Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Социально-исторические и научные предпосылки становления С.Н.Лоцманова как технолога и ученого в области пайки.
1.1 Пайка как древнее ремесло 17
1.2 Первый университет потомственного металлурга С.Н. Лоцманова 28
1.3 Разработка С. Н. Лоцмановым флюса и припоя для пайки алюминия и его сплавов и внедрение его изобретений в производство 37
Глава 2. Создание научно-технической школы С.Н. Лоцманова 61
2.1 Научно-педагогическая деятельность С. Н. Лоцманова в послевоенное время 61
2.2 Динамика научных связей школы С.Н.Лоцманова 83
Глава 3. Разработка новых технологий пайки при изготовлении и ремонте аэрокосмической техники и в производстве стальных конструкций последователями С. Н. Лоцманова как фактор научно-технического прогресса 89
3.1 Применение новых технологий пайки в производстве ЖРД с повышенным значением тяги и системы аварийного спасения «САС-Союз» 89
3.2 Пайка - основа поточного производства промышленных крупногабаритных металлоконструкций 115
Заключение 144
Библиографический список использованной литературы 149
Приложения 158
- Пайка как древнее ремесло
- Научно-педагогическая деятельность С. Н. Лоцманова в послевоенное время
- Применение новых технологий пайки в производстве ЖРД с повышенным значением тяги и системы аварийного спасения «САС-Союз»
Введение к работе
Актуальность работы.
В современную эпоху в условиях рыночных отношений, когда наука превратилась в непосредственную производительную силу, совершенствование технологических процессов, обеспечивающих получение конкурентоспособной продукции, становится приоритетным направлением развития страны.
Наука и техника, воедино связывая духовную и материальную культуру, меняют условия жизни человека, расширяют его возможности. В развитии научно - технического процесса определяющую роль играют научные школы.
Основанные на единстве взглядов, преемственности исследовательской и поисково - экспериментальной деятельности, они обеспечивают прогресс в научном познании, способствуя решению актуальных и важных научно -технических задач.
В связи с этим актуализируется проблема изучения деятельности научных школ.
Настоящее исследование посвящено истории формирования научно -технической школы пайки С.Н. Лоцманова и ее роли в создании новой техники. Актуальность избранной темы обусловлена следующими обстоятельствами:
1. Становление научно - технических школ как правило определяется общественной потребностью и производственной необходимостью. Мощным стимулом для формирования школы С.Н. Лоцманова и последующей ее деятельности явилось интенсивное развитие отечественной авиационной и ракетно-космической техники.
2. Создание надежных летательных аппаратов требовало совершенствования технологии их изготовления и ремонта. Важнейшей проблемой авиации при этом являлась пайка алюминия и его сплавов, которую первым в нашей стране решил С.Н. Лоцманов. Разработанная им технология пайки позволяет сэкономить такие дефицитные материалы, как медь и олово. Кроме того, обладая высокой удельной прочностью и жесткостью, алюминий и его сплавы обеспечивают выигрыш в весе конструкции.
3. С.Н. Лоцманов, его ученики и последователи значительно повысили уровень развития теории пайки в нашей стране, разработав и внедрив методы пайки в самолето - и ракетостроение.
4. Изучение темы дает возможность показать достижения научно-технической школы С.Н. Лоцманова, ее влияние на развитие отечественного авиастроения, ракетно-космического комплекса, а также других отраслей промышленности. Обобщение опыта этой школы будет способствовать развитию, накоплению и распространению знаний по пайке.
Обращение к теме обусловлено появлением информации после снятия грифа секретности со множества работ и изобретений как основателя научной школы пайки, так и его последователей, а также динамичным развитием технологии, непосредственной причастностью технологов к разработке методов выбора конструкционных материалов в процессе создания образцов новой техники. В связи с принятой государственной программой патриотического воспитания граждан России очень важно знать, особенно молодому поколению, имена С.Н. Лоцманова и М.В. Поплавко, который еще в 1932 году возглавил лабораторию сварки в ВИАМе. Их бесценное творческое наследие включает в себя комплексы новых
прогрессивных технологий и оборудования для пайки и сварки, учебники, монографии, сотни научных трудов и изобретений [60, 86]. Они вырастили десятки талантливых исследователей. Боевая авиация в большей степени обязана им тем, что в 1944-1945 гг. авиаремонтники полевой сети ВВС ежедневно возвращали в строй в 20 - 25 раз самолётов больше, чем поставляла фронту вся авиационная промышленность СССР.
