклом при весьма высоких (>1300°С) температурах обжига.
В этом, возможно, следует искать основную причину недостаточной
термостойкости указанных покрытий. В процессе испытаний покрытия,
предназначенного для работы на плитках из кварцевого волокна при
1260°С, содержавшего более 90% (по массе) оксида кремния и карбида
45
кремния, возникали трещины уже после 20 циклов термических нагру-
жений, тогда как покрытие должно выдерживать без растрескивания не
менее 100 термоциклов.
Создание реакционно отверждаемого стекла (RCG) позволило решить
проблему покрытий для плиточной теплозащиты американского много-
разового корабля. Американцам удалось преодолеть большие технологи-
ческие трудности при формировании покрытий на теплоизоляционном
материале из кварцевого волокна. Из этих работ следует, что к покрытиям
для теплоизоляционных плиток из аморфного кварцевого волокна предъ-
являются весьма разнообразные и отчасти противоречивые требования.
Покрытие должно выдерживать рабочую температуру до 1260°С, причём
нагрев до столь высоких температур многократный, повторяющийся не
менее 100 раз. Температурные градиенты и исключительно резкие тер-
мические удары, которым подвергается покрытие, превышают 1000°С и
также являются многократными. Необходима высокая термостойкость
покрытия, так как одна из его функций состоит в защите высокопористой
подложки от попадания атмосферной влаги. Образование трещин в покры-
тии в результате термических ударов привело бы к проникновению влаги
в плитки теплоизоляции, увеличению её массы и к другим нежелательным
эффектам. Интенсивный нагрев и очень высокая температура могут со-
провождаться химическими процессами (сублимации, испарения и т.п.),
взаимодействием компонентов газовой среды, подложки и покрытия.
Это предопределяет необходимость физико-химической стабильности
системы покрытие—подложка. С целью предупреждения возможной кри-
сталлизации (кристобалитизации) волокна из окиси кремния, сохранения
аморфного состояния волокна в условиях высоких рабочих температур
для получения этого волокна используется окись кремния чистотой не
ниже 99,7%. Кристаллизация кварцевого стекла, как известно, сопрово-
ждается образованием кристобалита и растрескиванием изделий. Чистота
волокна и отсутствие нежелательных процессов его взаимодействия с
покрытием также являются важными условиями обеспечения надёжной
работы системы «покрытие — подложка».
Важнейшее требование, предъявляемое к покрытиям этого типа, со-
стоит в обеспечении высокой излучательной способности защитного слоя.
Согласно техническим заданиям, степень черноты покрытия должна быть
не ниже 0,8 и быть стабильной в процессе многократных воздействий
высокой температуры и других эксплуатационных факторов. Состояние
и свойства покрытия не должны изменяться при действии высокоско-
ростного газового потока и в результате трения потока о покрытие при
вхождении летательного аппарата в плотные слои земной атмосферы.
Кроме того, специфика материала защищаемой подложки, на которую
наносится покрытие, предъявляет ряд технологических требований, в
частности необходимость обжига покрытия при температурах, меньших
46
или равных температуре эксплуатации, во избежание недопустимой вели-
чины деформации и усадки плиток низкоплотной волокнистой кварцевой
теплоизоляции.
Для того чтобы получить покрытия, соответствующие приведённым
основным требованиям, пришлось изучить различные композиции.
Особенность исследований заключалась в подборе составов с низким
температурным коэффициентом линейного расширения для получения
удовлетворительного согласования с температурным расширением квар-
цевого стекла и высокой тугоплавкостью. Испытывали керамические
композиции на основе силикатов лития, алюминия. Удовлетворительных
результатов получить не удалось, что объясняется летучестью окиси ли-
тия при высокой температуре и низком давлении, а также загрязнением
материалом покрытия кварцевой волокнистой подложки и соответственно
её кристаллизацией.
Исследовали также группу покрытий, состоящих из композиций на
основе стёкол с очень низким температурным коэффициентом линейного
расширения. Их главным недостатком были интенсивная кристаллизация
при 1200°С и выше, загрязнение и кристаллизация подложки, очень вы-
сокая (>1300°С) температура обжига.
Наиболее перспективными оказались боросиликатные стёкла высокой
чистоты, отличающиеся сравнительно низким температурным коэффи-
циентом линейного расширения и достаточно высокой стабильностью
свойств при высоких температурах. Для предупреждения загрязнения
и кристаллизации подложки содержание щелочных окислов в составах
исходных стёкол не превышало 0,1% (по массе). Однако боросиликатные
стёкла высокой чистоты не обеспечивали получения удовлетворительного
покрытия при температурах обжига ниже 1260°С из-за плохого спекания
при этих температурах — они проявляли склонность к кристаллизации.
Попытки снизить температуру обжига путём введения в состав покрытия
различных плавней типа фритт на основе щелочного боросиликатного
стекла, боросиликатного стекла с высоким (до 30%) содержанием борного
ангидрида не дали положительных результатов. Ряд составов оказался
непригодным из-за высокой кристаллизационной способности либо
по причине недопустимо высокой температуры обжига для получения
сплошного защитного слоя.
Неудовлетворительные по результатам испытания покрытий, полу-
ченных по традиционным технологическим Схемам, были дополнены
изучением покрытий на основе многофазных фритт, а также композиций
с использованием химических реакций окисления—восстановления. В
последнем случае предполагалось, что с помощью химических реакций
восстановления можно уменьшить содержание кислорода в стекле и тем
самым повысить стабильность кварцевого стекла по сравнению с квар-
цевым стеклом, в котором соотношение количеств кислорода и кремния
47
отвечает стехиометрическому. Обеспечить стабильный ход реакций с
участием в качестве восстановителей кремния и углерода не удалось, так
как эти компоненты не стабилизировали стекло. Кроме того, окисление
углерода сопровождалось газообразованием и вспениванием стекла.
С целью предотвращения растрескивания, вызываемого тепловыми
и механическими ударами, размер плиток ограничен. Большинство из
них имеют квадратную форму в плане (15x15 см, 20x20 см). Толщина
плиток колеблется в широком диапазоне (от 0,5 см до нескольких де-
сятков миллиметров). Существует много специальных конфигураций и
размеров, которые диктует геометрия поверхности планера. Материал
плиток представляет собой превосходный изолятор, который способен
противостоять акустическим нагрузкам до 170 дБ и вибрациям. Так как
кварцевое волокноявляется оксидом, не требуется защиты от окисления,
в отличие от углерод-углерода и ниобия. Покрытие отступает от нижней
части боковых сторон плитки на 5 мм, чтобы мог осуществляться газооб-
мен во время как фазы подъёма, так и фазы спуска. Плитка на 93% состоит
из пустот. Для упрочнения шестой поверхности плитки использовалась
смесь кремнезоля и порошка аморфной окиси кремния.
В США, ещё задолго до первого полёта МКС «Колумбия», были про-
ведены исследования по созданию многоразовой теплозащиты. Резуль-
таты доложены в 1971 году в Калифорнии на конференции по разработке
космического летательного аппарата многоразового применения, органи-
зованной фирмой Society of Aerospace Materials. Рассматривались четыре
типа материалов для теплозащитных экранов космических аппаратов:
жаропрочные никелевые сплавы, сплавы на основе железа, композици-
онные материалы и материалы на основе диоксида кремния, муллита, а
также «Астрокварц», «Микрокварц». Для всех материалов была проблема
соединения с основной конструкцией и проблема защитных высокотем-
пературных покрытий.
Победителями в конкурентной борьбе вышли фирма «Локхид», разра-
ботавшая материалы типа Li-900, Li-1500 на основе кварцевого волокна,
и профессор Н.Е. Гольдштейн с сотрудниками, предложивший покрытие
на основе реакционно отверждаемого стекла. В 1972 году НАСА заключён
контракт на исследования нового покрытия из реакционно отверждаемого
стекла. Отмечалось, что покрытие стойко к дождевой эрозии, не поглощает
влагу и отражает большую часть тепловой энергии.
К сожалению, использовать опубликованную американскую инфор-
мацию в нашей практической работе мы не могли, у нас не было ни
материалов, ни оборудования, которыми располагали американцы. Всё
необходимое нам предстояло разработать, причём впервые и в кратчай-
шие сроки.
Американская информация о технологии получения реакционно
отверждаемого стекла и покрытия из него была очень интересной.
48
Старт многоразовой космической системы «Энергия — Буран».
о
I
2
Орбитальный самолёт. Проект «ОС-120».

о
Конструктивная схема орбитального корабля «Буран».

Изготовление плиток теплозащитного покрытия для «Бурана» на станке с числовым
программным управлением от ЭВМ. Тушинский машиностроительный завод (ТМЗ).
Лазерная установка для раскроя фетровой подложки под плитки теплозащитного
покрытия. ТМЗ.
5
6
Схема ориентации теплозащитных плиток на киле.
Схема ориентации теплозащитных плиток на крыле.
Нижняя поверхность
Раскрои плиточного теплозащитного
Схемы «регулярных» (а), «нерегулярных» (6),
сложных (в) и особо сложных теплоза-
щитных плиток (г).
Теплозащитные элементы крепились
на фетровых подложках. На рисунке
показана схема размещения фетровых
вкладышей на плоском участке обшивки
корабля.
Конструкция теплозащитного
элемента: 1 — плитка из во-
локнистого ТЗМ; 2 - демпфи-
рующая прокладка; 3, 6 — лако-
вое влагозащитное покрытие;
4, 5 - стекловидное эрозиестой-
кое покрытие (внешнее 4 и боко-
вое 5); 7 - клеевой слой.
Крупногабаритная деталь сложной формы -
носок крыла многоразового космического корабля
«Буран».
Силовые конструкции
Элементы конструкции корабля «Буран» в которых использованы титановые сплавы.
Байконур. Идёт монтаж системы «Энергия-Буран».
«Буран» сразу после посадки.

Панорама строительства Взлётно-посадочной полосы на космодроме Байконур.
1
 Посадка на космодроме Байконур. Истребитель сопровождения
пилотирует М. Толбоев.

Для проведения испытательных полетов был создан самолет-аналог. Выполненная
на этой машине обширная программа полётов позволила отработать систему
 автоматического управления кораблём "Буран", осуществить его успешный орби-
тальный полёт и посадку.Всеработы по проекту «Энергия-Буран» были засекрече-
ны. Но времена меняются, и вот уже самолёт-аналог разместился в техническом
музее в Германии.

Момент посадки. Масштаб можно оценить по изо-
бражению людей в нижней части снимка слева.

В/ч
AB-4
Метеорологи предрекали на время старта ухудшение погоды. И не ошиблись.
Но полёт состоялся.
В отличие от американской системы у нас для запуска многоразового корабля ис-
пользовалась «универсачьная» ракета, на которой запускаются в космос и другие
изделия.
БОР — макет для натурных испытаний. Эти аппараты совершили несколько по-
лётов, в том числе орбитальных. Именно на них прошли испытания многих техни-
ческих решений, в том числе и по теплозащите.

Окончательные операции по подготовке «Бурана» к полёту проводили на Байконуре.

Сборка корабля «Буран» на Тушинском машиностроительном заводе.
На вибростенде в НПО «Молния» испытывали все ответственные детали
и элементы «Бурана». На снимке — испытания носовой частик корабля.
Вид кабины пилотов «Бурана».
В кормовой части «Бурана» теплозащита работала в условиях высоких термических
и акустических нагрузок.
Продувочные модели корабля «Буран» и экспериментального аппарата Бор.
«Буран» собрали на Тушинском машиностроительном заводе. На испытания в
Жуковский его доставили на барже по Москве-реке. Ни по жечезной, ни по авто-
мобильной дороге перевезти корабль было невозможно — не позволяли габариты.

По сравнению с «Мрией» «Буран» выглядит малышом.
На экране компьютера это выглядит так. В жизни выглядечо так же.
Взчёт гигантов. Такое доводилось видеть не многим.
Птички прилетели.

Отработка воздушной транспортировки орбитального корабля на самолете-
носителе ВМ-Т «Атлант» с использованием габаритно-весового макета изделия
004 - 0К-МЛ1 в декабре 1983 г.
«Буран» на самолёте Ан-225 «Мрия».
Мне предстояло срочно решить, по какому направлению идти при раз-
работке эрозионностойких покрытий для отечественной плиточной
теплозащиты «Бурана»: взять американский вариант или продолжить
исследования двухслойных покрытий, предложенных нами Г.Е. Лозино-
Лозинскому на еженедельных совещаниях в его кабинете по средам.
В ВИАМе А.Ю. Берсеневым с сотрудниками были проведены экс-
перименты по варке реакционно отверждаемого стекла. Эксперименты
подтвердили наши предположения о нестабильности его свойств и состава
из-за высокого содержания борного ангидрида. Другим противопоказани-
ем были очевидные трудности организации промышленного производства
этого стекла. В нашей стране не имелось соответствующих производств,
специалистов, а главное — людей, заинтересованных в сложной и от-
ветственной работе по поставке Тушинскому машиностроительному за-
воду (ТМЗ), которому было поручено изготовление «Бурана», крупных
промышленных партий реакционно отверждаемого стекла. Кроме того,
разработка технологии получения этого стекла в лабораторных условиях,
как и последующие создание и организация его серийного производства,
потребовали бы очень много времени, могли привести к срыву всех сроков
изготовления «Бурана».
В институте имелась американская плитка с покрытием на основе
реакционно отверждаемого стекла. Внешний вид покрытия не создавал
впечатления о высоком качестве и однородности защитного слоя. По-
крытие шероховатое, пористое, поверхность неровная, разнотонная по
цвету, углы плитки с усадками.
Все эти факторы подвигнул и меня на принятие рискованного решения:
во-первых, отказаться от американской технологии получения реакционно
отверждаемого стекла и покрытия на его основе и, во-вторых, разработать
составы и технологии отечественных покрытий для плиточной теплоза-
щиты «Бурана».
Американцы много писали о необходимости соблюдать высокую сте-
пень чистоты при производстве теплозащитных плиток из кварцевого
волокна. Для обеспечения чистоты в производственных помещениях они
использовали комплекс мероприятий: спецодежду и обувь, многократ-
ную мокрую уборку, специальную футеровку и безопасные нагреватели
в печах, контроль атмосферы печей и др. В радиусе около километра от
завода, где изготавливалась «Колумбия», были удалены все цветы и ско-
шены травы, дающие пыльцу при цветении. Необходимость соблюдать
чистоту связана с влиянием загрязнений на кристаллизацию кварцевого
стекла при нагревании.
Эта проблема очень скоро появилась и у нас. Для повышения техно-
логической культуры исследований в помещениях лаборатории были
вывешены красочные плакаты с призывами соблюдать высокую чистоту
в помещениях, а сотрудники проходили регулярный инструктаж по пра-
49
вилам соблюдения чистоты при проведении экспериментальных работ.
Были приобретены специальные кварцевые колпаки и контейнеры, в
которых проводился обжиг покрытий. По этой причине эксперименты
значительно усложнялись, требовалось больше времени. Скоро от этих
способов защиты отказались, доказав, что кристобалит в покрытиях и
плитках не образуется, если используются сырьевые материалы высокой
чистоты (бесщелочные стёкла, деионизированная вода и т.д.).
Для изыскания сырьевых материалов покрытий и оснастки состоялись
многочисленные командировки на предприятия Минэлектронпрома, Мин-
химпрома, Минстройматериалов, в институты АН СССР и УССР, в г. Лобня,
Гусь-Хрустальный, Саранск, Донецк, Ереван, Обнинск, Киев и др.
Для создания эрозионностойких терморегулирующих покрытий впер-
вые в ВИАМе разработано соединение с уникальными свойствами —
тетраборид кремния, который является оптически активной добавкой,
обеспечивающей стеклокерамическим покрытиям устойчивые излуча-
тельные характеристики и способность к реакционному отверждению при
высоких температурах обжига. В ВИАМе были разработаны технология
получения, необходимая техническая документациям организовано из-
готовление опытных партий тетраборида кремния для поставки его на
ТМЗ. Широкая кооперация с академическими и отраслевыми институ-
тами, предприятиями авиационной, химической, электронной и других
отраслей промышленности позволила в кратчайшие сроки организовать
промышленный выпуск исходных компонентов покрытий—кварцевых и
высококремнезёмных стёкол, тетраборида кремния. При участии НИИ тех-
нического стекла в Институте электровакуумного стекла в г. Ереване были
построены специальные гарнисажные печи, на которых изготавливались
штабики из высококремнезёмных стёкол, которые поставлялись в НПО
«Технология» (г. Обнинск) для приготовления порошков и отправки их на
ТМЗ. На Донецком заводе химреактивов было организовано изготовление
в необходимых количествах тетраборида кремния для ТМЗ и ВИАМа.
На начальной стадии работы из-за отсутствия теплоизоляционного
материала на основе супертонкого особо чистого кварцевого волокна нам
пришлось наносить покрытия на образцы из материала ATM-10. Главным
компонентом этих покрытий стал порошок из кварцевого стекла, который
получали измельчением стеклянных палочек и трубок. Последующий
помол кварцевого стекла в фарфоровых барабанах сопровождался двумя
новыми проблемами—плохой седиментационной устойчивостью водных
кварцевых суспензий и образованием кристобалита (кристаллизацией)
при нагревании покрытий. Успешное решение этих проблем позволило
создать грунтовый слой как на ATM-10, так в дальнейшем и на кварце-
вых плитках. На грунтовый слой покрытия с высокой степенью черноты
(>0,8) стали наносить внешнее реакционно отверждаемое покрытие из
высококремнезёмного стекла и тетраборида кремния.
50
Весь 1976 год разработчики материалов для многоразовой теплозащиты
«Бурана» работали в соответствии с Приказом МАП № 106 от 15 марта
1976 года, протоколами и прямыми указаниями руководства министерства
и института.
В декабре 1976 года скоропостижно скончался начальник ВИАМа
член-корреспондент АН СССР Алексей Тихонович Туманов. На некоторое
время мы лишились мощной поддержки и защиты опытного руководителя.
Начальником института был назначен сорокачетырёхлетний Радий
Евгеньевич Шалин.
Министр авиационной промышленности П.В. Дементьев Приказом
№ 16 от 17 января 1977 года обязал ВИАМ выполнить комплекс работ по
созданию теплоизоляции для МГД-генератора (такой шифр был присвоен
«Бурану» в открытой переписке) для повышения ресурса его работы. С
целью разработки теплоизоляции в соответствии с Приказом министра и
техническим заданием НПО «Молния» в 1977 году был выпущен Приказ
по ВИАМу № 36 от 18 марта 1977 года. В соответствии с ним в институте
была создана бригада под руководством заместителя начальника инсти-
тута Э.К. Кондрашова. В задачу бригады входила координация научных
исследований по разработке и испытаниям теплоизоляции, технологии
её изготовления, методам контроля, а также организация работ по изго-
товлению элементов теплоизоляции и их монтажу. В состав комплексной
бригады вошли 32 человека: начальники лабораторий как руководители
работ по профилю лаборатории и ведущие специалисты лабораторий в
качестве ответственных исполнителей. По покрытиям руководителем
работ был назначен начальник лаборатории № 32 кандидат технических
наук С.С. Солнцев, ответственным исполнителем — начальник сектора
кандидат технических наук В.А. Розененкова.
Для разработки материалов цлиток из кварцевого волокна в ВИАМе
создаётся новая лаборатория № 4Т. Выходит Приказ по ВИАМу № 68 от
31 мая 1977 года, которым лаборатории-исполнители обязывались изгото-
вить и поставить в июне—июле 1977 года на НПО «Молния» не плитки, а
конструктивные элементы теплозащиты из материалов ATM-11, ATM-14
и из кварцевого волокна. Поставку кварцевого волокна должно было обе-
спечить в том же июне месяце НПО «Молния». Приказ подписан 31 мая,
а в июне лаборатории ВИАМа обязаны были изготовить по 10 плиток
из каждого материала, нанести на них наружное и боковое покрытия,
изготовить партию клея, фетровые прокладки и приклеить последние на
шестую поверхность плиток. Контроль за исполнением этого Приказа был
очень жёстким и со стороны НПО «Молния», и со стороны министерства.
Например, для разработки покрытий требовались значительные количе-
ства образцов материалов, оставляло желать лучшего и качество образцов
из стеклянного волокна. Для проведения необходимых экспериментов с
покрытиями обеспеченность образцами не превышала 25—30%. Отмеча-
51
лась неоднородность пористой структуры волокнистых материалов, что
требовало специальной подготовки поверхности образцов и провоциро-
вало образование трещин в покрытиях. В связи с этим у разработчиков
материалов плитки и разработчиков покрытий возникали взаимные пре-
тензии, а зачастую и напряжённость в отношениях.
Приказ №68 был выполнен. С некоторым опозданием в ВИАМе
были изготовлены в заданных количествах элементы теплозащитной
изоляции (ТЗИ) и переданы на НПО «Молния» для испытаний. Однако
потребовалось ещё 8—10 лет, чтобы теплозащитные элементы для «Бу-
рана» на Тушинском машиностроительном заводе начали производить в
промышленных масштабах, а блоки из кварцевого волокна, компоненты
эрозионностойких покрытий, клеи, фетровые прокладки и многие другие
материалы, разработанные в ВИАМе для «Бурана» в соответствии с тех-
ническими заданиями, стали поставляться на НПО «Молния» и на ТМЗ
согласно утвержденным графикам.
Интенсивность работ по созданию эрозионностойких влагозащитных
терморегулирующих покрытий для многоразовой плиточной теплозащи-
ты орбитального корабля «Буран» не спадала около 13 лет. Большинство
участников этой работы начали её молодыми специалистами в возрасте
24—26 лет (А.Ю. Берсенев, Г.А. Соловьёва, Н.В. Исаева, Г.Н. Богдюн,
С.Ф. Летов и др.), как и молодые исследователи в возрасте 30—35 лет
(В.М. Тюрин, Е.В. Семёнова, И.Н. Донианц, А.Н. Лебедчикова, З.И. Ря-
ховская, Е.М. Мягкий и др.), а к моменту завершения её стали не только
высококвалифицированными специалистами в области высокотемпера-
турных покрытий, но и опытными организаторами инженерно-техниче-
ских работ. Например, А.Ю. Берсенев, молодой специалист-инженер, к
моменту запуска «Бурана» в космос стал кандидатом технических наук.
Активно участвуя в разработке составов покрытий, он выполнил огромный
объём работ по организации их испытаний в ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского,
ЛИИ им. М.М. Громова, НПО «Молния», институтах Академии наук. На
полигоне Капустин Яр А.Ю. Берсенев контролировал качество покрытий
на изделиях «Бор-4» и участвовал в подготовке к запуску первого и второго
лётных экземпляров орбитального корабля «Буран».
Самыми «старыми» разработчиками покрытий в 1976 году были на-
чальник лаборатории С.С. Солнцев (39 лет), начальники секторов В.А. Ро-
зененкова (41 год), В.В. Швагирева (42 года). На нашу долю пришлись
весьма ответственные направления работ лаборатории—создание и вне-
дрение защитных технологических покрытий на предприятиях оборонных
отраслей промышленности, разработка газоплотных водородостойких
эмалей для бортовых атомных электростанций, синтез и внедрение вы-
сокотемпературных покрытий для защиты от возгорания деталей жид-
костных ракетных двигателей, защита покрытиями деталей авиационных
газотурбинных двигателей. Однако главной в течение тринадцати лет для
52
нас оставалась проблема создания и внедрения покрытий для многоразо-
вой плиточной и гибкой теплозащиты орбитального корабля «Буран».
Интенсивность работ по «Бурану» незначительно снизилась в 1980—
1981 годах. Связано это было с предположениями о том, что США затеяли
провокацию с созданием космического челнока с целью втянуть нашу
страну в большие материальные затраты, ослабить экономику СССР.
Однако в 1983 году космический челнок шаттл совершил свой первый
полёт. После этого полёта работа коллектива лаборатории практически
полностью была посвящена отработке технологии покрытий и их ис-
пытаниям по всему комплексу предъявляемых технических требований.
Нас спасало то, что к этому времени уже были разработаны: эрозионно-
стойкое покрытие с высоким коэффициентом черноты марки ЭВЧ-4М1 и
белое покрытие марки ЭВС-4. Разработке этих покрытий предшествовали
серьёзные организационные мероприятия в лаборатории, институте, на
ТМЗ и на НПО «Молния».
В лаборатории нам пришлось разбить весь коллектив на пять групп:
одна занималась всеми задачами лаборатории, не касаясь работ по ОК
«Буран», четыре занимались разработкой состава и технологии эрозион-
ностойкого чёрного покрытия для теплозащитных плиток. Работали эти
группы в четыре смены, то есть лаборатория перешла на круглосуточную
работу. Мне, как научному руководителю работ, приходилось отслежи-
вать результаты экспериментов, полученные каждой из групп, вносить
необходимые коррективы в составы покрытий, режимы обжига и другие
технологические операции. Соответственно мой рабочий день достигал
16—18 часов. Такой режим работы лаборатории поддерживался в течение
нескольких недель до тех пор, пока не было получено стабильное тре-
щиностойкое и термостойкое по испытаниям в ЦАГИ чёрное покрытие.
Примерно в это же время разработкой покрытий стала заниматься
группа специалистов, уволившихся из ВИАМа и перешедших на работу
в НПО «Молния». Образование указанных групп нас не волновало. Плохо
было то, что покрытия всех конкурирующих разработчиков покрытий
испытывались на одном плазмотроне в Институте проблем механики АН
СССР. Значительно сократились наши возможности для плазмохимиче-
ских испытаний. Кроме того, НПО «Молния» оплачивало эти испытания,
в том числе испытания образцов ВИАМа. Очень скоро мы получили отри-
цательное заключение ИПМ на наши образцы. У нас возникли вопросы —
в чём дело? Предыдущие испытания заканчивались положительными
результатами. После неоднократных острых дискуссий со специалистами
ИПМ АН СССР и НПО «Молния» по вопросу качества наших покрытий
пришлось искать другое место для испытаний наших образцов. Причина
отрицательных результатов испытаний покрытий в ИПМ АН СССР, по
нашему мнению, состояла не только в грязном воздухе вокруг этого ин-
ститута (район метро «Юго-Западная»).
53
Аналогичный плазмотрон, к нашей радости, имелся в Лётно-исследо-
вательском институте им. М.М. Громова (ЛИИ) в г. Жуковском. Институт
расположен в сосновом лесу, рядом большое лётное поле, где испытыва-
ются новейшие самолёты и вертолёты и предстоят испытания ОК «Буран».
Начальник лаборатории ЛИИ Александр Григорьевич Шибин проявил
большой интерес к испытаниям наших покрытий. Сотрудники лабора-
тории П.Н. Пантелеев, А.Н. Сучалко и другие специалисты с большой
ответственностью делали препарирование образцов, выдерживали режим
плазмохимических испытаний покрытий. На стенде ВЧИ-63/ 5.28 НИО-7
ЛИИ в условиях обтекания образцов высокодиссоциированным воз-
душным потоком с температурой 6000—8000 К подтвердилась хорошая
термохимическая устойчивость покрытия при рабочих температурах.
Результаты испытаний были весьма удовлетворительными. Покрытия
выдержали самые жёсткие режимы полёта ОК «Буран». Эти результаты
принесли важную информацию А.Г. Шибину и другим сотрудникам ЛИИ,
так как в 1984 году им при нашем участии предстояло готовить к запуску
экспериментальные космические аппараты «Бор-4» (искусственные спут-
ники Земли серии «Космос»), основной задачей которых были испыта-
ния плиточной теплозащиты. Плодотворное творческое сотрудничество
с А.Г. Шибиным и специалистами ЛИИ продолжается более 30 лет. В
первом десятилетии XXI века наши совместные усилия были направлены
на создание теплозащиты для гиперзвуковых летающих лабораторий.
Трудно переоценить также вклад специалистов ЦАГИ им. Н.Е. Жу-
ковского в разработку многоразовой теплозащиты для ОК «Буран». С
первых дней работы по этой проблеме сотрудники НИО-3 ЦАГИ Валерий
Михайлович Юдин и Юрий Джураевич Ходжаев постоянно интересова-
лись ходом наших работ. Одновременно они разрабатывали специальные
установки для испытаний полноразмерных плиток с покрытиями в соот-
ветствии с параметрами траектории полёта ОК «Буран». Разработанная
ими установка, получившая название «раскладушка», позволяла испыты-
вать одновременно две плитки с покрытием. Тепловой поток от кварцевых
нагревателей воздействовал на покрытие в соответствии с траекторией
полёта. Достигалось это путём раскрытия вакуумной камеры, в которой
на специальных платформах были установлены плитки с покрытием.
