Технико-экономические аспекты конструирования и производства танковой брони в СССР: 1930-1945 гг

Военная промышленность традиционно определяла ключевой вектор развития российской модернизации. С конца XIX в. технико-технологические возможности металлургии определяли общий уровень военно-экономического могущества ведущих стран мира. К началу XX в. успехи в производстве современной корабельной брони прямо влияли на глобальную военную и экономическую конкурентоспособность ведущих государств мира. В период интер-беллума вопрос создания и массового производства танковой брони начал постепенно выходить на первый план.

Несмотря на восстановительный период 1920-х гг., советская военная промышленность и инженерная школа не смогли решить ряд актуальных задач повышения боевых возможностей Красной армии в условиях ускорения научно-технического прогрессы в области авиации и автобро-нетанковых вооружений. Быстрое строительство собственных мобильных сухопутных войск, «моторизация», «химизация» и «танкизация» армии силами военной промышленности, унаследованной от имперской России, оказались невозможными. Это привело к необходимости обращения к актуальному зарубежному опыту. Глубокая рецессия капиталистической экономики (Великая депрессия) и падение традиционных рынков в 1929–1932 гг. подтолкнули крупнейшие промышленные компании из США, Германии и Великобритании к сотрудничеству с враждебным большевистским правительством в области военных технологий. Для создания в СССР современных автобронетанковых войск требовалось не только выбрать и закупить на мировом рынке наиболее удачные конструкции бронетехники, лучше всего удовлетворяющие актуальным подходам тогдашней военной науки (концепции маневренной войны), но и адаптировать полученные образцы для освоения на отечественных оборонных заводах. Одним из наиболее проблематичных направлений в развитии танковой промышленности СССР 1930-х гг. стало конструирование и массовое производство танковой брони [3; 4]. Металлургия брони и танковая промышленность страны в довоенный период развивались в прямой зависимости от ряда внешних и внутренних факторов. Это и общий технический уровень металлургии в СССР (где наблюдалось неравномерное технологическое развитие и нехватка квалифицированных кадров), актуальные из- менения в тактике ведения общевойскового боя и практике применения артиллерии, базовые подходы к мобилизационному планированию и развертыванию.

Материалы и методы

Источниковая база исследования представлена широким кругом публикаций, куда входят работы по истории экономики и военной промышленности СССР 1930– 1940-х гг. и специализированные исследования по истории металлургии брони, а также неопубликованные документы из фондов Российского государственного архива экономики (РГАЭ). Методологически работа опирается на соблюдение принципа историзма, а представленные в ходе обсуждения факты и процессы оцениваются с точки зрения теории модернизации.

Обсуждение

Современные подходы к оценке развития военной промышленности СССР в предвоенный период достаточно полно рассмотрены в целом ряде научных публикаций [1; 2; 5; 7–9]. В период индустриализации отмечается противоборство двух различных подходов к строительству военной промышленности в СССР: 1) дальнейшее развитие и углубление специализации кадровых военных заводов, возникших еще до революции; 2) «ассимиляция» военного производства на вновь строящихся «гигантах машиностроения», на основе новых, заимствованных в США поточно-конвейерных («фордистских») технологиях [1]. Действительно, доставшиеся от царских времен кадровые заводы, несмотря на наличие большого числа подготовленных кадров (по меркам прочих отраслей промышленности СССР), испытывали колоссальные трудности с освоением закупленных за рубежом технологических процессов. Их станочный парк к началу 1930-х гг. начал заметно устаревать, а производительность труда оставалась низкой. Осуществить идею массового производства современных танков на крупных гражданских машиностроительных заводах, построенных с учетом высокопроизводительной поточно-конвейерной технологии, даже к середине 1930-х гг. не удалось. Мировое танкостроение начала 1930-х гг. было ориентировано на мелкосерийную технологию, требовавшую рабочих универсальной квалификации.

