Перелом (СИ) - Суханов Сергей Владимирович (лучшие бесплатные книги TXT) 📗
В принципе, это было правильным — несмотря на то, что ресурс новых ламп обещал быть за пять тысяч часов, это еще требовалось доказать — тестовые лампы уже отработали сотни часов при повышенных напряжениях, которыми мы пытались сымитировать долгий срок службы, да и установленные в машинах лампы отработали на приемке в таком режиме по пятьдесят часов, что было эквивалентно тремстам в обычном режиме. Но полный цикл ресурсных испытаний еще не был завершен — уж больно долго провозились со всем этим ионным оборудованием.
Ионные вакуумные насосы, что мы начали не то чтобы исследовать, а только продумывать в августе сорок первого, стали у нас получаться только через год — было очень много тонкостей. Катод бомбардировался ионами откачиваемого газа и потому сильно нагревался, отчего пришлось повозиться с системой охлаждения. С магнитными полями тоже было много возни. Ведь ионные насосы начинали работать уже при давлении, пониженном до тысячной миллиметра ртутного столба, и чтобы повысить вероятность ионизации такого разреженного газа, надо было, чтобы электроны не просто пролетали по прямолинейным траекториям, а чтобы эта траектория была максимально изломанной. А то при давлении в ту самую тысячную миллиметра свободный пробег составлял уже почти пять сантиметров. Именно поэтому длина камеры насоса скоро выросла до трех метров, что позволяло эффективно откачивать газ уже до десятитысячной миллиметра, при которой пробег был чуть менее полуметра. Но уже при статысячной пробег составил почти пять метров, и увеличивать длину камеры откачивания было бессмысленно, да и трудно по технологическим причинам — сложности изготовления начинали возрастать в прогрессии — овчинка не стоила выделки. Так что в октябре сорок первого, уперевшись в это ограничение, мы все-таки стали вводить системы магнитного искривления траекторий электронов, чтобы их общий пробег увеличивался в десятки, сотни и тысячи раз.
Да, старые, относительно простые ионные насосы, что работали еще без магнитных систем, позволили нам за счет более высокого вакуума повысить длительность работы ламп до нескольких сотен часов, но таких часов нужны были тысячи, а впереди уже тогда маячили мощные лампы, для которых чем выше вакуум, тем лучше. Ведь все еще остающийся в лампе газ, каким бы они ни был разреженным, все-таки изредка ионизируется и своими ионами бомбардирует катод, постепенно его загрязняя. От этого падает эмиссия, то есть уменьшается мощность лампы, а может быть и разрушение катода из-за повышенного нагрева. Но неоткачанный до конца газ — еще полбеды. Газ выделяется еще и из конструкций, сколько не продержи лампы на станциях дегазации. Мы ради эксперимента, когда с вакуумной техникой уже не было слишком большой напряженки, продержали несколько ламп под постоянно откачиваемым вакуумом в течение десяти дней. Газ все-равно появлялся. Все медленнее и медленнее, но появлялся. Естественно, держать лампы на откачке сутками напролет мы не стали — четыре-пять часов — и хватит. Да и то — к таким показателям мы пришли только летом сорок второго, а до этого выдерживали максимум два часа, отчего их ресурс не превышал двухсот часов. Ну, не только поэтому — долго хромала надежность спая металлических вводов со стеклом. И прежде всего — из-за разницы температурных коэффициентов расширения. Точнее — из-за сложности получения стекла и металлических сплавов точного состава.
Поначалу ТКР стекла у нас гулял в диапазоне плюс-минус двадцать процентов, а у платинита — покрытого тонким слоем меди сплава железа с никелем — до десятка — переборщишь с никелем даже на один процент — и вот ТКР уехал почти на восьмерку, при ТКР стекла в районе девяноста. Очень большие отклонения. Причем разброс содержания никеля в один процент был еще большой удачей. И все это помимо того, что и сам ТКР конкретных плавок стекла мы сначала определяли с точностью плюс-минус лапоть. Дело сдвинулось, когда стали применять оптические методы измерения ТКР с помощью дифракционных решеток — закрепляли на образце зеркальце, нагревали конструкцию и считали количество импульсов — сдвигов максимумов наложения волн. Метод оказался исключительно точным, но он позволял нам всего лишь определить результаты, но никак не повлиять на них. Поэтому примерно до начала сорок третьего года приходилось подбирать конкретные плавки стекла и металла друг к другу — некоторые образцы ждали своей очереди по два-три месяца, прежде чем удавалось попасть стеклом или металлом близко к их ТКР. Так что разные партии ламп у нас имели разброс параметров. Ну, для работы это не страшно — главное, чтобы они были согласованы между собой в одной лампе.