Температура на поверхности покрытия, давление и разрежение в камере,
время воздействия температуры и другие параметры траектории полёта
записывались в автоматическом режиме.
Техническое задание на разработку покрытий требовало обеспечить 105
полётов космического корабля. Рабочая температура чёрного покрытия
1250°С. Соответственно зачётные испытания покрытий проводились в
«раскладушках» на нескольких комплектах плиток в течение 105 циклов по
режиму: охлаждение до -130°С, затем нагрев до+1250°С. Положительные
результаты этих испытаний стали одним из важных обоснований при при-
54
нятии решения о допуске наших покрытий в производство многоразовой
теплозащиты ОК «Буран». Кроме этих испытаний требовалось ответить
на множество других вопросов и провести комплекс экспериментальных
исследований по определению более 20 характеристик покрытий.
В НИО-20 ЦАГИ В.Ю. Падерин провёл исследование зависимости
степени черноты покрытий от температуры. Аналогичные исследования
проводились по совместной программе на образцах с покрытиями в Ин-
ституте высоких температур АН СССР (ИВТАН) В.А. Петровым. В ре-
зультате многократных испытаний как В.Ю. Падериным в НИО-20 ЦАГИ,
так и В.А. Петровым в ИВТАНе было установлено, что покрытие ВИАМа
марки ЭВЧ-4М1УЗ обладает коэффициентом черноты 0,93 и более во всём
диапазоне рабочих температур. Эта характеристика нашего покрытия
значительно превосходила требования технического задания (е>0,86) и
характеристики американского покрытия из реакционно отверждаемого
стекла на МКС «Колумбия» (е>0,8). Степень черноты нашего покрытия
находилась в диапазоне 0,9—0,96 при рабочих температурах, тогда как
у покрытия американского космического челнока эта характеристика
снижалась с ростом температуры до 0,7.
Исключительную важность и сложность представляли испытания
каталитичности покрытий. Техническим заданием предусматривалось
получение константы скорости гетерогенной реакции каталитической
рекомбинации атомов азота и кислорода на поверхности покрытий на
уровне кварцевого стекла, то есть 2—5 м/с в диапазоне рабочих темпе-
ратур. Эта задача была успешно решена в результате создания покрытия
ЭВЧ-4М1УЗ, испытания которого проведены в НИО-8 ЦАГИ. На стенде
ВАТ-104 Б.Е. Жестков с сотрудниками установили, что каталитическая
активность и излучательная способность покрытия практически не из-
меняются во времени при длительных испытаниях и высоких темпера-
турах. Данные по каталитической активности нашего покрытия в потоке
диссоциированного азота, полученные по различным методикам, хорошо
согласуются между собой и соответствуют минимальной каталитичности,
известной для кварцевого стекла. Кроме того, А.Ю. Берсенев впервые по-
казал возможность дополнительного снижения каталитичности покрытий
за счёт введения в их состав терморегулирующих модификаторов. По-
следние позволяют снижать температуру поверхности образцов на 50 К
либо повышать её на 80—100 К. В 1990—2000-х годах при испытаниях
терморегулирующих покрытий с низкими значениями степени черноты
и константы скорости реакции каталитической рекомбинации атомов
наше покрытие ЭВЧ-4М1УЗ использовалось в качестве эталона как для
оте-чественных, так и для зарубежных разработок.
На финишных этапах работ по созданию теплозащиты для ОК «Буран»
была исследована эффективность синтеза эрозионностойких терморегу-
лирующих покрытий на основе золь-гель-процесса. Высокая химическая
55
однородность и чистота материалов, полученных золь-гель-методом,
обеспечивают повышение термохимической стабильности и других ха-
рактеристик покрытий. Синтез реакционно отверждаемых покрытий типа
ЭВЧ и ЭВС из гель-фритт, полученных по золь-гель-технологии, позволял
исключить высокотемпературный обжиг покрытий и таким путём умень-
шить усадки плиток. Проведённые испытания безобжиговых покрытий
на основе гель-фритт показали, что степень черноты, термохимическая
устойчивость, каталитичность и другие характеристики покрытий пре-
восходят аналогичные характеристики покрытия из высококремнезёмных
стёкол марки ТСМ-514 гарнисажной варки. Исследование гель-фритт
методом вторичной эмиссионной масс-спектрометрии (ВЭМСД), про-
ведённое Г.Д. Танцыревым в Институте энергетических проблем хими-
ческой физики АН СССР, показало отсутствие в них заметных примесей
щелочных металлов, способствующих обычно образованию кристобалита
в кварцевом стекле.
Одной из основных проблем, возникших при производстве теплоза-
щитных плиток с эрозионностойкими покрытиями на ТМЗ, являлась про-
блема повышения выхода годных плиток, требовавшихся для приклейки
на первый экземпляр «Бурана». Учитывая утверждённые планы-графики
работ, а также себестоимость элементов теплозащиты (высказывалось
мнение, что в 1977 году стоимость одного ТЗЭ достигала стоимости
автомобиля «Жигули»), задача приобрела исключительную остроту. На
первых этапах работы выход годных плиток не превышал 5—20%. Этот
вопрос был одним из главных на еженедельных совещаниях в ВИАМе,
которые проводил заместитель министра И.С. Силаев, на еженедельных
встречах у Г.Е. Лозино-Лозинского и на оперативках у заместителя глав-
ного инженера ТМЗ М.Н. Вострикова. Был введён строжайший контроль
качества блоков из супертонкого кварцевого волокна на содержание
неволокнистых включений, рыхлот и др., контроль усадок, качества по-
верхности плиток перед нанесением покрытия. На ТМЗ были введены
эталоны, введён многостраничный паспорт на каждую плитку, в котором
отражались под подпись ответственного исполнителя все операции с
плиткой. Особая ответственность ложилась на ВИАМ, который должен
был непрерывно совершенствовать свои разработки и выдавать высо-
кокачественные уникальные технологии, техническую документацию
и образцы материалов для испытаний в НПО «Молния» и освоения в
производстве на ТМЗ. Существенную роль играли также культура про-
изводства, психологический фактор и материальное стимулирование
работников ТМЗ, многоразовые мокрые уборки помещений, работа в
белых перчатках и халатах, смена обуви, размещение каждой плитки в
отдельном прозрачном контейнере с крышкой, сдача-приёмка плитки по
маршруту технологического процесса, серьёзное материальное наказание
за повреждение плиток в результате халатного отношения, нарушения
56
технологии и т.п. Совершенствование материалов и технологий в ВИАМе
(например, чёрное покрытие для плиток имело восемь модификаций от
марки ЭВЧ-1 в 1976 году до ЭВЧ-4М1УЗ в 1983-м), разработка и при-
менение средств механизации и автоматизации процессов нанесения и
обжига эрозионностойких покрытий на ТМЗ способствовали повышению
выхода годного. Совместными усилиями специалистов ВИАМа и ТМЗ в
1981—1982 годах выход годных плиток с покрытием составлял 75—80%,
а в последующие годы — 88—90% и более.
Острой проблемой стали усадки плиток при обжиге покрытий. Усадки
на углах плиток достигали нескольких миллиметров и делали их непригод-
ными для применения. В связи с этим заместитель министра И.С. Силаев
и Главный конструктор Г.Е. Лозино-Лозинский потребовали доложить
им о причинах образования таких усадок и предложить пути устранения
их в кратчайшие сроки. Однако в ВИАМе возникли разночтения в трак-
товке происходящих физико-химических процессов на границе между
покрытием и поверхностью плитки. Разработчики материала плиток
возлагали ответственность на покрытие, а разработчики покрытия — на
супертонкое кварцевое волокно и другие особенности материала плитки.
Эксперименты показывали, что на плитках разных партий усадки разные,
а на некоторых отсутствуют. Потребовались значительные усилия для
объективной оценки причин усадок и путей их устранения. Автор этих
воспоминаний предложил, теоретически и экспериментально обосновал
возможность получения реакционно отверждаемых покрытий. На модели
вязкоупругой деформации тел показана способность покрытий к вязко-
упругой деформации при термоударе и отличие их от стеклопокрытий
за счёт меньшего содержания маловязкой стеклофазы и с «коротким»
интервалом пластичности за счёт образования в структуре покрытия не
только кремнекисдородных связей, но также связи между кремнием и бо-
ром. Кроме того, были ужесточены режимы обжига покрытия, технологии
приготовления (продолжительность размола, седиментационная устой-
чивость шликера) и нанесения (число проходов, толщина слоёв). Были
оптимизированы режимы приготовления и обжига покрытия, что также
способствовало уменьшению усадок. В.Н. Грибков достиг существенного
повышения прочности материала, связи между волокнами, уменьшения
числа неволокнистых включений, рыхлот и пустот в плитках. Усадки
плиток с покрытием удалось довести до требуемых значений — 0,1 мм
при 1250°С в течение 36 ч.
В результате проведённых исследований созданы научные основы
синтеза реакционно отверждаемых терморегулирющих эрозионностой-
ких покрытий для ОК «Буран». Разработана серия эрозионностойких
терморегулирующих покрытий для защиты волокнистых ультралёгких
теплоизоляционных материалов многоразового применения. Наряду с чёр-
ными и белыми покрытиями для материала ТЗМК-10 были разработаны
57	-------------------------
аналогичные покрытия для материала ТЗМК-25, фиксирующее покрытие
для гибкой волокнистой теплоизоляции с рабочей температурой до 800°С,
покрытия холодного отверждения для материала ТЗМК-1700 с рабочей
температурой 1500°С, покрытие типа ЭВЧ для плиток из материала ВТНК
на основе нитевидных кристаллов нитрида кремния. Для оперативного
восстановления работоспособности плиточной теплозащиты разработаны
ремонтные покрытия холодного отверждения для всей номенклатуры те-
плоизоляционных материалов и покрытий с температурой эксплуатации
до 1250 и 800°С.
Создание эрозионностойких терморегулирующих покрытий обеспе-
чило успешный полёт изделий «Бор-4» (искусственные спутники Земли
«Космос-1374», «Космос-1445», «Космос-1517», «Космос-1614»), моде-
лирующих полёт многоразового космического корабля и последующий
орбитальный полёт «Бурана».
Работы по созданию орбитального корабля «Буран» успешно двига-
лись к завершению. В специальном, вновь построенном сборочном цехе
Тушинского машиностроительного завода интенсивно шла работа по
приклейке теплозащитных плиток к первому экземпляру орбитального
корабля «Буран», которому предстояло совершить полёт в космос.
Однако в программе «Энергия—Буран» не всё было благополучно.
Неожиданно мне позвонил заместитель начальника ВИАМа Е.Б. Качанов
и сказал, что на следующий день в 10 часов в КБ «Энергомаш» в Химках
состоится совещание по вопросу создания двигателя для ракеты-носителя
«Энергия». На виамовской машине мы заехали в Министерство авиаци-
онной промышленности в Уланском переулке, где к нам присоединился
вновь назначенный начальник Главного технического управления МАП
В.Д. Талалаев. Совещание было очень высокого уровня. Присутство-
вали член ЦК КПСС Генеральный конструктор, Генеральный директор
НПО «Энергия» и одновременно Главный конструктор КБ «Энергомаш»
В.П. Глушко, Генеральный конструктор, Генеральный директор Куйбы-
шевского ОКБ Н.Д. Кузнецов, Главный конструктор, Генеральный дирек-
тор ОКБ им. А.М. Исаева В.Н. Богомолов. От Минавиапрома—предста-
вители МАПа, ВИАМа и ЦИАМа. За столом сидели также генералы из
Министерства обороны и другие люди солидной внешности, с которыми
я не был знаком лично. Всего присутствовало человек 15—20. Открыл
совещание недавно назначенный вместо В.А. Афанасьева новый министр
общего машиностроения О.Д. Бакланов (через некоторое время он стал
секретарём ЦК КПСС). В своём вступительном слове он сказал, что
создание ракеты-носителя «Энергия» находится под угрозой срыва, все
контрольные сроки сорваны из-за отсутствия двигателя. Задача данного
совещания состоит в том, чтобы разобраться в причинах неудач с двига-
телем и дать предложения, что надо сделать для положительного решения
58
проблемы. Мне, привыкшему к очень строгим и чётким формулировкам
И.С. Силаева, который всегда заканчивал свои оперативные совещания
указанием срока выполнения принятых решений, вступительное слово
министра показалось очень мягким. Слово взял В.П. Глушко. В жёсткой
форме, не снимая с себя ответственности за ракету-носитель «Энергия» и
двигатели для неё, он охарактеризовал сложившуюся ситуацию как весьма
сложную. Неудачи с запуском и отказами в работе двигателей объяснялись
попаданием алюминиевой стружки из огромных топливных баков в двига-
тели. Стружка инициировала возгорание двигателей. Для предупреждения
этого процесса необходимы защитные покрытия и другие мероприятия,
в частности тщательная промывка топливных баков от стружки, уста-
новка специальных фильтров, отсечка подачи топлива при возгорании
двигателя и др. Кроме того, новый двигатель является увеличенной ко-
пией известной «семёрки». Масштабный фактор вносит существенные
изменения в режим работы двигателей. Требуется время для отработки
режимов и синхронизации процессов в каждом из четырёх двигателей в
одной связке и во всех связках, запускаемых одновременно. Вместе с тем
он отметил, что решение может быть найдено уже в ближайшее время.
Для этого нужны помощь специалистов авиационной промышленности и
интенсификация испытаний двигателей в КБ «Энергомаш». В начавшейся
дискуссии Н.Д. Кузнецов сказал, что в его конструкторском бюро давно и
успешно применяются жаростойкие эмали ВИАМа, которые защищают от
возгорания детали турбонасосного агрегата. Мне пришлось сказать, что
КБ «Энергомаш» имеет всю необходимую документацию на покрытия и
успешно применяет их на двигателях типа 11Д21 и других. ВИАМ готов
провести работу на двигателях 11Д520 (11Д521).
Комиссию повели осматривать новые двигатели. Впечатление от
осмотра двигателей трудно передать словами. Комплекс высотой в двух-
этажный дом из четырёх больших связок, по четыре двигателя в каждой.
Изящный компактный набор трубок, труб и самых разнообразных массив-
ных агрегатов, опирающихся на огромные раструбы, создавал ощущение
лёгкости и надёжности.
Детали турбонасосных агрегатов (ТНА) жидкостных реактивных дви-
гателей (ЖРД) работают в условиях сверхмощного динамического воздей-
ствия, двух- и трёхкомпонентных топлив (кислород—водород, керосин—
кислород и др.), содержащих сильные окислители, включая активный
кислород. При температурах до 550—600°С и давлениях 150—400 атм
под действием динамических воздействий в металлических узлах и дета-
лях могут возникать трещины с образованием ювенильной поверхности,
которая в указанных условиях инициирует взрывообразное протекание
экзотермических процессов с выделением большого количества энергии,
что приводит к катастрофическому разрушению многотонного двигателя.
Кроме того, присутствие даже незначительного количества посторонних
59
частиц в потоке генераторного газа и напряжений при определённых ус-
ловиях приводит к возгоранию элементов конструкции двигателей. Так,
например, присутствие металлических частиц в среде окислительного
газа снижает температуру воспламенения до 550°С, что на 150—180°С
ниже границы зажигания сплавов с защитными покрытиями. В связи с
этим важнейшей проблемой является защита элементов конструкций дви-
гателей от возгорания. Проведённые нами совместно с ОКБ исследования
по разработке покрытий для защиты никелевых сплавов от возгорания
показали, что в отличие от большинства известных жаростойких покры-
тий —плазменных, газопламенных, гальванических и др.—стеклоэмали
характеризуются высокой сплошностью, газоплотностью и прочным
сцеплением с металлической подложкой. Высокая работоспособность
стеклоэмалевых покрытий в среде сильного окислителя при высоких
температурах и давлениях вполне обоснована. Аморфная структура ма-
трицы покрытия, состоящего из оксидов металлов, наличие объёмной
микрокристаллизации, оптимизация химического состава и регулиро-
вание соотношений тугоплавких и стеклообразующих составляющих
позволили создать покрытия типа ЭВК-103М, отвечающие техническим
требованиям. Многократные натурные испытания подтвердили надёжную
работоспособность покрытий типа ЭВК-103. Положительные результаты
испытания покрытия в составе сборочных единиц двигателя «Курс» по-
зволили внедрить его на всех изделиях КБ «Энергомаш», повысить число
запусков в 8—10 раз. Покрытие рекомендовано и успешно прошло ис-
пытание в составе двигателя «Барьер», при доработке двигателя 11Д520
(11Д521) для носителя орбитального корабля «Буран».
В.П. Глушко оказался прав. Потребовалось около трёх месяцев на
доводку двигателей. Многоразовый ракетный двигатель выдержал испы-
тания. 15 ноября 1988 года этот двигатель вывел на космическую орбиту
ОК «Буран».
Подготовка к запуску корабля «Буран» включала организацию на кос-
модроме Байконур полного цикла изготовления теплозащитных плиток,
приготовления и нанесения всей номенклатуры покрытий, изготовления
теплозащитных элементов и их приклейки на космический самолёт. Для
организации, а затем и приёмки в эксплуатацию участков по изготовлению
компонентов плиточной теплозащиты на космодром Байконур выезжа-
ли представители ВИАМа, НПО «Молния» и ТМЗ. Приёмку участков
осуществляла группа в составе заместителя главного инженера ТМЗ
М.Н. Вострикова, главного металлурга ТМЗ В.А. Слуцкого, начальника
отдела теплозащиты НПО «Молния» Ю.В. Филина, начальников лабора-
торий ВИАМа В.Н. Грибкова и С.С. Солнцева. В один из рабочих дней на
космодроме по приходе в гостиницу на обед члены нашей группы стали
свидетелями явления, которое казахи называют «Бабай». Это название
присвоено северному ветру, сила и скорость которого настолько велики,
60
что в воздух на высоту 15—20 м поднимаются огромные массы песка и
пыли. На уровне 4—5-го этажа гостиницы мы видели, как летят доски,
листы шифера и железа, скамейки и другая бытовая утварь. Увиденное
нами явление весьма взволновало нас. Если в такой ветер попадёт ОК
«Буран» на стартовой площадке, то от многоразовой теплозащиты мало
что останется. В те же дни на космодроме работала комиссия, в состав
которой входил директор ТМЗ С.Г. Арутюнов. Нашли его в эксперимен-
тальном корпусе космодрома, где готовился к старту орбитальный корабль
под номером 1.01. Доложили обстановку. С.Г. Арутюнов организовал
специальное совещание по этому вопросу, на котором присутствовали
представители всех заинтересованных сторон, включая метеорологов. В
решение совещания записали необходимость сооружения специальной
защиты стартового комплекса в виде металлических листов, а также це-
лесообразность установки «Бурана» на стартовый комплекс только при
гарантиях метеорологов об отсутствии отрицательных метеорологических
факторов: ветра «Бабай», песочных и дождевых бурь и т.п.
Более 30 лет мне довелось работать в контакте с Глебом Евгеньевичем
Лозино-Лозинским. Первое знакомство состоялось в июне 1967 года на
Горьковском авиационном заводе им. С. Орджоникидзе в связи с решением
ЦК КПСС и СМ СССР о срочной организации серийного производства
стального истребителя МиГ-25 на этом заводе. Тринадцать с половиной
лет — в процессе создания ОК «Буран». С 1976 года эти контакты про-
исходили каждую неделю либо каждые две недели. Работа с Г.Е. Лозино-
Лозинским всегда доставляла мне удовлетворение. Даже в тех случаях,
когда наши результаты подвергались жёсткой критике. Он всегда был вни-
мателен, доброжелателен, строг и требователен. Неоднократно мне прихо-
дилось быть свидетелем его гнева, но отходил он быстро, зла на человека
не держал. Он высоко ценил профессионализм, глубокое знание предмета
работы. И сам старался как можно глубже вникнуть в существо наших
разработок по покрытиям. Всегда чётко воспроизводил результаты пре-
дыдущих оперативных совещаний. Поэтому те, кто пытался поднять свой
престиж в надежде на его неинформированность, зачастую оказывались
битыми. Если он видел, что дело упирается в лень, безответственность,
нежелание укладываться в установленные сроки, то спрос был по всей
строгости. Так был отстранён от участия в работах один из руководителей
подразделения ВИАМа. Вместе с тем обаяние Главного конструктора,
высокая культура и интеллигентность проявлялись даже в самых крити-
ческих ситуациях. Он мягко говорил: «Не робей, друже, новые результаты
доложите на следующей оперативке». Вместе с Глебом Евгеньевичем мне
довелось дважды — в 1988 и 1989 годах — выезжать в Берлин на между-
народные выставки и конференции, представляя орбитальный корабль
«Буран». Интерес западных специалистов к разработкам ВИАМа и «Бура-
61
ну» был очень большой. Глеб Евгеньевич не менее двух раз в день давал
интервью и пресс-конференции. В последующие годы (1990—1997 гг.)
Г.Е. Лозино-Лозинский стал инициатором и главным организатором
авиационно-космических конгрессов, где нашли обширную научную
интерпретацию многие разработки, связанные с созданием «Бурана».
Мне много раз доводилось участвовать в заседаниях оргкомитетов этих
конгрессов. На них Г.Е. Лозино-Лозинский неоднократно подчёркивал
важную роль создания ОК «Буран» в развитии авиакосмических систем
нашей страны. Он всегда был в окружении специалистов, работавших с
ним над проблемами авиационно-космической техники.
После распада СССР в ВИАМ прибыла делегация американского
космического агентства (НАСА). Человек 20—25 приехали в институт
рано утром, к 9 часам. В составе делегации был и Н.Е. Гольдштейн,
разработчик реакционно отверждаемого стекла и покрытия для плиток
американского космического челнока. Он приехал уже в ранге начальника
отдела теплозащиты НАСА, а не как университетский профессор. Гостей
стали знакомить с лабораториями института. Начали с нашей лаборатории
покрытий. После короткого доклада показал нашу плитку с чёрным по-
крытием. Н.Е. Гольдштейн буквально вырвал её из моих рук. Он поднёс её
к глазам, потом понюхал и начал гладить, приговаривая: «Это прекрасно,
это превосходно». Взяв плитку в руки рано утром, он не выпускал её из рук
до вечера. Только перед самым отъездом из ВИАМа мне удалось вернуть
плитку в лабораторию. Это не удивительно. У нас была американская
плитка с покрытием. На вид покрытие очень неприличное — серенькое, в
пузырьках и раковинах, с волнистой и шероховатой стекловидной поверх-
ностью. Наше чёрное покрытие—это произведение искусства. Благодаря
требовательности Г.Е. Лозино-Лозинского была получена высокая чистота
поверхности покрытия для обеспечения аэродинамического качества по-
верхности ОК «Буран» при невидимых невооруженным глазом усадках.
Работа по созданию многоразовой теплозащиты для «Бурана» на
финишных этапах инициировала новые идеи в области высокотемпера-
турных материалов и покрытий. Мне представлялось целесообразным
направить усилия лаборатории на создание покрытий на рабочие темпе-
ратуры 1500—2000°С. Были расширены исследования по керамическим
и углестеклокерамическим композиционным материалам, начатые ещё
в восьмидесятых годах. Большой интерес к нашим работам проявляли
авиационные фирмы западной Европы. Особенно тесные контакты у нас
сложились с французской фирмой «Аэроспасьяль». Французы хотели
использовать наши покрытия на своём многоразовом пилотируемом
космическом аппарате «Гермес». Работы по этому направлению продол-
жались в течение 10 лет по контрактам. Они платили — мы проводили
исследования. Покрытия и керамические композиты были защищены со-
вместно с французами европейскими патентами. В нашей стране составы
62
покрытий и технологии их получения защищены более чем 20 авторскими
свидетельствами на изобретения.
Начиная с 1993 года мне ежегодно присылали приглашения на меж-
дународные конгрессы и конференции. В научных трудах конгрессов
мы регулярно публиковали свои статьи о высокотемпературных покры-
тиях и композиционных керамических материалах для многоразовых
авиакосмических аппаратов, авиационной и другой техники. Сборники
статей, которые обычно выпускаются к дням проведения конгрессов
и конференций, как и участие в их работе, весьма обогащали сотруд-
ников лаборатории новейшей научной информацией. Одновременно
устанавливались контакты с зарубежными учёными и специалистами,
уточнялась информация об уровне разработок в интересующих нас
направлениях в Италии, во Франции, в США, Германии, Голландии,
Китае. Результаты наших исследований всегда вызывали большой
интерес у зарубежных специалистов. +
Петром Алефтина Петровна (род. 1940 г.). Выпускница МИТХТ
им. М.В. Ломоносова (1963 г.), доктор технических наук, профессор.
Работает в ВИАМе с 1963 года. Учёный секретарь НТС, начальник
отдела. Научное направление - термостойкие клеи. Почётный
авиастроитель. Награждена медалями «Ветеран труда СССР», «В
память 850-летия Москвы», имени академика С Т. Кишкина и члена-
корреспондента АН СССРА.Т. Туманова, «100лет Н.М. Склярову»,
имени Г.Е. Лозино-Лозинского, знаками «За заслуги перед ВИАМ»
lull степени.
Как наклеивали ______________________________
плитку с покрытием
Мы уже говорили, что крепить плитку непосредственно на ме-
таллические конструкции корабля нельзя. В качестве демпфера ис-
пользовали специальный фетр. Сначала на корпусе аппарата делали
точную разметку расположения плиток (каждой плитке присваивали
уникальный номер). По этой разметке приклеивали полосы фетра-
вкладыша так, что они перекрывали границы расположения сосед-
них плиток, а под средними частями плиток оставались свободные
места-«гнёзда». Получалась своеобразная фетровая сеть с гнёздами.
Затем на каждую плитку со стороны, которая примыкает к корпусу
корабля, приклеивали фетровую подложку по размеру чуть меньше,
чем плитка, но точно совпадающую с соответствующим гнездом.
Края плитки оставались свободными, но, когда плитку ставили на
предназначенное ей место, подложка попадала в «гнездо», а края
плитки прижимались к уже приклеенной к корпусу фетровой сети
вкладышей, имеющей несколько большую толщину, чем подложка.
Ещё раз отметим, что на «Буране» почти не было одинаковых плиток,
каждая была оригинальной по форме, имела свою толщину, кривизну
поверхности. Соседние плитки должны были совпадать как по форме
сопрягаемых поверхностей, так и по толщинам, ступеньки в сочле-
нениях более 0,1 мм были недопустимы. Не только изготовить, но
и просто спроектировать их было очень сложно. Наверное, впервые
в отечественной практике было использовано компьютерное проек-
тирование такого огромного количества разнообразных деталей, как
64
теплозащитные плитки для «Бурана». Вероятно, иной подход был
попросту невозможен, ведь только на плитки пришлось бы выпустить
более сорока тысяч(!) чертежей.
Кстати, к вопросу о бесполезности проекта «Буран»: именно такая
безбумажная технология сейчас широко используется в авиационной
промышленности. Например, истребители ОКБ им. Сухого проек-
тируют в Москве, а делают на Дальнем Востоке. Возить чертежи на
такие расстояния долго и дорого, да и внесение любых изменений
потянет за собой потерю времени. А освоенная ещё на «Буране»
технология компьютерного проектирования позволяет работать
синхронно и в КБ, и на серийном заводе. Конечно, конструкторские
технологии с тех пор ушли довольно далеко, но приобретённый
опыт пригодился.
Но вернёмся к установке плиток на корпус. Казалось бы, всё про-
сто, все плитки и «гнёзда» пронумерованы, знай себе наклеивай.
Однако сложностей хватало и в этом процессе. Прежде всего, нужно
было разработать термостойкий клей. Но одной термостойкости не-
достаточно, клей не должен был вызывать коррозию в металлической
конструкции, не должен был изменять свойства плитки и фетра, а
кроме того, он должен был быть удобным в использовании, техноло-
гичным. Производство клея организовали на опытном химическом
заводе ГНИХТЭОС в Данкове Липецкой области.
Коль скоро речь зашла о клее, то нужно заметить, что клеевых
соединений в «Буране» было исключительно много. Вся теплоза-
щита крепилась на клее, многочисленные сотовые конструкции
тоже делались по технологии склеивания. Да и сама технология
приклеивания плитки к корпусу тоже была уникальной и весьма
оригинальной.
Плитка не должна впитывать воду, так как впитывание может при-
вести к увеличению массы летательного аппарата, отрыву плиток в
виброакустической среде или повреждению покрытия при замерза-
нии воды. Плитка на 93% состоит из пустот. Для закрытия пустот и
упрочнения приклеиваемой поверхности плитки применяли смесь
кремнезоля с порошком аморфного оксида кремния. Процесс упроч-
нения приводит к повышению плотности поверхности материала
плитки, которая приклеивается к фетру, и, следовательно, прочности
крепления теплозащиты к поверхности орбитального корабля.
