Страница 6 из 84
Сегодня во главе прославленных фирм стоят люди, уже совершенно безвестные, менеджеры второго и третьего поколений, реальным конструированием занимаются компоновщики, неизвестные широкому кругу людей. Современный процесс создания самолетов (включая интриги и борьбу конструкторов с менеджерами, желающих непременно быть «конструкторами») очень хорошо описан в недавно вышедшей книге воспоминаний О. Самойловича о его работе с П. О. Сухим.
В результате столетней истории авиации в российский актив можно записать такие реализованные, существующие и сегодня инновации мирового уровня, как «интегральный планер» Су-27, вертолет с соосными винтами Ка-50, самолет-амфибию А-40 с газотурбинными двигателями, самый большой грузовой самолет рампового типа Ан-124, самый грузоподъемный вертолет Ми-26, дальний скоростной (3000 км/час) самолет-перехватчик МиГ-31, многоцелевой стратегический бомбардировщик Ту-160. Урожай солидный. Даже одним таким самолетом любая страна может гордиться.
Чтобы создать самолет, кроме планера с его системами, необходимо еще и сделать двигатель. Авиационный двигатель — это пример настоящей «высокой технологии»: он должен иметь большую мощность и при этом малый вес, высокую надежность и хорошую экономичность (а в наше время еще и экологичность по уровню шума и вредным выбросам). Как же развивалась отечественное авиационное моторостроение?
Вторую мировую войну справедливо называли будущей «войной моторов» еще до того, как она разразилась. Ни Первая, ни будущая Третья мировые войны такого названия не имели и иметь не будут по простым причинам: Первая мировая — из-за тогдашней слабой моторизации вооруженных сил воюющих сторон, а к моменту времени будущей Третьей «моторизация» уже прошла свой пик инновационного развития и тем самым едва ли окажет существенное влияние на развитие боевых действий. Темп военных действий в будущей войне будет определяться не скоростью «движения» танков и самолетов, а скоростью получения информации: оружие первого удара уже и так находится в постоянной боевой готовности и его успешное применение от «моторизации» не зависит.
Война показала, что одним из ключевых факторов Победы оказалась авиация. Истребители Як-9, Ла-5 и штурмовик Ил-2 сыграли здесь главную роль. С 1944 г. успешно воевал и бомбардировщик Ту-2. Но технологически победа была обеспечена на фронте массового производства авиационных моторов для этих самолетов. Нужно иметь в виду, что 80 % цены (и, соответственно, стоимости) самолета того времени (И-16) составляла цена (стоимость) мотора (М-25А) [41]. Стоимость авиамотора (того же М-25А) примерно была равна стоимости легкого танка (Т-26). Да и сегодня цена (стоимость) авиационного двигателя и современного танка также имеют один порядок.
Для истории Второй мировой войны имеет смысл дать хотя бы краткое представление о «войне моторов», или, с учетом решающего влияния авиации на ход боевых действий, о «войне авиамоторов». Если во множестве книг о Второй мировой войне, вышедших за последнее десятилетие, достаточно полно представлены основные типы вооружений (танки, самолеты, пушки и т. д.) разных стран, то, как ни странно (а может быть, и не странно), об авиамоторах этой эпохи не только у широкого читателя, но и у любителей военной истории и техники имеется смутное представление. Что такое авиамотор? Почему его трудно создать и практически невозможно скопировать по имеющемуся образцу без полного комплекта технической документации, а зачастую и технической помощи разработчиков? Кто были родоначальники конструкторских школ авиамоторов в разных странах? Как транслировались по миру технические достижения в авиамоторостроении? Кто победил в «войне моторов»? Как ни странно, на эти простые вопросы ясные ответы практически отсутствуют, несмотря на их историческую значимость. Это, в свою очередь, приводит к упрощенным представлениям не только о развитии авиации и истории техники, но и об истории вообще.