Степень научной разработанности проблемы.
В современных научно-технических исследованиях практически не уделяется внимания изучению деятельности ученых-технологов, благодаря которым проекты и конструкторские разработки превращаются в реальность.
Имена выдающегося учёного-технолога П.Н. Львова1, разработавшего технологию электросварки изделий из нержавеющей стали, и создателя научно-технической школы пайки С.Н. Лоцманова известны только узкому кругу специалистов. Вместе с тем труды С.Н. Лоцманова по пайке алюминиевых сплавов изданы не только в России2, но и в Германии3 и Китае4.
В отечественной исторической литературе нет специальных исследований, посвященных изучению деятельности С.Н. Лоцманова и его научно-технической школы. Впервые некоторые сведения по данному вопросу были опубликованы в воспоминаниях С.Н. Лоцманова, его детей:
дочери А.С. Екатовой и сына Г.С. Лоцманова, а также его учеников -В.П. Фролова, В.П. Плаунова и И.Е. Петрунина5.
Таким образом, до настоящего времени не проводилось комплексного исследования создания научно-технической школы пайки С.Н. Лоцманова и дальнейшего развития пайки его последователями в авиакосмической промышленности.
Объект диссертационного исследования - история производства и ремонта аэрокосмической техники и разработки новых технологий пайки.
Предмет исследования - формирование научной школы С.Н. Лоцманова и её роль в создании новой техники.
Цель диссертационного исследования - показать на основании исторического исследования научно-педагогической деятельности С.Н. Лоцманова значимость его научно-технической школы при
изготовлении и ремонте авиакосмической техники, а также при производстве крупногабаритных металлоконструкций и опор линий электропередач.
Для достижения указанной цели были поставлены задачи:
• обосновать роль С.Н. Лоцманова в создании научно-технической школы;
• определить вклад в отечественную науку С.Н. Лоцманова и его последователей;
• показать роль лаборатории пайки С.Н. Лоцманова в создании новейших конструкций ЖРД с повышенным значением тяги;
• дать анализ основных этапов развития пайки при создании и ремонте авиакосмической техники. Хронологические рамки исследования охватывает период с 1935 года до конца XX века. Именно в этот период произошло становление и развитие научно-технической школы С.Н. Лоцманова, а его учениками и последователями были предложены прогрессивные технологии пайки и сделаны научные открытия. В настоящее время работает третье поколение его учеников.
Теоретико-методологической основой исследования явились фундаментальные выводы отечественных ученых о научной школе как о направлении в науке, основанном на единстве взглядов, преемственности принципов, обеспечивающих прогресс в познании.
В своём развитии наука суммирует свои достижения и результаты в прошлом, переосмысливая и уточняя их на основе полученного нового знания. А это означает, что наука - не только деятельность, но и традиция.
«Преемственность обеспечивает также функционирование науки как особого вида социальной памяти человечества, теоретически
кристаллизирующей прошлый опыт познания ...» [63. с.9]. Наука - это один из главных элементов производительных сил.
Технические науки, родившись на стыке точных наук и инженерной практики, выступают как исторически сформировавшаяся область научного знания. В условиях роста научно-технического прогресса связь технических наук с инженерным опытом всё более усиливается и расширяется.
Развитие естественных наук происходит на основе знаний, накопленных предыдущими поколениями. Крупнейшие достижения современной техники опираются на фундаментальные открытия естествознания. И если прежде техника накапливала в средствах труда
эмпирические знания и опыт, то теперь в ней всё больше материализуются научные знания.
Наука XX века уже более тесно и прочно взаимосвязана с техникой, происходит превращение науки в непосредственную силу общества и вместе с этим усиливается её социальная роль.