Клей для «Бурана» получил название «Эластосил 137-175М».
Он отверждался при комнатной температуре, имел в отверждённом
виде удлинение выше 100% и диапазон рабочих температур от -130
до +350°С. Высокая эластичность клея предотвращала возможное
разрушение фетра и плитки во время его отверждения. Как уже
говорилось, выпускали клей в Данкове и упаковывали его в специ-
65
альные тубы. Это было очень удобно в технологическом плане и для
изготовления, и для последующего применения. Наши сотрудники
участвовали во всех работах, связанных с наклеиванием материалов
на «Буран». Нередко складывалась такая ситуация, что в институте
было некому работать, поскольку график на ТМЗ был очень напря-
жённый и сотрудники лаборатории дневали и ночевали на заводе.
Ведь именно от клея зависело, удержится ли плитка на корпусе в
полёте. Вот сотрудники ВИАМа и дежурили на заводе и не просто
наблюдали за процессом, а активно в нём участвовали, обучали
персонал приёмам работы с клеем, совершенствовали технологию,
да и просто работали на монтаже.
Мы разработали исключительно интересную технологию прикле-
ивания плитки к корпусу. В большинстве точек фк^зеляжа «Бурана»
прижать плитку к металлу было невозможно — отсутствовали точки,
в которые можно было бы «упереться». Тогда мы решили прижимать
плитки, используя вакуум. Делалось это так: к металлической по-
верхности корпуса, специальным образом загрунтованной и окра-
шенной, по контуру приклеивали горловину вакуумного мешка, под
которым размещались плитки. Затем из мешка откачивали воздух,
и наружное давление плотно прижимало плитку к поверхности
корабля. После соответствующей выдержки вакуум отключали и
мешки удаляли. Вот здесь и срабатывала предварительная под-
готовка поверхности под края мешков: с поверхности, к которой
приклеивали мешки, нужно было полностью удалить клей, чтобы
он не повредил фетр и плитки, которые будут приклеиваться на эти
места. Это оказалось не очень просто, но сотрудники института
справились и с этой работой.
Клеи расфасовывали в специальные герметично закрывающиеся
тубы, чтобы исключить контакт с воздухом. Когда же клей наносили
на поверхность, он контактировал с влагой, содержащейся в воз-
духе, и начинался процесс отверждения. Кстати, было разработано
несколько вариантов клея. Один — штатный, который использовали
в нормальном технологическом режиме установки плиток. Время
образования завулканизованной плёнки на поверхности клея, пре-
пятствующей получению качественного соединения при штатной
температуре, 50 минут. За это время на монтаже успевали нанести
клей на определённый участок (под несколько плиток, поскольку
клеить их по одной нерационально, да и очень долго), уложить в
необходимом порядке все плитки, закрыть их вакуумным мешком и
прижать на 18 часов. Именно за такое время клей набирает свои ра-
бочие параметры. Другой вариант — ремонтный. Для ремонта была
важна более высокая скорость отверждения. Специалистам ВИАМа и
ГНИХТЭОСа удалось создать состав, который отверждался всего за
66
20 минут. Наконец, был создан и ещё один вариант — с увеличенным
временем отверждения. Этот состав мог потребоваться в тех случаях,
когда температура была несколько выше расчётной. Жизнеспособ-
ность этого состава в открытом виде при нормальной температуре
была существенно выше, чем у «стандарта», — почти два часа. Если
же на монтаже температура оказывалась выше нормативной, то такой
«долгоиграющий» клей работал так же, как стандартный.
Благодаря высокому качеству и разработанной технологии скле-
ивания при полёте «Бурана» из 37 500 плиток было утеряно лишь
шесть. Коллектив работал очень слаженно и с большим, как принято
было говорить, энтузиазмом. Создали очень хороший клей и были
полны надежд на то, что программа будет развиваться и разработки
получат самое широкое распространение. Увы. Самое печальное, что
многие производства, которые были созданы для выпуска «Бурана»,
полностью уничтожены. Ничего практически не осталось!
Тушинский канал,
или Под грифом --------------------------------
«Совершенно секретно»
«Буран» — машина довольно большая. Длина его в собран-
ном состоянии составляет 36,4 м, размах крыльев — около 24 м
и высота (на шасси) более 16 м. Корабль собирали на Тушинском
машиностроительном заводе. Отсюда его предстояло доставить в
Жуковский. Изделие с такими габаритами ни по автомобильной,
ни по железной дороге не провезти. К счастью, ТМЗ расположен
рядом с каналом, выходящим в Москву-реку, а Жуковский так и
вовсе стоит на/реке. Было принято решение перевозить «Буран»
по воде. Однажды сотрудники ВИАМа, занимавшиеся фетрами,
приехали на ТМЗ и увидели такую картину: от сборочного цеха по
направлению к каналу бригада рабочих строит асфальтированную
дорогу. На вопрос, для чего тут дорога, последовал простой ответ:
«Вы что, не знаете, шаттл же повезут!» Заметим, что все работы
велись под грифом «Совершенно секретно».
Но это, как говорится, к слову. Что же касается самого корпуса,
в котором проходила сборка, то там всё было сделано по высшему
разряду. Чего стоила хотя бы одна система очистки воздуха. Чистота
была, как в операционной, если не чище.
67
Гаечный ключ	_____________________
и ремонтные технологии
При разработке такого сложного изделия, как корабль «Буран»,
приходится принимать в расчёт самые невероятные ситуации. На-
пример, для «Бурана» была разработана технология восстановления
теплозащиты в космосе на случай выбивания плитки на взлёте или
при попадании микрометеорита либо космического мусора. Но ино-
гда сама жизнь заставляет разрабатывать приёмы и технологические
операции, необходимость которых не приходила в голову никому.
Вот конкретный случай, произошедший уже на Байконуре. Створки
отсека полезного груза (ОПГ) не предполагалось ремонтировать.
Посудите сами, что может произойти со створкой — это огромная
деталь, и единственная мыслимая возможность её повреждения —
на стадии транспортировки корабля на космодром. Тогда створка
просто меняется целиком. Но случилось иначе. Корабль стоял в цехе
на космодроме и проходил последние предполётные подготовитель-
ные операции. Вокруг корабля были установлены леса для монтажа
внешних элементов. И вот с этих самых лесов кто-то из рабочих
случайно роняет довольно массивный гаечный ключ. И конечно,
по закону бутерброда этот ключ падает прямёхонько на створку
ОПГ и пробивает её насквозь. Заметим, что толщина обшивки со-
ставляет всего 0,4 мм. Отверстие было относительно небольшое,
поэтому приняли решение попробовать отремонтировать створку на
месте. Но технологии ремонта для углепластиковых створок тогда
не было, пришлось придумывать её на месте. На Байконуре в это
время работали сотрудники ВИАМа — Галина Андриановна Ива-
нова, Лариса Павловна Козлова, Игорь Владимирович Соболев. В
режиме телефонных консультаций с ВИАМом они быстро придумали
технологию восстановления створки. Створка была трёхслойной:
два слоя обшивки — наружный и внутренний, а между ними —
специальные соты. Технология получилась такой. Повреждённый
участок небольшой фрезой вырезали из створки вместе с сотами.
Затем в отверстие вкладывали заранее смазанный клеем вырезанный
точно по размеру фрагмент сот с уже приклеенной обшивкой. На
всё это хозяйство накладывали два слоя пропитанной связующим
углеродной ленты и приклеивали. Главная сложность была в том, что
в покрытии створки по краям отверстия нужно было сделать углу-
бление всего 0,02 мм и в это углубление точно уложить углеродную
ленту. При этом требовалось добиться того, чтобы на поверхности
створки не было ступеньки, а адгезионной прочности по обшивке
68
было достаточно, чтобы включить отремонтированный элемент в
работу конструкции.
Кстати, о толщине слоя внешней обшивки створок ОПГ. Мы уже
говорили, что она равнялась 0,4 мм. Аналогичная толщина обшивки
была и на американском шаттле. Американский материал состоял
из четырёх слоёв препрега, каждый из которых был раскатан до
0,1 мм. У нас такого препрега не было, более того, у нас не было
и машины, способной раскатать препрег до «десятки». Самый
тонкий наш материал имел толщину 12 сотых. Из четырёх таких
слоёв получается почти 0,5 мм, а это больше, чем надо. ВИАМ
провёл довольно напряжённую работу совместно с ВНИИВом, и
получили-таки углеродную ленту толщиной 0,08 мм. Чтобы повы-
сить механические характеристики готового материала и при этом
уложиться в заданную толщину, материал сделали гибридным: два
слоя углеродной ленты и слой органического арамидного волокна.
Уложились ровно в 0,4 мм, но при этом наш материал получился
более лёгким, чем американский. Дело в том, что препрег углепла-
стика имеет плотность 1,6, а органит — 1,2. В итоге наш материал
оказался не только легче, но и несколько прочнее. +
Гуняев Георгии Михайлович (род. 1937 г.). Выпускник MATH им.
К.Э. Циолковского (1960 г.), доктор технических наук, профессор.
Работает в ВИАМе с 1960 года. Советник Ггнерального директора.
Научное направление - полимерные композиционные и углерод-
углеродные материалы, технологии их производств и применения.
Лауреат Государственной премии СССР, Государственной премии
РФ, премии Совета Министров СССР, премии Правительства РФ.
Действительный член Академии технологических наук. Награж-
дён орденом «Дружбы народов», медалями ордена «За заслуги перед
Отечеством» 1 и И степени, «Ветеран труда СССР», «В память
850-летия Москвы», имени академика СТ. Кишкина ц члена-корре-
спондента АН СССР А.Т. Туманова, «100летН.М. Склярову», знаком
«За заслуги перед ВИАМ» 1 степени.
Наиболее нагруженными в тепловом отношении элементами тепло-
защиты «Бурана» были носовой обтекатель и секции передних кро-
мок крыльев. Температура эксплуатации их может достигать 1650°С, и
для изготовления этих деталей могут использоваться только углеродные
материалы.
В Куйбышевском филиале ВИАМа в инициативном порядке прово-
дились исследования по разработке углерод-углеродного материала. Из
созданного там «материала» сделали носок демонстрационного макета
изделия «Бор-4».
Привезли его в министерство, куда вызвали начальника ВИАМа Радия
Евгеньевича Шалина и дали задание довести разработку до технического
внедрения. Правда, при более внимательном рассмотрении выяснилось,
что материал из Самары — это просто карбонизированный углепластик,
абсолютно непригодный для использования в конструкции ОК «Буран».
Но «А» было сказано. Меня вызвал Р.Е. Шалин и объявил, что лаборато-
рия углепластиков обязана заниматься углерод-углеродными материалами.
Мы возражали, приводили различные доводы, главным из которых был
тот, что мы не специалисты в этом вопросе и что есть специализированный
институт — НИИГрафит, который должен заниматься этой технологией,
а мы можем работать на стадии «зелёной» заготовки, то есть заготовки из
углепластика. Как максимум, мы можем определить некоторые режимы
карбонизации. Тем не менее всеми вопросами пришлось заниматься нам
с привлечением НИИГрафита, ВНИИВа и других научно-исследователь-
ских институтов.
Так мы и подключились к этой работе и стали разбираться в требовани-
ях, предъявляемых к материалам носового кока и передних кромок кры-
льев. При схождении с орбиты в атмосферу Земли вокруг них образуется
ионизированная плазма с температурой в приграничном с поверхностью
70
слое выше 2000°С. Но при этом возникают значительные механические
нагрузки в результате торможения набегающего атмосферного потока с
космической скоростью. В таких условиях не может работать ни один
материал. Одни металлы и сплавы в таких условиях либо плавятся, либо
конструкции из них теряют свою форму и прочностные свойства. Другие
непригодны вследствие высокой плотности (>15 г/см3) и значительной
массы конструкций из них.
Известен только один класс материалов, конструкции из которого спо-
собны сохранять свою форму и прочностные свойства при температурах
выше 2000°С. Это углеродные материалы, состоящие из чистого углерода,
например графита.
Углеродные материалы не плавятся, при нагревании их механические
свойства не только сохраняются, но и улучшаются. При температуре выше
2000°С с их поверхности начинает испаряться — сублимировать углерод.
Однако все известные формы углерода при нагревании на воздухе и в окис-
лительной среде интенсивно окисляются с потерей массы, а в открытом
пламени горят при температуре уже 400°С. Углеродные материалы со-
храняют свою работоспособность при повышенных температурах только
в бескислородных средах, и поэтому при их использовании необходимо
применять защиту от окисления.
Промышленные углеродные материалы могут быть получены в виде
коксов, графитов, аморфного турбостратного и пиролитического углерода
в форме порошков, крошки, пеков, покрытий и волокон. Волокна исполь-
зуются в виде тканей, жгутов, нитей и войлоков.
Все углеродные материалы обладают низкой плотностью — менее
2,2 г/см3 и прочностью в блоке ~30—180 МПа. Прочность углеродных
волокон на один-два порядка выше и достигает значений до 6000 МПа.
Для того чтобы использовать углеродные материалы в элементах
корабля «Буран»,, необходимо было повысить в 3—5 раз прочность не
просто материалов, но материалов в составе конструкции, не увеличивая
их плотность выше 2,0 г/см3. Кроме того, материалам следовало придать
окислительную стойкость, устранить явление сублимации и эрозии при
воздействии набегающего высокоэнергетического потока ионизированной
плазмы. Наконец, материалу нужно было придать коэффициент излучения,
близкий к абсолютно чёрному телу по теплоизлучающей способности,
чтобы понизить температуру на поверхности материала до 1650°С за счёт
теплового излучения с поверхности конструкций.
На основании анализа условий работы носового кока и передних кро-
мок крыльев ОК «Буран» были сформулированы технические задания
на разработку материалов для их изготовления. Из ТЗ следовало, что
материалы должны иметь прочность не менее 100 МПа, коэффициент
излучения >0,8, рабочую температуру >1650°С, не терять эти свой-
ства после воздействия 100 циклов изменения температуры от -120 до
71
+1650°С, сохранять свои свойства в условиях космоса, под воздействи-
ем излучения естественных радиационных поясов Земли, солнечного
излучения и вакуума. Свойства материалов должны были сохраняться
также после воздействия климатических факторов, микроорганизмов и
плесневых грибов, молниевых разрядов, влаги, топлива и масел. Одним
словом, предстояло создать уникальный по механическим и теплофизиче-
ским характеристикам материал, к тому же стойкий практически в любых
мыслимых и немыслимых условиях.
Требованиям ТЗ не отвечал ни один из известных углеродных мате-
риалов. Необходимо было соединить в едином материале углерод в виде
тканей из углеродных волокон, поместив их в матрицу из углеродного
вещества типа кокса или пироуглерода, скрепляющую волокна между
собой, образуя монолит, то есть получить углерод-углеродный компози-
ционный материал и надёжно защитить его от окисления.
Нанести жаростойкое защитное покрытие на поверхность материала
недостаточно, поскольку в случае нарушения сплошности покрытия
материал выгорит изнутри. Необходима объёмная защита. Углеродная
матрица должна быть превращена в карбидную, устойчивую к окислению.
Это возможно с использованием технологии силицирования, при котором
углеродная матрица превращается в C-Si-C-матрицу, стойкую к окисле-
нию. Однако при силицировании происходит значительное разрушение
углеродных волокон. Следовательно, их необходимо защищать, нанося
тонкослойное защитное покрытие (например, SiC) из газовой фазы. И это
ещё не всё. Карбидная матрица не может полностью защитить поверх-
ность материала от эрозионного износа, особенно в случае появления
трещин. На поверхность необходимо нанести специальное стеклообраз-
ное покрытие, которое при температуре выше 1600—1700°С переходит
в вязкотекучее состояние и заполняет образующиеся микротрещины,
предохраняя поверхность от уноса вещества.
Создать конструкцию из заранее изготовленного композиционного
углерод-углеродного материала невозможно. Материал не штампуется,
не формуется, не плавится. Для изготовления конструкций из этого ма-
териала был разработан сложный и многостадийный технологический
процесс:
1.	На основе углеродных материалов — тканей и полимерного связу-
ющего — изготавливали заготовку, по формам и размерам, содержанию и
расположению углеродных волокон в ней точно совпадающую с будущей
деталью из углерод-углерода. В качестве связующего использовали, на-
пример, коксообразующие фенолоформальдегидные смолы, а в качестве
армирующего наполнителя — углеродную ткань с покрытием SiC из
газовой фазы или ткани объёмного плетения. Собранный пакет из ткани,
пропитанной смолой, помещали в термопечь и подвергали термообра-
ботке при температуре до 200°С. При этом связующее отверждается и
72
образующийся материал переходит в твёрдое, неплавкое и нерастворимое
состояние с прочностью более 140 МПа при пористости 9%.
2.	Полученную углепластиковую заготовку обжигают без доступа
кислорода в инертной среде или вакууме при температуре до 1500°С.
При этом полимерное связующее карбонизуется с образованием кокса,
выход которого составляет около 60%. Материал становится пористым с
содержанием пор до 20%. При этом прочность его понижается в три раза.
3.	Карбонизованную заготовку подвергают пироуплотнению в метане,
который при температуре выше 1500°С разлагается, и образующийся
углерод откладывается в виде покрытия на обнажённых углеродных во-
локнах, заполняет трещины и открытые поры углеродной матрицы.
После пироуплотнения прочность материала восстанавливалась до
90% от исходного значения.
4.	После пироуплотнения деталь подвергают термической обработке
в инертной среде при температуре 2100°С. На этой стадии углерод в
большей степени превращается в графит, что повышает его термическую
устойчивость и стабильность размеров, но при этом его прочность по-
нижается в два раза по сравнению с исходной прочностью углепластика.
5.	Графитированную деталь подвергают боросилицированию, то есть
покрывают смесью порошка кремния и бора и нагревают до 2000°С.
Полученный расплав проникает в поры, и образуется углерод-керамиче-
ский материал, стойкий к окислению, с прочностью 0,75% от прочности
исходного углепластика при плотности 1,7—2,0 г/см3.
6.	На заключительной стадии технологического процесса на готовую
деталь наносят жаростойкое эрозионностойкое шликерное покрытие, обе-
спечивающее защиту от уноса материала с поверхности при температуре
до 1650°С.
Сложность технологического процесса заключалась не только в про-
ведении операций при температурах 1500—2100°С при тщательном
контроле за их значениями, но и в исключении возможности попадания
в атмосферу печей кислорода воздуха, наличие которого приводило к
разупрочнению материала из-за окисления по всему объёму.
На каждой стадии получения материала в нём точно выдерживалось
содержание углеродных волокон, кокса, пироуглерода, карбида кремния
и карбида бора. Необходимое соотношение компонентов на каждой
операции обеспечивалось наличием в материале регламентированной
пористости. Поскольку сначала поры и трещины заполнялись пиро-
углеродом и затем в них проникал расплав кремний-бор, окончательный
состав углерод-карбидного материала зависел от количества, размера пор
и степени их открытости.
Технологии первых двух переделов были разработаны в ВИАМ при
участии НИАТ и ВНИИВ, третий—пятый переделы — НИИГрафитом, а
шестой — совместно ВИАМом и НИИГрафитом.
73	-------------------------
Г.Е. Лозино-Лозинский принял решение, что носовой обтекатель ко-
рабля мы будем делать точно по технологии американцев, но из наших
материалов. Поэтому заготовку из углепластика формировали в термопечи
вакуумным способом. В качестве армирующих наполнителей использо-
вали ткань ТКК2. Но для материала требовалась высокая прочность на
межслоевой сдвиг, поэтому, чтобы создать поперечные связи в заготовке,
решили её предварительно прошивать. Обратились во ВНИИВ, и там для
нас разработали специальную углеродную нить, которую можно было
использовать в ручных прошивных машинках. Ткань была углеродная, с
покрытием карбида кремния, а в качестве связующего использовали баке-
литовый лак ЛВС — это фенольный лак, один из первых бакелитовых ла-
ков. Нам к тому времени были известны все данные по его коксуемости, то
есть были более или менее отработаны режимы карбонизации и свойства
образующегося при этом кокса. Обтекатель делали по препреговой техно-
логии: ткань сначала пропитывали связующим ЛВС, затем производили
выкладку и прошивку специальной нитью. На этом этапе за изготовление
заготовки, её формование, прошивку, карбонизацию, методы контроля и
т.д. отвечал ВИАМ. Мы работали в теснейшей кооперации с НИАТом,
специалисты которого разрабатывали необходимую технологическую
оснастку. Её, кстати, нужно было ещё изготовить, испытать и наладить,
и наши коллеги с этим неплохо справились. Они же написали директив-
ный технологический процесс, который затем передали на Московский
электродный завод, где было организовано производство. Созданный в
результате наших усилий материал получил название ГРАВИМОЛ — по
начальным буквам слов «ГРАфит», «ВИам» и «МОЛния» (см. «Наука и
жизнь» №6,2007 г. — Прим, ред.)
А вот для передних кромок крыльев «Бурана» Главный конструктор
потребовал разработать иной углеродный материал, не прошитый, а много-
слойный объёмного плетения. Практически таких тканей не было. ВИАМ
разработал на этот материал техническое задание, и по этому ТЗ ВНИИВ
создал новую ткань, из которой и формировали заготовки кромок крыльев.
Это уже был не слоёный пирог из тонких тканей, а единый многослойный
объёмный материал толщиной слоя около 2,5 мм.
В качестве связующего там применялось жидкофазное связующее ФН,
а сама пропитка проводилась под давлением в герметичных формах. За
формирование и карбонизацию материала отвечали ВИАМ и НИАТ. Все
последующие переделы были уже в руках НИИГрафита.
Материал, с которым приходилось тогда работать, очень непростой.
Например, одной из задач при его создании было получение заранее за-
данной пористости. Мало того что пористость была регламентирована,
нужно было ещё сделать так, чтобы поры в готовом материале были от-
крытыми. В противном случае делалось невозможным пироуплотнение
материала. Открытые поры нужны были и для проведения боросилици-
74
рования. Словом, только с открытыми порами можно было эффективно
провести окончательную обработку материала. ВИАМу удалось найти
такие режимы, хотя времени ушло на это немало. В конечном итоге в ма-
териале содержалось и нужное количество кокса (он образуется на стадии
карбонизации), и необходимое количество пироуглерода, образующегося
в процессе пироуплотнения.
Материал был создан, но проблемы на этом не кончились. Надо сказать,
что во время работы над материалом регулярно проводились оперативные
совещания (обычно оперативка проходила еженедельно по четвергам).
Проводил их первый заместитель министра авиационной промышлен-
ности Аполлон Сергеевич Сысцов. Оперативки проходили и в ВИАМе,
и в НИИГрафите, и на НПО «Молния». Особенно остро обсуждались
неполадки, а они случались. Впрочем, это естественно: материалы были
новые, технологическое их освоение шло параллельно с разработкой.
Одна из таких запомнившихся нештатных ситуаций возникла при
изготовлении передних кромок крыльев. Это довольно большие тонко-
стенные детали, а требования к точности изготовления очень высокие. И
вот изготовленную точно по чертежам и в полном соответствии с разра-
ботанной технологией деталь снимают с оснастки, а она «раскрывается»,
то есть меняет форму и уже, конечно, никаким чертежам не соответствует.
Стали разбираться, в чём причина, и довольно быстро поняли, что «рас-
крывают» её термические напряжения, которые возникают в материале в
процессе высокотемпературной обработки. Пробовали разные варианты,
вплоть до изменения конструкции оснастки, однако решение пришло не-
ожиданно, причём очень простое. Деталь на время термообработки обмо-
тали углеродным волокном ВМН-4, и последние высокотемпературные
операции проводили в таком закреплённом, «заневоленном» состоянии,
как в смирительной рубашке. После этого створки выходили, полностью
соответствующие чертежам.
Долго и трудно решали проблему так называемого самозалечивания
стеклообразного покрытия. Небольшие дефекты покрытия — царапины,
мелкие трещины — должны довольно быстро и без следа затягиваться.
В итоге ВИАМом совместно с НИИГрафитом такое комплексное по-
крытие было создано. Нижний слой разработан в ВИАМе, а верхний —
в НИИГрафите. Это хороший пример правильного сотрудничества. В
принципе и та и другая организация могла создать покрытие и сама, но
в кооперации сделать это было легче и быстрее. Впрочем, это вообще
особенность работы над материалами для «Бурана», главным всё время
был результат.
Передние кромки крыльев «Бурана» при входе в атмосферу испытывают
колоссальные тепловые и механические нагрузки. Передняя кромка крыла
состоит из нескольких элементов. Кстати, стоит отметить оригинальность
конструкции: она спроектирована так, что элементы монтируются после-
75
довательно, и каждый последующий небольшой своей частью перекрывает
зазор между секциями. Тем не менее абсолютной плотности при монтаже
добиться невозможно, поэтому потребовалось разработать уплотнитель-
ный материал, способный выдержать такую высокую температуру, ведь
стояла задача отсечь проникновение плазмы во внутренние полости крыла.
Если бы плазма туда попала, полёт неминуемо закончился бы катастрофой.
Шнуровые уплотнения из кварцевых нитей не выдерживали температуры,
раскручивались и не обеспечивали необходимую заполняемость зазоров.
Требовался тонковолокнистый упругоподатливый материал, которому
можно придать форму жгута. Такой материал был найден. Основу его
составляли длинноволокнистые — до 5 мм — нитевидные кристаллы
SiC диаметром 0,1—0,5 мм, выращиваемые на углеродной подложке из
газовой фазы (пар—жидкость, твёрдое тело). На основе этих кристаллов
получали водную пульпу, а затем «бумагу» толщиной ~50 мкм, которую
свёртывали в жгут требуемой толщины и оплетали кварцевой нитью для
сохранения формы. Такой жгут марки ШТКл-15 выдерживал температуру
>1650°С и полностью исключал возможность проникновения плазмы и
теплового потока во внутреннюю полость крыла.
Материал был очень пористый — доля пустот достигала в нём 95%.
И всё бы хорошо, но сделать уплотнение герметичным никак не удава-
лось. При укладке бумаги или жгута в зазор не достигались полное его
заполнение и нужная плотность. И всё же решение было найдено и, как
часто бывает, — очень простое. Жгут, скатанный из термостойкой бума-
ги, попробовали намочить обычной водой. Получилась эдакая мягкая,
как пластилин, «колбаска». Поскольку пористость была очень высокая,
«колбаска» оказалась весьма пластичной и податливой. Во влажном со-
стоянии получившиеся жгуты укладывали в зазор, детали стягивали, и
материал, обжимаясь, плотно и надёжно закупоривал зазор. Далее вода
испарялась, а структура материала полностью восстанавливалась. Этот
уникальный материал применялся только на «Буране».
Материалы «Гравимол» и «Гравимол-В» прошли комплекс всесто-
ронних испытаний на соответствие требованиям технического задания
в условиях, имитирующих всестороннее воздействие эксплуатационных
факторов в условиях космоса, Земли, климатических и температурных
воздействий и нагрузок.
В первом орбитальном полёте ОК «Буран» углерод-углеродные матери-
алы «Гравимол» и «Гравимол-В» в полной мере обеспечили работоспособ-
ность конструкций, а осмотр после полёта позволил сделать вывод, что
все детали из них могут быть использованы для последующих полётов.
ОК «Буран» успешно выдержал лётные испытания в беспилотном
режиме — все жаростойкие материалы соответствовали техническому
заданию и показали свою работоспособность в условиях эксплуатации
корабля.
76
Обнинск в «Буране» -------------------------------------
Г.Е. Лозино-Лозинский искал площадку для производства теплоза-
щитной плитки. Ему предлагали самые разные варианты, но каждый из
них по каким-то параметрам не подходил. В одном месте нужно было
развернуть большое строительство, и тогда срывались сроки выполнения
программы, в другом — не было квалифицированных специалистов, в
третьем — не удовлетворяла требованиям программы транспортная сеть
и так далее. Наиболее подходящим вариантом оказался Обнинск. Там
воедино сошлись несколько факторов. Прежде всего, там ранее были
филиалы ВИАМа и НИИТСа, в которых работали высококлассные спе-
циалисты, причём работали с кварцем, а именно из него планировали
изготавливать теплозащитный материал (ТЗМ). Материал должен был
проходить термообработку, для этого использовались специальные контей-
неры, они на филиале были. Рядом очень хорошо располагался большой
производственный корпус (он назывался 3-Б), полностью построенный,
подключённый к коммуникациям и совершенно пустой. Нужно было
лишь наполнить его соответствующим оборудованием. Да и транспортная
инфраструктура в Обнинске в достаточной степени развита. В конечном
итоге в Обнинске делали довольно большие блоки, затем передавали их
на ТМЗ (Тушинский машиностроительный завод. — Прим, ред.) и там
подвергали механической обработке.
