Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

• Название: Битва за скорость. Великая война авиамоторов
• Автор: Валерий Августинович
• Издательство: М. : Яуза : Эксмо, 2010. — 448 с.: ил.
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2010
• ISBN: 978-5-699-43214-1

Борьба за господство в воздухе — это прежде всего ВОЙНА МОТОРОВ. Опыт Второй Мировой показал, что именно превосходство в скорости является решающим фактором в воздушном бою, а отставание СССР в моторостроении стало главной «ахиллесовой пятой» наших ВВС в Великой Отечественной войне. Вся история авиации есть ожесточенная БИТВА ЗА СКОРОСТЬ, а значит — за мощность авиадвигателей, по праву считающихся вершиной технологии и доказательством научно-технической состоятельности государства.

Эта книга — первое серьезное исследование великой войны моторов, продолжавшейся весь XX век и определившей развитие авиапромышленности, — от первых поршневых двигателей до новейших газотурбинных, от неуклюжих «этажерок», летавших со скоростью мопеда, до гиперзвуковых стратосферных суперджетов последнего поколения. Будучи признанным авторитетом в области проектирования авиационных двигателей с более чем 40-летним стажем, автор лично участвовал в этой битве за скорость, а его книга не только в высшей степени компетентна, но еще и на редкость увлекательна, читаясь как захватывающий технотриллер.

---

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 Старое. 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). В1958 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 Гос-премия за создание УМ-1НХ, 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 Старое 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. Старое 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. В1974 г. КБ-2 было включено в состав производственного объединения «Светлана» (сейчас АО «Светлана» — «Микроэлектроника» — так называется бывшее КБ-2 Староса). Ф. Г. Старое 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 «Фа-дек»), 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.

Наконец, нужно было разработать технологию отладки оказавшегося чрезвычайно разветвленным программного обеспечения системы управления и мониторинга двигателя как на безмоторном стенде, где двигатель заменен математической моделью, так и во время испытаний его на стенде и в полете. Позже оказалось, хотя это можно было предвидеть, что в слаботочных электросетях передачи информации наводятся сильные электромагнитные помехи, например от срабатывания электромагнитов или переменных контактов в штепсельных разъемах из-за вибраций. Пришлось скрупулезно заниматься помехами, особенностью которых была их кратковременность и случайность воздействия и соответственно трудность распознавания, достаточная тем не менее для сбоя программы. Вопросы молниезащиты, вибраций, повышенной температуры и т. д., и т. п. Вместо проблемы обеспечения качества (чистоты и температуры) топлива в гидромеханике на смену пришла, по сути, аналогичная проблема обеспечения качества электропитания.