Шло параллельное развитие танкового производства на кадровых военных заводах; вместе с тем «гиганты машиностроения» поэтапно готовились к роли крупных производителей танков. Кадры гражданских машиностроительных заводов, созданных в период индустриализации, имели узкоспециальную подготовку (рабочие-операторы), не могли в полной мере действовать в рамках универсальной технологии, которая была характерна для кадровых военных заводов. Поэтому простое, директивное масштабирование танкового производства даже в условиях чрезвычайных методов управления до самого конца 1930-х гг. реализовать не удавалось. Аналогичные выводы можно сделать и относительно металлургии брони. До начала Великой Отечественной войны практически вся танковая броня в СССР производилась двумя крупнейшими кадровыми металлургическими заводами: Ижорским (Ленинград) и заводом им. Ильича (Мариуполь). Производственная традиция, технология и подходы к решению инженерных задач на этих заводах уходили корнями в кораблестроение рубежа XIX–XX в.

Рассматривая периодизацию истории металлургии танковой брони в СССР в указанный период, можно выделить три основных этапа ее развития:

• 1.    1930–1936 гг. Содержание данного этапа состоит в преимущественном заимствовании и адаптации технологических процессов производства танковой брони у экономически более развитых стран, таких как Великобритания. В СССР отмечается попытка развернуть производство гетерогенной танковой брони, способной, при относительно малой толщине, обеспечить защиту танков и бронемашин от бронебойных пуль стрелкового оружия пехоты. В силу чрезвычайной технологической сложности, высокой стоимости и большого уровня брака гетерогенная броня не позволяла реализовать идею форсированного вы-

  пуска танков во второй пятилетке. К 1935 г. гетерогенная броня в СССР была вынужденно заменена гомогенной броней высокой твердости.

• 2.    1936–1941 гг. К середине 1930-х гг. в мировом танкостроении стал актуальным вопрос создания танков с противоснаряд-ным бронированием по причине массового распространения противотанковой артиллерии. После оценки опыта применения советских танков с противопульной броней в ходе гражданской войны в Испании в СССР начались работы по созданию танков с противоснарядным бронированием. Была разработана технология производства гомогенной катаной брони высокой и средней твердости для производства средних и тяжелых танков нового типа. К началу Великой Отечественной войны в СССР были разработаны и запущены в серийное производство средний танк Т-34 и тяжелый танк КВ. Эти машины имели высокий уровень противоснарядной защиты. Велась подготовка выпуска нового легкого танка Т-50 с аналогичной Т-34 наклонной схемой расположения броневых листов корпуса. По мере продвижения нестабильности к границам СССР ускорялись мероприятия по созданию дублирующих центров танковой промышленности в тыловых районах страны: выпуск среднего Т-34 в Сталинграде и тяжелого КВ в Челябинске (1940 г.)

• 3.    1941–1945 гг. В результате эвакуации основных мощностей кадровых заводов танковой промышленности СССР из старых промышленных районов (Москва, Ленинград, Харьков и Мариуполь) на восток страны произошло возрождение отрасли в чрезвычайных условиях войны и на основе технологий массового производства. Производство танковой брони начало разворачиваться на металлургических заводах Урала и Кузбасса, которые до войны производили сортамент гражданского назначения. Произошла адаптация всего цикла производства танковой брони: от выплавки, прокатки/отливки, термической и механической обработки до сварки целых бронеконструкций, с учетом падения ква-

  лификации кадров и нехватки специализированного промышленного оборудования. Довоенный дуплекс-процесс варки брони уступил место одноступенчатому процессу, в основных печах. С конца 1943 г. началось восстановление довоенной базы металлургии на освобожденных территориях УССР, было воссоздано производство брони на Мариупольском заводе им. Ильича. Это позволило начать массовый выпуск танка нового поколения Т-44, массовое производство которого было невозможно на востоке в силу нехватки прокатных мощностей.