150 или 170? -------------------------------------------
Сколько всего было создано материалов для «Бурана», как ни странно,
почти невозможно сосчитать. Только основных было не менее 130, а ведь
очень много делалось ещё, как говорится, по мелочи. Была масса вспомо-
гательных материалов, были материалы, которые не пошли в конструкцию,
но остались как задел на будущее, было множество материалов, которые
нашли применение не только в космической и авиационной технике, —
взять хотя бы те же высокотемпературные клеи и герметики.
Интересную'задачу пришлось решить, разрабатывая внутреннее по-
крытие створок шасси. По расчётам, получалось, что температура внутрен-
ней поверхности створки может подняться до такого уровня, что резина
колёс окажется перегретой. Это, конечно, недопустимо, но и «раздувать»
теплозащиту створок было по многим причинам невозможно. Решение
нашли такое: для покрытия внутренних поверхностей створок создали
эпоксидно-полиамидную эмаль с чрезвычайно низким коэффициентом
излучения — порядка 0,2, а для внешней поверхности — термостойкую
кремнийорганическую эмаль с очень высоким коэффициентом излучения,
но с малым коэффициентом поглощения. В результате получалось, что
внешняя поверхность относительно мало энергии поглощала, зато много
77	-----------------------
излучала, а внутренняя — наоборот, практически не излучала. Колёса
оставались целыми на всём протяжении испытаний «Бурана».
Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский на первом совещании, проведён-
ном им в ВИАМе, говоря о подходе к созданию МКС, отчётливо (правиль-
нее сказать, в мягкой форме, но весьма жёстко) дал понять, что решения
должны быть смелыми и нестандартными, что «спокойные» варианты его
не устроят. Так и получилось, многие конструктивные решения и многие
решения по материалам оказались с точки зрения стандартных подходов
за гранью разумного риска. Однако иной подход к работе над «Бураном»
был невозможен, риск был всё время, сроки были сжатыми, требования
весьма строгими, а общая задача — чрезвычайно сложной. Поэтому не-
редко принимались парадоксальные решения с точки зрения обычной
логики. Примером может служить выбор материалов обшивки створок
отсека полезного груза в большом «слоёном пироге» обшивки )«Бурана».
Створки грузового отсека ОК «Буран» являются самой крупной си-
ловой конструкцией из композиционных материалов, изготовленной в
России. Две симметричные створки, составляющие верхнюю поворачи-
вающуюся и раскрывающуюся часть фюзеляжа, навешены на шарнирных
узлах по бортам орбитального корабля и в закрытом положении смыка-
ются в его верхней части. При открытых створках в фюзеляже сверху
образуется отсек длиной 18,5 м и шириной до 5,5 м. Общая площадь
конструкций створок составляет 144 м2. Теплостойкость гибридного
композита, используемого в конструкции створок по рекомендациям
института и состоящего из углепластика КМУ-4.008П и «Органита-4»,
составляла 150°С.
Но реальная максимальная температура, до которой материал нагревался,
составляла 170°С. Нормальная логика требовала модификации материала
и повышения теплостойкости на 20 градусов. Однако, проанализировав
цикл изменения температуры обшивки, мы поняли, что после входа в
атмосферу, полёта до аэродрома и посадки слой обшивки, о котором мы
говорим, не нагревается даже до 150°С. Нагрев его до 170°С происходит
после посадки, когда аппарат уже стоит на Земле. Масса обшивки, нагретая
во время входа в атмосферу, отдаёт тепло во внешнее пространство и во
внутренние слои, но нагрузка-то уже с конструктивных элементов снята, а
та статическая нагрузка, которая остаётся на изделии, стоящем на стоянке,
легко воспринимается материалом и при 170°С. Это не только дало эконо-
мию по времени, но и позволило использовать очень хороший материал,
не увеличивая затрат на его улучшение. Сейчас об этом говорить легко, но
тогда нужно было брать на себя ответственность, и давалось это не просто.
В лаборатории «Полимерные композиционные материалы» ВИАМа,
в состав которой входили сектора «Углерод-углеродные композиты»
(И.В. Соболев) и «Материалы и технологии силовых конструкций»
(А.Ф. Румянцев) для ОК «Буран» были разработаны, исследованы
78
и паспортизованы УУКМ «Гравимол» и «Гравимол В», конструкционные
углепластики КМУ-4.008П и КМУ-8, «Органит-4», материал для воздухово-
дов, жгутовые термические уплотнители ШТКл-15 для секций кромок кры-
ла и материал «Гравимол-В». На торжественное заседание НТС «ВИАМ» в
сентябре 2001 года, посвящённое 30-летию образования лаборатории «По-
лимерные композиционные материалы», приехал Г.Е. Лозино-Лозинский.
Он сердечно поздравил коллектив сотрудников лаборатории и поблагодарил
их за неоценимый вклад, внесённый в создание ОК «Буран».
О приёмке и контроле качество-----------------------------
Чтобы получить качественный элемент теплозащиты, необходимо на
всех стадиях производства строго соблюдать технологию. Добиться этого
позволила, с одной стороны, высокая квалификация людей, работавших
на производстве, с другой — строгий и не менее квалифицированный
контроль со стороны служб представительства заказчика. На начальном
этапе, когда проводились работы только с экспериментальными изделиями
(экспериментальными панелями и имитационными покрытиями), в со-
став группы представителя заказчика по этой части работы входили всего
четыре человека. Но в начале апреля 1982 года, когда работы набрали ход
и началось изготовление лётного варианта корабля, было принято решение
об организации отдельной группы в составе военного представительства
(группа №4, руководитель группы В.В. Процко). Состав группы превы-
сил 20 человек. В их задачу входило решение всех вопросов, связанных с
контролем качества изготовления и монтажа теплозащиты орбитального
корабля.
Для сотрудников этой группы были организованы специальные за-
нятия по повышению квалификации. Лекции на них читали ведущие
специалисты НЦО «Молния», Тушинского машиностроительного завода
и, разумеется, ведущие сотрудники ВИАМа. Лекции, практические заня-
тия, показ материалов дали возможность представительству заказчика за
короткий срок глубоко понять и прочувствовать все тонкости и нюансы,
связанные с созданием теплозащиты «Бурана». 4-
79
Железина Галина Федоровна (род, 1948г.). Выпускница МАТИ
им. К.Э. Циолковского (1971 г.), кандидат технических наук.
Работает в ВИАМе с 1971 года. Начальник сектора. Научное
направление - создание и исследование органопластиков и
слоистых металлопластиков. Награждена медалями «Ве-
теран труда СССР», «В память 850-летия Москвы» и «100
лет Н.М. Склярову», знаками «Почётный авиастроитель»,
«За заслуги перед ВИАМ» 11 степени, Почётной грамотой
Росавиакосмоса.
Как охлаждали «Буран»---------------------------------
При посадке «Бурана» на Землю необходимо было быстро, практиче-
ски мгновенно, снизить температуру внутри самолёта. Иначе существо-
вала вероятность пожара, так как пары остатков топлива скапливались
во внутреннем объёме и достаточно было искры, чтобы произошло
возгорание. Чтобы «мгновенно» остудить самолёт, была спроектирована
разветвлённая система воздуховодов. Как только «Буран» садился на
Землю, к нему присоединяли установку, нагнетающую охлаждённый
воздух. Воздух нужно было быстро подать к большому числу объектов
внутри самолёта, поэтому система воздуховодов имела древообразную
структуру с диаметром «веток» от 300 до 20 мм и общей протяжённо-
стью десятки метров.
Первая конструкция воздуховода была выполнена из алюминиевого
сплава, который на первый взгляд удовлетворял всем необходимым
требованиям: прочный, лёгкий, не накапливающий статического элек-
тричества. Часть такого тонкостенного алюминиевого воздуховода была
уже встроена в «Буран», когда произошёл случай, который попадает под
категорию «нет худа без добра». В цехе, где находились подготовлен-
ные к монтажу элементы воздуховода, рабочий положил или уронил на
воздуховод какой-то предмет (по легенде — сел на него). Воздуховод
«схлопнулся», и восстановить его форму не представлялось возмож-
ным. Уязвимость при смятии ставила под сомнение работоспособность
алюминиевого воздуховода при эксплуатации. Увеличивать толщину
стенки было нельзя, это привело бы к недопустимому увеличению
веса. «Срочно искать замену алюминию» — такое поручение получил
80
заместитель начальника ВИАМа Б.В. Перов на очередном «сысовнике»,
которые каждую среду проводил министр Аполлон Сергеевич Сысцов
по вопросам «Бурана».
Б.В. Перов предложил использовать новый в то время полимерный
материал—органопластик на основе арамидного волокна. Удивительная
способность отличала органопластик: при изгибе материал мог дефор-
мироваться, не разрушаясь, как и алюминий, но после снятия нагрузки
восстанавливал свою форму без ущерба для внешнего вида и эксплуата-
ционных качеств.
Как конструкционный материал, органопластик был очень привлекате-
лен для изготовления воздуховодов: в 2 раза легче алюминиевого сплава,
прочный, устойчивый к ударным и эрозионным воздействиям. Но, чтобы
окончательно одержать победу над своим конкурентом — алюминиевым
сплавом, органопластик должен был преодолеть два своих недостатка:
электризуемость в потоке воздуха и отсутствие герметичности. Решить
эти задачи удалось в процессе отработки технологии изготовления воз-
духоводов.
Герметичность воздуховодов была обеспечена за счет введения в орга-
нопластик тонкого слоя (40 мкм) герметичного пленочного связующего.
Это позволило полностью исключить потери воздуха при охлаждении
самолета.
Чтобы воздуховод не накапливал статического электричества, ис-
пользовали металлизированную лавсановую пленку, которую наносили
на поверхность органопластика при его формовании.
Воздуховоды из органопластика изготавливали методом намотки лент
препрега шириной 25—40 мм. Чтобы соединить воздуховоды между со-
бой, обматывали их стыки тканой лентой из арамидного волокна СВМ,
которую предварительно пропитывали клеем холодного отверждения.
При разработке органопластика для системы охлаждения космиче-
ского самолета «Буран» были решены задачи обеспечения прочности и
жёсткости воздуховода при толщине стенки 0,3—0,4 мм, вопросы его
герметичности, отсутствия электризуемости, а главное — была обеспе-
чена гарантия сохранения формы и работоспособности воздуховода при
случайных механических воздействиях в процессе изготовления, монтажа
и эксплуатации.
Система воздуховодов из органопластика для охлаждения «Бурана» на
период создания не имела аналогов в отрасли, а использование органопла-
стика вместо алюминиевых сплавов позволило снизить вес космического
самолета «Буран» на 50 кг.+
81
Ломберг Борис Самуилович (род. 1933 г.) Выпускник Московского
института стали и сплавов (1955 г.), доктор технических наук.
Работает в ВИАМе с 1958 года. Главный научный сотрудник. На-
учное направление — жаропрочные и интерметаллидные сплавы.
Лауреат Гэсударственных премий СССР и УССР, дважды лауреат
премии Правительства РФ. Член-корреспондент Российской инже-
нерной академии. Награждён орденом Дружбы, медалями «Ветеран
труда СССР», «В память 850-летия Москвы», имени академика
С Т. Кишкина и члена-корреспондента АН СССР А. Т. Туманова, «100лет
Н.М. Склярову», знаком «За заслуги перед ВИАМ» I степени.
Стяжные болты-----------------------
Среди множества задач, которые коллектив ВИАМа решал во время
работы по программе «Энергия—Буран», иногда возникали, казалось
бы, довольно неожиданные. Вот один из примеров: при изготовлении
«Бурана» потребовались обладающие высокой прочностью стяжные
болты и силовые тяги. Однако, как и ко многим другим деталям, к ним
были предъявлены дополнительные требования: высокая прочность при
растяжении в сочетании с достаточной пластичностью, высокими пока-
зателями жаропрочности и сопротивления малоцикловой усталости. Этот
комплекс свойств должен был обеспечить надёжную работоспособность
в процессе эксплуатации при температурах 550—750°С.
Подходящий материал, рекомендованный для тяжелонагруженных
деталей, был разработан в ВИАМе в 1980-х годах. Это был жаропроч-
ный никелевый сплав ЭП962-ИД (авторы: Б.С. Ломберг, В.Г. Галкина,
В.Г. Скляренко), содержащий 45% упрочняющей у'-фазы. Но до этого
его использовали только для штамповки дисков газотурбинных двига-
телей (ГТД). По прочностным характеристикам (ств=155—160 кг/мм2)
сплав ЭП962-ИД превосходил все существующие в то время жаропрочные
сплавы (ов=120—125 кг/мм2), применявшиеся для изготовления болтов.
Исходя из заданных конструкторами размеров стяжных болтов и
силовых тяг следовало получить пруток диаметром 35 мм, а детали, из-
готовленные из него, должны были работать при 600°С и выдерживать
значительные механические напряжения.
Для решения этой трудной задачи на Ступинском металлургическом
комбинате (СМК) была сформирована комплексная бригада. От ВИАМа
в ней участвовали: Б.С. Ломберг, В.Г. Галкина, Д.Е. Герасимов, Ю.В.
Малашенко, от СМК — М.П. Юшкин, Н.С. Рахманов, А.В. Кащеева,
82
Н.П. Панин. Перед нами была поставлена задача—разработать и освоить
в промышленности технологию получения прутков из сплава ЭП962-ИД,
в сжатые сроки осуществить поставку требуемого количества прутков
основному изготовителю орбитального корабля «Буран» НПО «Молния».
Особенности деформации сплава ЭП962-ИД при получении заготовок
дисков были известны достаточно хорошо. Диски делали методом осад-
ки с последующей штамповкой на вертикальных прессах. Прутки же из
существующих сплавов изготавливали методом ковки или прокатки в
зависимости от требуемых размеров и марки сплава.
Однако применить эти методы для производства прутков из высоко-
прочного сплава ЭП962-ИД не представлялось возможным.
Для изготовления прутков из этого сплава нам впервые удалось раз-
работать современную технологию их получения методом прессования
на горизонтальных прессах на Ступинском металлургическом комбинате.
Помимо разработки нового способа деформации при изготовлении
прутков потребовалось разработать специальные режимы термообра-
ботки, которые должны были обеспечить получение стяжных болтов и
силовых тяг, отвечающих требованиям технического задания. В результате
большого объема работ, проведённых как в институте, так и на СМК,
режимы термической обработки были отработаны и внедрены.
До этого в металлургической практике из высокопрочных сплавов
прутки для заготовок высоконагруженных деталей не изготавливали. Кол-
лективу авторов сплава и сотрудникам СМК удалось решить эту, казалось
бы, частную, но, тем не менее, весьма непростую задачу. Так появилась и
была освоена промышленная технология деформации и термообработки
прутков диаметром 35—45 мм из высокожаропрочного никелевого сплава
ЭП962-ИД.
В соответствии с разработанной технической документацией была из-
готовлена и в установленные сроки поставлена на НПО «Молния» партия
(600 кг) высококачественных прутков.
Стяжные болты и силовые тяги из сплава ЭП962-ИД успешно вы-
держали стендовые и полетные испытания, что обеспечило надежный
полёт «Бурана». +
83
Иванов Евгений Владимирович (род. 1933г.). Выпускник Всесоюзно-
го заочного Политехнического института (1975 г.). Работал в
ВИАМе с 1972 по 2011 год в должности заместителя начальника
лаборатории. Ведущий специалист по разработке фрикционных
материалов и антифрикционных покрытий. Награждён меда-
лями «Ветеран труда СССР», «В память 850-летия Москвы»,
имени академика С. Т. Кишкина.
Для обеспечения ресурса и надёжности полётов космического кора-
бля «Буран» необходимо было создать износостойкие материалы
и антифрикционные покрытия совершенно нового класса, работоспо-
собные при эксплуатации на воздухе и в вакууме, при температуре от
-130 до +500°С с коэффициентом трения до 0,2. Условия работы пар
трения космического корабля «Буран» характеризуются широкими
диапазонами рабочих температур и удельных нагрузок. Давление
воздуха изменяется в пределах от 760 мм рт.ст. до глубокого космиче-
ского вакуума. Все узлы трения и различные крепёжные сочленения
планера при его эксплуатации испытывают высокие вибрационные
и радиационные воздействия. Эти экстремальные условия создают
значительные трудности при выборе износостойких материалов и
антифрикционных покрытий для трущихся пар. Обычные масла и
пластичные смазки здесь совершенно непригодны, так как в вакууме
смазочная жидкость испаряется, а при понижении температуры до
-130°С они становятся твёрдыми и теряют смазочную способность.
Для выполнения поставленной задачи был использован имеющийся
в ВИАМе научный задел и опыт создания износостойких сплавов и
антифрикционных композиционных покрытий. Сотрудниками НПО
«Молния» и ВИАМа были сформулированы основные технические
требования к материалам и покрытиям для узлов трения космического
корабля «Буран».
При подборе и разработке износостойких сплавов для узлов тре-
ния космического корабля «Буран» специалисты ВИАМа исходили
из того, что структура материалов трения является главным звеном
той общей цепи, которая связывает между собой многообразие про-
цессов, происходящих в зоне фактического контакта. На основе про-
84
ведённых исследований в институте были разработаны и выбраны
для дальнейших испытаний сплавы и стали ВЖЛ-16, ВНС-5, ВНС-17,
ВЖ-122,9X18,13X15H4AM3 и 07X16Н6Ш, которые сочетают в себе
такие свойства, как высокие износостойкость, твёрдость, прочность,
жаростойкость и коррозионная стойкость.
Для разработки антифрикционных композиционных покрытий
были изучены отечественные и зарубежные образцы различных из-
носостойких материалов и твёрдосмазывающих антифрикционных
покрытий. Сотрудники ВИАМа доктор технических наук Леон Аве-
тикович Чатынян и кандидат технических наук Валентина Ивановна
Жизнякова предложили создать композицию, состоящую из трёхслой-
ного покрытия. На основе их предложения была принята к разработке
модель многослойного покрытия, в которой каждому слою отводи-
лась своя функциональная роль при взаимодействии с сопряжённой
поверхностью. В качестве первого слоя было решено использовать
тантал, который при нанесении электроискровым методом повы-
сит твёрдость поверхности и обеспечит нужную её шероховатость.
Второй слой было решено создать из мягкого серебра, нанесённого
методом электролитического осаждения. Третьим слоем должна быть
антифрикционная твёрдая смазка на основе дисульфида молибдена.
Метод электроискрового легирования металлических поверхностей
был разработан сотрудниками ВИАМа — кандидатом технических
наук Н.И. Лазаренко и ведущим инженером В.П. Разумовым.
Второй слой состоит из мягкого серебра, нанесённого на тантал ме-
тодом электролитического осаждения по технологии, разработанной
сотрудниками ВИАМа. Тантал при трении в вакууме с серебряным
покрытием обладает высокими антифрикционными свойствами.
Третьим слоем антифрикционного композиционного покрытия
было решено использовать плёнкообразующий состав ВАП-2. По-
крытие применяется в узлах трения-скольжения для снижения трения
и износа, а в номинально неподвижных вибронагруженных сочле-
нениях — для предотвращения схватывания и фреттинг-коррозии.
Покрытие ВАП-2 имеет высокие физико-механические свойства и
работоспособно на воздухе и в вакууме при температуре от -130 до
+250°С и удельных нагрузках до 20,0 кгс/мм2.
На основе принятой модели многослойного покрытия в лаборатор-
ных условиях ВИАМа начались отработка составов покрытий, раз-
работка технологии послойного нанесения покрытий и исследование
уровня свойств композиций.
Серебряные покрытия при воздействии трущейся пары заполняют
все неровности, шероховатые участки твёрдых покрытий и прочно
удерживаются на поверхности. При трении в результате контактного
взаимодействия мягких легкоплавких металлов с твёрдыми сплавами
85
образуются новые соединения, обладающие более высокими смазы-
вающими свойствами. Указанный принцип создания композиционных
покрытий позволил определить оптимальный состав и предложить
пары трения с покрытием для работы на воздухе и в вакууме. Тантал
при трении в вакууме с серебряным покрытием обладает высокими
антифрикционными свойствами, в этом случае серебро не взаимодей-
ствует с танталом и является хорошей смазкой. При работе на воздухе
серебряные покрытия при трении показали более высокое значение
коэффициента трения, чем при трении в вакууме.
Отработаны технологические режимы изготовления суспензии
плёнкообразующего состава твёрдосмазочного покрытия ВАП-2.
Суспензия представляет собой раствор дисульфида молибдена в
эпоксидном связующем. Покрытие ВАП-2 имеет гладкую матовую
поверхность тёмно-серого цвета. Толщина покрытия от 10 до 25 мкм.
Покрытие имеет хорошую адгезию к металлу, хорошо сопротивляется
удару, эластично (не растрескивается при изгибе вокруг стержня диа-
метром 1 мм). Прочность при прямом и обратном ударе составляет
50 кгхсм. Прочность при обратном ударе после выдержки~в жидком
азоте снижается до 40 кгхсм.
На этапе отборочных испытаний исследовались фрикционные
характеристики антифрикционных покрытий при положительных и
отрицательных температурах на воздухе, в вакууме при различных
нагрузках. Испытания позволили выявить принципиальную воз-
можность применения выбранных покрытий и уточнить материал
металлических подложек. Одновременно корректировалась техноло-
гия нанесения покрытий, отрабатывалась методика термовакуумных
испытаний и уточнялись оценочные критерии работоспособности
покрытий при испытании на стендах.
Работы по созданию космического корабля «Буран» в этот период
шли широким фронтом как на НПО «Молния», так и на всех смежных
заводах авиационной промышленности. Шла масштабная подготовка
к строительству планера. Конструкторским бюро НПО «Молния» в
чертежи узлов трения различных сопряжений были внесены указа-
ния по нанесению антифрикционных композиционных покрытий.
ВНИИтрансмаш по договору с НПО «Молния» приступил к широким
испытаниям всех имеющихся в стране антифрикционных покрытий.
ВНИИтрансмаш имел хорошую базу для проведения испытаний в ва-
кууме и на воздухе при температурах от -130 до +500°С с удельными
нагрузками до 15 кг/мм2.
Главный конструктор ВНИИтрансмаша доктор технических наук,
профессор А.Л. Кемурджиан, начальник лаборатории, кандидат
технических наук И.И. Розенцвейг и старший научный сотрудник,
кандидат технических наук В.М. Тарасов имели большой опыт по
86
исследованию трибологических свойств антифрикционных покры-
тий. Они были уже давно, по существу, знакомы и с покрытиями,
разработанными в ВИАМе. Твёрдое смазывающее антифрикционное
покрытие ВАП-2 они использовали в своих работах по луноходу. Эти
люди прекрасно владели вопросами испытаний антифрикционных
материалов и покрытий в экстремальных условиях, они квалифициро-
ванно подготовили программы испытаний, и мы полностью доверяли
им, ориентировались на них, считывали результаты и корректировали
в дальнейшем и состав, и технологию.
В автомобильной промышленности в узлах трения применяются
вкладыши, изготовленные из металлофторопластовой ленты. Но
фторопласт совершенно не пригоден для работы в условиях холода.
При температуре -20°С коэффициент трения возрастает до 0,3, а
при температуре -30°С он катастрофически высок. При температу-
ре -80°С фторопласт становится хрупким и его использование при
больших нагрузках в условиях холода не представляется возможным.
Максимально возможная нагрузка, которую могла нести металлофто-
ропластовая лента, 5 кг/мм2. При испытаниях фторопластовых под-
шипников в холодных камерах появлялся звук высокой тональности,
который трудно было переносить. Очевидцы рассказывают, что при
испытаниях фторопластовых подшипников при температуре -80°С в
зал вошли космонавты, которые приехали ознакомиться с условиями
испытаний лунников по лунному грунту. Они в один голос заявили,
что такие звуки сведут с ума любого космонавта в космосе и это не-
допустимо для условий орбитальных полётов. По этому признаку
были признаны непригодными и некоторые другие антифрикционные
покрытия. Из всех покрытий, предлагаемых различными института-
ми, испытатели отдавали предпочтение варианту покрытий, который
предлагал ВИАМ. Коэффициент трения не превышал 0,15 при испы-
таниях на воздухе и в вакууме при температуре от -130 до +500°С.
Никаких звуков высокой или низкой тональности наши покрытия
при испытаниях не издавали. Материалы вели себя практически при
любых условиях одинаково стабильно.
Параллельно проводились испытания покрытий в ИМАШе (Ин-
ститут машиноведения Академии наук СССР) под руководством про-
фессора Юрия Николаевича Дроздова и кандидата технических наук
Владимира Николаевича Пучкова. Это были контрольные испытания
наших покрытий, и НПО «Молния» ориентировалось на эти резуль-
таты, как на основополагающие, чтобы правильно понимать уровень
наших разработок в сравнении с зарубежными.
На ресурсные испытания мы вышли с пониманием того, какая
должна быть композиция покрытия и каков должен быть состав компо-
зиции, но с очень низким уровнем технологии послойного нанесения
87
покрытий. В результате мы не добились второго главного показателя —
высокой износостойкости. А это определило низкий ресурс при испы-
таниях. Подсчёт показал, что наши покрытия не обеспечивали ресурса
в 100 полётов. Это, конечно, вызвало очень серьёзную тревогу во всех
инстанциях, в том числе и в НПО «Молния». Заместитель Генераль-
ного директора Александр Васильевич Потопалов 3 декабря 1982
года провёл техническое совещание с повесткой дня «О состоянии
дел по парам трения». На совещании обсуждались вопросы: о ходе
экспериментальной отработки шарнирных подшипников (докладчик
И.И. Розенцвейг) и о предварительных результатах зачётных испы-
таний антифрикционных покрытий разработки ВИАМа (докладчик
Е.В. Иванов). Совещание отметило неудовлетворительное положение
с отработкой антифрикционных покрытий и пар трения и решило рас-
смотреть состояние дел по парам трения на совместном совещании
Генерального директора — Главного конструктора НПО «Молния»
Г.Е. Лозино-Лозинского, начальника ВИАМа Р.Е. Шалина и Главного
конструктора ВНИИтрансмаша А.Л. Кемурджиана.
Совещание состоялось, как намечалось, на НПО «Молния». Кроме
упомянутых руководителей в совещании приняли участие А.В. По-
топалов, Г.П. Дементьев, А.Ф. Петраков и другие специалисты. Вёл
совещание заместитель министра авиационной промышленности
А.Н. Геращенко. Первым вопросом слушали доклад о разработке и
испытаниях антифрикционных композиционных покрытий, доклад-
чик кандидат технических наук В.И. Жизнякова (ВИАМ). Валентина
Ивановна серьёзно готовилась к этому совещанию, но очень волно-
валась. Было развешано много хорошо оформленных плакатов, по
которым она рассказала о свойствах покрытий, объёме исследований
и испытаний, о дальнейших проблемах при внедрении. Было много
вопросов по износостойкости покрытий, ресурсу и надёжности. К это-
му времени все результаты по испытаниям во ВНИИтрансмаше были
предоставлены Лозино-Лозинскому. Из них следовало, что покрытие
обеспечивает ресурс около 10 полётов вместо 100 планируемых. Глеб
Евгеньевич жёстко сказал: «Если нет ресурса, то и, по существу, для
“Бурана” не создано никаких антифрикционных покрытий. Поэтому
нужно констатировать, что “Буран” практически обездвижен». И он
обратился ко всем сидящим на совещании: «Вы это понимаете или
нет? ВИАМ это понимает? Вы, конструктора, понимаете, если не
будет нужных антифрикционных покрытий, то “Буран» не сможет
функционировать, ничего не будет двигаться?!» Валентину Ивановну
засыпали вопросами, и Леон Аветикович Чатынян (ВИАМ) решил
оказать ей помощь. Он встал и, обходя длинный стол совещания,
неосторожно, но громко прокомментировал происходящее. В ответ
взорвался Лозино-Лозинский: «Это нас-то он называет оппонентами?
88
Какие мы тут оппоненты? Мы создатели “Бурана”. Не надо нам ника-
ких здесь докладчиков. Ясно всё. ВИАМ сорвал все работы. Нужно
немедленно поправлять эту ситуацию». Чатыняну слова не дали, и
тут же Глеб Евгеньевич распорядился: «Докладчикам пропуска на
территорию НПО “Молния” не заказывать». Это было сказано, конеч-
но, сгоряча, пропуска заказывали, ещё как заказывали, так как надо
было работать над проблемами узлов трения «Бурана».
