Все о металлах

Н Е ТАЮ lIVnE МЕТАЛ- ЛЫ ш.я:. КОР ОБСКИЙ •JlEXVIOlIllIt МЕТАЛЛЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНО СТРОЕКРЕВ МОСКВА 196? г.

ЛЕТАЮЩИЙ МЕТАЛЛ-ЭТО СКОРОСТНОЙ ПАССАЖИРСКИЙ и ГРУЗОВОЙ ТРАНСПОРТ Ту-144 — советский сверхзвуковой пассажирский самолет с крейсерской скоростью 2500 KMjmc. Его макет демонстрировался на XXVI Междуна- родном салоне аэронавтики и космоса в Париже Ан-22 — ,,Антей“ —самый крупный в мире пасса- жирский и транспортный самолет 2043  ЛЕТАЮЩИЙ МЕТАЛЛ-ЭТО ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ, И КОСМИЧЕСКИЕ КОРАБЛИ

Первый искусственный спутник Земли (а). Корабль-спутник „Восток» (б) Кормическая исследовательская ртанцин ,,Луна-9″.

ЛЕТАЮЩИМ МЕТАЛЛ-ЭТО НЕТОРОПЛИВЫЕ ТРУЖЕНИКИ ВОЗДУХА

В Непроходимых болотах, в лесных чащах ведутся монтажные и транспортные работы мощными крылатыми кранами

Ежегодный объем авиахимических работ в сельском и лесном хозяйстве СССР составляет дерятки миллионов гектаров ЛЕТАЮЩИЙ МЕТАЛЛ-ЭТО ОПЛОТ БЕЗОПАСНОСТИ РОДИНЫ

