ЭЛЕКТРОНЫ ВМЕСТО МОЛЕКУЛ

ЭЛЕКТРОНЫ ВМЕСТО МОЛЕКУЛ

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.

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.

Как известно, электронные информационные системы позволяют творить чудеса с обработкой большого количества информации, но их субстанция, элементная база, очень чувствительна к окружающей среде, очень «нежна». А двигатель как преобразователь энергии, естественно, «груб» в своих проявлениях, особенно в вибрациях и температуре. Сочетать эти два разнотипных объекта на одной платформе очень сложно.

Короче, необходимо было создать новые отрасли науки и промышленности. С одной стороны, требовалось развитие теории управления авиационными двигателями как специфическими объектами управления, а с другой — создание более надежной элементной базы электронных систем с минимальным количеством контактов, работающей в жестких условиях воздействия окружающей среды на двигателе. То, что эти проблемы не имели очевидного решения, видно из следующей дилеммы, которая возникла сразу же при практической реализации. Где размещать электронный блок, «мозг» системы управления: на двигателе или в приборном отсеке самолета?

При размещении блока в приборном отсеке мы обеспечиваем ему комфортные условия работы, но… при этом информационные линии связи, т. е. провода отдатчиков, установленных на двигателе, имеют большую длину и соответственно много разъемов, потенциальных источников помех и дефектов. При установке электронного блока на двигателе линии связи имеют минимальные длину и количество разъемов, но этот блок необходимо охлаждать и гасить вибрации, передающиеся от корпуса двигателя.

Электронные системы управления двигателем пережили быструю, как и все в авиации, двадцатилетнюю эволюцию от автономных аналоговых, расположенных на самолете с питанием от бортсети, до интегрированных (в систему управления самолетом) цифровых, размещенных на двигателе с автономным электропитанием от собственного генератора. Надо отметить, что в этой инновационной волне отечественная разработка электронных систем началась раньше, чем в США. Как уже отмечалось, это было обусловлено успехами американских фирм в разработке следующего, по сути последнего, поколения гидромеханических систем. В СССР тупик этого направления обозначился раньше. Но вот к «Фадеку» пришли раньше американцы благодаря своей более надежной элементной базе.

Инновационные скачки, или «прыжки», в США, как правило, имеют большую, чем у нас, «высоту». Мы же обычно совершаем подобный переход (транзит) не за один, а за два «прыжка» с соответствующей большей затратой времени. Так было с развитием электронных систем, так было и с переходом к двигателям с большой степенью двухконтурности. В последнем случае переход от степени двухконтурности 1 до 5 в мире произошел одним скачком, а у нас за два скачка. Вначале, как мы помним, появился двигатель Д-30КУ со степенью двухконтурности 2,5, а уж потом — Д-36 со степенью двухконтурности 6. Подобный промежуточный этап намечался было в Великобритании на фирме «Бристоль-Сиддли», где двигатель BS.315, аналог Д-30КУ, уже начал проходить стендовые испытания, но вскоре программа его разработки была закрыта в пользу двигателя «Роллс-Ройс» RB.211 с более высокой степенью двухконтурности 5.

Появление инновационной отрасли с практически неограниченными возможностями обработки информации, получаемой от двигателя, вначале, как всегда, поставило психологическую проблему перед разработчиками двигателей. На вопрос разработчиков систем управления: что вы хотите? — вначале разработчики двигателей пожимали плечами. «Да вроде бы особенно нам ничего и не надо». Долгие годы ограничений возможностей управления двигателями, налагаемых гидромеханической природой регуляторов, приучили разработчиков двигателей обходиться малым. То, чего нельзя было реализовать в автоматической системе управления, записывалось в руководстве по летной эксплуатации (РЛЭ) для бортинженера или летчика. Существовали целые таблицы, по которым в зависимости от внешних условий нужно было устанавливать режим двигателя по оборотам. Как мы помним, еще в 1940-е гг. в документах ВВС отмечалась слабая автоматизация управления двигателем и соответственно большая нагрузка на летчика. Однако перешагнуть через этот барьер оказалось не так просто, как у нас в стране, так и за рубежом. Потребовался новый взгляд на процессы управления в целом. Надо было освоиться в новой ситуации, а для этого тоже нужно время.

И здесь уровень алгоритмических разработок процессов управления у нас в стране в результате оказался по меньшей мере не ниже, чем в США. Во всяком случае, мы не смогли почерпнуть чего-либо нового при знакомстве с американскими разработками. И причина здесь проста: если вы идете от свойств объекта, а не от догм или образцов, то этот имманентный путь развития всегда окажется более обоснованным и, следовательно, продуктивным. Этот путь, кстати, исповедуют и американцы. Автор этих строк был свидетелем, как наши партнеры из «Пратт-Уитни» удивились нашему рассказу о тщательном анализе алгоритмов управления, реализованных в «Фадеке» двигателя FW.2037. С их точки зрения, это совсем не нужно — сам объект «подскажет», как им управлять. И здесь они по большому счету правы. Удачные отдельные схемные, технические решения можно «подсмотреть» и перенять, но системные — нет смысла, они мотивируются реальностью.