В развитии науки и техники заметную и преобладающую роль в современную эпоху играют научно - технические школы.
Базовую основу такой школы составляет специально разработанный метод как система приёмов мышления и практических действий для решения актуальных научно-технических задач.
Согласно существующим представлениям под научно-технической школой следует понимать неформальное локальное сообщество ученых, педагогов и инженеров ВУЗа, производственного предприятия (объединения) и других коллективов НИИ, КБ, отдельных научно-исследовательских лабораторий и т.п., связанных общей проблематикой, методами и объектами отраслевой науки и техники6.
Такая школа в процессе развития становится рано или поздно комплексной по своей природе, хотя на разных этапах существования она может решать ограниченные, например, преимущественно
образовательные, либо исследовательские, инженерно-конструкторские, расчетно-испытательные опытно-производственные задачи, или некие их сочетания, при сохранении определенной направленности, реализуемой через многофункциональные программы и характерный стиль интеллектуальной деятельности.
«Проблема - это не просто вопрос, а такой вопрос, для ответа на который в предшествующем знании нет готовых средств... Проблема есть
методологический приём не только постановки вопроса, а поисков его решения» [63. с.21].
Советский философ Асмус В.Ф. писал: «Мыслитель крупного ранга бросает уже известные идеи как руду в накалённый горн собственной мысли... Через его сознание чужие мысли проходят, как вода через фильтр: они как будто остаются теми же и в то же время появляются, выходя из фильтра, уже иными» [2. с. 18].
Научные школы должны удовлетворять следующим критериям:
• наличие научного лидера, конструктора новой исследовательской программы;
• наличие учеников;
• воспроизводство нескольких поколений, приверженцев данной программы.
Особенности стиля школы С.Н.Лоцманова являлось применение эвристических методов решения той или иной проблемы, построенных на использовании правил, аналогий, упрощений, приемов неутомимого экспериментатора, опытного технолога и металловеда, химика и электрика, специалиста по авиаремонту, знающего специфику оборонных предприятий.
При исследовании методов и средств деятельности школы С.Н. Лоцманова на начальном этапе автор опирался на теорию индукции Ф. Бэкона, на его экспериментальный метод, идея которого заключается в том, что научное знание выводится из целенаправленно организованного эксперимента.
В современную эпоху развитие авиакосмической промышленности предполагает организацию автоматизированного проектирования технологических процессов, формирование математического и информационного обеспечения.
Движущей силой научно-технического прогресса являются новые технологии, разработанные на основе математического моделирования.
В работе использовались исторический и логический методы. В связи с этим технологический процесс пайки представляется как развивающийся объект, который имеет свою историю и закономерность своего развития, т.е. объективную логику. Исходным пунктом для логического и исторического методов было начало истории пайки как древнего ремесла. В последовательности переходов от одного состояния в другое прослеживаются закономерности развития и как конечный результат -превращение ремесла в прогрессивный технологический процесс с применением математического моделирования.
Одно из важнейших мест в методе исследования занимают факторы, стимулирующие формирование школы С.Н. Лоцманова, и критерии, из которых исходили и сам родоначальник школы С.Н. Лоцманов и его последователи при разработке новых технологий пайки.
Главные из них - социально-экономические требования, укрепление оборонной мощи страны, новизна и экономическая эффективность.
В работе применен системно-комплексный метод, который предполагает рассмотрение и знание исторических, технических, технологических, математических и философских компонентов в логической связи и единстве.
Научная новизна результатов исследования:
• Введены в научный оборот новые источниковые материалы и факты по научной деятельности С.Н. Лоцманова и его последователей.
• Показана роль С.Н. Лоцманова в создании научно-технической школы пайки. Получены новые данные по истории
пайки за период с конца 30-х годов XX века по настоящее время, в первую очередь, касающиеся научной деятельности С.Н. Лоцманова, ранее известного лишь узкому кругу специалистов.
• Определен вклад в отечественную науку С.Н. Лоцманова и его последователей.
• Проведён анализ влияния школы С.Н. Лоцманова на последующие этапы разработки новых технологий при создании и ремонте авиакосмической техники.