И точности металлических сплавов нам удалось добиться быстрее. Во-первых, мы стали получать химически чистые железо и никель электролизом их солей. Во-вторых, саму плавку мы начали выполнять в небольших электропечах, под вакуумом — благо к концу сорок второго у нас начал образовываться резерв по вакуумным мощностям, а самих сплавов требовалось не так уж много — несколько десятков килограмм в месяц. Со стеклом дела пока обстояли похуже, но, думаю, мы и тут выйдем на разброс процентов в пять от силы — на производстве чистых веществ у нас было занято почти двадцать тысяч человек — химики, физики, технологи, лаборанты. Конечно, далеко не все они работали на вакуумную электронику. Много человек занималось твердотельной электроникой, порохами, смесевыми ракетными топливами, но методики и опыт постоянно нарабатывались. Справятся.
Как справились и с ионными насосами. К декабрю сорок первого наши отработали конструкцию без магнитных катушек и, поэтому поставив производство этих систем "на поток" (один насос в три дня), наши исследователи погрузились в непаханое магнитное поле. Чистота меди для обмоток, устойчивая изоляция, постоянство сечения проволоки, аккуратность намотки — пришлось ставить сотни опытов, чтобы подобраться к решению проблемы. Тем не менее, каждый квартал мы брали очередную планку, понижая давление на один порядок. Так что где-то в декабре сорок второго вышли на вакуум в одну миллиардную миллиметра. Правда, попутно мы получили еще и технологии вакуумного и ионно-плазменного напыления материалов, так что уже полгода у нас практически не было отказов мощных ламп из-за осыпания оксидного слоя, а то в первых РЛС срок службы ламп выходных каскадов составлял от силы пять часов. А так — мы напыляли сразу слой металлического бария на катод — и все. Но эта технология применялась только для мощных ламп — уж больно она была трудоемка и неавтоматизируема — ведь барий очень легко окисляется, потому все операции по изготовлению и сборке лампы надо делать уже в вакууме — напылить катод, припаять его ультразвуком к держателям остальной конструкции лампы, надвинуть стеклянный колпак и прогреть место его соединения с дном лампы электрическим нагревателем, чтобы спаять стеклянные части колбы. Проектированием и разработкой этого станка в течение полугода занималась группа "студентов" в составе семнадцати человек, зато мы получили отличный опыт манипулирования предметами в среде вакуума. Ну и попутно — отличные лампы высокой мощности. Обычные лампы — что с подогревным катодом, что с катодом прямого накала, мы уже вывели на полуавтоматичсекое изготовление — несколько сотен станков и приспособлений, что сделали наши "студенты", сформировали практически поточную линию, и лишь посты откачки работали в прерывистом режиме, зато их было более сотни, что позволяло изготавливать в течение суток почти десять тысяч ламп — нас наконец перестал мучать ламповый голод, мы даже стали поставлять лампы в СССР, а то американцы что-то зажимали этот момент, все ссылаясь на какие-то неведомые причины. Ну да, я-то помню эту причину — "Пусть они как можно больше убивают друг друга". Ну так пусть утрутся.
В новых ЗРК большинство ламп было сделано именно по поточной технологии, и лишь шесть штук было собрано в вакуумных установках. И именно за ними сейчас с особенным вниманием следил лейтенант, подкручивая рукоятки регулирования напряжения следя за показаниями вольтметров — если других ламп в ЗИПе было по несколько штук каждого типа, то мощных генераторных и усилительных — всего по две. Это если еще не принимать во внимание, что если замена простых ламп была относительно несложной процедурой — отключил блок, вынул лампу, вставил другую, прогрел — и работай дальше, то замена, например, генераторной, была делом непростым — ведь ее выводы не торчали снизу аккуратным кругом штырьков, а выходили и снизу, и сверху, и с боков — все для того, чтобы уменьшить длину проводников и, соответственно, снизить емкости, а значит повысить частоту работы схемы. Да и прогрев этих ламп был делом не быстрым — для высокой мощности требовались катоды с большой поверхностью, чтобы ее хватило на испускание достаточного количества электронов, и при этом чтобы каждый участок работал без излишнего температурного перенапряжения. Соответственно, такой катод прогревался медленнее, и надо было следить, чтобы все его участки прогревались более-менее равномерно, иначе резкие температурные перепады вызовут температурные напряжения, от которых тонкостенный катод может и повести. А это — изменение характеристик потока электронов, а то и выгорание бария с поверхности — мало того, что потом эти участки будут эмитировать недостаточно электронов, так они еще будут работать в другом температурном режиме. А любая неравномерность — это путь к ошибкам в работе и поломкам. Поэтому-то, выгнав температуру нитей накаливания для большинства ламп за пару минут, генераторные лампы лейтенант прогревал еще семь минут, и то — подал на них напряжение накала только после того, как запустились схемы регулирования напряжения накала. Без этих схем запросто могло случиться, что в цепях кратковременно появится повышенное напряжение, которое приведет к перегреву нити накала и катода, что может вызвать преждевременный износ ламп и неточности работы — получится, что лампа генерирует мощность больше той, что требуется, и в ответ придет сигнал, который не будет соответствовать обнаруженной цели. Да и кратковременное уменьшение мощности тоже приведет к ошибкам. Так что сейчас, сознательно подав меньшее напряжение, лейтенант двигал юстировочные рукоятки, подгоняя отметки на экранах и шкалах.
