Чтение онлайн

Принимал ли участие МиГ-31 в воздушном бою над Сахалином в сентябре 1983 г. во время провокации с южнокорейским «Боингом 747», как об этом пишут некоторые исследователи [27]? Вполне возможно: именно с 1983 г. в Южно-Сахалинске стал базироваться единственный авиаполк ВВС, оснащенный самолетами МиГ-31 (остальные авиаполки МиГ-31 принадлежали системе ПВО).

Прошла половина периода (25 лет) классической инновационной волны развития авиационных турбореактивных двигателей. Наступил 1970 г., в котором можно было ожидать инноваций или… стабилизации, перехода к «сумме технологий», перехода от фазы доминирования инженеров к фазе доминирования менеджеров и разработчиков стандартов. Некоторая успокоенность в научно-инженерной среде в это время имела место — казалось, что при достигнутом достаточно высоком уровне эффективности узлов ничего нового придумать уже невозможно. В ЦИАМе, да и в отрасли в целом, в основном стали заниматься формализацией применяемых технологий проектирования двигателей, т. е. разрабатывать стандарты. Хотя в ретроспективе становится понятно, что некие признаки грядущих инноваций были налицо. Но на некоторые инновационные предложения, возникающие, как правило, вне рутинной среды ОКБ, посматривали свысока. Автор этих строк помнит из личного опыта, как в моторном ОКБ примерно в это время снисходительно рассматривали предложение одного научного сотрудника из Казанского авиационного института перейти к трехмерным расчетам течений в газовой турбине, т. е. к тому, что через 15 лет стало обязательной технологией, получившей название 3D-проектирование.

Перехватчик МиГ-31. Аэродром ПВО Большое Савино, 2009.

Проспали время не только ОКБ, но и ведущий научный институт отрасли ЦИАМ. Впрочем, такая самоуспокоенность наблюдается иногда не только в нашем отечестве, но и за рубежом. Вспомним, как в США «проспали» начало инновационной волны турбореактивных двигателей. После войны в Великобритании вначале снисходительно отнеслись к немецким разработкам охлаждаемых лопаток турбин. Макс Бентеле, автор одной из конструкций охлаждаемых лопаток, предлагал англичанам, по сути, совершить рывок в области температуры газа перед турбиной, используя этот опыт, но… англичане были страшно горды созданием жаропрочного никелевого сплава и поэтому считали, что охлаждение — это технология «нищих».

К 1970 году зашла в тупик и разработка гидромеханических систем автоматического управления двигателями, ведущих свою родословную от ранних немецких двигателей. Надо понимать, что, казалось бы, простая функция определения, сколько топлива нужно подать в двигатель, на самом деле превращается в создание сложного счетно-решающего устройства. Это связано с тем, в частности, что в авиационном двигателе изменяется не только режим работы (обороты) и меняется очень динамично («энергично», как говорят в Летно-исследовательском институте, г. Жуковский) в зависимости от желания летчика. Изменяются и внешние условия: высота полета (а вместе с ней давление и температура окружающего воздуха) и скорость полета самолета. Это, в свою очередь, приводит к изменению плотности воздуха, являющегося рабочим телом двигателя. Изменение плотности воздуха тоже надо учитывать при определении потребного расхода топлива. Кроме расхода топлива, в двигателях нового поколения широко применялась и механизация, т. е. управление положением статорных лопаток компрессора, створок регулируемого сопла и т. д.

В результате первоначально сравнительно простой гидромеханический агрегат дозирования топлива превратился в гидромеханический компьютер. В этом «компьютере» в качестве информационных сигналов использовалось давление топлива, а сам счетно-решающий механизм представлял собой набор плотно скомпонованных пространственных кулачков, рычажных механизмов, каналов, золотников и пр. Причем точность «вычисления» такого «компьютера» зависела от температуры топлива, зазоров по золотникам и т. п. Изготовление таких систем требовало прецизионных технологий с высоким классом обработки качества поверхности, обеспечения чистого топлива, свободного от посторонних частиц. Достаточно сказать, что тонкость фильтрации топлива в этом «компьютере» необходимо было обеспечивать не выше 12–16 микрон. Примером такого гидромеханического компьютера-монстра, явно пережившего свое время, является разработка уже известной нам фирмой «Гамильтон-Стандарт» (до войны разрабатывавшей винты) системы управления двигателя JT9D («Пратт-Уитни») для только что вошедшего в 1970 г. в эксплуатацию пассажирского самолета В-747. Кроме «Гамильтон-Стандарта», ведущими мировыми фирмами по разработке систем управления двигателями были традиционные американские «Вудворд» (Woodward Governor) и «Бендикс» (Bendix). И «Вудворд», и «Бендикс» имели историю: «Вудворд», в частности, известна разработкой системы управления шагом винта, а «Бендикс» — карбюраторов для поршневых моторов. Традиционно Гамильтон работала в связке с «Пратт-Уитни», а «Вудворд» — с «Дженерал Электрик». Забегая вперед, отметим, что сегодня доминирующей фирмой в области разработки систем управления авиационными двигателями является «Гамильтон-Стандарт», а «Вудворд» сохраняет свои позиции на рынке наземной газотурбинной техники. Между тем стало ясно, что дальнейшее развитие по пути усложнения гидромеханики невозможно. И здесь американцы могли бы это сообразить раньше, но их… подвели успехи в создании инженерных шедевров, иначе не скажешь, последних образцов гидромеханических систем.