• Выявлена тенденция к ускорению разработки новых технологий пайки последователями С.Н. Лоцманова с помощью математического моделирования на базе ЭВМ.
• Дан анализ основных этапов развития прогрессивных методов пайки при создании новой техники.
• Показана роль лаборатории пайки С.Н. Лоцманова в создании новейших конструкций ЖРД с повышенным значением тяги.
Источниковая база исследования.
При работе над диссертацией впервые в научный оборот были введены следующие источники: воспоминания С.Н. Лоцманова, воспоминания его сына и дочери; дневник и материалы личного архива ученика С.Н. Лоцманова профессора В.П. Фролова; опубликованные воспоминания последователей С.Н. Лоцманова В.П. Плаунова и И.Е. Петрунина. Эти документы позволили определить основные этапы творческого пути Лоцманова, становления его научной школы и вклад его учеников в разработку прогрессивных методов пайки. Отдельную группу источников составили труды С.Н. Лоцманова, позволившие проанализировать и показать его вклад в создание новых технологий пайки.
Ценные факты и сведения о деятельности С.Н. Лоцманова и его школы были получены из журналов «Сварочное производство», «Вестник воздушного флота», «Новости космонавтики» и некоторых других периодических изданий.
Положения, выносимые на защиту.
1. В конце 1956 года на базе лаборатории пайки, руководимой С. Н. Лоцмановым сформировалась его научно-техническая школа. С конца XX века работает уже третье поколение последователей известного ученого технолога в области пайки.
2. В предвоенные годы Лоцмановым были предложены новые методы пайки деталей, узлов и агрегатов самолётов из алюминиевых сплавов. Разработанные им флюсы и припои для пайки алюминия широко применялись при ремонтных работах самолётов на авиационных заводах и в полевых условиях. Они сыграли исключительную роль в поддержании авиатехники в боеготовом состоянии во время Великой Отечественной войны.
3. С.Н. Лоцмановым разработаны: электроннолучевая пайка, получившая мировое признание; методика получения композиций сплавов, отличающихся прочностью и коррозийной стойкостью; основы теории пайки в вакууме; припои, не содержащие драгоценных металлов.
4. Создание современных ЖРД нового поколения стало возможным благодаря применению прогрессивных методов пайки для соединения деталей и узлов двигателей установки.
5. Соратник С.Н. Лоцманова В.Н. Семёнов сделал важное научное открытие, установив решающее влияние комплекса свойств (растекаемость, вязкость, смачиваемость) жидкого припоя на
формирование и качество паяного шва (диплом на открытие №88 с приоритетом от ноября 1991 г. Бюллетень ВАК России №2, 1998т. -С.43-46), что и было использовано при разработке технологии пайки для соединения наружной и внутренней стенок камер сгорания современных сверхмощных ЖРД таких, как РД-170 и РД-180, температура газов в которых достигает 4000°С.
6. Школой С.Н. Лоцманова в содружестве с научной
школой СМ. Белоцерковского спроектированы и изготовлены
решетчатые крылья по методике, разработанной В.П. Фроловым
совместно с М.И. Чикуновым и В.П. Плауновым.
Теперь нельзя представить себе ракеты любого класса от
противотанковых до авиационных, от высокоточных оперативно-тактических
до боевых межконтинентальных и космических без решётчатых крыльев.
Главную роль играют решётчатые крылья и в системе аварийного спасения космонавтов «САС - Союз».
Теоретическое значение исследования. Результаты диссертационной работы могут быть использованы в качестве теоретической и методологической основы при анализе научных школ и направлений.
Практическая ценность диссертации состоит в том, что полученные результаты по комплексному исследованию создания научно-технической школы С.Н. Лоцманова и разработке новых прогрессивных методов пайки в авиакосмической промышленности могут быть включены специалистами в обобщающие исследования по истории технологических процессов и истории науки и техники. Они могут быть использованы в научных трудах, посвященных разработке технологических процессов пайки, а также
молодыми инженерами, специализирующимися по технологии изготовления изделий авиакосмической техники.