Да, это было трудное время для многих участников этого проекта.
На совещании было принято решение, по которому предлагалось к
следующему понедельнику подготовить план мероприятий по па-
рам трения и создать оперативную группу, в которую должны войти
сотрудники ВИАМа, конструкторы и технологи НПО «Молния»,
технологи и металлурги всех заводов, которые будут выполнять ра-
боты по комплектации «Бурана». По мнению совещания, возглавить
оперативную группу должен человек из ВИАМа.
Появилась возможность довести предлагаемые ВИАМом составы до
оптимальных значений, доработать технологию послойного нанесения
покрытий и на этой базе выйти на ресурс. У меня на этом совещании
было ощущение, что ничего провального нет, что на самом деле мы
просто находимся на стадии отработки технологии. Нужно найти пра-
вильные технологические приёмы, режимы, и можно будет достичь
желаемого эффекта. Поскольку технология в то время была в начале
отработки, постольку основное внимание на первой стадии разработки
уделялось подбору компонентов антифрикционных покрытий.
К следующему понедельнику была подготовлена программа меро-
приятий по парам трения и определены члены оперативной группы.
Программу подготовили с учётом возможностей заводов и её одобрило
совещание на НПО «Молния». Был одобрен состав оперативной груп-
пы. Возглавить её поручили Е.В. Иванову (ВИАМ), а заместителем
председателя назначили К.Н. Сергеева (НПО «Молния»).
При рассмотрении результатов лабораторных и стендовых ис-
пытаний мы обнаружили, что свойства связующего находятся на
нижнем пределе по всем показателям. Раньше уровень свойств был
значительно выше. Мы поднимали пробы, которым было по 5—6 лет,
и на их основе делали образцы. Износостойкость этих образцов была
выше, чем тех, которые мы получали на основе свежего связующего.
При проверке оказалось, что связующее, которое раньше изготав-
ливали в Ярославле, теперь изготавливают в Котовске. Связующее
на эпоксифенольной основе изготавливается на основе трёх смол,
которые определяют прочностные и износные свойства. Связующее
разработано в ГИПИ ЛКП, а ВИАМ принимал участие в разработ-
ке. Поэтому к выяснению причин снижения свойств был привлечён
институт ГИПИ ЛКП. После большой экспериментальной проработ-
89
ки двух институтов удалось выяснить причины снижения свойств
связующего, и ГИПИ ЛКП взял на себя обязательства изготовления
связующего и поставки его в полном объёме. Это был первый шаг к
повышению износостойкости.
Вторым серьёзным шагом было то, что дисульфид молибдена
(MoS2) содержал некоторое количество флотомасел, а это приво-
дило к снижению прочности покрытия. Мы ввели целый ряд новых
технологических приёмов, которые позволили практически удалить
флотомасла. Таким образом была повышена коггезионная прочность
плёнки покрытия ВАП-2. Это два основных фактора, решение кото-
рых позволило значительно повысить износостойкость покрытия.
В соответствии с программой работ удалось разработать новые
технологические приёмы, значительно повысить износостойкость
композиционных покрытий и по результатом зачётных испытаний во
ВНИИтрансмаше выйти на ресурс в 100 полётов. Это бйло большое
достижение, но только на образцах, изготовленных в ВИАМе.
Именно эту технологию оперативная группа, обозначенная при-
казом, стала внедрять на смежных заводах. Это были поездки на
заводы, где организованы участки по нанесению покрытий. После
доведения этих участков до наших требований покрытие наносили
на образцы и они проходили испытание во ВНИИтрансмаше. Таким
образом проводилась аттестация производства покрытий на этих
заводах. В довольно сжатые сроки нам удалось провести все эти ме-
роприятия, которые нам дали возможность выйти на новый уровень,
провести новые зачётные испытания во ВНИИтрансмаше. Вначале у
некоторых заводов были срывы — не выходили на заданный ресурс,
но находили и устраняли причины неудач, устраняли их и добивались
ресурса, добивались хороших показателей по коэффициенту трения.
Производственные участки на заводах были готовы приступать к
нанесению покрытий на штатные детали. Это был самый сложный
период в обеспечении «Бурана» антифрикционными покрытиями.
Помню, мы летели в Новосибирск. Я сидел рядом с Александром
Васильевичем Потопаловым, и мы говорили о наших проблемах.
Он высказал своё удовлетворение тем, что всё наладилось. В Ново-
сибирск я летел из-за того, что после запрессовки в шпангоуты все
подшипники створок отсеков полезного груза не вращались. Запрес-
совка подшипников в гнездо обоймы проходила под воздействием
усилия в 40—60 тонн, в результате чего обойма подшипника была
обжата, и это привело к тому, что сфера, которая находится внутри
обоймы, зажата и не вращалась. Необходимо было найти решение,
каким образом освободить подшипник от этих нагрузок, как сделать
так, чтобы этот подшипник остался целым, чтобы ничего не вы-
резать, не впрессовывать подшипник, не резать шпангоут створки
90
отсека полезного груза. Окончательное решение в самолёте не было
принято и отложено до осмотра створок на заводе. При полёте Алек-
сандр Васильевич рассказал, что он долгое время работал с Главным
конструктором Н.Н. Поликарповым и они вместе создали известный
самолёт ПО-2. И ему Н.Н Поликарпов то ли в шутку, то ли всерьёз
говорил, что ПО-2 назван так потому, что его создали Поликарпов и
ПОтопалов. Нас двое — потому и ПО-2. Единственный самолёт ПО-2
стоит в Новосибирске на территории завода НАЗиЧ, и он хочет там
сфотографироваться.
На совещании у директора НАЗиЧ Потопалов доложил о пред-
лагаемых мероприятиях по ремонту повреждённых створок и, пред-
ставив меня, сказал, что мы вместе с главным металлургом осмотрим
подшипники и примем решение. После совещания мы осмотрели
подшипники и вместе с главным металлургом Геннадием Павловичем
Конюховым приняли решение провернуть сферу рычагом. Так мы
и сделали, стронули один подшипник, осмотрели его поверхность.
Состояние поверхности было обычное, без рисок и надиров. Произо-
шла приработка этого подшипника. Вся технология была признана
правильной. Это было записано в технологию. Новосибирцы дальше
по этой технологии и действовали.
В Новосибирск было совершено много поездок. Однажды мы
столкнулись с проблемой, когда вдруг стало сходить гальваниче-
ское серебро, которое наносилось на электроискровый тантал. При
контрольной операции серебро стало пузыриться и шелушиться. В
группе с нами была ведущий научный сотрудник ВИАМа кандидат
технических наук Н.М. Вознесенская. Наталья Михайловна проверила
свойства сплавов в состоянии поставки и определила, что отклонений
от норм нет. По нанесению тантала элетроискровым методом тоже
не было замечаний. По нанесению гальванического серебра тоже не
было замечаний. Мистика какая-то: всё хорошо — и всё плохо. Это
было очень опасно, так как серебро сходило вместе с ВАП-2 и мог
оголиться тантал. Тантал будет работать по металлической подложке,
и произойдёт схватывание в условиях глубокого вакуума в космосе.
Группа специалистов около десяти дней искала причину схода галь-
ванического серебра с танталового покрытия. И нашли. Оказалось,
что при шлифовке не подавалась охлаждающая жидкость, так как её
не было в снабжении, а по технологии водой охлаждать нельзя. Нам
стало ясно, что это прижоги на поверхности деталей, и электроискро-
вые покрытия не компенсируют возникшие напряжения, а гальваника
оказалась чувствительной к этим напряжениям.
Меня пригласили на совещание к Генеральному директору НПО
«Молния» и предупредили, что это будет встреча со специалистами
по трению и износу из Европейского союза трибологии. Вёл сове-
91
щание Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Было сделано три до-
клада. Все они строились на идее применения серебра и дисульфида
молибдена в узлах трения. Был представлен один плакат, на котором
нарисован куб с вкраплениями дисульфида молибдена и серебра. Вот
вокруг этого куба строились доклады. В докладах не было никаких
конкретных предложений, как надо делать покрытия на конкретных
деталях. Ничего конкретного. Было очень много вопросов у Глеба
Евгеньевича к докладчикам. Если в начале этого совещания я видел
колющий, испытующий взгляд Лозино-Лозинского, то в конце я
увидел, что взгляд стал мягким, добрым. Мне стало понятно, что эта
встреча убедила Генерального конструктора в правильности наших
технических решений.	х
Для решения поставленных задач в ВИАМе, НПО «Молния»,
МВТУ им. Н.Э. Баумана, во ВНИИтрансмаше и ИМАШе были раз-
работаны и созданы комплексы специального испытательного и
технологического оборудования в обеспечение систематического
исследования проблемы трения и изнашивания в условиях эксплуа-
тации космического корабля «Буран». Разработаны методики и мо-
дернизированы стенды для испытаний пар трения-скольжения при
температурах от -130 до +250°С, удельных нагрузках до 20 кг/мм2,
в вакууме и на воздухе.
Результаты проведённых исследований показали, что образцы с
антифрикционными покрытиями Та—Ag—ВАП-2 на сталях и сплавах
выдержали испытания на трение и износ при указанных выше условиях.
До проведения испытаний на полный ресурс указанные замковые
устройства отработали в нормальных условиях 180 циклов. Пары
трения замковых устройств поперечного и продольного стыков испы-
тания на ресурс выдержали и обеспечили штатное функционирование
при отработке полного ресурса в нормальных условиях и в условиях
экстремальных температур и вакуума.
В ноябре 1988 года был проведён запуск орбитального воздушно-
космического корабля «Буран». Через два дня после полёта мы прове-
ли осмотр и освидетельствование состояния узлов трения корабля на
пригодность для дальнейших полётов. Все сопряжённые поверхности
были гладкими, не имели каких-либо дефектов И'были пригодными
для последующих полётов. Впервые в мире в автоматическом режиме
осуществлены спуск и посадка многоразового космического кора-
бля. Все системы управления полётом корабля работали в штатном
режиме. «Буран» чётко выполнил все команды по маневрированию
при заходе на посадку и осуществил её в классическом стиле, что
подтвердило высокую надёжность конструкций систем управления
полётом и высокую надёжность разработанных ВИАМом материалов
и антифрикционных композиционных покрытий в том числе. 4*
92
Каськов Вячеслав Семёнович (род. 1942 г.). Выпускник Московского
института стали и сплавов (1967г.), кандидат технических наук.
Работает в Воскресенском экспериментально-технологическом цен-
тре ВИАМа с 1976 года. Заместитель начальника центра. Научное
направление - бериллиевые сплавы и системы их защиты. Награждён
медалями «За доблестный труд», «Ветеран труда СССР», имени
академика С Т. Кишкина, «100 лет Н.М. Склярову», знаком «За заслуги
перед ВИАМ» Н степени.
Многоразовый космический корабль становится по-настоящему
многоразовым только тогда, когда у него есть средства, обе-
спечивающие безопасную многократную посадку. Очевидно, что
таким средством является шасси. Конструктивно шасси такого рода
аппаратов сходно с шасси тяжёлых самолётов. Однако посадочная
скорость аппарата типа «Буран» весьма высока, и для его безопасной
и надёжной остановки требуются весьма эффективные тормозные
механизмы. Для их изготовления использовано несколько материалов,
но основой каркаса тормозных дисков стал бериллий.
Следует заметить, что решение это было неоднозначным из-за его
(бериллия) определённой токсичности и малой ударной вязкости.
Однако помимо прочего к тормозным механизмам предъявлялись
исключительно жёсткие требования по весу. Обеспечить заданный
весовой лимит тормозного колеса было возможно только при условии
применения бериллия и углеродного фрикционного материала. Идея
была поддержана Г.Е. Лозино-Лозинским (он ссылался на американ-
скую фирму «Гудрич», которая работала над созданием тормозных
колёс для «Колумбии»), а также ведущими специалистами ВИАМа
(В.А. Засыпкиным, И.Н. Фридляндером, К.П. Яценко, В.И. Колесни-
ковой). После многократного обсуждения всех технических вопросов
предложенная заводом (г. Усть-Каменогорск) конструкция тормозных
дисков с использованием бериллия была утверждена, и работа развер-
нулась по ряду направлений. Было поручено: Усть-Каменогорскому
металлургическому комбинату — отработать технологический
процесс получения заготовок для дисков методом прессования из
бериллиевого порошка; Воскресенскому филиалу ВИАМа (пос.
Фаустово, Московская область) — организовать механическое про-
93
изводство каркасов тормозных дисков и их сборку с углеродными
секторами; предприятию «Рубин» — создать участок по испытаниям
тормозного колеса КТ-182, обеспечив необходимые требования по
технике безопасности; институту НИИГрафит и МЭЗ — изготовить
по заводской документации сектора из углеродного фрикционного
материала «Термар ТД».
В филиале ВИАМа было смонтировано уникальное оборудование
термического, гальванического и механического участков, созданы
участок неразрушающего контроля и служба ОТК. Для программы
строительства серии кораблей «Буран» изготовили около 400 карка-
сов бериллиевых дисков с защитной системой (всего 10 комплектов).
Образцы из каждого диска должны были храниться на заводах-из-
готовителях до окончания срока службы каждого диска.
Но началась вся эта работа для сотрудников Института авиаци-
онных материалов с выбора необходимого сорта бериллия. Чтобы
получить данные, пригодные для проектирования деталей и узлов
конструкционного назначения из бериллиевых материалов, пришлось
провести обширные исследования их механических и теплофизиче-
ских характеристик.
Низкая плотность (t7=1850 кг/м3) и высокий модуль упругости
(Е=290 ГПа) обеспечивают бериллию превосходное значение удель-
ного модуля упругости (E/d), который в шесть раз больше соответ-
ствующих параметров для сталей, титановых и алюминиевых сплавов.
Кроме того, бериллий отличается наивысшей удельной теплоёмко-
стью (с=1840 Дж/кг-К) среди твёрдых металлов.
Все эти поистине выдающиеся свойства этого металла сочетают-
ся с высокой температурой плавления (1284°С), довольно высокой
теплопроводностью (159 Вт/м«К), низким температурным коэффи-
циентом линейного расширения (11«10‘6 К1), высокой размерной
стабильностью.
Однако есть у этого материала свойства, делающие его использо-
вание чрезвычайно затруднительным. Это сравнительно низкая пла-
стичность, затрудняющая механическую обработку, и исключительно
высокая токсичность образующейся при обработке пыли. Коллективу
сотрудников ВИАМа пришлось в короткие сроки провести ком-
плексные исследования технологичности бериллиевых материалов:
испытания на технологическую пластичность при листовой и объ-
ёмной штамповке; на свариваемость при различных способах сварки;
изучение технологии пайки, коррозионной стойкости в различных
средах, обрабатываемости при точении, фрезеровании, шлифовании,
электроэрозионной резке.
Бериллий обладает высокотемпературной хрупкостью. Её удалось
преодолеть после того, как было установлено соотношение суммар-
94
ного количества примесей железа (и способных замещать его хрома
и марганца) с количеством алюминия.
Заготовки разработанного в ВИАМе совместно с Ульбинским ме-
таллургическим заводом тормозного сорта бериллия (марки ТШГТ)
получали в виде дисков холодным прессованием и горячим компак-
тированием (при 1000—1200°С) с последующей осадкой на прессах
при 1000—1100°С со степенью деформации 70—80%.
Стендовые испытания выявили также необходимость ограничения
количества мелкодисперсной фракции (менее 5 мкм) исходного по-
рошка бериллия, имеющего высокую степень окисления.
Механические свойства бериллия определяются в основном тремя
факторами: чистотой металла, текстурой и величиной зерна, наличием
дефектного слоя.
Среди металлических элементов у бериллия самые небольшие
размеры атомов, поэтому большинство элементов примесей, даже в
тысячных долях процента, сильно искажают его кристаллическую
решётку, следствием чего является хрупкость.
В деформированных полуфабрикатах бериллия развивается
сильная текстура деформации, которая приводит к большой анизо-
тропии свойств. В процессе механической обработки резанием на
поверхности изделий образуется слой деформированного металла,
характеризующийся повышенной плотностью дефектов и высоким
уровнем макро- и микронапряжений. При этом макронапряжения
в поверхностном наклёпанном слое могут превышать величину
предела текучести неупрочнённого материала, что ухудшает экс-
плуатационные характеристики всего объёма материала. За толщину
деформированного поверхностного слоя принята такая толщина, по-
сле удаления которой механические свойства бериллиевого образца
остаются постоянными. В результате лёгкого точения бериллия твёр-
досплавными резцами удалось установить, что толщина дефектного
слоя составляет 120—130 мкм.
В процессе изготовления ответственных деталей дефектный слой
требуется удалить. Выбор способа обработки (электрополирование,
травление, химическое полирование) определяется необходимым ка-
чеством поверхности. Электрополирование обеспечивает минималь-
ную шероховатость, но не влияет на механические свойства. После
стравливания повреждённого слоя (40 мкм) прочность образцов повы-
силась на 30%, а пластичность увеличилась примерно в четыре раза.
Комбинирование и чередование отжига и травления не влияют
на прочностные свойства. Результаты исследований показали, что,
применяя только травление повреждённого слоя (70 мкм), можно вос-
становить свойства материала (число трещин, надрезов, поверхност-
ных двойников резко уменьшается). Термообработкой (ТО) удаётся
95
уменьшить влияние некоторых дефектов, поэтому она слабее влияет
на механические свойства.
Вакуумный отжиг восстанавливает пластичность слабее, чем
травление. Это объясняется тем, что отжиг не устраняет трещин и
поверхностных повреждений.
Отмечена тенденция к повышению механических свойств берил-
лия при комбинированной обработке (травление и отжиг). Например,
травление бериллиевых образцов (съём 110 мкм) и отжиг при 780°С
в течение двух часов после точения на токарном станке привели к
резкому (приблизительно в 12 раз) увеличению их пластичности.
Технический бериллий содержит разнообразные примеси, рас-
творяющиеся при его горячей обработке. В образованном после ох-
лаждения метастабильном твёрдом растворе развиваются процессы
старения, что приводит к изменению физико-механических свойств
материала. Нестабильность фазового и структурного состояния
бериллия частично устраняется низкотемпературным отжигом при
500—550°С в течение двух часов.
Образцы с деформированным слоем после старения имеют удли-
нение, равное нулю. Бериллиевые образцы без дефектного слоя после
старения характеризуются более высоким удлинением по сравнению
с образцами, дефектный слой которых удалён травлением, — это
можно объяснить изменением состояния границ зёрен, что в свою
очередь ведёт к повышению структурной стабильности бериллия.
При выборе режима старения (температура и продолжительность)
необходимо учитывать вид бериллия, так как его сопротивление
микропластическим деформациям определяется в большей степени
технологией производства металла, чем интегральным содержанием
примесей.
Большой комплекс исследований был проведён для определения
коррозионной стойкости бериллия в зависимости от условий внеш-
ней среды, от состава и технологии изготовления деталей, а также
от того, с какими материалами в конструкции контактируют берил-
лиевые изделия.
Несмотря на значительную термодинамическую нестабильность,
бериллий весьма склонен к пассивности. Коэффициент пассивности
составляет 0,73, что приводит при соприкосновении с воздухом к
образованию на его поверхности адсорбционного пассивирующего
оксидного слоя, обеспечивающего высокую коррозионную стойкость
в атмосферных условиях.
Коррозионные испытания показали, что повышение дисперсности
порошка приводит к некоторому повышению коррозионной стойкости
бериллия. Примеси железа, углерода, меди и кремния, содержащиеся
в бериллии (в пределах паспортных данных, установленных ТУ), не
96
оказывают влияния на общую коррозионную стойкость прессованного
мелкодисперсного бериллия. Коррозионные свойства подтверждаются
проведёнными длительными натурными испытаниями в различных
климатических условиях (средней и южной полосе), а также на на-
учно-исследовательском судне — образцы бериллия были размещены
в трюме и на палубе.
Создание сложных конструкций требует применения большого
количества разнородных материалов, непосредственный контакт
которых может привести к возникновению контактной коррозии. При-
чиной такой коррозии является соприкосновение металлов, имеющих
разные стационарные потенциалы в данной среде, что приводит к
изменению скорости их коррозии: металл с более отрицательным
потенциалом (стандартный потенциал бериллия в водном растворе
1,847) будет разрушаться со скоростью значительно большей, чем
скорость коррозии этого металла при отсутствии контакта.
В конструкциях с применением бериллия необходимо стремиться к
использованию металлов и сплавов, имеющих близкий к значению для
бериллия электродный потенциал в данных условиях. Полученные данные
были применены при конструировании рамок остекления из бериллия.
Простейший способ защиты бериллия от электрохимической кор-
розии в агрессивных средах заключается в создании на его поверх-
ности защитной оксидной плёнки путём химического или высоко-
температурного оксидирования либо анодирования.
Особые требования предъявлялись к системе защиты тормозов.
Покрытие должно защищать тормозные диски от коррозии в процессе
всего срока эксплуатации и препятствовать загрязнению окружающей
среды бериллием, а кроме того, физические свойства покрытия не
должны резко отличаться от свойств основного материала.
При торможении в течение 30 секунд температура невращающегося
диска достигает в зоне контакта сектора с каркасами дисков 870°С.
Заметим, что температура начала окисления бериллия ~ 600°С. Это
вызвало необходимость изучения окисления бериллия и его термо-
динамических свойств в зависимости от состояния поверхности,
температуры, продолжительности процесса. Интересными для иссле-
дования были три состояния поверхности: непосредственно после ме-
ханической обработки, с пассивной плёнкой и с пассивной плёнкой +
стеклоэмалевое покрытие.
Бериллий слабо взаимодействует с большинством газов до тем-
пературы 600°С благодаря оксидной пленке на его поверхности.
Изучение окисляемости бериллия с различным состоянием поверх-
ности показало наличие двух видов механизма взаимодействия:
— индукционный, когда рост пористой плёнки определяется ско-
ростью химической реакции окисления металла;
97
— диффузионный, когда рост плёнки определяется движением
ионов в междоузельном пространстве кристаллической решётки,
с одной стороны, и скоростью образования самозалечивающихся
микротрещин — с другой.
Изменяя состояние поверхности образцов (механическая обработ-
ка, химическое травление, химическое полирование, электрополиро-
вание, пескоструйная обработка), можно увеличить индукционный
период в несколько раз (пескоструйная обработка) или, наоборот, све-
сти к минимуму (электрополирование). После образования сплошной
оксидной плёнки скорости окисления образцов с различной поверх-
ностью приблизительно одинаковы, но при длительных испытаниях
при температурах 800°С и выше растрескивание оксидной плёнки на
образце после механической обработки происходит чаще» что приво-
дит к ещё большему окислению. С повышением температуры границы
индукционного периода сужаются. В результате напряжений, которые
увеличиваются по мере роста оксидной плёнки, возникают трещины.
Это является следствием различия объёмов и коэффициентов рас-
ширения металла и оксида (сжимающие напряжения). Именно этим
можно объяснить и потерю защитных свойств оксидной плёнки при
выдержках более часа.
Большое значение для защиты бериллия от окисления имеют не-
органические покрытия. Бериллий способен покрываться трудно-
растворимыми оксидными или адсорбционно-оксидными плёнками
при коррозионных процессах в нейтральных (или близких к ним по
pH) растворах.
Испытания прошли различные оксидные покрытия для защиты
тормозных дисков от коррозии в атмосферных условиях, но при
повышенных температурах (750°С) все они были не в состоянии
предотвратить окисление. Оксидные плёнки, полученные химическим
оксидированием, оказались более эффективными, чем полученные
анодным оксидированием, особенно при циклических нагревах, что,
по-видимому, обусловлено их структурой, пористостью и толщиной
(анодные плёнки — 20—40 мкм, оксидные — 1-2 мкм). Испытание
оксидных плёнок, полученных из различных растворов, показало
простоту получения и надёжность в эксплуатации плёнки из раство-
ра К2Сг2О7+НЕ
Предотвращение окисления бериллия пассивной хроматной плён-
кой позволило производить термообработку изделий из него в печах
с окислительной атмосферой. Защитные свойства пассивной хромат-
ной плёнки в общеклиматических условиях при повышенных тем-
пературах позволили широко внедрить данный процесс для защиты
ответственных конструкционных деталей из бериллия в авиационно-
космических изделиях, таких как тормоза, зеркала, детали гироскопа,
98
рамки остекления, платформы, окна рентгеновских аппаратов. Способ
защиты бериллия от окисления защищён патентом.
Покрытие, полученное пассивированием в растворе K2Cr2O7+HF,
хорошо защищает тормозные диски от окисления в атмосферных
условиях, но не предохраняет от контактной коррозии с углеродом во
влажных средах. Частички углерода остаются на дисках после тормо-
жения при соприкосновении с углеродными накладками. Язвенный
характер контактной коррозии значительно снижает механические
свойства тормозных дисков. Поэтому появляется необходимость в
применении лакокрасочного покрытия (ЛКП), которое может служить
барьером, препятствующим диффузии катионов бериллия и ограни-
чивающим доступ агрессивной среды к защищаемой поверхности.
Кроме того, пассивная плёнка повышает адгезию ЛКП.
Результаты испытаний тормозных дисков (в тропической камере в
течение 21 суток) с ЛКП и различной подготовкой поверхности по-
казали, что покрытие на основе эмали КО-814 (лак КО-85 + алюмини-
евая пудра ПАП-1), состав 1—14 и эмаль КО-88 имеют удовлетвори-
тельную адгезию к бериллию с пассивными плёнками (с наполнением
и без него) и к анодированному в хромовой кислоте. Помимо этого
такие покрытия выдерживают без разрушения 10 циклов обжига.
Важно также и то, что выбранные системы защиты обеспечили
оптимальный уровень ПДК вредных выбросов. С учётом технологич-
ности эмали на тормозные диски серийного выпуска наносили эмаль
КО-814 при толщине покрытия менее 100 мкм.
Были проведены заводские испытания тормозных дисков. Изделие
в состоянии поставки испытание на влагостойкость выдержало. На
тормозном диске с системой защиты после эксплуатации и климати-
ческих испытаний следов коррозии не обнаружено. Система защиты
позволила полностью исключить вредные выбросы (аэрозоли берил-
лия) и обеспечить работоспособность материала в натурном объекте,
что подтверждается актом заводской санитарной лаборатории.
После'разработки уникальной системы защиты стало возможным
применение бериллиевых дисков в тормозах колеса КТ-182, что обе-
спечило снижение массы тормозов в 2,5 раза (в сравнении со сталь-
ными) и улучшение их энергетических характеристик.
В процессе выпуска дисков возникли дополнительные техноло-
гические трудности — например, для исключения коробления после
термообработки изделие фиксировали с определённым усилием;
требовалось удаление острых кромок, чтобы избежать сколов, и т. д.
Проведённые на заводе «Рубин» испытания показали отличные
результаты (из 400 дисков с системой защитных покрытий испытано
каждое двенадцатое изделие), что послужило основанием применить
тормозные диски на орбитальном корабле «Буран».
99
Полученные при решении задач материалы и технологии широко
используются в народном хозяйстве: термообработанная пассивная
плёнка + высокотемпературная ресурсная эмаль ЭВВФ-4 внедрены в
атомной промышленности; пластины, фольга используются в рентге-
новских аппаратах и для входных окон в медицинском и специальном
приборостроении (разработанная система зашиты обеспечивает их
экологическую чистоту — серийно выпускается около 1500 шт. в
год); применение системы покрытий позволяет проводить объёмную
штамповку изделий из бериллия без металлических чехлов — это
предохраняет сотрудников от вредных выбросов, приводит к повы-
шению КИМ металла, снижению трудоёмкости процесса.
Кроме того, система защиты нашла применение в облегчённых
крупногабаритных оптических зеркалах для космической оптико-
электронной аппаратуры.
Таким образом, бериллий выдвигается в ряд важнейших кон-
струкционных материалов. Проведённый комплекс исследований по
внедрению новых технологических процессов производства изделий
из бериллия позволил создать высокоэффективную конструкцию,
обеспечивающую прогресс в авиационной технике. +
Шевченко Юрий Николаевич (род. 1950 г.). Выпускник МАИ им.
С, Орджоникидзе (1972 г.), кандидат технических наук, С1972 по
1997год служил в Вооруженных Силах СССР, Работает в ВИАМе
с 1973 года. Заместителе Генерального директора. Награждён
орденом «За службу Родине в Вооруженных Силах СССР» III сте-
пени, медалями ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени,
«За трудовое отличие», «100 лет Н.М. Склярову», знаками «За
заслуги перед ВИАМ» / и II степени.