Повторилась ситуация, подобная попыткам продолжить развитие поршневых моторов по мощности добавлением «звезд» и цилиндров до 36. Эта ситуация должна была бы навести на мысль, что в этой области скоро грядет техническая революция. Но прозрения и высказывания людей, видящих дальше и острее, наталкивались на уже встречавшиеся нам снисходительные улыбки. К тому же к этому времени в нашей стране уже начал складываться опасный стереотип оглядки на заграницу: если этого за границей нет, то, значит, предлагаемая инновация неэффективна или, что хуже, химерична. Именно тогда сформировался штамп: «капиталисты зря деньги не тратят». Хотя, как показывает опыт, и иностранные корпорации с удовольствием тратят «зря»… бюджетные деньги. Зато если какая-либо новинка появлялась за границей, то это начинало восприниматься как некий канон. Ученые, а вслед за ними и чиновники перестали верить самим себе, своему разуму. Но вся проблема заключалась в том, что зарубежная новинка становилась известной уже на зрелой стадии разработки, когда время было уже упущено. Снова надо было догонять или… повторять отработку зачастую тупиковых направлений, распыляя ресурсы.

Главным общим инновационным фактором, который оказал огромное влияние в том числе и на авиамоторостроение, оказался прогресс в области разработки цифровых электронно-вычислительных машин. Здесь речь идет как об ЭВМ общего назначения, давших мощный толчок развитию численных методов моделирования физических процессов и на их основе новой технологии проектирования, так и о специализированных управляющих ЭВМ, заменивших гидромеханические компьютеры.

В апреле 1970 г. к 100-летию со дня рождения Ленина ЦИАМ проводил на базе ведущего в СССР ОКБ-разработчика систем автоматического управления двигателями главного конструктора Ф.А. Короткова представительную конференцию. В СССР, кроме самолетных и моторных ОКБ и заводов, существовала и солидная по масштабам отрасль разработки и производства систем управления (5-й Главк Минавиапрома). Как уже упоминалось, каждый двигатель оснащался сложной и соответственно дорогой системой управления расходом топлива и площадью проходных сечений. Народу в Москве, в доме на улице «Правды», собралось много, в основном инженеры, которых интересовали не вопросы перспективы развития этих систем, а конкретные проблемы обеспечения чистоты топлива в эксплуатации, температуры топлива и т. п. Полный актовый зал инженеров, мужчин, постоянно имеющих дело с «железом». Автору этих строк показалось даже, что в воздухе стоял запах железа и масла, как в механическом цехе. Уходящая натура, но об этом тогда еще никто не подозревал. Вернее, почти никто, кроме одного человека. Этим человеком был очередной докладчик пленарного заседания — Филипп Георгиевич Старос, блестяще говорящий по-русски.

Сказать, что его доклад о перспективах электронного управления двигателями был блестящим, значит, не сказать ничего. Это был прежде всего ученый и инженер, обаяние ума которого покоряло полностью. Как на этой, можно сказать рутинной, скорее инженерной, чем научной, конференции появился специалист такого калибра? Откуда он взялся? В памяти автора из всей этой конференции, проходившей сорок лет назад, запомнился только этот человек.

Ф.Г. Старос, он же Альфред Сарант (Сарантопулос), был американским инженером греческого происхождения, получившим степень бакалавра по электронике в университете Нью-Йорка в 1941 г. Работал в области проектирования систем связи и лаборатории ядерной физики Корнелльского университета (штат Нью-Йорк). Там же участвовал в проектировании циклотрона. К 1950 г. он приобрел опыт в разработке систем связи, радаров, первых американских компьютеров и электронного оборудования циклотрона. До 1944 г. он был членом американской компартии. В 1950 г. он попал под расследование ФБР антиамериканской деятельности компартии в связи с делом супругов Розенберг (атомный шпионаж в пользу СССР) и в том же году вместе с женой скрылся в Чехословакии, перейдя границу с Мексикой по фальшивым документам. Пять лет спустя в СССР появился «чех», инженер Филипп Старос. Вместе с ним приехал и его коллега Йозеф Берг. Именно Старое инициировал разработку в СССР микроэлектроники (управляющих цифровых машин — компьютеров). Уже в 1956 г. в тогдашнем Ленинграде была организована лаборатория СЛ-11 (спецлаборатория-11). В 1958 г. он сделал первый доклад на эту тему перед элитой советской электронной промышленности.