Результаты диссертационного исследования целесообразно учитывать при подготовке учебных пособий, разработке лекционных курсов по «Истории авиации и космонавтики».
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации использовались автором в учебных курсах по «Отечественной истории», «Истории науки и техники», «Истории воздухоплавания и авиации», «Истории авиации и космонавтики», которые читаются в МГТУ ГА.
Диссертация обсуждалась на кафедре гуманитарных и социально-политических наук Московского государственного технического университета гражданской авиации. Основные положения и выводы диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (Москва, апрель 2003г.).
По теме диссертации опубликовано 10 работ общим объемом 9,62 п.л.
Пайка как древнее ремесло
Результаты археологических раскопок позволяют утверждать, что пайка как средство соединения металлов известна человечеству не менее пяти тысячелетий.
В древние времена среди металлов наибольшим спросом пользовалась медь. Ее добывали не только из россыпей, но и плавили из руды. Зародилась медная металлургия в Анатолии, а потом постепенно стала распространяться по Евразии. Самым древним сплавом является мышьяковистая медь, которую получали из золотистого мышьяковистого минерала аурипигмента и из смеси медной руды еще в IV тыс. до н.э. Во II тыс. до н.э. на смену мышьяковистой меди пришла оловянная бронза, которая на Кикладских островах (Греция) была известна уже в III тыс. до н.э. В гончарных мастерских происходила плавка металлов, в процессе которой удавалось обнаружить сплавы с разными температурами плавления и легкоплавкие из них использовались в качестве припоя [64. С.96-97].
В 1927-1928 гг. археолог Леонард Вуллей при раскопках города Ура на Ефрате обнаружил гробницу царицы Шуб-ат с золотыми сосудами, ручки к которым были припаяны серебряно-золотым сплавом, а также две лодки -медную и серебряную длиной шестьдесят сантиметров. Все это, а также сохранившийся штандарт, инкрустированный перламутром и ракушками, Вуллей относит к 3500 г. до н.э.! [31. С.270-271].
В цилиндрических медных втулках для подпорки балдахина в гробнице египетской царицы IV династии Хетепхерло (2700 г. до н.э.) был применен твердый припой из меди и серебра.
Технология пайки была также успешно освоена позже и в Древнем Риме. При раскопках Древней Помпеи были обнаружены свинцовые водопроводные трубы, паянные оловянисто-свинцовыми припоями. Такие же трубопроводы археологи нашли при раскопках в Ливии и Нубии.
С появлением бронзы (сплава меди с оловом или свинцом) область применения пайки существенно расширяется. Она уже не ограничивалась процессом изготовления изделий, она становилась процессом ремонта ранее изготовленных образцов.
В могильниках бронзового века, относящихся к фатьяновской культуре, среди орудий труда были найдены приспособления для литья бронзы - глиняные ложки с носиками для слива металла в форму, а на стоянках в Московском крае - железные предметы, относящиеся к началу I тысячелетия до нашей эры.
Раскопки древних русских поселений верхнего Поволжья показывают, что в IV - V веках н. э. при изготовлении стальных ножей русскими мастерами широко применялась пайка медью [82. С 39].
Пайка медью и медными сплавами замков, ключей, ножей и других предметов из железа была широко развита в Киевской Руси, что свидетельствует о высоком уровне технических знаний русских умельцев того времени. Русские мастера, обладая глубоким знанием технологии пайки и профессиональным искусством, производили в VIII - IX веках паяные украшения из золота, серебра и меди в массовом порядке, которые пользовались повышенным спросом за пределами Русской земли.
Большинство технологических приемов древнерусских кузнецов уходят корнями в первые века нашей эры, о чем свидетельствуют ювелирные изделия, найденные в курганах. На территории Древней Руси не было цветных металлов, и их приходилось ввозить из других стран.
Древнерусские украшения делились на украшения с преобладанием меди в сплаве, близкие по цвету к золоту, и на украшения из бронзы с большим содержанием олова или сплава меди с серебром, или серебра с оловом .
Литье было самым распространенным техническим приемом древнерусских ювелиров. Оно производилось и по восковой модели с сохранением формы; по восковой модели с потерей литейной формы; в жестких формах (преимущественно, в каменных); в пластических формах (глина, песок, формовочная земля).