Первой действующей электронной системой управления двигателем в нашей стране была Электроника- 300, аналоговая система (на лампах) для управления двигателем Р15БФ2-300. Индекс «300» обозначает здесь принадлежность к разработке ОКБ-300 («микулинское»). Технический уровень ее оставлял желать лучшего, но это была пионерская разработка. Как уже упоминалось, к 1970 году необходимость разработки электронно-цифровых систем управления авиационными двигателями уже осознавалась не только на передовом инженерном уровне, но и на уровне «начальников», т. е. Минавиапрома. В самом деле, существовал некий парадокс — ракетная техника была насыщена электроникой, а авиационная — нет. Неудивительно поэтому, что первоначально обратились за опытом и к разработчикам стратегических ракет в части выбора архитектуры бортовых ЭЦВМ.

И все-таки поскольку первоначально будущую бортовую ЭЦВМ собирались размещать в приборном отсеке самолета, то в разработке первых бортовых ЭЦВМ для управления двигателем активное участие приняли специалисты НИИ АП (авиационного приборостроения). Это было крупное предприятие, но из другого Главка Минавиапрома. Почти одновременно в 1970 г. в Минавиапроме была принята и специальная программа разработки электронной системы управления, получившая название «Атлант». Это было движение к решению проблемы не от самолета, а от двигателя. Ведь, в сущности, интегрированная система управления двигателем на самолете есть интерфейс между двигателем и самолетом. Головным разработчиком этой системы от двигателя было определено агрегатное КБ в Перми, главным конструктором которого был А.Ф. Полянский, который, к сожалению, рано ушел из жизни (в 1973 г., не дожив до 60 лет). Забегая вперед, следует отметить, что генеральным направлением развития бортовых электронно-цифровых систем управления двигателями стало стремление к размещению их на двигателе, а не в приборном отсеке. Отсюда определяющим стало знание двигательной специфики. Поэтому после разработки в НИИ АП системы ЭСУД-32 (что очевидно означает «электронная система управления двигателем») для двигателя НК-32 дальнейшая работа в этом направлении в НИИ АП прекратилась.

Пермское агрегатное КБ постепенно возникло уже после войны (вначале как филиал московского, а в 1957 г. как самостоятельное) на базе эвакуированного из Москвы номерного (№ 33) карбюраторного завода вместе с московским же ОКБ-315. Этот завод и КБ были эвакуированы не на пустое место, а на производственную площадку построенного до войны карбюраторного завода- дублера № 339, «прикрепленного» к расположенному по соседству моторному заводу № 19. Как и большинство московских предприятий, ОКБ-315 позже реэвакуировалось обратно в Москву, на свою площадку на улице «Правды», но кое-какие «семена», некоторая проектная школа, осталась в Перми. Во время войны здесь в ОКБ в Перми работал, в частности, тогда молодой, а позже известный ученый в области систем управления Л.А. Залманзон (1916–1989). Широко известны его «Беседы об автоматике и кибернетике». Позже, перейдя в систему Академии наук (Институт проблем управления), он занимался пневмоникой, т. е. созданием эффективных элементов счетно-решающих устройств и систем управления не на гидравлическом, а на воздушном, т. е. пневматическом, или струйном, принципе. Недостатки гидромеханических систем были известны, и в качестве альтернативы им выступали пневмонические системы как в части счетно-решающих, так и силовых (пневмоцилиндры управления) устройств. Ведь воздуха в воздушно-реактивном двигателе всегда достаточно любого уровня давления. Такие системы управления двигателями (например, запорожскими Д-18 для Ан-124, Д-36 для Як-42) в свое время были созданы одним из агрегатных КБ (в Омске), специализировавшимся на этих системах.

Для создания школы проектирования сложных систем иногда достаточно наличия одного крупного ученого или конструктора. Такими были и Брилинг, и Старос, и Швецов. Залманзон принадлежал к этому же ряду, хотя в Перми он работал недолго. Его учебник по автоматике авиационных двигателей стал на долгое время такой же классикой, что и учебник Стечкина по теории ВРД.

Так совпало, что в Перми независимо, но одновременно в начале 1970-х гг. стали разрабатываться вскоре оказавшимися инновационными и востребованными программы создания нового двигателя для перехватчика и электронно-цифровых систем управления двигателями. Сама судьба должна была свести их вместе, что и произошло. Более того, возник синергетический эффект: двигатель — объект управления имманентно стал конкретно определять облик будущей системы (ускоряя тем самым процесс ее создания), а электронно-цифровая система придала двигателю новое качество. Последнее определялось предельностью реализованных в двигателе параметров, поддерживать которые старыми гидромеханическими системами с нужной точностью было невозможно. Синергетический эффект произвело и географически близкое расположение (три трамвайные остановки) моторного и агрегатного КБ: любые спорные технические вопросы решались очень быстро.