Качества гетерогенной и гомогенной брони

К началу 1930-х гг. в мире уже сложились подходы к разработке и производству брони для сухопутной бронетехники. Эти подходы опирались на достижения металлургической науки и военной тактики периода Первой мировой войны. Однако до середины 1930-х гг. армии большинства развитых стран Европы не имели на вооружении большого количества современной бронетанковой техники, а наиболее прогрессивные образцы выпускались малыми сериями, преимущественно на экспорт. Массовое внедрение бронебойных пуль на завершающем этапе Первой мировой войны поставило задачу создать относительно прочную и легкую защиту для танков и бронемашин.

Попытка создать однородную, или гомогенную, противопульную броню, где ее твердость была бы примерно равна твердости головной части бронебойной пули, не дала однозначных результатов. Такие бронелисты, имея относительно малую толщину сечения (от 9 до 15 мм), часто раскалывались при обстреле, особенно с близких дистанций, и в силу повышенной твердости демонстрировали избыточную хрупкость. Одной из наиболее перспективных идей стало создание разнородной, или гетерогенной, брони, в основе производства которой лежали подходы, заимствованные из кораблестроения. Гетерогенная броня в сечении имела два разнородных по механической прочности слоя, где лицевой слой был более твердым, а тыльный, подушечный, – более мягким. Наружный слой брони повышенной прочности обеспечивал разрушение оболочки и сердечника бронебойных боеприпасов (пуль), способствовал их рекошетированию; тыльный слой должен был препятствовать хрупким разрушениям наружного слоя. В зависимости от технологического процесса обычно выделяют три разновидности катаной гетерогенной брони: а) броня, полученная путем сваривания гетерогенных слитков и их последующей прокатки; б) цементированная броня; в) односторонне закаленная нецементованная броня [6, c. 10–11].

Развитие подходов к производству и конструированию танковой брони в СССР: 1930–1936 гг.

Влияние британской школы танкострое-ния1 и ориентация на современные тренды в металлургии брони подтолкнули руководителей советской промышленности к внедрению гетерогенной брони в массовое производство танков. К началу 1930-х гг. основные изыскания в области броневого производства в стране осуществлялись на Ижорском заводе в Ленинграде. Для выпуска танковой брони также был привлечен Мариупольский завод им. Ильича, где при участии британской фирмы «Виккерс» (а также немецких «Демаг» и «Шлеман») было установлено новое промышленное и энергетическое оборудование. Однако производство гетерогенной брони для танков, которая имела гораздо меньшую толщину, чем традиционная корабельная броня, накладывало дополнительные требования к точности соблюдения технологического процесса.

В 1931 г. оба завода получили государственное задание на производство цементированной брони из углеродистой стали толщиной от 10 до 13 мм, которая по техническим характеристикам должна была соответствовать эталонным английским образцам. На Ижорский завод легла задача поставок брони для завода № 174 (танковое производство завода «Большевик»), а Мариупольский завод им. Ильича должен был поставлять цементированную броню в адрес ХПЗ им. Коминтерна, где разворачивалась сборка колесно-гусеничных «танков-истребителей» БТ-2.

К моменту получения задания на выпуск цементированной брони завод им. Ильича имел преимущественно устаревшее оборудование, в основном поставленное до 1917 г. Это факт значительно усложнял точный контроль параметров плавки и термообработки брони. Выплавка броневой стали2 здесь производилась в 35-тонных мартеновских печах, после чего получались слитки массой до 3 т, которые в листопрокатном цехе раскатывались на толщину до 40 мм и разделывались на заготовки размером 2,0 × 1,5 м3.

Цементация заготовок проводилась в больших нагревательных печах с выдвижным подом; для цементации плиты собирались в пакеты по 6–8 шт. Между зачищенными поверхностями плит отсыпался специальный состав из древесного, костяного угля и поташа, которые при нагревании в печи должны были обеспечить резкое повышение содержания углерода на глубину, равную 15–20 % от сечения заготовки. Для контроля глубины цементации в лаборатории собирались также малые пакеты (их время от времени вынимали из печи для снятия замеров), вырезанные из тех же заготовок, что и в основном пакете. Все пакеты формировались на железных плитах, которые по бокам имели стенки из огнеупорного кирпича и укрывались асбестовыми листами. Пакеты постепенно нагревались в печи до максимальной температуры в течение около 100 ч.