Искусство чернения и искусство золочения ювелирных изделий, оружия и других вещей, как пишет академик Рыбаков Б. А., являются древнейшими русскими орнаментальными приемами. Любовь к черневому узору и контрасту серебряных фигур на фоне черни породила в XI веке особую отрасль ювелирной техники - тиснение серебряных листов для получения рельефа.
Научно-педагогическая деятельность С. Н. Лоцманова в послевоенное время
За цикл исследования Разработка припоя и флюсов для пайки и сварки алюминия и его сплавов" в 1950 г. С. Н. Лоцманову присуждается Государственная премия. В этом же году он был награждён орденом "Красного знамени".
Работая на кафедре технологии металлов в ВВИА им. Н.Е. Жуковского, Лоцманов с 1950г. приступает и к научному руководству адъюнктами.
Вспоминая об этом, он писал : "Первым был Виктор Петрович Фролов. Затем последовали Р. Е. Есенберлин, Р. А. Ульянов, А. Г. Каримов, диссертации которых были посвящены разработке технологии ремонта боевой техники с применением высокопрочной пайки, а также изысканию припоев, газовых сред и новых способов пайки алюминиевых, магниевых и титановых сплавов".
Как мы видим, научно- техническая деятельность С.Н. Лоцманова и его последователей не ограничивалась только пайкой алюминия и его сплавов.
Его последователь и соратник В. П. Фролов сразу же после защиты кандидатской диссертации в мае 1952 г. был подключен им к различным видам научной работы, которая включала в себя и активное участие в выполнении плановых НИР, и сотрудничество с другими научными организациями ( НИАТ, ВИАМ, НИТИ- 40 и др.), а также проведение консультаций адъюнктам С. Н. Лоцманова, рецензирование подготовленных диссертаций, подбор оппонентов, согласование тем новых диссертаций.
С самого начала совместной научной деятельности у В. П. Фролова установилось тесное сотрудничество со своим бывшим научным руководителем по кандидатской диссертации С. Н. Лоцмановым. Они не только консультировали новых диссертантов, не только были соавторами ряда важнейших работ в области технологии авиационных материалов, но прежде всего, они были соратниками, связанными между собой общей проблематикой производства и ремонта авиационной техники, нацеленными на борьбу за научно- технический прогресс.
Осенью 1958 г. после увольнения в запас С. Н. Лоцманов переходит на работу в НИТИ- 40, где еще раньше была организована им лаборатория пайки, коллектив которой насчитывал до 100 человек и успешно решил целый ряд задач по технологии изготовления и ремонта авиакосмической техники. В 1956- 1957 гг. С. Н. Лоцманов и В. П. Фролов выполнили 10 тем НИР, что было отмечено приказом № 61 от 18 января 1958 г., подписанным Заместителем начальника ВВИА им. Н. Е. Жуковского генерал- лейтенантом ИТС П. Л. Каминским:
" Старший преподаватель кафедры № 12 инженер- подполковник В. П. Фролов и адъюнкт той же кафедры инженер- подполковник А. П. Лысенко в течение 1956-1957 гг. оказывали большую помощь Научно-исследовательскому технологическому институту № 40 в организации и проведении научно- исследовательских работ.
По инициативе инженер- полковника С. Н. Лоцманова и под его научным руководством в институте организована лаборатория пайки, подготовлены кадры специалистов, которые в данный момент способны решать проблемные вопросы производства новой техники. Тов. Фролов В. П. активно участвовал в качестве руководителя и исполнителя по тематике, относящейся к производству спец/изделий из алюминиевых сплавов. Тов. V Лысенко А. П. был ответственным исполнителем темы по исследованию процессов пайки титана и его сплавов и успешно решил поставленную в этом задачу.
Результаты исследований, в которых в институте участвовали упомянутые выше офицеры Академии, в настоящее время внедряются в промышленность.
