Прозрачная броня: научный подвиг Исаака Китайгородского

Недостаточная защита и ее последствия для советской авиации

В период войны бронестекло было критически важным материалом, особенно для авиации. Пилоты военных самолетов остро нуждались в защите от пулеметного огня. Изначально самолеты остекляли плексигласом, но этот материал не прошел проверку на прочность. Советские самолеты-штурмовики не были защищены с тыла — немецкие истребители легко атаковали советские самолеты сзади или сбоку. Из-за строгих ограничений по весу и размерам, характерных для авиации, защитить пилота можно было только от самых мелких и распространенных калибров пулеметов того времени — 7,62–7,92 мм. Однако бортовая броня кабины практически не спасала летчика при прямых попаданиях снарядов калибра 20 мм и крупнокалиерных пулеметов, которые использовались на скоростных истребителях «Мессершмидт» Bf-109, тяжелых истребителях «Юнкерc» Ju-88-С6 и других немецких военных самолетах.

Поэтому с первых дней войны потребовалось новое бронестекло, которое могло бы защитить советских летчиков. К счастью, в стране уже был выдающийся специалист по стеклу.

Начало пути

Исаак Китайгородский родился в городе Кременчуг в 1888 году. После школы он обучался в Киевском политехническом институте, который окончил в 1910 году. Научные интересы Китайгородского были связаны со стеклом, поэтому после университета он семь лет работал техническим руководителем подмосковного Запрудненского стекольного завода.

В 1918 году Китайгородский перешел в Высший Совет народного хозяйства в Москве, где занимался восстановлением стекольных заводов после Гражданской войны. С 1926 года он преподавал в Московском институте народного хозяйства, возглавив там первую в СССР кафедру технологии стекла. С 1933 года вплоть до конца своей жизни Китайгородский занимал должность профессора в Московском химико-технологическом институте.

Бронестекла

Под руководством Исаака Китайгородского в 1942 году был разработан метод создания бронестекла, которое превосходило обычное стекло по прочности в 25 раз. На его основе удалось создать прозрачную пуленепробиваемую броню для кабин штурмовиков Ил-2, самых массовых самолетов Великой Отечественной войны. Материал, разработанный Китайгородским, отличался кристаллической структурой и особым химическим составом. Технология производства этого стекла держалась в строжайшей тайне. Врагам так и не удалось ее воспроизвести.

Изготовление стекла начиналось с подготовки материала, который имел кристаллическую структуру и особый химический состав, дополненный определенными микроэлементами для повышения его свойств. Затем стекло подвергалось закалке по секретным стандартам. После этого стекла склеивали в строго контролируемых условиях, чтобы избежать попадания пыли и мусора. Для склеивания использовалась специальная полимерная пленка, помещаемая между слоями стекла; при нагревании она плавилась и надежно соединяла слои. Завершающим этапом была обработка герметиком и испытания бронестекол на прочность. В результате прочность стекол увеличивалась в 25 раз.

Наряду с Китайгородским разработкой бронестекла занимались и другие ученые. Например, химик Григорий Зискин предложил идею создания «пирога», состоящего из трех слоев: ближайший к пилоту слой — это оргстекло, затем прозрачный клеевой слой, а внешний — закаленное стекло, известное как сталинит (не путать с одноименным твёрдым сплавом). Сталинит эффективно поглощал энергию удара пули, образуя множество трещин на своей поверхности, но не разрушался полностью. В то же время внутренний слой из оргстекла удерживал осколки и саму пулю, оставаясь относительно целым.

Небьющиеся стекла

До разработки бронестекла Китайгородский работал над созданием небьющихся стекол. Для изготовления небьющегося стекла использовались два или более слоя, отличающиеся химическим составом, вязкостью и скоростью отвердения. Это позволяло создать неравномерное распределение температур и напряжений в стекле. Когда изделие остывало, быстро сжимающийся внешний слой начинал давить на внутренний, который остывал медленнее. Это приводило к возникновению натяжений внутри стекла, которые сохранялись даже после полного охлаждения.

После войны

После войны Китайгородский продолжил работать со стеклами. В 1950-е годы он разработал уникальный стеклокристаллический материал — ситалл. Исаак Китайгородский предложил получать ситалл из отходов производства и песка, что позволило значительно снизить производственные расходы. Сам термин «ситалл» также принадлежит ему, и представляет собой первую букву слова «стекло» и окончание слова «кристалл». Несмотря на свою легкость, ситалл обладает высокой термостойкостью и прочностью. Этот материал характеризуется износостойкостью и практически полной непроницаемостью для газов и влаги, что делает его востребованным во множестве отраслей промышленности. Так, ситалл активно используется в производстве авиационной и ракетной техники. Его также применяют в строительстве - например, прозрачные проемы на смотровой Останкинской телебашни на высоте в 337 метров выполнены как раз из ситалла и выдерживают вес нескольких человек. Этот материал используется и в космической оптике. Специальный вид ситалла, известный как астроситалл, применяется для изготовления зеркал крупнейших телескопов мира благодаря своему рекордно низкому температурному расширению;

Исаак Китайгородский — поистине выдающийся человек, оставивший значительный след в истории науки. Дважды лауреат Государственной премии СССР и обладатель Ленинской премии, он также удостоен звания заслуженного деятеля науки и техники РСФСР.

Исаак Китайгородский скончался 26 июня 1965 года. Однако его путь в науке продолжает его семья. Его сын, профессор Александр Исаакович Китайгородский, стал известным физиком; внучка, Галина Александровна Китайгородская, создала новые методики изучения иностранных языков; а внук Сергей Александрович Китайгородский – физик-океанолог, занимался исследованием процессов мелкомасштабного взаимодействия океана и атмосферы.

Текст: Екатерина Новикова