Прокатка листов на необходимую толщину производилась сразу, без дополнительного подогрева, на толщину 10, 13, 15, 20 мм. После прокатки плиты подвергались высокому отпуску в нагревательных печах в течение 14–16 ч. По завершении отпуска всей заготовки производили разметку и огненную резку ручными газовыми резаками, далее следовал высокий отпуск кромок в течение 2–3 ч. Отпущенные детали также подвергались правке. Для окончательного формирования деталей проводили сначала строжку кромок, снятие фасок и сверление отверстий. На заключительном этапе происходила окончательная термическая обработка4.

Главным недостатком такого типа брони стали массовые случаи раскалывания заготовок по мере прохождения многочисленных стадий термической обработки, отпуска и правки. Часть листов получала обратный прогиб5 и раскалывалась при попытке его выправить. Наблюдались случаи коробления кромок и нарушения геометрии броневых деталей (включая заранее сделанные отверстия под заклепки) после закалки и конечной термообработки. При попадании на сборку такие листы не могли сформировать корпус танка без дополнительной и трудоемкой пригонки по месту. Выпуск углеродистой цементированной брони на Мариупольском заводе был прекращен в сентябре 1932 г. в связи с дефицитом ферросплавов и высочайшим уровнем брака. В отдельных случаях он доходил до 50 % валового выпуска (трещины, расколы, нарушение геометрии)6. Похожие проблемы испытывал и Ижорский завод, который производил цементированную броню для легких танков Т-26 и средних танков Т-28. Это критически снижало производительность и осложняло крупносерийный выпуск танков, что не корреспондировалось с планами ускоренной «танкизации» РККА [1, с. 108–118].

Однако в СССР не стали сразу отказываться от идеи производства гетерогенной брони; более того, отдельные исследовательские работы по этой тематике продолжались до самого начала Великой Отечественной войны. В том же 1932 г. было решено перейти к изготовлению двухслойной гетерогенной брони. Особенностью данной технологии являлось сплавление воедино двух разнородных слоев металла в один, где одна марка стали формировала наружный, более твердый слой, а другая марка – внутренний, более мягкий. Сплавление разнородных марок стали осуществлялось в изложницах специальной конструкции, после чего заготовку раскатывали в двухслойные листы брони, шедшие на последующую термообработку. Первые опыты по созданию такой брони проходили на Ижорском заводе, где в результате серии экспериментов был отработан химический состав твердого и мягкого слоев и применена изложница со съемной перегородкой7. Обнадеживающие результаты, достигнутые на Ижорском заводе, позволили принять решение о передаче технологии изготовления двухслойной брони на завод им. Ильича. Однако мариупольские инженеры, получив технологическую документацию из Ленинграда, в 1932 г. разработали собственную марку марганцовистой двухслойной гетерогенной брони под маркой МИ. Ими была проведена большая работа по точ-

ному подбору параметров металлической перегородки, обеспечивавшей свариваемость разнородных слоев8. По извлечении из изложницы слитки брони МИ массой до 3 т подогревались в печи до максимальной температуры 1 250 °С и подавались в прокатный цех, где происходила их поэтапная прокатка (через слябы), твердым слоем вверх, до толщины 13–15 мм.

После проката листы подвергались высокому отпуску (650–680 °С), затем правке на вальцах, огненной резке, затем снова высокому отпуску, правке на вальцах и механической обработке. Отметим, что вырезка отверстий, близко расположенных к кромке бронедеталей, осуществлялась с помощью огненной резки под слоем воды, уже после финальной закалки. Закалка крупных деталей осуществлялась также водно-душевым прессом, как и в случае с цементированной броней9. По аналогии с цементированной броней двухслойная гетерогенная броня марки МИ должна была получать «правильный», положительный прогиб в сторону более твердого лицевого слоя. В любом случае даже таким «правильным» деталям требовалась правка на вальцах.