Автор этих строк знает по собственному опыту, что невозможно было не подпасть под обаяние интеллекта этого человека. А в 1959 г. лабораторию Староса посетил председатель ВПК при Совмине СССР Д.Ф.Устинов, после чего в 1961 г. было организовано КБ-2 электронной техники под руководством Староса. В том же 1961 г. был создан Госкомитет, преобразованный в 1965 г. в мощное Министерство электронной промышленности (министр — А. Шокин), одно из знаменитой оборонной «девятки». В 1962 г. в КБ-2 была разработана первая советская управляющая мини-ЭВМ УМ1-НХ, прообраз будущих бортовых компьютеров. По сути, это была первая в мире действующая промышленная мини-ЭВМ (была установлена на Череповецком металлургическом заводе для управления блюмингом), серийное производство которых началось в Ленинграде в 1963 г. Позже комплекс автоматического контроля и управления на базе двух УМ-1НХ был установлен на 2-м блоке Белоярской АЭС. В ноябре 1969 г. Ф.Г. Старосу была присуждена Госпремия за создание УМ1-НХ, первенца советской мини- ЭВМ.

Тогда же в 1962 г., когда была разработана первая мини-ЭВМ, это бюро посетили Н.С. Хрущев, в числе прочих были главком ВМФ Горшков и министр Шокин. Разработки этого коллектива произвели сильное впечатление на Хрущева. К этому времени Старос и его группа из пяти человек разработали проект Центра микроэлектроники (по типу американской компании Ай-Би-Эм — IBM), который был активно поддержан Хрущевым. В результате был создан центр-наукоград в Зеленограде под Москвой, а также конструкторские бюро в Риге, Минске, Ереване и Тбилиси. Старое был назначен заместителем генерального директора Зеленограда по науке, оставаясь одновременно начальником конструкторского бюро в Ленинграде. К 1964 г. в КБ-2 была разработана микро- ЭВМ УМ-2 для аэрокосмических систем, в первую очередь разработок Королева и Туполева. На базе УМ-2 была создана многоцелевая управляющая система «Узел» для малых подводных лодок. Затем в начале 1970-х гг. в КБ-2 были получены монолитные БИС (большие интегральные схемы), а далее и семейство однокристальных мини-ЭВМ.

Но в 1964 г. начались интриги — министр электронной промышленности А. Шокин и Ф. Старос вошли в конфликт по вопросам дальнейшего развития отрасли, а главный покровитель Староса Хрущев был снят с поста первого секретаря КПСС в октябре того же года. В 1974 г. КБ-2 было включено в состав производственного объединения «Светлана» (сейчас АО «Светлана»-«Микроэлектроника» — так называется бывшее КБ-2 Староса). Ф.Г. Старос уехал на Дальний Восток президентом Дальневосточного отделения РАН, где создал институт искусственного интеллекта, а в 1979 г. безвременно ушел из жизни в возрасте 60 лет. Яркая и продуктивная жизнь талантливого инженера, основателя советской и российской школы микроэлектроники.

Но вернемся к авиамоторам. Нельзя сказать, что на двигателях того времени совсем уж не использовалось электричество: искровые системы зажигания, контроль температуры газа за турбиной с помощью термопар, система электромеханических реле — программатор, отрабатывающий циклограмму запуска — все это отдельные электрические и электронные системы. Но в широком смысле для реализации «умного» управления двигателем, включая и мониторинг его состояния по множеству параметров, требовалась принципиально иная система. Система, получившая позднее с легкой руки американцев название FADEC (в просторечии «Фадек»), где ключевыми словами являются «Full Authority», т. е. с «полной ответственностью», без какого-либо гидромеханического резерва. Ну а следующие буквы «D», «Е», «С» имеют очевидную расшифровку «Digital» («цифровая»), «Electronic» («электронная»), «Control» (система «управления»). Современная электронно-цифровая управляющая машина авиационным двигателем оперирует 40–50 входными сигналами (дискретными и непрерывными) и порядка 30-ю выходными управляющими сигналами. Частота выдачи решений составляет 50-100 герц, что соответствует частоте среза (пропускаемой частоте) объекта, т. е. двигателя. Но для создания такой машины нужно было разработать не только новые алгоритмы управления и мониторинга, но и встроенные подсистемы самоконтроля, их непротиворечивого взаимодействия, распознавания нормальных и аварийных ситуаций, реконфигурации программ управления в зависимости от состояния двигателя или самолета, резервирования каналов управления и т. д., и т. п.