1. За достигнутые успехи в части помощи Научно исследовательскому технологическому институту № 40 в организации и выполнении научно- исследовательских работ в нем объявить благодарность:
Инженер - полковнику С. Н. Лоцманову, Инженер - подполковнику В. П. Фролову, Инженер - подполковнику А. Т. Лысенко.
2. Приказ довести до всего профессорско преподавательского и инженерно-технического состава Академии и офицеров отделов: учебного, научно- исследовательского, кадров.» [ЮЗ.С.38,39]
Применение новых технологий пайки в производстве ЖРД с повышенным значением тяги и системы аварийного спасения «САС-Союз»
При проведении плановых работ по физико-химическим исследованиям и изысканиям технологий пайки конструкций из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей различного класса для производства высокоэффективных теплообменников под руководством С. Н. Лоцманова расширялся фронт экспериментальных работ.
При анализе результатов исследований, полученных различными научными школами в области вакуумной металлургии, и процессов пайки алюминиевых, стальных и медных конструкций была определена приоритетность таких взаимосвязанных задач, как:
- оценка влияния способов подготовки поверхности сплавов на качество формирования соединения, выполненного пайкой или сваркой давлением с нагревом в вакууме, а также в специальных газовых средах;
- изыскание конструкций специализированных печей для пайки с применением паров металлов при реализации процессов в производстве с учетом экологии;
- оценка влияния паров активных металлов (основного металла, компонентов припоя) на условия формирования паяных соединений;
- изучение способов пайки и изготовления высокой компактности теплообменников из особо тонких элементов конструкции и фольговых заготовок;
- изучение способов повышения прочности в сочетании с обеспечением высокой точности паяных элементов конструкции и всей конструкции в целом (в пределах допусков 0,02-0,1 мм);
- изучение способов формирования паяных соединений
посредством паров металлов - компонентов припоя и паяного шва.
Все перечисленные направления были реализованы совместно несколькими лабораториями и группами сотрудников научной школы С. Н. Лоцманова с активным участием научных школ академика П. А. Ребиндера, профессоров А. А. Жуховицкого, Р. Е. Есенберлина, Г. А. Григорьева и ряда других ученых в области исследования поверхностных явлений вакуумной металлургии и пайки.
Наиболее показательна плодотворность научного сотрудничества, развиваемого С. Н. Лоцмановым на примере решения проблемы бесфлюсовой пайки конструкций из алюминия.
Приоритет принципиального решения по воздушной пайке алюминиевых конструкций принадлежит школе С. Н. Лоцманова. Созданный ряд методик, разработанные исследовательские установки и аппаратура позволили освоить и внедрить процесс вакуумной пайки алюминиевых теплообменников в серийное производство. Наиболее значительный вклад в создание методик и аппаратуры для исследования состояния поверхности в зависимости от способа химической подготовки внес коллектив под руководством профессора Г. А. Григорьева. Все эти разработки были успешно реализованы при производстве различных паяных алюминиевых конструкций.
Полученные сотрудниками школы С. Н. Лоцманова результаты исследований по составу среды, по влиянию паров активных металлов на процессы смачивания и растекания припоев указали на возможность формирования соединений непосредственно из паровой фазы металла при взаимодействии с поверхностью конструкции. Все это позволило оптимизировать ряд серийных технологических процессов и разработать новые конструкции печей для бесфлюсовой пайки. Это направление перспективное и развивается дальше.
Рассматривая роль паров магния при пайке, следует прежде всего подчеркнуть, что он, во-первых, может влиять как геттер, очищающий пространство от газов - «окислителей», и, во-вторых, как абсорбционно-активный компонент, изменяющий межфазное натяжение на границе окись алюминия - алюминий, что приводит к удалению окисла при пайке, и, в-третьих, как сплавообразующий компонент эвтектического припоя.
Аналогичным образом свойства металлических паров проявляются и на медных сплавах. Правда, в этом случае выбор числа вариантов активных металлов и способов пайки больше.
Изыскания по замене серебряных припоев привели к созданию под руководством С. Н. Лоцманова новых марок припоев таких систем, как медь-никель-хром, никель-марганец- хром. Эти припои могут применяться в виде фольги или наноситься в виде послойных покрытий на поверхность изделия перед самой пайкой.