Стабильность свойств
и пригодность материалов	------
для технически сложных конструкций
Поставленная перед конструкторами задача создания гиперзвукового
летательного аппарата — орбитального корабля «Буран» — была
однозначно связана с предоставлением в их распоряжение новых мате-
риалов. Обеспечить весовую эффективность конструкции, неизменность
геометрии внешних обводов и заданного теплового режима корабля на
всех этапах полёта с помощью существовавших к началу 1970-х годов
материалов было невозможно. Создание новых материалов с заданными
высокими характеристиками, разработка технологий их переработки и
применения резко осложнялись весьма жёсткими сроками проведения
исследований, разработки и постановки на серийное производство. Мало
того, работы над материалами проходили практически параллельно с
проведением ОКР по кораблю. Разумеется, для всех материалов обяза-
тельными были гарантии качества и надёжности как самих материалов,
так и применяемых технологий. Чтобы обеспечить выполнение этого тре-
бования был создан целый ряд межотраслевых нормативных документов,
основополагающим из которых было Положение РК-75.
Это положение регламентировало порядок создания, производства и
эксплуатации космических комплексов. Документ предусматривал участие
военных представительств Министерства обороны в работах по научно-
техническому сопровождению исследований, созданию, испытаниям,
контролю качества, приёмке и другим работам. При этом личный состав
101
военных представительств нёс персональную ответственность за контроль
качества разработки, отработки технологий, производства и поставки.
За разработку «Бурана» отвечало Министерство авиационной промыш-
ленности, и с этим были связаны некоторые специфические черты органи-
зации работы. В частности, одним из главных документов в авиационной
промышленности на этапах разработки, производства и эксплуатации
летательных аппаратов были общие технические требования ОТТ-76.
Главным их отличием от РК-75 был учёт многоразовое™ применения соз-
данного объекта. Это в полной мере относилось к орбитальному кораблю
«Буран». И уже на стадии формирования технических заданий на комплекс
принципиально новых материалов для планера и систем «Бурана» были
сформулированы жёсткие требования и к характеристикам материалов,
и к методикам проведения их исследования и испытаний.
Собственно, в этом нет ничего удивительного. Нет ни одной другой
группы конструкционных материалов, от которых в такой же степени за-
висела бы безотказность конструкции, как от надёжности авиационных
материалов. Заметим, что к этому времени в отечественной авиации была
создана и функционировала особая, не имеющая аналогов в других от-
раслях машиностроения система обеспечения надёжности материалов—
система управления качеством авиационных материалов (СУПРАКАМ).
Практически сразу после окончания Второй мировой войны опыт ра-
боты авиаторов, конструкторов и производителей авиационной техники
потребовал построения специальной системы контроля и управления
качеством материалов, охватывающей весь их жизненный цикл — от раз-
работки, опытного и серийного производства до окончания эксплуатации.
Во время военных действий понятия «надёжность» и «ресурс» не
имели особого значения — жизнь фронтового истребителя зачастую
исчислялась неделями. Упрощённые процедуры контроля и приёмки
авиационных материалов военного времени продолжали использоваться
и в послевоенные годы, однако негативные последствия такого подхода
сказались довольно скоро.
В конце 1940-х годов возникла ситуация, в результате которой едва ли
не вся дальняя бомбардировочная авиация страны на некоторое время
была «поставлена на прикол». Произошло же следующее: для защиты от
нагрева изготовленных из магниевого сплава тяг управления использо-
вали новый теплоизоляционный материал. Он действительно прекрасно
выполнял основную функцию, но одновременно вызывал интенсивную
коррозию металла, что приводило к выходу из строя систем управления
самолёта. Повторения подобного допустить было ни в коем случае нельзя.
Проанализировав это и несколько других происшествий, специ-
алисты авиапрома пришли к выводу о необходимости организовать
тщательный, а самое главное — комплексный, контроль материалов,
используемых в авиации. В 1952 году приказом Министерства авиа-
102
ционной промышленности СССР была введена система обязательной
паспортизации всех «летающих» материалов. Приказом строго запре-
щалось производить какие-либо изменения в их составе, параметрах и
свойствах, а также в режимах производства, условиях эксплуатации,
зафиксированных в паспорте на материал. Составление паспортов
было возложено на ВИАМ.
Такой паспорт—довольно объёмный и чрезвычайно подробный доку-
мент. В него включены не только основные прочностные характеристики
материала, но и большое количество параметров, определяющих надёж-
ность и безопасность. По мере расширения представлений об особенно-
стях поведения материала в процессе эксплуатации количество параметров
увеличивалось. Если на первых порах развития авиации конструкторы ис-
пользовали для расчётов характеристики прочности, полученные главным
образом на основе испытаний при статических нагрузках, то очень скоро
в проектировании стали учитывать параметры малоцикловой усталости.
В последние годы появились методики расчётов, в которых принимается
во внимание трещиностойкость — способность конструкции в течение
определённого времени выполнять свои функции при появлении трещин, в
том числе и для материалов, работающих при повышенных температурах.
Появление этих методик связано с тем, что к концу 1960-х годов накопи-
лось весьма значительное количество эксплуатировавшихся не один год
реактивных самолётов с усталостными трещинами в некоторых деталях.
До того времени трещины и вообще всякие повреждения считались
безусловной причиной для снятия техники с эксплуатации. Но реальная
жизнь диктовала иное. Весьма показательным примером стал казус с
самолётом Ту-114, на котором в 1961 году должен был лететь в США
тогдашний Первый секретарь ЦК КПСС Н.С. Хрущёв.
В ответственных зонах конструкции самолёта обнаружили коррозион-
ные повреждения. Нередко именно они становились основной причиной
появления усталостных трещин. Было много споров, о них исключительно
живо рассказывает в своих воспоминаниях И.Н. Фридляндер (см. «Наука
и жизнь» №№ 3,6,2007 г.). Ему и С.Т. Кишкину—будущим академикам,
пришлось взять на себя полную ответственность при подписании доку-
мента, разрешающего полёт.
Весьма характерен случай, едва не поставивший «Роллс-ройс» на грань
банкротства. Самолёт с двигателем этой фирмы попал в пыльную бурю
над Сахарой. Лопатки компрессора, изготовленные из композитного ма-
териала, под воздействием песка превратились, в буквальном смысле, в
метёлки из углеродных волокон. Фирма была вынуждена пойти на огром-
ные затраты, срочно изменив конструкцию. Не менее трагическая ситуация
возникла во время пожара на борту одного из новейших авиалайнеров.
В интерьере самолёта использовались материалы, выбранные по сооб-
ражениям износостойкости и удобства в эксплуатации. Но их пожарная
103
безопасность проверялась недостаточно. И хотя пожар был относительно
небольшой, но при нагревании материалы выделяли токсичные соедине-
ния, и пассажиры погибли от отравления.
Применение на одном из отечественных серийных самолётов зарубеж-
ных эмалей и напольного пластика без исследования их совместимости
с отечественными грунтовками и ковровыми покрытиями привело к
сильнейшей электрополяризации покрытий. В результате статическое
электричество вывело из строя приборы навигации, и самолёт практиче-
ски «ослеп», а пассажиров и экипаж нещадно било током. Конструкторы
хорошо помнят и инцидент, когда применение керосина новой марки, не
прошедшего испытания на совместимость с используемыми в конструк-
ции самолёта уплотнителями, привело к разгерметизации топливной
системы — из неё попросту вытекло топливо. Приведённые примеры
показывают, какую опасность может представлять недостаточный учёт
свойств авиационных материалов. Для решения проблемы в 1970-х годах
была создана система управления качеством авиационных материалов
(СУПРАКАМ). Главной её задачей стало запрещение использования ма-
териалов без специального всестороннего их исследования.
Инициатором и одним из авторов идеи СУПРАКАМ стал выдающийся
учёный, профессор Николай Митрофанович Скляров.
Краеугольным камнем СУПРАКАМ стала паспортизация. Паспорти-
зация возможна, только если есть централизованный головной институт
авиационных материалов, аккумулирующий весь банк данных по авиа-
материалам, их природе, свойствам, методам испытаний, результатам
оценки и изучения. За рубежом подобной системы нет, авиапроизводи-
тели вынуждены прибегать к услугам многочисленных экспертов и ор-
ганизаций, проводящих испытания. В сборнике «Military Handbook» по
авиаматериалам, используемым ВВС США, имеется более сотни ссылок
на авторов приводимых данных.
Различие подходов состоит ещё и в том, что западная сертификация
основной упор делает на гарантии стабильности материала. Что же
касается его пригодности, то это забота потребителя — производителя
авиатехники. Поставщик несёт ответственность только в случае отступле-
ния от заявленных характеристик материала. А если этот материал, как в
приведённом примере с бомбардировщиками, вызывает коррозию других
деталей, решение проблемы ложится на того же потребителя.
В СУПРАКАМ неважно, кем и где создан материал (в нашей стране
или за рубежом). Выдавая паспорт, ВИАМ отвечает за значения указанных
в нём свойств материала. Но не только за это. Институт гарантирует, что
материал пригоден для использования и при всех ожидаемых условиях
эксплуатации будет работоспособен на протяжении всего заявленного
ресурса. Паспортизация снимает значительную долю ответственности
с конструктора. Точнее, ВИАМ разделяет с ним эту ответственность в
104
части возможного отказа в работе изделия, вызванного дефектами ис-
пользуемых материалов.
Предвидя возможные скептические реплики по поводу сегодняшне-
го положения с аварийностью в российской авиации, уместно сказать:
аварии воздушных судов зачастую происходят именно потому, что авиа-
перевозчики грубо игнорируют требования разработчиков и строителей
техники.
Для полной и всесторонней оценки всего набора показателей работо-
способности авиационных материалов необходим мощный испытатель-
ный и исследовательский комплекс. Он создан в ВИАМе. В его составе
более 700 единиц оборудования, на котором исследуется и оценивается
практически вся гамма существующих параметров. На этом оборудо-
вании проводят механические, климатические, тепловые, оптические
и коррозионные испытания, испытания на пожарную безопасность, со-
вместимость материалов, осуществляются металлофизические и химико-
аналитические исследования и исследования с использованием методик
неразрушающего контроля.
Можно испытывать нить для ткани, идущей на обшивку дельтапла-
нов, или проводить испытания натурных образцов, силовых элементов
летательных аппаратов, воспроизводить переменные нагрузки «растя-
жение—сжатие» в диапазоне до сотен тонн, испытывать на усталость
и трещиностойкость в условиях вибрации с частотами до 15—20 Гц не
только крупногабаритные образцы, но и целые элементы конструкций.
Оборудование позволяет проверять материалы и изделия из них в ус-
ловиях программного нагружения, то есть последовательно воспроизводя
весь спектр нагрузок, которые испытывает летательный аппарат от взлёта
до посадки. Такие испытания доказали, что долговечность сплава Д16,
широко применяемого в авиации, в 50 раз выше, чем предполагалось
ранее. Это дало возможность продлить реальные сроки эксплуатации
изготовленных из него самолётов.
Исследования механизма разрушения конструкционных материалов
показали, что он во многом определяется качеством поверхности деталей.
Родился даже лозунг: «Спасёте поверхность — спасёте ресурс». Этот
принцип реализуется как за счёт обеспечения высокой чистоты поверх-
ности, так и за счёт её упрочнения, формирования поверхностного слоя
со сжимающими напряжениями. Это увеличило долговечность элементов
конструкции на порядок.
Новые классы материалов, естественно, требуют разработки новых
методов контроля. Структурные исследования проводятся методами
растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Растровый
микроскоп, оснащённый анализатором, даёт возможность определить
химический состав анализируемого сплава на площади диаметром всего
около 1 микрона.
105
Методики ультразвукового, капиллярного, магнитопорошкового кон-
троля помогают обнаруживать на испытываемых образцах микротрещины
с раскрытием менее 1 мкм и прогнозировать с высокой точностью даль-
нейшее поведение найденных дефектов.
Процесс паспортизации предусматривал жёстко регламентированный
комплекс исследований и испытаний материалов. Крайне важным стало
то, что испытаниям подвергались не только «обезличенные» материалы,
но и конкретные полуфабрикаты. При этом все исследования должны
были проводиться в условиях, максимально приближённых к рабочим,
при строго установленных технологических режимах производства и
эксплуатации (коррозионные, эрозионные, климатические и другие).
Ещё раз повторим — это относилось как к самим материалам, так и к
изготовлению из них деталей и узлов.
А вот ещё один крайне важный момент: паспорт должен давать пред-
ставление о влиянии на свойства материала условий, в которых эксплу-
атируются детали из него, в частности чёткое представление о картине
механической и тепловой напряжённости при заданных концентрациях
напряжений.
Именно по этим причинам разработчики «Бурана» из НПО ^Энергия»
и НПО «Молния» включили паспортизацию в технические задания как
заключительный этап разработки материалов для многоразового корабля.
Разумеется, решение принималось при полной под держке военных пред-
ставительств и ВИАМа.
Надо отметить, что качество оценки свойств и возможности приме-
нения материалов в ожидаемых условиях эксплуатации корабля было
исключительно высоким. Это позволило конструкторам и технологам,
работавшим над «Бураном», принимать подчас весьма неординарные
технические решения.
Например, по одному из технических заданий институтом был раз-
работан аблирующий теплозащитный материал ТЗСПК-2. Он предна-
значался для защиты высокотеплонагруженных элементов конструкции
планера — элевонов в зоне межэлевонной щели. Более 50 паспортных
характеристик этого уникального материала были определены в диапазоне
температур от -150 до +1800°С! При этом работоспособность защиты
подтвердилась в процессе испытаний на всех режимах полёта, включая
выведение, полёт на околоземной орбите, сход и спуск с орбиты. Для того
чтобы подтвердить заявленные свойства материала прошлось провести
большой комплекс испытаний его образцов на стендах ЭДУТТ-1, УЛН-1,
ГДУ У-13 в ВИАМ и ВЧ плазмотроне и СТУ-4 в ОКТБ ИПМ АН УССР.
Испытания полностью подтвердили стабильность геометрических раз-
меров образцов материала, а также его теплозащитные и другие свойства.
Паспорт на ТЗСПК-2 содержал характеристики и любые их возможные
изменения под влиянием условий реальной эксплуатации. Именно эта
106
информация позволила принять решение об использовании материала
в особо ответственных конструкциях планера без натурных испытаний.
На стадиях технического и рабочего проектирования разработчики
«Бурана» представили на экспертизу и согласование в институт несколько
десятков спецификаций, содержавших подетальное описание корабля. В
них была информация о материалах планера и его агрегатов—от шасси и
жидкостных ракетных двигателей системы маневрирования на орбите до
редукторов различного назначения — с указанием полной номенклатуры
применяемых материалов, ожидаемых условий эксплуатации каждой
детали в отдельности и всего изделия или агрегата в целом. Следует от-
метить, что оценка работоспособности материалов в 100% деталей пла-
нера и комплектующих изделиях «Бурана», была вызвана требованием
сверхвысокой надёжности работы всех систем изделия.
Экспертиза спецификаций проводилась ведущими специалистами
ВИАМа, анализировались применённая номенклатура материалов и
нормативная документация на их серийное производство и переработку
в детали, работоспособность материалов в ожидаемых условиях эксплу-
атации, в том числе при расчётных напряжениях, при заданном ресурсе
и календарном сроке, проводился подетальный анализ систем гальвани-
ческой и лакокрасочной защиты.
По результатам проведённой экспертизы конструкторам выдавались
заключения, содержащие, как правило, замечания, рекомендации по вы-
бору материалов, их применению, антикоррозионной защите деталей и
изделия в целом. После снятия замечаний спецификации на материалы
согласовывались начальником ВИАМа и начальником военного пред-
ставительству в институте. Одновременно разработчики получали за-
ключение о правильности выбора и применения материалов в изделии,
о соответствии разрабатываемого образца требованиям ОТТ ВВС.
Выдающимся достижением учёных и инженеров ВИАМа было
создание для «Бурана» абсолютно всей номенклатуры материалов на-
дёжного и технологичного многоразового теплозащитного покрытия
различных типов. Это и лёгкая керамическая плитка из материала
ТЗМК-10, и демпфирующие подложки ATM-15 и ATM-16, и гибкая
теплозащита ATM-19, покрывающие основную поверхность корабля,
клей-герметик «Эластосил 137-175М» с модификациями Ml и М2 для
крепления теплозащиты. Конечно, следует отметить и выдающиеся
результаты, полученные в содружестве с НПО «Молния» и НИИГрафит
при создании жаростойкого композиционного материала Гравимол и
Гравимол-М типа «углерод-углерод».
После первого этапа работ по паспортизации перечисленных ма-
териалов была разработана программа наземных испытаний, целью
которой стала имитация факторов космического полёта и условий входа
в атмосферу. Опытные образцы покрытий испытывали в тепловакуум-
107
ных плазменных установках, исследовали на воздействие акустических
и вибрационных нагрузок. Третьим этапом стали лётные испытания
в диапазоне до- и сверхзвуковых скоростей, которые проводили на
самолётах-лабораториях Ил-18 и МиГ-25. Образцы устанавливались
на наружной поверхности в зоне высоких скоростных напоров и аку-
стических нагрузок от двигателя.
Наконец, четвёртым этапом стали испытания в космосе налетающих
беспилотных орбитальных моделях «Бор-4», которые должны были
подтвердить работоспособность элементов теплозащиты в условиях
реального полёта по траектории, близкой к траектории «Бурана».
«Бор-4» представлял собой беспилотный экспериментальный
аппарат, являющийся уменьшенной копией орбитального самолёта
«Спираль» в масштабе 1:2. Он имел длину 3,859 м, размах крыла 2,8 м
(в промежуточном положении раскладки консолей), стартовую массу
около 1450 кг, массу 1074 кг на орбите и 795 кг после возвращения.
Носовой обтекатель «Бор-4» был изготовлен в соответствии с
требованиями технологической документации для «Бурана». Впро-
чем, и все остальные теплозащитные материалы и технология их
крепления на фюзеляже и крыльях «Бор-4» полностью соответство-
вали «бурановской».
В начале марта 1983 года я в составе группы военпредов, осуществляв-
ших научно-техническое сопровождение работ по «Бурану» в ВИАМе,
ЦАГИ, НПО «Молния» и на Тушинском машиностроительном заводе,
выехал на полигон «Капустин Яр» для участия в предполётной подго-
товке «Бор-4». От ВИАМа на полигоне уже находился ведущий инженер
А.Ю. Берсенев.
Задача была не из легких. На «чёрных» покрытиях теплозащитных
плиток появились трещины, нужно было их выявить, оценить характер и
размеры, а главное, подготовить решение о возможности запуска аппарата
в космос. Аналогичная задача была поставлена нашим коллегам из НПО
«Молния», Тушинского машиностроительного завода и ЦАГИ. Оценив
состояние теплозащиты, проанализировав соответствие «дефектов» ре-
зультатам, полученным при стендовых испытаниях, мы пришли к выво-
ду, что существующие нарушения сплошности покрытия на некоторых
теплозащитных плитках не могут привести к нештатным ситуациям. С
этим решением я и мой коллега из военного представительства при НПО
«Молния» были приглашены на заседание Государственной комиссии по
испытаниям «Бор-4», которое вел её председатель, генерал-лейтенант
авиации Герман Степанович Титов. Выслушав доклады, он сказал: «Вы
несёте персональную ответственность за это решение, испытание тепло-
защиты — главная цель этого полёта».
16 марта 1983 года с полигона «Капустин Яр» был произведён пуск
лёгкой двухступенчатой ракеты-носителя «Космос-ЗМ» (К65М-РБ5) с
108
«Бор-4» в качестве полезной нагрузки. Это был второй запуск «Бор-4»
(«Космос-1445») с посадкой в районе Кокосовых островов в Индийском
океане. Пуск и полёт прошли успешно, и по результатам натурных ис-
следований проблема теплозащиты «Бурана» была решена окончательно.
Материалы полётов «Бор-4» легли в основу технических заключений
головных институтов к первому полёту «Бурана». Результатами работ
можно назвать и то, что, в отличие от американцев, мы практически
обошлись без потерь теплозащиты: если «Колумбия» в своём первом
полёте 12 апреля 1981 года потеряла около 30 плиток, то «Буран» —
восемь (включая два мата гибкой теплозащиты на верхней поверхности
левой консоли крыла).
Работы военных представительств, как и всех участников проекта
«Буран», были высоко оценены руководством страны. Указом Пре-
зидиума Верховного Совета СССР от 30 декабря 1990 года военные
представители Министерства обороны, внёсшие значительный вклад
в создание многоразового космического корабля «Буран», были на-
граждены правительственными наградами. Вручал эти награды в
Главном штабе ВВС Главнокомандующий ВВС, маршал авиации Ев-
гений Иванович Шапошников. Мне особенно запомнились его слова,
что мы всегда будем гордиться этим великим достижением наших
учёных, специалистов и рабочих, а научные и технические результаты,
реализованные в этом проекте, несомненно, дадут импульс новым раз-
работкам, и наша задача это сделать. Прошло 25 лет... +
109
Осин Михаил Иванович (род. 1941 г.). Доктор технических наук, про-
фессор. Действительный член Российской академии космонавтики
им. К.Э. Циолковского. Лауреат премии Совета Министров СССР.
Работал в НПО «Молния» — заместитель Главного конструктора
(Г.Е. Лозино-Лозинского) по науке, руководитель Отдела автома-
тизированного проектирования и изготовления теплозащитного
покрытия орбитального корабля «Буран». Награждён знакам «По-
чётный авиастроитель».
Неоконченная история «бурана»----------------------------
История орбитального корабля «Буран» сложна и драматична. Не-
смотря на то, что мы были вторыми в создании аэрокосмического
самолёта, многие технические задачи впервые решены в нашей стране.
И несмотря на трудности, которые переживает космонавтика, работы
по совершенствованию «Бурана» продолжаются, его история далеко
не закончена.
В начале 1970-х годов на фоне успешных американских экспедиций
тихо закрывалась наша лунная программа «Н1-ЛЗ» (см. «Наука и жизнь»
№№ 3,4, 1994 г.) — программа, которой были отданы лучшие годы мно-
гих инженеров космических фирм — выпускников МАИ, МВТУ, МАТИ,
МФТИ 1960-х годов. Мне запомнились стихи одного из них:
... Что-то случилось в нашей системе.
Газеты кричат о вьетнамской войне.
Ругается Зорин,
А в это время
Американцы сидят на Луне.
Мы, неудачников вялое племя,
Болтаем о бабах, хоккее, вине,
Грызём свою корку,
А в это время
Другие парни летают кЛуне...
Для прессы, а с нею и для широкой публики какой-то компенсацией
было успешное продвижение наших беспилотных программ — доставка
грунта с Луны и путешествие лунохода.
110
У американцев уже вовсю говорили о разработке многоразового косми-
ческого «челнока», когда наши государственные мужи решили объединить
ведущую «двигательную» фирму В.П. Глушко с ведущим ракетно-косми-
ческим ОКБ, основанным С.П. Королёвым. Главной задачей объединения
было создать отечественный вариант мощной и многоразовой ракетно-
космической системы.
Для В. П. Глушко, поставленного во главе нового объединения НПО
«Энергия», эта ракетная система виделась, в отличие от Н-1, блочной, с
пакетным соединением разгонных ступеней. Так строились разгонные
блоки американского челнока, так выглядели ракеты, выводящие «Вос-
токи» и «Союзы», так рисовались «Унифицированные ракеты-носители»
(кратко УРАНы). Так первоначально и было названо семейство гипоте-
тических многоразовых систем выведения: «Блочные унифицированные
ракетоносители», сокращенно «Буран».
В одном из вариантов этих носителей сбоку пристраивалась, как в схеме
челнока, крылатая последняя орбитальная возвращаемая ступень. Не без
давления сверху этот вариант позже стал основным. Ещё позже произошло
правильное и более грамотное, чем у наших заокеанских коллег, разделе-
ние на самостоятельно существующий носитель (получивший по имени
организации-разработчика название «Энергия») и цепляемые к нему блоки
с полезными нагрузками, одним из которых стал крылатый орбитальный
корабль «Буран». Его название уже не имело смысла аббревиатуры.
Для объединения «Энергия» было по силам сделать новый мощный
носитель, тем более что боковые разгонные блоки, двигатели централь-
ного блока и ряд других систем заказывались другим фирмам тогдашнего
Министерства общего машиностроения, ведавшего ракетно-космической
отраслью.
Иначе обстояло дело с крылатым орбитальным кораблём, кото-
рый летал бы и садился на аэродром, как самолёт. Для этого нужны
были опыт, задел и ресурсы авиастроения. Орбитальный корабль
«Буран», по сути, представлял собой самолёт с теплозащитой,
шасси, кабиной и системами управления полётом в атмосфере, а
также с двигателями орбитального маневрирования, средствами
обслуживания полезного груза и системами управления орбиталь-
ными операциями. Если отбросить чисто космические системы, то
получится воздушно-космический самолёт, или, как его не совсем
удачно назвали, планер орбитального корабля. За весь орбитальный
корабль отвечало НПО «Энергия», а за создание планера должна
была взяться авиастроительная фирма.
Из нескольких фирм авиапромышленности было образовано новое
научно-производственное объединение «Молния», головным изгото-
вителем «Буранов» был определён Тушинский машиностроительный
завод. На него же фактически легла задача быть и опытным заводом,
111	-------------------------
создающим и отлаживающим все технологии, необходимые для орби-
тального самолёта.
А предстояло сделать многое. Пришлось, создавая новые технологии
на старом оборудовании, одновременно строить новую уникальную ис-
пытательную базу, имитационные стенды, производственные корпуса;
давать задания на новые материалы для корпуса, теплозащиты, гермети-
ков, клеёв; разрабатывать новые типы силовых приводов, иллюминаторов,
двигателей, приборов управления, механизмов, работающих в вакууме и
при высоких температурах. Нужно было создать методологию расчётов
и подтвердить испытаниями оценки тепловых потоков, параметров обте-
кания, внешнего и внутреннего теплообмена. Необходимо было создать
проект принципиально нового самолёта, хорошо летающего как при ги-
перзвуковых, так и при дозвуковых скоростях, сконструировать сложные
агрегаты и узлы необычной конфигурации, создать герметичные кабины и
отсеки полезного груза с системами жизнеобеспечения, терморегулирова-
ния, энергопитания, компактные и мощные энергоустановки, развернуть
системы эксплуатационного обслуживания и транспортировки по земле,
по воде и по воздуху. Нужно было также вместе с соответствующими
специалистами «завязать» бортовую автономную автоматизированную
систему навигации и управления полётом, приводящую самолёт с орбиты
на аэродром.
Для отработки всех систем в комплексе и для тренировки пилотов
надо было построить уникальные наземные стенды полунатурного мо-
делирования, на которых имитировались тысячи полётов с нештатными
ситуациями. Предстояло сделать самолёты-лаборатории и летающий
самостоятельно полномасштабный аналог, совершающий с участием пи-
лота и без него посадку на аэродром. Для проверки обтекания и несущих
характеристик должны были быть сделаны и испытаны аэродинамические
модели и подобный по форме маленький аналог, летавший под названием
«Космос №1445». Другие маленькие орбитальные самолёты оригиналь-
ной формы (тоже «Космос №1517» и «Космос №1614») должны были
покрываться пробной многоразовой теплозащитой и спускаться с орбиты.
Предстояло спроектировать и изготовить уникальное производственное
оборудование для автоматизированного изготовления и проверки агрега-
тов, механизмов и теплозащиты.
Среди строящихся цехов наиболее сложным представлялся корпус
для нанесения теплозащиты в условиях особой чистоты с необычны-
ми станками, сборными и измерительными устройствами. Для этих
работ создавался уникальный процесс безбумажной технологии, когда
сведения о форме десятков тысяч плиток теплозащиты передавались
на производство не в виде традиционных чертежей, а прямо в компью-
терных банках данных. И, самое главное, необходимо было создать
новый коллектив, объединяющий выходцев из разных авиационных и
112
ракетно-космических КБ, институтов и вузов. Так или иначе, но всё это
было сделано.
Вспоминается разговор с одним из руководителей научно-исследова-
тельского центра «Фиат» в Турине, где на технической выставке демон-
стрировались технологии «Бурана». Прожив пять лет в России во время
создания ВАЗа, насмотревшись нашей расхлябанности и безобразий, он
был поражён всем сделанным для «Бурана» и спросил: «Как и почему
вам это удалось?» Пришлось ссылаться на опыт и задел в авиастроении,
на энтузиазм одержимых идеей инженеров, на одарённость российских
изобретателей. Ну и конечно же я назвал Генерального конструктора Глеба
Евгеньевича Лозино-Лозинского, жёстко державшего, по моему мнению,
всю контрольную сеть механизма создания орбитального самолёта.