Попытка советской броневой промышленности освоить массовый выпуск двухслойной гетерогенной брони марки МИ столкнулась с теми же проблемами, что и в случае с цементированной броней, чуть ранее. Сложность работы с подъемными перегородками на изложницах и необходимость многоступенчатой термообработки (высокий отпуск) приводили к масштабному браку в валовом производстве. От всей массы исходного литья марки МИ полу- чалось лишь 10 % кондиционных деталей. Основная доля дефектов была вызвана недостаточной степенью сплавления твердого и мягкого слоев в отливках, которые либо расслаивались на этапе прокатки (до 20 %), либо разрушались при испытании бронеде-талей на полигоне в ходе отстрела (37 %) [6, с. 38]. Столь высокий процент брака можно объяснить как не самым удачным химическим составом брони МИ (марганцевая сталь считается более чувствительной к перегреву и демонстрирует повышенную хрупкость в закаленном состоянии), так и чрезмерной сложностью технологического процесса. Требовалось обеспечить полную синхронность работы сразу двух мартеновских печей, реализовать одновременную заливку твердого и мягкого металла в изложницы из двух ковшей, а также вовремя (с точностью до минуты) снимать перегородку. К 1934 г. стало окончательно понятно, что освоить массовое производство гетерогенной брони, как цементированной, так и двухслойной, Мариупольский завод им. Ильича не в состоянии. ХПЗ им. Коминтерна, основной потребитель мариупольской продукции, отмечал, что до половины поставляемых ему комплектов бронекор-пусов имели брак10. Летом 1934 г. выпуск двухслойной брони МИ здесь был прекращен. Чтобы обеспечить массовый выпуск бронекорпусов для танков и бронеавтомобилей, потребовалось разработать более технологичную марку гомогенной брони.

Для расширения выпуска танков на ХПЗ им. Коминтерна Мариупольскому заводу было дано задание перейти к выпуску гомогенной брони высокой твердости, разрабо- танной на Ижорском заводе под маркой ИЗ. Осенью 1934 г. Мариупольский завод приступил к производству новой гомогенной брони под маркой МИЗ. Выпуск брони проводился дуплекс-процессом (поочередно в двух мартеновских печах), с применением диффузионного раскисления, а физические характеристики гомогенной брони не требовали сложной последующей термической обработки (как в случае с гетерогенной броней)11.

Главным достоинством дуплекс-процесса стала возможность использовать в завалку печи лом и обрезки от ранее произведенной брони МИЗ, до 40–50 % от общего количества материала (остальное – литейный коксовый чугун и прочие присадки). В процессе плавки в основной печи происходило насыщение углеродом до значения С = 0,9–1,2 %, после чего плавка сливалась во вторую мартеновскую печь, где происходило диффузионное раскисление и постепенно добавлялись легирующие присадки. Плавку разливали в листовые изложницы (масса слитков доходила до 2,1 т), а также в квадратные изложницы, под массу слитков до 2,4 т. После 3 ч выдержки слитки выносили на улицу для полного охлаждения. Далее слитки шли в прокатку и термическую обработку (пройдя высокий отпуск). Гомогенная броня высокой твердости требовала проведения механической обработки перед окончательной термической обработкой (закалка и низкий отпуск), так как ее высокая твердость по Бринеллю d ₁₀ = 2,8–3,1 мм делала механическую обработку после закалки совершенно нерентабельной. Тем не менее переход к дуплекс-процессу выплавки гомогенной брони высокой твердости как на Ижорском заводе, так и на Мариупольском заводе им. Ильича позволил постепенно увеличивать количество выпускаемой брони, а качество продукции значительно улучшилось по сравнению с 1932–1934 гг.¹²