История создания советской бортовой цифровой мини-ЭВМ управления газотурбинным двигателем требует отдельного изложения, которое не входит в нашу задачу. Отметим лишь, что одной из главных проблем функционирования этих систем оказалась идентификация логического отказа. То, что для надежности необходимо делать сис гему двухканальной, это было понятно сразу. То, что необходимо было вводить систему самоконтроля, — тоже не вызывало сомнений. Но любой внутренний контроль в принципе не может обеспечить 100 % охвата совершаемых логических операций. Всегда существует ненулевая вероятность возникновения неконтролируемого отказа, в результате чего возможно самопроизвольное изменение режима работы двигателя. Это может привести к аварии и даже катастрофе. Примеры таких опасных ситуаций известны. Как обычно, «по закону подлости» это происходит в самый ответственный момент демонстрации новой техники. Так произошло и с самолетом Ту-204, когда он отправился в первый предкоммерческий полет по маршруту Москва — Сочи с журналистами на борту и на обратном пути совершил вынужденную посадку в Ростове из-за самопроизвольного увеличения режима работы двигателя с последующим его выключением летчиком. И это происходит не только с нашими самолетами. Случай, подозрительно похожий на только что описанный, произошел и при посадке аэробуса А-310 в Иркутске, когда уже при рулении по полосе «неожиданно» увеличился режим работы двигателя и самолет снес забор. Возникают вопросы и в случае «исчезновения» французского А-330 над Атлантикой. Конечно, работа над повышением надежности электронных систем управления двигателями продолжается и обратного пути нет: двигатели стали очень сложными.

Сегодня мы вновь стоим на пороге «электрического» инновационного прорыва в авиации. Но в этот раз не только информационные связи становятся электронными, но и силовые. Современный самолет является чрезвычайно энергонасыщенной системой. Отсюда и высокий уровень потребляемой мощности, основным источником которой является двигатель. При этом среда, передающая мощность от двигателя к самолету и обратно, имеет разную природу: и молекулярную (гидравлика и пневматика), и электронную (электричество). В первом случае для передачи мощности требуются гидронасосы с гидравлическими магистралями большой протяженности под давлением или воздушные трубы большого диаметра тоже под большим давлением. Особенно «толстой» является воздушная магистраль для подвода сжатого воздуха от вспомогательной силовой установки (ВСУ) самолета к воздушному стартеру на двигателе. Ее всегда можно легко идентифицировать при взгляде на «раздетый» двигатель (без обтекателя-мотогондолы). Все это не только снижает надежность и боеживучесть самолета, но и загромождает пространство вокруг двигателя, увеличивая диаметр его мотогондолы и тем самым внешнее сопротивление силовой установки в целом. Кроме того, для привода тех же гидронасосов или топливного насоса необходима коробка передач с большим количеством шестерен, смазкой и т. п. атрибутами. Наконец, сам механический привод всех этих агрегатов осуществляется от вала ротора высокого давления с помощью длинного валика малого диаметра, и эта длина тем больше, чем больше степень двухконтурности, — агрегаты обычно располагаются на внешнем обводе двигателя. А при большом отношении длины к диаметру этот валик теряет жесткость и возникают проблемы резонансного режима работы. Все эти проблемы усугубляются с увеличением степени двухконтурности двигателя. Последнее, как мы уже знаем, является генеральной тенденцией развития двигателей для дозвуковых самолетов.

Избавиться от всех этих проблем одним махом можно, переведя все агрегаты на «электрическую тягу». Тогда для проектировщиков двигателей наступит «золотая эра» без труб, насосов, механической коробки передач, смазки! Но для начала, как всегда, надо посчитать, что у нас имеется. На типичном магистральном самолете, рассчитанном на 150 пассажиров, имеется четыре источника мощности [69]: сам турбореактивный двигатель с электрогенератором, гидронасосами и сжатым воздухом (противообледенительная система, запуск двигателя и кондиционирование воздуха в салоне) с общей мощностью отбора 250–400 кВт, вторичный энергоузел на топливных элементах мощностью 150–250 кВт, обеспечивающий только электропитание и пневматику (без гидравлики), резервная воздушная турбина с приводом от набегающего потока воздуха в полете (в случае отказа двигателя) мощностью 30–40 кВт, обеспечивающая аварийное электропитание и гидроуправление самолетом (шасси и закрылки), и, наконец, аккумуляторные батареи мощностью 1–2 кВт для аварийного электропитания только авионики и освещения.

Как же сделать «электрический» самолет и соответственно «электрический» двигатель? Надо поставить мощный и сравнительно легкий электрогенератор с прямым приводом от вала ротора низкого давления, точнее, от турбины низкого давления. Игра стоит свеч.