Были годы, когда работать приходилось по 12 часов в день без вы-
ходных, были периоды, когда по три дня не уходили с работы. Во главе
НПО стояли выходцы из ОКБ А.И. Микояна, создатели первоклассных
истребителей. Во втором эшелоне работали специалисты, пришедшие из
ракетно-космических и авиастроительных организаций.
Многие проблемы решались впервые в нашей стране. Некоторые
авиастроители и сейчас считают, что орбитальный самолёт в атмосфере
всегда летает по-самолётному, традиционно закладывая виражи, задирая
либо опуская нос при наборе высоты или снижении. На самом же деле
при входе в атмосферу «Буран» строит свою траекторию очень «бережно»
и осторожно, ему просто запрещено так маневрировать. Он сохраняет
расчётный угол атаки, на который поставлен весовой балансировкой и
положением щитков. Этот угол необычно велик для самолёта, он больше
30 градусов. Нижняя поверхность машины служит как бы гигантским
щитом, встречающим тепловые нагрузки и тормозящим действие атмос-
феры. Самолёт не парит, как обычно, он словно скользит с пологой горы,
погружаясь в атмосферу. Чтобы управлять этим скольжением, переходить
из слоя в слой, то есть по-разному тормозить и, значит, нацеливаться на
разные районы посадки, «Буран» меняет свою подъёмную силу, повора-
чиваясь вокруг вектора скорости. Этот своеобразный крен обеспечивается
координированным разворотом вокруг двух осей самолёта: движением по
крену и по курсу. В начальный момент входа этот разворот обеспечивают
ракетные двигатели ориентации, затем подключаются элевоны (закрылки),
которые вместе с рулём направления и позднее с подфюзеляжным щит-
ком обеспечивают управление в нижних слоях атмосферы, когда перед
посадкой самолёт маневрирует традиционным способом.
У руля направления на киле есть одна необычная функция: он ещё и
воздушный тормоз. Для этого он «расщепляется» на две створки, и они
раскрываются по обе стороны киля. «Буран» не может включить двига-
тель и уйти на второй круг, промахнувшись мимо посадочной полосы.
Он должен только всё время гасить свою кинетическую энергию, но так,
113
чтобы всегда оставался небольшой её запас, уменьшаемый по мере под-
лёта к аэродрому.
В процессе полёта, начиная со схода с орбиты, три бортовые вычис-
лительные системы прогнозируют точку посадки и сообщают потребные
управляющие воздействия в штатных и нештатных ситуациях. Все эти
системы заранее исследуются и моделируются на наземном полномас-
штабном имитационном стенде.
При создании «Бурана» впервые пришлось решать проблему много-
разовой теплозащиты. Все предыдущие спускаемые аппараты имели
одноразовое «жертвенное» покрытие, которое частично разрушалось и тем
самым спасало конструкцию от перегрева. Такое одноразовое покрытие
имело и теплоизоляционный подслой, препятствующий быстрому под-
воду тепла к защищаемой поверхности аппарата.
А что если всю теплозащиту строить на теплоизоляции? Для этого
нужно, чтобы теплоизоляция в начале нагрева выдерживала высокие
теплопотоки и не разрушалась. Оказалось, что российский уровень
материаловедения позволил это сделать почти на всей поверхности, за
исключением самых горячих щелей между элевонами, где пришлось по-
ставить одноразовые панели. В других горячих зонах (на носках фюзеляжа
и крыльев) при температурах выше 1600°С удалось применить много-
разовые обтекатели. Это был прорыв в новые области тепловой защиты.
О трудных проблемах выбора и испытаний материалов теплозащиты,
уплотнений, клеёв и герметиков, об обеспечении теплопрочностных
характеристик можно говорить особо, так же как о технологии монтажа
и испытаний теплозащиты. Ну кто из нас мог, например, предположить,
что для сложных плиток на краях агрегатов, рулей и элевонов наиболее
трудной окажется проблема вибропрочности при акустических нагрузках:
во время работы двигателей носителя и в моменты «гудения» в воздуш-
ном потоке, обтекающем самолёт при спуске с орбиты, уровень шума
превышает 168 дБ.
15 ноября 1988 года орбитальный самолёт, завершая космический
полёт, вошёл в атмосферу, успешно сделал необходимые манёвры и со-
вершил автоматическую посадку на полосу аэродрома с точностью до
нескольких метров при бушевавшем тогда в Казахстане шквальном ветре
с порывами до 10 м/с.
Сейчас, оглядываясь назад, я бы поставил на первое место проблему,
которую тогда, при создании «Бурана», мы не замечали, а сегодня она
кажется наиболее сложной. Это проблема оперативного управления сот-
нями организаций и тысячами коллективов, удивительным механизмом,
ныне утраченным и пока ещё, к сожалению, не получившим эффективной
замены.
Не всё, разумеется, было гладко и беспроблемно в ходе работ. Создав
уникальный безбумажный процесс автоматизированного формообразова-
114
ния плиток теплозащиты, мы не смогли, например, соединить телефонным
проводом стоящие рядом вычислительные центры завода и конструктор-
ского бюро, поэтому носили магнитные ленты с копиями банков данных.
Было несколько писем на эту тему дирекциям фирм и руководству главка,
но амбиции чиновников преодолеть не удалось. Приходилось постоянно
доказывать кадровикам пользу гибкого графика работы и вред формаль-
ной режимной дисциплины. В испытательных корпусах и цехах у «Бу-
рана» мы видели удивление в глазах японских, немецких, английских,
французских и американских инженеров, когда им показывали, как по
зажатому в стапеле корпусу «Бурана» ползают отечественные разметоч-
но-измерительные машины-координатографы, снимающие топологию
поверхности и наносящие по командам из банка данных раскроенную
сетку для будущих плиток теплозащиты. У американцев эту трудоёмкую
работу выполняют рабочие, вручную подшлифовывая плитки и скалывая
угловые точки плиточных гнёзд.
Раскрой плиток в теплонапряжённых зонах у «Бурана» отличается
от принятого для шаттла. Местные линии тока у нас перпендикулярны
длинным щелям-зазорам плиточных рядов, поэтому менее вероятны
разгар и пульсации от воздуха, резонирующего в межплиточной щели.
Это создаёт плавное обтекание, снижает нагрев теплозащиты, а зна-
чит, уменьшает необходимую её массу. У «Бурана» за жаропрочными
лобовыми носками крыла образована незамкнутая полость с само-
произвольным выходом горячего воздуха через своеобразные отвер-
стия, подобные соплам на концах крыльев, вместо продуваемой через
особые клапаны полости с температурой горячей печи 1000—1500°С
на шаттле. У «Бурана» форма крыла имеет более вытянутый вперёд
наплыв и обеспечивает лучшие несущие и центровочные характери-
стики. Материал теплозащитных плиток при той же массе у «Бурана»
обладает большей прочностью, и сам раскрой сделан так, чтобы не
было ненадёжных треугольных или остроугольных плиток. После по-
лёта у него отвалилось 6 плиток из 40 тысяч. После первого полёта у
«Спейса—Шаттла» отвалилось 14 плиток.
И все-таки мы были вторыми, ибо начали работу на семь лет позже.
Нам было легче, и мы могли сделать кое-что по-другому, лучше и с учё-
том наших условий. Как уже говорилось, «Энергия» и «Буран» могут,
перестраиваясь, выводить разные грузы, от 30 до 120 тонн, в то время как
моноблок «Спейс—Шаттл» почти при тех же размерах и массе выводит
только 30 тонн в отсеке орбитального самолёта.
«Буран» может самостоятельно летать у Земли, взлетая с дополнитель-
ными двигателями, и, самое главное, совершать автоматическую посадку
без пилотов, что и было продемонстрировано впервые в мире 15 ноября
1988 года. «Буран» возвращает на Землю с орбиты 30 тонн, то есть на
15 тонн больше, чем его заокеанский «коллега».
115
Второго полёта не было, хотя второй экземпляр почти готов и стоит
в монтажно-испытательном корпусе на космодроме, а третий — в мо-
сковском цехе в полной готовности к перевозке на космодром. (Статья
вышла в 1994 году. — Прим, ред.) Программа не завершена, она только
начата, но не финансируется уже несколько лет, хотя нет решения о её
прекращении и консервации техники. А ведь полёты «Энергии—Бу-
рана» не только престижны, но и выгодны. Каждый полёт позволяет
получить на орбите в невесомости в специальных, уже существую-
щих установках десятки килограммов интерферона-Д, специального
инсулина, сверхчистых монокристаллов для радиоэлектроники и
«мягко» возвратить их на Землю. Интерферон-Д замедляет развитие
рака и воздействие СПИДа, причём один грамм его стоит около 500
долларов. Один лишь этот препарат, полученный на орбите, погасил
бы затраты на полёт.
К этому надо добавить возможность коммерческого запуска спутников
с валютной оплатой: по 6—8 тысяч долларов за килограмм выводимой
массы. В отсеке полезного груза «Бурана» свободно размещаются десятки
спутников общей массой более 15 тонн. Не стоит забывать и возможность
заказных полётов с участием космонавтов других стран.
Мы затратили на всю программу более 10 миллиардов рублей (в це-
нах 1970-х годов) и надеемся, что найдутся возможности финансировать
будущие полёты «Бурана», каждый из которых стоит в сто раз меньше, к
тому же окупается сразу и полностью. (Опубликовано в журнале «Наука
и жизнь» № 8, 1994 г.) 4-
Габелко Игорь Николаевич (род. 1945 г.). Выпускник МВТУ им.
Н.Э. Баумана (1980 г.), кандидат технических наук. Работал в цен-
тральном аппарате Минобщемаша СССР с 1983 по 1991 год. Началь-
ник Главного управления Министерства общего машиностроения
СССР. Член Совета директоров корпорации ОАО «Рособщемаш».
Действительный член Российской академии космонавтики им. К.Э.
Циолковского. Лауреат Государственной премии СССР. Награждён
золотой медалью имени академика В.Ф. Уткина
Идея создания космической системы многоразового использования
получила активное развитие в 70-е годы прошлого века.
Необходимость её создания была вызвана объективными обстоя-
тельствами, связанными с эксплуатацией космических группировок
как в нашей стране, так и за рубежом, в том числе в США. В тот период
элементная база и прежде всего электронные приборы, составляющие
основу интеллектуальной части каждого космического аппарата, имели
гарантийный срок службы в космическом пространстве от нескольких
месяцев до 1,5—2 лет.
Строительство (разработка и производство) каждого аппарата для ра-
боты в космосе обходилось от нескольких десятков до сотен миллионов
долларов. Запуск аппарата, включая стоимость ракеты-носителя и исполь-
зование всей наземной инфраструктуры при пуске, а затем управление его
работой также стоили десятки миллионов долларов. И при таких затратах
срок службы большинства спутников составлял от 6 до 24 месяцев. При
такой ситуации продление сроков активного существования космической
техники было вопросом номер один.
Проведение ремонта вышедших из строя приборов и систем на орбите
представлялось весьма проблематичным, а вот возвращение аппарата
на Землю с целью их замены, а затем возвращение его снова на орби-
ту считали наиболее правильным путём. В то время самые крупные и
многофункциональные космические аппараты весили порядка 20 тонн,
остальные существенно меньше. В процессе проработки проблемы по-
явилась и вторая составляющая — использование этой перспективной
техники для контроля обстановки на военных и промышленных объектах
на поверхности Земли.
Первыми запустили в работу проект такого рода американцы. Это из-
вестная программа «Спейс-шаттл», стартовавшая в 1972 году, а первый
запуск шаттла STS-1 «Колумбия» был осуществлён в апреле 1981 года.
117
Началом нашей программы по созданию многоразовой космической
системы (МКС), получившей в дальнейшем название «Энергия—Буран»,
принято считать выход Постановления ЦК КПСС и СМ СССР №132-51
от 17 февраля 1976 года. Но в действительности основой направлений
этих работ стали результаты деятельности конструкторских бюро (КБ),
научно-исследовательских институтов (НИИ) и производственных пред-
приятий по созданию тяжёлых ракетоносителей и пилотируемых косми-
ческих станций. В авиации к тому времени уже были созданы тяжёлые
и сверхскоростные летательные аппараты. В Советском Союзе в то же
время приняли решение о закрытии так называемой лунной програм-
мы, для которой был создан ракетоноситель сверхтяжёлого класса Н1
(100 тонн полезной нагрузки), так как четыре первых пуска этой ракеты
завершились взрывами в районе стартовой позиции на Байконуре.
В соответствии с указанным выше Постановлением работы по созда-
нию многоразовой космической системы были распределены следующим
образом:	\
—	Министерство общего машиностроения (ракетно-космическая от-
расль Советского Союза) — головное по созданию МКС;
—	Министерство авиационной промышленности — головное по
созданию планера орбитального самолёта МКС, средства воздушной
транспортировки на стартово-посадочный комплекс, а также посадочного
комплекса с необходимым оборудованием;
—	Министерство обороны СССР — заказчик многоразовой космиче-
ской системы.
В Постановлении было утверждено предложение Министерства обще-
го машиностроения, Министерства обороны СССР и Академии наук
СССР по созданию многоразовой космической системы (МКС). В состав
системы входили первая разгонная ступень ракетоносителя «Энергия»,
орбитальный самолёт — далее «Буран», комплекс управления системой,
стартово-посадочный и ремонтно-восстановительный комплексы. Кроме
того, комплекс должен был содержать наземные средства, обеспечиваю-
щие выведение на северо-восточные орбиты высотой 200 км полезных
грузов до 30 тонн. По проекту система обеспечивала возвращение на
стартово-посадочный комплекс полезных грузов весом до 20 тонн. В за-
дачи системы входило следующее:
—	комплексное противодействие мероприятиям вероятного противника
по расширению использования космического пространства в военных
целях;
—	проведение военно-прикладных исследований и экспериментов в
космосе с целью создания боевых космических систем с использованием
оружия на известных и новых физических принципах;
—	выведение на околоземные орбиты, обслуживание на этих орбитах
и возвращение на Землю космических аппаратов различного назначения,
118
доставка на орбитальные станции космонавтов и грузов и возвращение
их на Землю.
Это же Постановление определило создание МКС—качественно ново-
го перспективного направления развития и совершенствования ракетно-
космической и авиационной техники как работу особой государственной
важности.
Военная составляющая в этом документе вышла на первое место
в связи с расширением агрессивной политики руководства США по
милитаризации космического пространства. Эта политика далее стала
основой так называемой стратегической оборонной инициативы (СОИ),
продекларированной президентом США Р. Рейганом.
Теперь следует остановиться на некоторых очень существенных раз-
личиях научно-технического аспекта реализации программы «Шаттл» и
системы «Энергия—Буран».
Поскольку внешний вид системы «Энергия—Буран» напоминал уже
известную систему «Шаттл», немало горячих голов (особенно от поли-
тики), не особенно дружелюбно настроенных к нашей стране, заявляли,
что специалисты ракетно-космической и авиационной промышленности
Советского Союза копируют (и даже чуть ли не украли) технические ре-
шения, заложенные при реализации американской программы.
Как же обстоят дела на самом деле?
Облик орбитального корабля и в том и в другом проекте продиктован
законами аэродинамики, тактико-технические требования обеих систем
отвечали схожим требованиям, конфигурация планера не могла быть иной.
А далее технические решения полностью расходились.
Так, американская ракета-носитель имела в качестве первой ступени
два твёрдотопливных ускорителя по 1200 тонн тяги каждый. На нашей
ракете «Энергия» первой ступенью являлись четыре ускорителя («боко-
вушки») по 740 тонн тяги у Земли каждый. Эти ускорители жидкостные:
на топливе керосин-кислород.
Огромное преимущество жидкостных ускорителей в том, что при раз-
витии аварийной ситуации можно в автоматическом режиме перекрыть
подачу топлива и предотвратить взрыв. Именно твёрдотопливные уско-
рители привели к катастрофе в январе 1986 года на «Челленджере», что
остановило полёты более чем на два года для доработки ракетоносителя.
Работа второй ступени ракетоносителя у американцев построена сле-
дующим образом: топливо из центрального бака подаётся на маршевый
двигатель орбитального корабля, то есть шаттла. Мощность двигателя
250 тонн тяги у Земли. Топливом является водород, окислитель—кисло-
род; и то и другое находится в переохлажденном состоянии в центральном
баке.
В нашем варианте топливо водород-кислород подаётся на четыре
двигателя по 190 тонн тяги, расположенные в днище центрального бака.
119
Это значит, что в варианте шаттла, если орбитальный корабль отделить
от ракеты-носителя, она становится неработоспособной, так как при этом
убирается двигатель второй ступени.
В системе «Энергия—Буран» на место орбитального корабля («Бура-
на») можно закрепить любой космический аппарат весом до 105 тонн и
вывести его на опорную орбиту высотой 200 км. Это и было сделано при
первом пуске ракеты «Энергия» в мае 1987 года, когда полезной нагрузкой
служил габаритно-весовой макет «Полюс» весом около 100 тонн. Говоря о
разнице в научно-технических решениях орбитальных кораблей, надо от-
метить, что посадка после первого полёта «Бурана» у нас осуществлялась
в автоматическом режиме (ноябрь 1988 года). Американские специалисты
до последнего не верили, что такое возможно.
Жидкостной двигатель, разработанный специально для первой ступени
ракеты «Энергия», успешно эксплуатируется в составе ракетоносителя
«Зенит», пуски которого проводятся с морского старта в акватории Тихого
океана с широты экватора или со стартовой площадки Байконура. Кроме
того, почти 15 лет назад американцы заказали российским сцециалистам
разработку и производство жидкостного ракетного двигателя для своей
новой перспективной ракеты «Атлас-5» тягой 380 тонн. Этот двигатель
создан на базе научных, технических и технологических решений двигате-
ля первой ступени системы «Энергия—Буран» и успешно эксплуатируется
уже около 10 лет в программах НАСА (США).
Создание орбитального корабля «Буран» и ракеты «Энергия» было бы
невозможно без разработки сотен видов металлических и неметалличе-
ских материалов, покрытий и новых технологий. Приоритетными в этой
сфере стали достижения ВИАМа (Минавиапром) и НПО «Композит»
(Минобщемаш).
Особо надо отметить работу ВИАМа по созданию теплозащитных
покрытий орбитального корабля «Буран», что позволило пройти зону
температуры плазмы при посадке корабля и успешно осуществить авто-
матическую посадку.
Разработки ВИАМа в настоящее время успешно используются при про-
изводстве нового отечественного космического комплекса «Ангара», а ре-
зультаты работ по созданию двигателей для системы «Энергия—Буран»—
в том числе в специально созданном для «Ангары» двигателе РД-191.
Сегодня предприятие на очередном историческом витке подъёма уровня
и увеличения объёма работ.
Хочется пожелать коллективу института дальнейших успехов в вос-
требованном и благородном труде на благо технического прогресса нашей
страны. +
120
В книге использованы фотографии из архива ВИАМ,
из личных архивов авторов, а также с разрешения
администрации интернет-ресурса фотоматериалы,
размещенные на сайте
http://www.buran.ru.
Сокращения и аббревиатуры
В настоящем сборнике встречается довольно много сокращений. В не-
которых случаях разными аббревиатурами обозначаются весьма близкие,
а иногда и вовсе одинаковые понятия. На практике сложилось так, что
в разных организациях, работавших по программе «Энергия—Буран»
использовали разные аббревиатуры. Очень характерный тому пример -
обозначение корабля «Буран». В некоторых организациях его называли
АФП - антифрикционное покрытие	КЛА - космический летательный аппарат
БТС — большой транспортный самолёт	\ КС - космический самолёт
ВВС - военно-воздушные силы	КСТ - камера солевого тумана
ВВУ - высоковорсовое уплотнение	КТ - камера тропиков
ВЧР - высокочастотный резонанс	ЛКП - лакокрасочное покрытие
ГТД - газотурбинный двигатель	МКК - многоразовый космический корабль
ДТА — дифференциально- термический анализ	МКС - многоразовая космическая система или многоразовый космический самолёт
КБ - конструкторское бюро	МТУ - межплиточное термическое уплотнение
КИМ - коэффициент использования материала	НВУ - низковорсовое уплотнение
122
БТС - большой транспортный самолёт, в других - КС - космический
самолёт. Иногда «Буран» именовали КЛА - космический летательный
аппарат, МКС - многоразовая космическая система или многоразовый
космический самолёт и МКК - многоразовый космический корабль. Чтобы
избежать путаницы, приведём здесь некоторые сокращения, встречаю-
щиеся в тексте статей:
ОК - орбитальный корабль	ТЗМК - теплозащитный материал кварцевый
ОПГ - отсек полезного груза	ТЗП - теплозащитная плитка (вариант - теплозащитное
СОПГ - створки отсека полезного груза	покрытие)
СОП - стандартный образецпред приятия *	ТКР - температурный коэффициент расширения
ТЗ - теплозащита (см. по контексту)	ТО - термообработка
ТЗ - техническое задание (см. по контексту)	ТУ - технические условия
ТЗИ - теплозащитная изо-	УУКМ - углерод-углеродный
ляция	композиционный материал
ТЗМ - теплозащитный	УУМ - углерод-углеродный
материал	материал
ЭВТИ - экранно-вакуумная теплоизоляция	
123
Содержание
Обращение к читателям
Д.О. Рогозин,
доктор философских наук,
заместитель Председателя правительства РФ...................4
ОД. Бакланов,
Герой Социалистического Труда,
кандидат технических наук,м
министр общего машиностроения СССР..........................5
Ю.Н. Коптев,
лауреат Государственных премий СССР
и Российской Федерации, доктор технических наук,
заместитель министра общего машиностроения СССР.............6
От редактора
Е.Н. Каблов,
доктор технических наук, профессор, академик РАН
Генеральный директор ВИАМ..................................10
Э.К. Кондрашов,
доктор технических наук, профессор.........................28
Б.В. Щетанов,
доктор технических наук
Всё начиналось с листа кальки..............................36
Выбор материала.........................................37
Равная по массе, но вдвое более прочная.................38
С. С. Солнцев,
доктор технических наук, профессор.........................40
А.П. Петрова,
доктор технических наук, профессор
Как наклеивали плитку с покрытием.......................64
124
Тушинский канал,
или Под грифом «Совершенно секретно».....................67
Гаечный ключ и ремонтные технологии......................68
ГМ. Гуняев,
доктор технических наук, профессор.........................70
Обнинск в Буране ........................................77
150 или 170 .............................................77
О приёмке и контроле качества ...........................79
ГФ. Железина,
кандидат технических наук, начальник сектора
Как охлаждали «Буран»....................................80
Б. С. Ломбере,
доктор технических наук, главный научный сотрудник
Стяжные болты..............................................82
Е.В. Иванов,
ведущий специалист по разработке фрикционных материалов
и антифрикционных покрытий.................................84
В. С. Каськов,
кандидат технических наук, заместитель начальника Воскресенского
экспериментально-технологического центра ВИАМ..............93
Ю.Н. Шевченко,
кандидат технических наук
Стабильность свойств и пригодность материалов
для технически сложных конструкций........................101
М.И. Осин,
доктор технических наук, профессор
Неоконченная история «Бурана»............................ПО
И.Н. Габелко,
кандидат технических наук, начальник Главного управления
Министерства общего машиностроения СССР...................117
Сокращения и аббревиатуры ................................122
125
ВИАМ — ведущая на-
учно-исследовательская ор-
ганизация и крупнейший в
мире центр исследований в
области материаловедения -
основан Приказом Наркома
тяжелой промышленности
СССР№435от 28 июня 1932г.
ВИАМ награжден орде-
ном Ленина за вклад в Победу
в Великой Отечественной
войне (1945 г.), орденом Ок-
тябрьской Революции за
заслуги в создании и обеспечении материалами новых образцов техники
(1982 г.).
Указами Президента РФ коллективу ФГУП «ВИАМ» объявлены благо-
дарности за большой вклад в разработку и создание материалов для авиа-
ционно-космической техники (2002 г.), новых материалов и технологий для
авиационной промышленности (2007 г.), в развитие отечественной промыш-
ленности, разработку и выпуск высокотехнологичной продукции (2012 г.).
Постановлением Правительства РФ в 1994 г. институту присвоен статус
Государственного научного центра. Решением Комиссии Минпромторга
России по оценке результативности деятельности научных организаций за
период 2006-2011 гг. ВИАМ отнесен к первой категории — «Лидер» среди
научных организаций в 2011 г.
В своей деятельности институт руководствуется принципами
неразрывности материалов, технологий, конструкций и реализации полного
жизненного цикла с использованием IT-технологий: создание материала —
эксплуатация в конструкции — диагностика, ремонт, продление ресурса —
утилизация; а также 18 стратегическими направлениями развития материалов
и технологий их переработки на период до 2030 г.
Тенденция развития ВИАМ—освоение полного цикла работ: исследование—
разработка—опытное производство—серийное производство. ВИАМ оснащен
современным исследовательским, испытательным и высокотехнологичным
оборудованием, имеет высококвалифицированный кадровый состав.
Институтом в содружестве с РАН, ГНЦ РФ, вузами, отраслевыми
институтами и конструкторскими бюро созданы и освоены в промышленности
более 2658 марок конструкционных и функциональных материалов,
нашедших применение в авиационной, космической и ракетной технике,
машиностроении, транспорте, энергетике, строительстве, медицине и других
отраслях промышленности.
Общее число изобретений на материалы и технологические процессы
превышает 5000.
ВИАМ сохраняет и развивает международное сотрудничество более чем с 40
ведущими иностранными компаниями и организациями из многих стран мира.
Действующая в ВИАМ «Система менеджмента качества», которая сер-
тифицирована в Федеральной системе сертификации космической техники,
регламентирует процессы разработки материалов, технологии их производ-
ства и применения в соответствии с действующими стандартами.
ВИАМ:
•	проводит фундаментально-ориентированные исследования в области
материаловедения, включая вопросы сочетания различных классов матери-
алов в конструкции;
•	разрабатывает материалы и ресурсосберегающие технологии их пере-
работки и изготовления полуфабрикатов;
•	создает системы защиты от воздействия климатических и биологиче-
ских факторов;
•	разрабатывает и выпускает нормативную документацию на авиацион-
ные материалы, технологические процессы их производства и применения,
на методы испытания и контроля;
•	осуществляет научно-техническое сопровождение при освоении мате-
риалов и технологий в серийном производстве;
•	проводит квалификационные испытания материалов и полуфабрикатов
для сертификации изделий.
Испытательный Центр ФГУП «ВИАМ» аккредитован в качестве
технически компетентного испытательного центра Авиарегистром МАК,
Госстандартом, СЦ «Материал», ОАО «Роснано», Компанией SNECMA
группы Safran и др.
В ВИАМ сформирована и функционирует непрерывная система подготовки
высококвалифицированных кадров: школа — вуз — аспирантура — защита
кандидатской диссертации—защита докторской диссертации. ВИАМ готовит
специалистов высшей квалификации в аспирантуре, участвует в подготовке
высококвалифицированных инженерных кадров на базовых кафедрах при
МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАТИ им. К.Э. Циолковского и Московском
государственном вечернем металлургическом институте.
Осуществляет профессиональную подготовку, стажировку и переподготовку
специалистов предприятий отрасли — обучение современным технологиям
и работе на уникальном научно-исследовательском и технологическом
оборудовании ВИАМ.
ВИАМ выполняет заказы на разработку и поставку материалов, покрытий,
технологических процессов и оборудования, на проведение климатических,
микробиологических натурных и лабораторных испытаний материалов, узлов
и деталей, на разработку методов защиты от коррозии.
Малотоннажные серийные производства института обеспечивают по-
требности предприятий авиационной и других отраслей промышленности
России в 151 наименовании наукоемкой продукции в виде материалов, тех-
нологических установок и приборов.
Доспехи для «Бурана»
Материалы и технологии ВИАМ
для МКС «Энергия —• Буран»
К 25-летию запуска
многоразовой космической системы «Энергия - Буран»
Под общей редакцией
Генерального директора ВИАМ
академика РАН Е.Н. Каблова
Составители И.М. Демонис, Д.К Зыков
Корректор В.П. Канаева
Вёрстка и дизайн М.Н. Михайлова
Обложка М.Н. Михайлова
Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов,
г. Москва, ул. Радио, д. 17
Фонд «Наука и жизнь», г. Москва, Окружной проезд, д. 18
ъ. Отпечатано в ОАО < Можайский полиграфический комбинат»
143200, г. Можайск, ул. Мира, 93
www.oaompk.nj, www.OAOMnK.p0 тел.: (495) 745-84-28, (49638) 20-685
Тираж 1000 экз., формат 170x240 (70x100 1/16). Заказ 3067.
ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ
ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ*
ПРЕДЛАГАЕМ ПОСТАВКУ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ
И СЕРИЙНЫХ ПАРТИЙ:
•	штамповок дисков диаметром до 300 мм из сплавов ЭИ698, ЭП742, ЭК79, ЭК151,
ЭП975 и ВЖ175;
•	штамповок диаметром до 400 мм из титановых сплавов ВТ8, ВТ8-1, ВТ18, ВТ18У,
ВТ25У, ВТ41.
Сплавы, разработанные во ФГУП «ВИАМ», нашли широкое применение во всех
серийных и перспективных авиационных гражданских и военных ГТД, в наземных ГТУ:
ЭП742-ИД, ЭК79-ИД, ЭК151-ИД, ВЖ175-ИД - рабочие температуры - до 750°С,
с кратковременными забросами - до 800°С;
ЭП975-ИД - высокожаропрочный с рабочими температурами - до 950°С.
СВОЙСТВА ШТАМПОВОК ДИСКОВ
(средние значения)
Сплав	Данные статистики производства		Жаропрочность °юо		МЦУ: о0 (на базе 104 циклов)
	СТ20,° МПа	520,° %	МПа, при темпера		туре, °C
			650	750	650
ЭИ698-ВД	1220	25,7	692	402	785
ЭП742-ИД	1400	15,4	834	539	820
ЭК151-ИД	1543	16,4	1010	588	1099
ВЖ175-ИД	1595	17,5	1050	640	1275
ЭП975-ИД	1329	18,9	1050	420(850°С)	950(750°С)
*Оборудование, технологии и материалы защищены патентами РФ.
ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЕ ЗАЩИТНЫЕ И УПРОЧНЯЮЩИЕ
НАНОСТРУКТУРНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛОПАТОК ГТД*
Алюминидные диффузионные покрытия	
Защита жаропрочных сплавов от газовой коррозии в интервале температур 950—1050°С	ВСДП-1КВП) ВСДП-13(ВП) ВСДП-15(ВП)
Легированные алюминидные диффузионные покрытия	
Защита жаропрочных сплавов от газовой коррозии в интервале температур 1000-1100°С	СДП-1 + ВСДП-13(ВП) СДП-2 4- ВСДП-11(ВП) СДП-2 4- ВСДП-16(ВП)
Соединительные слои ТЗП	ВСДП-8(ВП) + ВСДП-18(ВП) ВСДП-9(ВП) 4- ВСДП-18(ВП)
Конденсированные покрытия	
Защита жаропрочных сплавов от газовой коррозии в области температур 1050-1100°С	СДП-2 ВСДП-5(7)
Защита от сульфидно-оксидной коррозии в интервале температур 700—950°С	СДП-1 СДП-6
Защита от пылевой эрозии лопаток компрессора	ВХ-1 (ВЭСС-1), Э110, Zr (ВЭСТ-1)
Защита от износа при t £ 900°С	ВЖЛ-2
Покрытия — припои для получения паяных соединений тонкостенных конструкций из жаропрочных сплавов	ВПр-24, ВПр-27, ВПр-32, ВПр-36
Конденсационно-диффузионные покрытия	
Защита жаропрочных сплавов (ЖС) от газовой коррозии в интервале температур 1100—1200°С	СДП-2 + ВСДП-16(ВП)
Соединительные слои ТЗП	ВСДП-(9)8 4- ВСДП-18(ВП)
Защита ЖС от сульфидно-оксидной коррозии в интервале температур 700—95О°С	СДП-1 4- ВСДП-22(ВП)
Защита сталей от солевой коррозии при температурах ^700°С	СДП-1 4- ВСДП-20(ВП)
Ионное насыщение поверхности конструкционных сталей	
Защита от солевой коррозии в области температур <700°С	Алюмо-кобальт-иттрий- силицирование из плазмы катода ВСДП-20
ФГУП "ВИАМ" предлагает изготовление:
I - УСТАНОВКИ ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ЗАЩИТНЫХ И УПРОЧНЯЮЩИХ
# НАНОСТРУКТУРНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЛОПАТОК ГТД*
Установки работают до 120 ч без смены катода при токе дуги 500-750 А,
коэффициенте использования испаряемого материала до 15%.
|Я Технические характеристики установок МАП-1 М, МАП-2, МАП-3
-	Количество одновременно обрабатываемых изделий: 12-24 и кратное 12 (36...144) шт.
-	Максимальный габарит обрабатываемой поверхности: 0 <125, /-/<200 мм
-	1РУБНЫЕ КАТОДЫ из сплавов (материалов покрытий) на основе никеля, кобальта, алюминия:
- Сплавы на основе никеля и кобальта - СДП-1, СДП-2, ВСДП-5, ВСДП-7, ВСДП-8, ВСДП-9;
>	- Сплав на основе кобальта - СДП-6;
- Сплавы на основе алюминия - ВСДП-11, ВСДП-13, ВСДП-15, ВСДП-16, ВСДП-18,
ВСДП-20, ВСДП-22.
Юборудование, технологии и материалы защищены патентами РФ.
Мы
ПРЕПРЕГИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПРЕПРЕГИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ОРГАНОПЛАСТИКОВ
И СВОЙСТВА ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ
Марка	Рабочая температура, °C	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа
Органит 12Т(М)	80	700	30,0
Органит 12Т(М)-Рус		877	34,5
Органит 16Т, Органит 16Т-Рус	150	720 855	38,5 40,8
Органит 18Т	80	660	31,0
Органит 18Т-Рус		820	38,5
Область применения: средне- и слабонагруженные детали планера, в том числе обшивки сотовых конструкций.			
ВКО-2ТБ	70	670	-
Область применения: перегородка кабины экипажа.			
Жизнеспособность препрегов: 90 суток (при комнатной температуре);
размеры рулона: ширина до 900 мм; длина до 100 погонных метров.
УГЛЕПРЕПРЕГИ И ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ
Марка	Интервал рабочей температуры, °C	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа	Жизнеспособность препрега, сут (при комнатной температуре)
ПУ-4э-2м	-60 ч-+150	980	120	180
Область применения: высоконагруженные конструкции планера ЛА (обшивки стабилизатора, лонжероны, элементы хвостового оперения).				
КМУ-11тр	-60 + +80	600	62	30
Область применения: средне- и слабонагруженные детали планера ЛА.				
ВКУ-27	-60 ++170	2100	130	30
Область применения: высоконагруженные конструкции планера ЛА и изделий космической техники, в том числе с повышенной температурой эксплуатации.				
Размеры рулона препрега : ПУ-4э-2м - ширина до 300 мм, длина до 80 погонных метров;
^<МУ-11тр - ширина до 900 мм, длина до 40 погонных метров;
ВКУ-27 - ширина до 620 мм, длина до 110 погонных метров.
ПРЕПРЕГИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Во ФГУП «ВИАМ» организовано опытно-промышленное производство препрегов на основе
различных связующих и армирующих наполнителей.
ЭПОКСИДНЫЕ СТЕКЛОПРЕПРЕГИ И ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ
Марка	Интервал рабочей температуры, °C	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа	Жизнеспособность препрега, сут (при комнатной температуре)	*Размеры рулона препрега ВПС-31: ширина до 600 мм; длина до 250 погонны> метров. Для препрегов ВПС-ЗО ВПС-ЗОК, ВПС-34, ВПС-33, ВПС-39П, СТ-69Н(М), СТ-69Н, СТ-2227, СТ-2227М размеры рулона: ширина до 900 мм; длина до 60 погонных метров.
впс-зо	-60 - +200	610	35	30	
впс-зок	-60 - +200	1050	51	30	
Область применения: детали радиотехнического и конструкционного назначения (антенные обтекатели, воздухозаборники и т. д.).					
впс-зт	-60 - +120	1600	55	90	
Область применения: высоконагруженные конструкции (лопасти вертолетов).					
ВПС-34	-60 - +150	460	19,6	90	
ВПС-33	-60-150	600	29,1	90	
Область применения: средненагруженные элементы конструкций летательных аппаратов (обшивки трехслойных панелей, люки, створки и др.). Возможно сочетание со слоями углепластика КМУ-4э-2М.					
ВПС-39П	-60 -+80	235	22,4	30	
Область применения: трехслойные сотовые панели для интерьеров пассажирских самолетов.					
СТ-69Н(М)	-60 -+80	550	28	90	
СТ-69Н	-60-+80	620	29,8	90	
Область применения: средненагруженные элементы конструкций внешнего контура летательных аппаратов, в том числе радиотехнического назначения (створки шасси, грузовых отсеков, капотов, панели зализов крыла и хвостового оперения, обтекатели РЛС и др.).					
СТ-2227	-60-+150	530	27,3	10	
Область применения: средненагруженные элементы конструкций внешнего контура летательных аппаратов, в том числе радиотехнического назначения (створки шасси, грузовых отсеков, капотов, панели зализов крыла и хвостового оперения, обтекатели РЛС и др.).					
СТ-2227М	-60 - +150	560	28	10	
Область применения: детали конструкционного и радиотехнического назначения.					
ПОЛИИМИДНЫЕ СТЕКЛОПРЕПРЕГИ И ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ

Марка	Интервал рабочей температуры, ’С	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа
СПП-97К	-60- +350	500	30
Область применения: детали конструкционно-радиотехнического назначения (силовые конструкции внутреннего набора, антенные обтекатели, мотогондолы двигателей), а также детали интерьера, приборных отсеков и т. п.			
СПП-97КК	-60^+350	300	28
Область применения: детали конструкционно-радиотехнического назначения (антенные обтекатели, диэлектрические вставки и т. п.).			
СПП-97КП	-60 - +350	200	I 26
Область применения: мал она груженные огнестойкие детали радиотехнического назначения (короба, крышки, |перегородки), а также детали интерьера, приборных отсеков и т. п.			
кпП-97К-5-211БН	-60 -+350	500	30,5
Жизнеспособность
препрегов: 45 суток
(при комнатной
температуре);
размеры рулона:
ширина до 900 мм:
длина до 60 погонны
метров.
Область применения: для монолитных деталей сложной конфигурации и трехслойных деталей трубчатой
конструкции с повышенной межслоевой прочностью (силовой установки, вспомогательной силовой установки
теплозащитных экранов и перегородок, трубопроводов и коробов СКВ); для пассажирских и транспортных
самолетов	1
ПРЕПРЕГИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
КЛЕЕВЫЕ УГЛЕПРЕПРЕГИ И ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ
Марка	Интервал рабочей температуры, °C	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа
КМКУ-1.80.30,1	-60 ч- +80	830	100
КМКУ-2м.120.30,1	-60 ч- +120	880	113
КМКУ-2м.120.Р4510	-60 ч- +120	1950	125
КМКУ-2м.120.Р2009	г -60 ч- +120	920	67
КМКУ-3.150.30,1	-60 ч- +150	900	120
КМКУ-Зм.150.КУОЛ	-60 ч- +150	1330	130
КМКУ-Зм.150.КУОЛ(У)	-60 ч- +150	1600	128
Область применения: детали конструкционного назначения, в том числе сотовой конструкции (киль, форкиль, залонжеронные панели крыла, законцовка киля, стабилизатор, элерон, секции воздушного тормоза, закрылки, руль направления, руль высоты, створки шасси, панели шассийных отсеков, обтекатели пилона, створки ветрогенератора и др.).			
Жизнеспособность
препрегов: 90 суток
(при комнатной
температуре).
Размеры рулона:
ширина до 240 мм;
длина до 140
погонных метров.
КЛЕЕВЫЕ СТЕКЛОПРЕПРЕГИ И ПКМ НА ИХ ОСНОВЕ
Марка	Интервал рабочей температуры, °C	Прочность при растяжении, МПа	Модуль упругости при растяжении, ГПа
КМКС-2м.120.Т64	-60 ч- +80	750	31
KMKC-2m.120.T10	-130 ч- +120	570	28
KMKC-2m.120.T15	-60 ч- +120	385	19
KMKC-2m.120.T60	-60 ч- +120	1500	42
KMKC-2m.175.T64	-60 ч- +175	730	30
KMKC-2k.175.K8/3k	-60 ч- +175	720	28
Область применения: трехспойные сотовые конструкции планера ЛА (элерон, механизация крыла, горизонтальное и вертикальное оперение). Изделия радиотехнического назначения (обтекатели РЛС).			
Жизнеспособность
препрегов: 80 суток
(при комнатной
температуре).
Размеры рулона:
ширина до 900 мм;
длина до 80
погонных метров.
ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ ЭПОКСИДНЫЙ СТЕКЛОУГЛЕПРЕПРЕГ И ГИБРИДНЫЙ ПКМ
НА ЕГО ОСНОВЕ
Марка	Рабочая температура, °C	Модуль упругости при растяжении, ГПа	Прочность при растяжении, МПа	Прочность при сжатии, МПа
ВКГ-5	120	90	1000	940
Область применения: конструкции несущих и рулевых винтов вертолетов.				
Жизнеспособность препрега: 90 суток (при комнатной температуре).
Размеры рулона;
ширина от 10 до 300 мм;
длина до 270 погонных метров.
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Марка материала	Характеристики	Область применения
Фторполиуретановые эмали ВЭ-69, ВЭ-69К	Атмосферостойкость - 20 лет Грибостойкость - балл 1 Высокая стойкость к маслам, топливам, агрессивным жидкостям (НГЖ-5у и др.)	Для защитно-декоративной и камуфлирующей окраски алюминиевых, магниевых сплавов, сталей и полимерных композиционных материалов
Полиуретановая эрозионностойкая эмаль ВЭ-62	Длительная стойкость в атмосферных условиях при повышенной запыленности	Для защиты лопастей винтовентиляторных силовых установок и вертолетов
Полиакриловая водоразбавляемая эмаль ВЭ-67	Экологически и пожаробезопасная. Содержание органических растворителей - 0%	Для окраски интерьера пассажирских транспортных средств
Теп л ©отражающее покрытие эмаль ВЭ-72	Пожаробезопасная. Стойкость к воздействию теплового потока (пламени) - более 30 мин	Для защиты надувных конструкций и спасательных средств
Антикоррозионные сварочные составы (пасты) КСП и ПСП	Коррозионная стойкость сварного «нахлеста» - более 14 мес в КСТ	Для сваривания алюминиевых сплавов и сталей
Топливостойкая бесхроматная грунтовка ВГ-36	Содержание токсичных хроматов стронция, бария - 0% Топливонабухаемость - менее 0,5%	Для длительной защиты кессон- баков из полимерных композиционных материалов
СУПЕРКОНЦЕНТРАТНЫЕ КРАСИТЕЛИ
Марка материала	Характеристики	Область применения
Суперконцентраты полиолефиновой группы (ПЭВД, ПЭНД, ПП) и стирольной группы (ПСМ, УПМ, АБС)	Широкая цветовая гамма по каталогам RAL, PANTONE, по эталону Заказчика, включая перламутровые, «металлики», флюоресцентные и др. Светостойкость — не менее 7 баллов. Санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.05.232.Д.001110.02.09 от 09.02.2009 г.	Для окраски пластмасс при изготовлении тары, труб,геологических решеток, товаров бытового назначения, детских игрушек, пленок
ОБОРУДОВАНИЕ, ВЫПУСКАЕМОЕ ФГУП "ВИАМ
ФГУП «ВИАМ» предлагает изготовление и поставку оборудования для литья лопаток
методом высокоградиентной направленной кристаллизации (УВНС-6, УВНК-10,
УВНК-15, УВНК-9А)
ПРОМЫШЛЕННАЯ ВАКУУМНАЯ
УСТАНОВКА НАПРАВЛЕННОЙ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ УВНК-10
Предназначена для получения литых
крупногабаритных и длинномерных
деталей (до 800 мм) горячего тракта ГТД
(лопаток газотурбинных двигателей
и газотурбинных установок, створок и
проставок реактивного сопла) сложной
конфигурации с монокристаллической
структурой методом направленной
кристаллизации, а также дисковых
заготовок для последующей
деформации.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ВАКУУМНАЯ
УСТАНОВКА ВЫСОКОГРАДИЕНТНОЙ
НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
УВНС-6
Предназначена для получения литых
деталей горячего тракта ГТД - рабочие
и сопловые лопатки, сегменты жаровых
труб и т. д. (размером до 150 мм) - из
литейных жаропрочных и интерметал-
лидных сплавов с монокристаллической,
направленной и композиционной
структурой в условиях температурного
градиента до G = 150°С/см. Внутренний
размер рабочего пространства печи по
нагревателю составляет 140x360x400 мм
ПРОМЫШЛЕННАЯ ВАКУУМНАЯ
УСТАНОВКА НАПРАВЛЕННОЙ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ УВНК-15 СО
ШЛЮЗОВОЙ КАМЕРОЙ
Предназначена для полу-
непрерывного производства
отливок (длиной до 600 мм) из
жаропрочных и интерметаллидных
сплавов с направленной и
монокристаллической структурой.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ВАКУУМНАЯ
УСТАНОВКА НАПРАВЛЕННОЙ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ УВНК-9А
Предназначена для отработки
технологии и промышленного
производства лопаток ГТД и ГТУ
и других деталей ответственного
назначения (размером до 300 мм)
из жаропрочных и интерметал-
лидных сплавов с монокристал-
лической структурой.
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ИЦ ФГУП «ВИАМ» АККРЕДИТОВАН:
-	Авиационным регистром МАК (аттестат ИЛ-060);
-	Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
(аттестат №РОСС RU/0001 /22НН06);
-	Госкорпорацией «Российская корпорация нанотехнологий»
(аттестат №РОСС RU.B503.04H>K00.77.04.0024);
-	Компанией Snecma группы Safran (Франция, аттестат №FAL422).
ИЦ ФГУП «ВИАМ » ОФИЦИАЛЬНО ПРИЗНАН ФИРМАМИ:
AIRBUS INDUSTRY
BOEING
BRITISH AEROSPACE
SNECMA
A TTECTA T АККРЕДИТАЦИИ
ИСПЫТА ТЕЛЬНОЙ ЛАБОРА ТОРИИ (ЦЕНТРА)
Милане
Лейснынтелен до »1 поябеа 2913 года-
Настоящий Аттестат аккредитации удостоверяет, что
Испытательный центр ФГУП “Всероссийский научно-
исследовательский институт авиационных материалов”
(Наименование испытательной лаборатории/'центра)
__	1080Й8, г. Москва, ул. Радио, 17___________
(Адрес испытательной лаборатории/центра)
аккредитован в качестве технически компетентного испытательного центра.
Область аккредитации установлена
Приложением к настоящему Аттестату
аттестат -	, Федеральному государственному унитарному предприятию
«Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов. (ФГУП
«ВИАМ»}
Россия 105005, г Мосхва ул Радио, д 17
- .Дос’Оееряет что Испытательный центр Федерального государственного унитарного
предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных
материалов» (ИЦ ФГУП «ВИАМ»)
Россия 105005. г Москва, ул Радио, д 17
. •---------.---— - 	’  -7?
зодтеетствует требованиям Системы добровольной сертификации продукции нвноикдустрии
чманосертифиха» предъявляемым к испытательным лабораториям гцвнтрам) и признан
технически компетентным
Председатель
Авиационного Регистра
Межгосударственного авиационного
Комитета
Область -сызнання компетентности определена приложением к настоящему аттестату
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ ПРОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ АВИАЦИОННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ И СИЛОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
им. профессора Н.М. СКЛЯРОВА
Лаборатория проводит испытания и исследования прочностных свойств материалов
газового тракта авиационных газотурбинных двигателей и наземных энергетических
установок на основе жаропрочных и жаростойких никелевых и титановых сплавов,
интерметаллидов и естественных композитов.
Лаборатория выполняет определение расчетных характеристик, необходимых при
квалификации материалов газотурбинных двигателей, проводит изучение,
прогнозирование и оценку свойств авиационных материалов в условиях, наиболее
приближенных к эксплуатационным, в соответствии с отечественными и зарубежными
стандартами, включая:
-	определение характеристик упругости и кратковременной прочности при
растяжении в интервале рабочих температур двигателя;
-	определение характеристик длительной прочности и ползучести при растяжении в
интервале рабочих температур до 1300°С и долговечности до 1000 часов.
-	определение характеристик малоцикловой усталости (МЦУ) в интервале рабочих
температур двигателя;
-	определение характеристик многоцикловой усталости (МнЦУ) в интервале рабочих
температур двигателя.
Лаборатория специализируется на разработке методик и технологий рентгеновских,
акустических, магнитных, капиллярных, вихретоковых и тепловых методов
неразрушающего контроля деталей и конструкций из металлических, неметаллических
и композиционных материалов.
Испытательное оборудование фирм: Zwick/Roell (Германия) и Walter+Bai (Швейцария) с компьютерным
программным управлением
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ ПРОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ им. профессора С.И. КИШКИНОЙ
Лаборатория проводит квалификационные испытания образцов и полуфабрикатов из
высокопрочных сталей, алюминиевых, титановых и магниевых сплавов,
металлокомпозитов, пластмасс и высокопрочных полимерных композиционных
материалов (стекло-, угле-, органопластиков) в условиях температурно-силового
нагружения, максимально приближенных к условиям эксплуатации в соответствии с
отечественными и зарубежными стандартами:
-	определение характеристик упругости и кратковременной прочности
при растяжении;
-	определение характеристик малоцикловой усталости (МЦУ) в интервале рабочих
температур при осевом (растяжение - сжатие) «жестком» цикле нагружения
(при заданной деформации в цикле) с регистрацией петли гистерезиса;
-	определение характеристик многоцикловой усталости (МнЦУ) в интервале рабочих
температур при осевом (растяжение - сжатие) «мягком» цикле нагружения
(при заданном напряжении в цикле) с построением кривой МнЦУ;
-	определение характеристик статической трещиностойкости (К1 ) и скорости роста
трещины усталости (СРТУ) при малоцикловом нагружении. с
Оборудование ведущих мировых фирм: MTS (США), Zwick/Roell (Германия), Walter+Bai (Швейцария)
с компьютерным программным управлением
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ МЕТАЛЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Лаборатория выполняет фундаментально-ориентированные научно-исследовательские работы,
направленные на разработку новых материалов, технологий их производства по направлениям:
- исследование тонкой структуры конструкционных и функциональных материалов и защитных
покрытий методами оптической, просвечивающей и растровой электронной микроскопии,
рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа, Оже-спектроскопии в процессе
производства и эксплуатации деталей и элементов конструкции авиационно-космической техники;
- оценка соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии по направлению
композиционные наноматериалы, производство и аттестация стандартных образцов состава;
- арбитражные исследования эксплуатационных повреждений и разрушений деталей
авиационно-космической техники.
Лаборатория металлофизических исследований оснащена современным исследовательским
оборудованием.
Просвечивающий электронный
микроскоп JEM-200CX
Растровый электронный микроскоп JSM-6490LV
Дифрактометр D/MAX-2500
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ, ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ЭТАЛОННЫХ ОБРАЗЦОВ
Лаборатория выполняет определение состава, в том числе газообразующих
примесей, сплавов на различных основах, включая:
-	никелевые жаропрочные сплавы;
-	стали ферритного, перлитного, мартенситного и аустенитного классов;
-	титановые сплавы;
-	тугоплавкие сплавы (на основе Со, W, Mo, Ti, Nb, Та);
-	алюминиевые сплавы;
-	магниевые сплавы.
Лаборатория выполняет химический анализ электролитов, шлаков, фритт,
неорганических и других материалов.
Лаборатория разрабатывает и поставляет стандартные образцы состава сплавов
на различных основах категории СОП, ОСО, ГСО для спектрального анализа,
разрабатывает методики химического и спектрального анализа исследуемых
материалов.
Лаборатория оснащена:
-	анализаторами для определения серы и углерода (CS-600), азота и кислорода
(ТС-600) и водорода (RHEN-602);
-	оптико-эмиссионными спектрометрами ARL 4460 и Magellan Q8;
-	атомно-абсорбционным спектрометром Varian-240 FS;
-	атомно-эмиссионным спектрометром с индуктивно связанной плазмой
Varian 730 ES;
-	рентгенофлюоресцентным спектрометром S4 Explorer;
-	масс-спектрометром с индуктивно связанной плазмой X Series II.
Атомно-абсорбционный спектрометр
Varian-240 FS
Рентгенофлюоресцентный
волнодисперсионный спектрометр
S4 EXPLORER
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
Лаборатория оснащена уникальным комплексом приборного и исследовательского
оборудования, который обеспечивает возможность разработки широкого спектра
рекомендаций - начиная от разработки узкоспециализированных методик и карт
контроля конкретных деталей и конструкций и заканчивая рекомендациями по
организации участков НК в производстве.
В сотрудничестве с ведущими производителями оборудования для НК и предприятиями
авиационной отрасли проводит испытания нового оборудования и средств
неразрушающего контроля, разрабатывает соответствующее технологическое и
методическое обеспечение, а также проводит оценку целесообразности его
применения в производстве и эксплуатации авиационной техники и в других отраслях
промышленности.
Трещина в конической шестерне,
выявленная капиллярным
методом контроля
Ультразвуковая иммерсионная установка
ScanMaster LS-500
Трещина в сопловой лопатке турбины, выявленная
рентгеновским методом контроля
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Лаборатория проводит изучение фазовых превращений и взаимодействий компонентов в
материалах, анализ влияния параметров технологических режимов на теплофизические
характеристики, включая выполнение измерений в соответствии с отечественными и
зарубежными стандартами:
-	теплопроводности;
-	температуропроводности;
-	удельной теплоемкости:
-	температурного коэффициента линейного расширения;
-	электропроводности:
-	измерение плотности материалов при 20°С;
-	проводит термогравиметрический анализ.
Лаборатория выполняет построение моделей теплопереноса, разработку моделей структур,
обеспечивающих требуемый уровень свойств.
Объектами исследований являются металлические, керамические и полимерные
композиционные материалы, сплавы, интерметаллиды, теплозащитные материалы и
функциональные покрытия.
Прибор синхронного термического анализа
STA449 F1 Jupiter (температурный диапазон: 201600°С)
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ЛАБОРАТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ НА КЛИМАТИЧЕСКУЮ, МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ
СТОЙКОСТЬ И ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Лаборатория проводит исследования и квалификационные испытания используемых,
новых и разрабатываемых полимерных материалов и элементов конструкций на их
основе в соответствии с отечественными и зарубежными стандартами:
-	по влиянию факторов климата на изменение физико-механических и других
служебных характеристик;
-	по изучению стойкости материалов, топлив, деталей, узлов и элементов конструкций
к воздействию плесневых грибов и бактерий;
-	по определению характеристик пожарной опасности с целью определения:
-	назначенных сроков службы материалов и изделий авиационно-космического
назначения в заданных условиях эксплуатации в различных климатических зонах;
-	микробиологической стойкости материалов, топлив, узлов и изделий
авиационно-космического назначения, а также повышения стойкости материалов к
воздействию микрофлоры;
-	пожаробезопасности авиационных материалов согласно требованиям авиационных
правил АП-23, 25, 27, 29.
Установка по определению тепловыделения
неметаллических материалов
Климатическая площадка в условиях промышленной
зоны (г. Москва)
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ФГУП «ВИАМ» ГНЦ
ГЕЛЕНДЖИКСКИЙ ЦЕНТР КЛИМАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ им. Г.В. АКИМОВ
Геленджикский центр климатических испытаний ВИАМ (ГЦКИ) проводит комплексные
испытания и исследования материалов авиационно-космического назначения
по направлениям:
-	испытания на коррозию, старение и биоповреждение металлических и полимерных
материалов и конструкций в условиях атмосферы приморского климата и в
морской среде;
-	исследования, отработка способов и средств защиты от коррозии и старения,
определение стойкости конструкций и изделий из металлических и неметаллических
материалов к воздействию коррозии, старения - для обоснования возможности и
целесообразности использования их в изделиях перспективной техники, установление
обоснованных сроков службы с учетом климатических районов эксплуатации изделий;
- разработка методов ускоренных и натурно-ускоренных испытаний, позволяющих
значительно сократить время для оценки работоспособности материалов и
прогнозирования сроков службы при эксплуатации изделий авиационной техники во
всеклиматических условиях;
-	определение физико-механических свойств авиационных материалов, их
эксплуатационных и ресурсных характеристик, в том числе после экспозиции в
натурных климатических условиях.
Стенд для климатических испытаний
крупногабаритных конструкций производства фирмы
WALTER+BAI AG
Натурные испытания воздушных винтов