Война моторов — это соревнование национальных технологий, выразившееся в уровне развиваемых мощностей. Ведь мощность напрямую связана со скоростью самолета и его вооруженностью (оружие, броневая защита, боезапас): чем больше мощность мотора, тем эти характеристики выше. При этом, конечно, необходимо делать мотор «легким», иначе прирост мощности не приведет к повышению боевых возможностей самолета. Именно в этом и заключается искусство создания авиамотора: сочетание большой мощности, малой массы и высокой надежности — ведь речь идет об авиации.
Авиационный мотор (хоть поршневой, хоть газотурбинный) является прецизионным изделием: микронные точности изготовления здесь — не новость. Дело в том, что двигатель имеет две основных части: ротор и статор и именно зазоры между вращающимся с большой скоростью ротором и неподвижным статором определяют эффективность двигателя из-за больших перепадов давления в этих зазорах. Если при этом иметь в виду, что зазоры зависят от теплового расширения сопрягающихся деталей, то в тепловом двигателе (преобразователе теплоты в работу) проблема стабилизации зазоров является очень сложной в решении. Не говоря о больших силовых, механических (в том числе динамических) нагрузках и, следовательно, деформациях.
Теперь рассмотрим процедуру возможного воспроизведения «украденного» или купленного образца двигателя и возникающие при этом проблемы. Понятно, что первым шагом является разборка и обмер деталей — это просто.
Затем — идентификация материалов. Если состав может быть «легко» определен спектральным способом, то при исследовании структуры материала уже могут возникнуть сюрпризы, например структура может оказаться неравноосной (направленной кристаллизации или даже монокристаллической), да еще и модифицированной какими-либо редкоземельными элементами.
О композиционных материалах и говорить нечего. То есть воспроизведение подобной структуры материала требует разработки неизвестного специального техпроцесса и неизвестного спецоборудования, которого может просто не быть у занимающегося этим делом. Даже с «обычным» материалом может возникнуть проблема, как, например, при создании АШ-73ТК по замыслу копии двигателя для В-29. Оказалось, что лопатки турбокомпрессора наддува на американском двигателе сделаны из жаропрочных сплавов на основе кобальта, которого в СССР просто нет в нужном количестве.
Далее, оказывается, что именно поверхностный слой основных деталей определяет долговечность двигателя, а получение нужной для этого структуры поверхностного слоя полностью определяется применяемой технологией изготовления, которая неизвестна (ведь технологической документации нет). Технология содержит много переходов, требует определенных режимов обработки, сложной неизвестной траектории режущего инструмента. Наконец, в заключение на поверхность наносятся специальные многокомпонентные покрытия и тоже по специальной технологии (температурный режим, выдержка и т. д.), которая тоже неизвестна. Наконец, примененные техпроцессы сварки и пайки тоже неизвестны. А если применялись новые техпроцессы, как например электронно-лучевая сварка? Тогда нужно начинать разрабатывать все с нуля.
Замена материалов, упрощение техпроцессов тянет за собой и изменение конструкции, а это — изменение силовой схемы двигателя, нагрузок и необходимость доводочных работ без гарантии результата.
Наконец, после обмера деталей и синтезирования технологии встает отнюдь не простая проблема: а какова допустимая точность изготовления множества деталей, работающих сопряженно, в системе? По условиям задачи у нас нет этой информации: ведь мы имеем один образец и не имеем статистики разброса размеров при изготовлении. Допуски на изготовление, гарантирующие работоспособность конструкции, являются результатом длительной доводки и эксплуатации и потому составляют настоящее ноу-хау. Может оказаться, что мы не сможем обеспечить требуемую точность изготовления на имеющемся оборудовании. Известно, например, что немецкие топливные насосы и форсунки для дизелей фирмы MAN (Машиностроительный завод Аугсбург — Нюрнберг) практически невоспроизводимы вне их родины из-зa прецизионности процессов изготовления. Известна и история лицензионного производства английского «Мерлина» в США на автомобильной фирме «Паккард» (выпущено 55 тыс. моторов), когда даже при наличии техдокументации пришлось американцам вызывать на помощь не только английских инженеров, но и рабочих при освоении мотора.