Сотрудниками школы С. Н. Лоцманова проведены исследования, в результате которых были установлены температурно-временные режимы процессов пайки ряда стальных конструкций, в том числе полипланных крыльев. Прочностные характеристики соединений на срез обеспечиваются в интервале 360-640 МПа в зависимости от марок сталей и припоя.
В условиях производства на первоначальном этапе развития ракетно-космической техники основным средством исследования и контроля является металлографический контроль с помощью оптических микроскопов. В дальнейшем с применением высокопрочных многофазовых сплавов в многоцелевых покрытиях с ростом давления в магистралях двигателя (в системе подачи « горючего» и «окислителя») такой метод анализа научной информации оказался недостаточным.
Решение многофакторной задачи требовало комплексного подхода. С этой целью началось формирование в НПО «Энергомаш» исследовательского металлофизического комплекса, в который вошли поочередно рентгеновский анализатор, рентгеноструктурные установки, электронный просвечивающий микроскоп, рентгеновский дифрактор и другое оборудование.
Исследования, проведенные А. Я Куфайкиным, В. Т. Штукиным, В. Н. Семеновым и др., позволили установить влияние термического цикла пайки и сварки на структуру и механические свойства сталей, титановых, танталовых, медных и ниобиевых сплавов, определить оптимальные режимы нанесения покрытий под пайку.
Создание двигателя для космического комплекса «Энергия-Буран» поставило ряд новых проблем и потребовало модернизации металлофизической базы.
Наряду с внедрением новейших рентгеновских, электронных и ультразвуковых приборов была разработана комплексная методика рентгенофизической экспертизы определения характера и причины дефектов материальной части при ее изготовлении, испытании и эксплуатации. Все это позволило обеспечить высокое качество и надежность самого мощного ракетного двигателя в мире.
Такое направление в современной науке и технологии развивалось благодаря прежде всего творческому труду ученых и талантливых изобретателей таких, как С. Н. Лоцманов, А. И. Мужичков, К. М. Поляков, Ю. А. Скаков, В. В. Фролов, В. П. Фролов.
Решение о разработке авиакосмической системы «Буран» было нашим ответом на американский «Спейс Шаттл» (космический челнок), пилотируемый транспортный космический корабль многоразового использования, предназначенный для вывода космических аппаратов различного назначения на геоцентрические орбиты высотой 200-500 км для проведения научных исследований и технических экспериментов (в том числе военного характера) и обслуживания обращающихся по орбите КА, доставки на Землю результатов исследований и экспериментов с борта этих объектов, а также самих КА с целью ремонта или модификации и последующего повторного вывода на орбиту. «Спейс Шаттл» может выводить в околоземное космическое пространство военные спутники, корабли-буксиры для изменения орбит аппаратов высокого назначения, создавать военные базы, командные пункты, системы ПРО космического базирования.
Первый запуск «Спейс Шаттл» состоялся 12 апреля 1981 г. с двумя астронавтами на борту орбитальной ступени «Колумбия» - Дж. Янгом и Р. Криппеном. 15 ноября 1988 г. осуществлен первый полет орбитального корабля многоразового использования «Буран» в автоматическом режиме. После двухвиткового полета космический корабль произвел посадку на космодроме «Байконур» [26 С.218, 219].
Он вышел точно на посадочную полосу, боковое отклонение составило всего 1 м, продольное -Юм при скорости встречного ветра 17 м/с, время полета составило 206 мин.
Была создана система, не уступавшая, а по многим параметрам превосходившая «Спейс Шаттл». Впервые в мире была проведена автоматическая посадка космического аппарата такого класса.
Уникальная ракетно-космическая транспортная система «Энергия» с орбитальным кораблем «Буран» - это плод труда коллективов многих предприятий во главе с КБ (конструкторским бюро), основанным Сергеем Павловичем Королевым (см. приложение 3,4).
Отечественная космонавтика получала мощное средство для промышленного освоения космоса, фундаментальных астрофизических исследований, изучения планет Солнечной системы, создания глобальных коммерческих систем связи.