Сверхзвуковые ракетоносцы и истребители охраняют небо нашей Родины

Орбитальные ракеты. Сегодня они демонстрируют- ся на парадах. При необходимости они могут наносить удары по объектам противника с любого направления ВВЕДЕНИЕ Религиозное суеверие издавна отдало небо в распО’* ряжение богов, ангелов и демонов. Человек не должен был даже мечтать об оскорби-тельных для богов полетах. Но человек мечтал. Эта мечта, выраженная вначале в легенде о Дедале и Ика¬ре, в сказках о ковре-самолете, находила постепенно живое воплощение в рассуждениях о полете Леонар¬до да Винчи, в опытах с «аэродромической машинкой» М. В. Ломоносова, в многочисленных прыжках с крылья¬ми, в первых полетах Крякутного и братьев Монгольфье на воздушных шарах и А. Ф. Можайского и братьев Райт на аэропланах. В наши дни осуществленная мечта воплощена в де^ сятках тысяч самолетов и вертолетов, в ракетах, искусст-венных спутниках и космических кораблях, проникаю¬щих далеко в заоблачную высь. Во всех авиационных и ракетных конструкциях важ-ную роль наряду с другими материалами играет металл. Не в виде праздного пассажира, а в качестве добросо-вестного труженика отправляется он в полет. Современные летательные аппараты являются слож-ными конструкциями. В них есть и силовой каркас (или корпус), и мощные двигательные установки, и многочис-ленные умные приборы контроля, управления, навига¬ции и связи. Множество деталей и узлов, выполняющих в полете самые разнообразные задания, чтобы служить наилуч¬шим образом, должны изготовляться из различных, наи¬более подходящих материалов. Почти все известные ме< таллы и лучшие их сплавы находят себе применение в конструкциях летательных аппаратов. Они являются их основой. Конечно, в таких сложных устройствах не обойтись одними металлами. Нужны прозрачные стекла, резино¬вые пневматики и шланги, силовые, теплозащитные, зву-коизоляционные, фрикционные и антифрикционные ма-териалы, Нужны уплотнительные и амортизирующие ма-териалы, защитные и маркировочные лаки и краски и многое другое. В конструкциях летательных аппаратов они являются друзьями металлов, а подчас и их счастли-выми соперниками. В нашей книге речь пойдет о металле, точнее «летаю-* щем металле», составляющем в большинстве случаев 85—90% сухого веса пассажирского воздушного лай¬нера, 95—98% веса поршневого, турбореактивного или турбовинтового двигателя. ГЛАВА I МЕТАЛЛ-ЧТО ЭТО? ПОЧЕМУ В ПОЛЕТ? Какие они металлы? Второй год шла Великая Отечественная война. Фа-шистская Германия, завладев большей частью Европы, проводила тотальную мобилизацию всех ресурсов. Но былое ее военное превосходство таяло с каждым днем. Все чаще и чаще сражения кончались победой советских войск. Наша Родина готовилась к решающим битвам. Для проведения наступательных операций необходи-мо было резко увеличить дальность полета истребите¬лей. Это нужно было, прежде всего, чтобы обеспечить надежное воздушное прикрытие танковых частей и дру-гих подвижных войск, вводимых в прорывы фронтов и стремительно развивавших наступление. Это нужно было и потому, что перебазировка аэродромов с их сложным хозяйством не всегда успевала за быстрым перемеще¬нием наземных частей. Для успешной борьбы с вражес¬кими самолетами следовало повысить скорость полета, высоту полета и скорость набора высоты. Иными слова¬ми, нужно было улучшить тактико-технические данные истребителей. Эта задача в 1943 г. была решена в основном с помощью металла — заменой дерева металлом в кон-струкции лонжеронов, крыльев и фюзеляжа существо-вавших истребителей. К лету 1942 г. вступили в строй в восточных районах страны новые заводы, производя- щие легкие металлы и легированные стали, что позволи¬ло осуществить эту замену. Рационально выполненная металлическая конструк-ция оказалась более легкой, прочной и живучей, чем деревянная. В новых истребителях Як-9ДД, Як-3, Ла-5ФН суще-ственно уменьшился вес крыльев по сравнению с Як-1, Як-7Б и ЛаГГ-3, а так как металлические лонжероны заняли значительно меньший объем, чем деревянные, то было увеличено количество горючего в крыле (уве-личилась дальность полета), улучшились аэродинами-ческие показатели самолетов (вследствие уборки на-ружных подвесных баков внутрь крыла). Применение металла снизило трудоемкость изготов-ления самолетов, позволило резко увеличить их выпуск Первые полки, имевшие на вооружении самолеты Як-9 с каркасом фюзеляжа из стальных труб, были направ¬лены осенью 1942 г. на Сталинградский фронт. Их по¬явление там резко изменило обстановку в воздухе в на¬шу пользу. Вертикальный маневр, горизонтальная скорость, мощность вооружения — эти важнейшие ха¬рактеристики были у нового истребителя значительно выше, чем у фашистских самолетов. К началу исторических наступательных операций 1943 г. наша авиационная промышленность начала се-рийный выпуск истребителей с резко увеличенной даль-ностью полета. Если самолеты Як-1 и Як-7Б имели даль-ность полета, немногим превышавшую 800 км, то даль-ность полета модифицированного Як-9 достигла 1800 км. Як-3 стал самым легким истребителем, превосходившим по маневренности все немецкие истребители. При этом он был вооружен мощной крупнокали'берной пушкой, пробивавшей броню тяжелых фашистских танков. В чем основная «сила» металлов? Многие из них прекрасно сочетают в себе высокую механическию прочность и достаточную химическую стойкость. Они хорошо обрабатываются самыми раз-личными методами: литьем, давлением (ковкой, штам-повкой, вытяжкой), сваркой, резанием и т. п. Металлы отличаются высокой электро- и теплопро-водностью. Многие из них весьма тугоплавки. Одни — легки, как магний и алюминий, другие — тяжелы, как свинец, вольфрам, платина. Особые свойства металлов обратили на себя внима-ние человека очень давно. Вначале, по-видимому, люди овладели самородными металлами — золотом, серебром и медью. Затем научились выплавлять металлы из руд — из кислородных, сернистых и других-соединений. Само слово «металл», ныне распространенное во мно¬гих языках, происходит от греческого слова «металла», что значит жила, так как руды, прежде всего меди и оло¬ва, встречались в горных породах часто в виде жильных месторождений. Эволюция представлений о металле. Не умея объяс-нить природу металлов, люди создавали легенды об их небесном происхождении. Во многих языках в наимено-вании золота содержится корень «sol» — солнце, с кото-рым оно отождествлялось. Серебро связывалось с луной, а железо с небом вообще (древний Египет и др.), по- видимому, потому, что тогда оно было в основном мете-оритного, т. е. небесного происхождения. Позже, когда из железа начали делать мечи, его часто связывали с планетой, носящей имя бога войны Марса. Постепенно воззрения людей менялись. Так, древне-греческий философ Аристотель (384—322 гг. до н. э.) считал, что металлы — влажные испарения земли. В средние века полагали, что металлы являются вопло-щением союза твердого и сухого (мужского) начала, олицетворяемого серой, и жидкого, подвижного (жен-ского) начала, олицетворяемого ртутью. Один из крупнейших алхимиков Джабир ибн Хайян, известный также под именем Гебер, писал в VIII веке: «Основу всех металлов составляет ртуть вместе с се¬рой. Сера образует твердость в земных минералах, она постепенно уплотняется вследствие медленного испаре-ния, пока, наконец, не станет твердой и сухой; ртуть, наоборот, есть вязкая жидкость во внутренности земли». Происхождение всех металлов объяснялось сочетанием этих двух начал. Эти воззрения сохранялись в Европе до XVIII века. Конечно, в средневековой Европе рождение металлов мыслилось при благословении католической церкви, как это изображено, например, в иллюстрации к книге «Семь ключей мудрости», приписываемой алхимику Ба- зилю Валентину (рис. 1.1). М. В. Ломоносов (1711 —1765 гг.), отрешившись пол¬ностью от мистики, одним из первых определил металлы по их свойствам. Он отметил, что ...«металлы суть свет¬лые тела, которые ковать можно». Он утверждал, что они являются простыми телами, как мы теперь говорим, химическими элементами, и в 1763 г. описал подробно свойства каждого из известных ему металлов в книге «Первые основания металлургии иди рудных дел». Однако природа металлов и металлических свойств была вскрыта только после создания современной атом-ной и молекулярной физики. Теперь мы знаем, что окружающие нас тела являют¬ся совокупностью взаимодействующих между собой ато¬мов химических элементов. Напомним, что атомы состо¬ят из малых положительно заряженных ядер, в которых сконцентрирована почти вся их масса. Вокруг ядер быст¬ рые. 1.1. Средневековые воззрения на природу метал¬лов: металл «дитя», рожденное в браке серы с ртутью и унаследовавшее свойства родителей