Немаловажным обстоятельством, определившим ускоренный переход советской промышленности к гомогенной броне, стала потребность повсеместного внедрения электросварки. Гетерогенная броня (цементированная и двухслойная) оказалась чрезвычайно чувствительна к температурному воздействию в процессе сварки, что приводило к короблению ее кромок, трещи-нообразованию и отколам наплавленного металла. Соединение с помощью заклепок считалось оптимальным способом крепления листов гетерогенной брони, однако такой подход был признан нетехнологичным уже к середине 1930-х гг.

Гомогенная броня высокой твердости также была склонна к образованию трещин в местах сварных швов, однако механическая обработка кромок свариваемых деталей, а также нагрев свариваемых плоскостей до температуры низкого отпуска значительно снижали риск образования трещин. Переход Мариупольского завода им. Ильича на производство гомогенной брони МИЗ позволил в 1935–1936 гг. значительно увеличить производительность – до 100 комплектов бронекорпусов танка БТ-5 в месяц13.

К середине 1930-х гг. в СССР удалось наладить производство гомогенной танковой брони высокой твердости. Недостаточная квалификация кадров ведущих броневых заводов страны (Мариупольского и Ижорского) и нехватка современного оборудования заставили отказаться от планов массового выпуска гетерогенной брони (как цементированной, так и двухслойной), показавшей неэффективность с точки зрения массового производства. Наиболее массовые танки Красной армии, такие как Т-26 и БТ-5, выпускались с использованием гомогенной брони высокой твердости.

Заключение

Если проанализировать данные по выпуску танков во второй пятилетке, на начало которой выпало «увлечение» советских металлургов гетерогенной броней, нетехнологичной и дорогой в производстве, то мы получим вполне закономерные результаты. Так, общий план выпуска танков на 1933 г. предприятия Спецмаштреста выполнили лишь наполовину (50,1 %), поставив только 3 509 танков из 7 000 заказанных [7, с. 84]. С 1934 по 1935 г., когда уже начался выпуск гомогенной брони, показатели выпуска валовой продукции заметно улучшились. План по танкам на 1934 г. был выполнен на 86,7 % (3 565 из 4 110 шт.), а план 1935 г. – на 92,7 % (3 055 из 3 295 шт.). В 1936 г. танковая промышленность СССР уже перевыполнила план по выпуску танков, достигнув показателей 118,5 % (дав государству 4 804 танка вместо 4 052, предусмотренных планом) [7, с. 91– 192]. Из этих данных можно судить о том, что к середине 1930-х гг. ведущие броневые заводы СССР смогли наладить технологию производства гомогенной танковой брони высокой твердости, что позволило промышленности стабилизировать выпуск танков в соответствии с плановыми заданиями.

Попытка массового применения гетерогенной брони в советском танкостроении в 1931–1934 гг. была обусловлена заимствованиями из практики зарубежного танко- строения, которое выразилось в покупке лицензий на производство легких и средних боевых машин в Великобритании и США. Тем не менее в странах – донорах технологий указанные модели танков массово не производились и в армию не поставлялись, в силу как экономических, так и военностратегических причин. К середине 1930-х гг. использование гетерогенной брони (как цементированной, так и двухслойной) в массовом танкостроении прекратилось. Гетерогенная броня была исключительно дорога в производстве, ее получение характеризовалось многоступенчатым процессом термической обработки и избыточным временем работы печного оборудования. Для получения качественной цементированной и двухслойной гетерогенной брони требовались специалисты-металлурги высочайшей квалификации. Гетерогенная броня исключала массовое внедрение электросварки в танковую промышленность, поскольку физически не выдерживала перегрева в результате сварки; механическая прочность сварного соединения была неудовлетворительной. В СССР работы по гетерогенной броне продолжились в качестве опытно-конструкторских работ до самого начала Великой Отечественной войны.