На бессрочной службе у авиации и космонавтики

Шибанов Г.П. – в 1-м ряду, 3-й справа. Мемориальный комплекс «Крыло Икара» ГЛИЦ имени В.П. Чкалова
К 90-летию со дня рождения ведущего научного сотрудника ГЛИЦ имени В.П. Чкалова Георгия Петровича Шибанова, генерал-лейтенанта, доктора технических наук, профессора, действительного члена международных академий астронавтики и информатизации, заслуженного деятеля науки и техники РФ.

1980-е годы. В межвидовом 46-м ЦНИИ МО СССР

Продолжение главы

11.01.1984 г. по предварительной договорённости от 20.09.1983 г. с ректором Московского физико-технического института (МФТИ) академиком О. М. Белоцерковским и по указанию заместителя министра обороны по вооружению под моим руководством была направлена группа специалистов в составе Тютюнника Ю.Ф., Кузнецова М.Г., Тенетко В.А., Ильиной Т.М. (46 ЦНИИ МО) и Виноградова В.Н., Усачёва А.Е. (СПП при Президиуме АН СССР). На беседе со стороны МФТИ приняли участие зав. кафедрой распространения радиоволн Лукин Д.С., декан факультета радиотехники и кибернетики – он же зав. кафедрой прикладной радиофизики, Метяшов Б.Н., декан факультета управления и прикладной математики – он же зав. кафедрой математических основ управления Натан А.А.

Возглавлял работу по ознакомлению проректор по науке Онуфриев А.Т. Прежде всего он оповестил нас о том, что в МФТИ всего 9 факультетов и 70 базовых кафедр, которые укомплектованы совместителями от головных институтов и ОКБ всех министерств оборонной промышленности. Кроме 9 специализированных факультетов, имеется ещё факультет № 10 повышения квалификации гражданских специалистов (обучение в течение одного года с отрывом от производства). Пять факультетов из 9-ти дислоцируются за пределами г. Долгопрудного: факультет механики и летательной техники – при ЦАГИ в г. Жуковском, факультет сборный – при Институте кибернетики в Киеве (бывшая кафедра Глушкова В.М.) и 3 факультета в Москве – на территории Института космических исследований АН СССР. В Киеве открыты также кафедры по электросварке (Патон), металлургии и мембранной технологии (Костюк). Все базовые кафедры открывались по Постановлениям ЦК КПСС и Совмина СССР.

Имеются кафедра автоматизации процессов управления под руководством академика Шило Н.А. – при ДВНЦ АН СССР во Владивостоке и кафедра аэрофизики и космических исследований – в Челябинске (Миасс) под руководством академика Макеева В.П. Принимают студентов там, потом на 4 года отправляют их в МФТИ в г. Долгопрудный, а затем, на 5 и 6 курсах, они обучаются на базовой кафедре (во Владивостоке, Челябинске, Киеве и т.д.). Все НИР проводятся по планам ВПК, Минвуза и АН СССР. Есть общеинститутские кафедры, непосредственно подчинённые ректору, но по партийной линии прикреплённые к конкретным факультетам. Эти кафедры обеспечивают обучение студентов до 3-го курса. На 3-м и 4-м курсах читают лекции факультетские кафедры, а затем, как и упоминалось выше, 5-й и 6-й курсы ведут базовые кафедры.

Специалистами факультетов, базирующихся в г. Долгопрудный, получено много полезных для оборонной тематики результатов.

–За счёт скрупулёзного учёта периодов, амплитуды и скорости распространения в атмосфере волновых и квазиволновых процессов удалось существенно улучшить качество и дальность загоризонтной связи.

­–По рекомендациям института разработаны средства обнаружения неоднородностей в грунте, расположенных на глубине до 15 м от поверхности.

–Отработана технология проектирования многослойных конструкций, позволяющих снизить уровень шума до 20 децибел на каждые 0,8 см толщины.

–На восходе и заходе Солнца с точностью до долей герца обнаружены выбросы доплеровской частоты на 1-2 Гц. При пуске баллистических ракет выбросы доплеровской частоты составляют порядка 5-7 Гц. Гроза вызывает зашумление спектра частот амплитудой до 1 Гц в течение около 5 минут на высотах 100-180 км. Помехи можно создавать и за счёт теплового разогрева атмосферы с помощью радиотехнических средств, обеспечивающих радиоизлучения на частотах от 15 до 30 МГц.

–Разработан радиолокатор, работающий на длине волны 3 см и обеспечивающий обнаружение диэлектрических включений в грунте на глубине от 3 до 15 м с точностью от 1 до 20% по изменению диэлектрической проницаемости грунта. Этот же локатор может использоваться в качестве влагомера, позволяющего определить влажность с точностью до 1%.

– Установлено, что при запуске геодезических ракет с распылением гексофторида серы (SFt6) на высотах 250-300 км в ионосфере образуется «дыра» диаметром в 25 км, и при частоте зондирующих сигналов 7-8 МГц очень сильно изменяется направление отражённого сигнала.

–С использованием РЛС бокового обзора, совместно с НПО «Комета», проведена работа по повышению точности замера параметров волнения водной поверхности. Ошибка математического моделирования по отношению к натуре составила несколько процентов.

–Моделирование процессов взаимодействия быстролетящих объектов с преградами, а также процесса разогрева различных мишеней под воздействием лазерного излучения в различных диапазонах длин волн и пучков электронов. Экспериментально-расчётными методами изучается картина изменения давления на поверхности мишени при воздействии на неё лазерного излучения.

–С ГЦ «Природа» и НПО «Комета» проводятся работы по выявлению упорядоченных структур пятен на поверхности воды. Созданы алгоритмы выявления аномалий на некоторой фоновой поверхности типа «сдвиг» и «масштаб», а также алгоритмы классификации и распознавания объектов типа посевов, лесных угодий и других сельскохозяйственных объектов.

–Получены картины внутренних волн при выходе их на свободную поверхность (последнее явление пока не смоделировано). Установлено, что из-за различной плотности среды и её температурных градиентов внутренние гравитационные волны могут быть как в воздушной, так и в водной среде. Разработаны амплитудный и фазовый методы наблюдения внутренних волн по изменению интерференционной картины обтекания тела.

Пока продолжаются поиски ответа на вопрос: «Как создать внутреннюю волну со строгим направлением распространения?» Теория говорит о том, что это возможно, но на практике получить положительный ответ на указанный вопрос не удаётся.

Остаётся неясной процедура перетекания стратифицированного воздушного потока через горный хребет. Если снизу дует более холодная (плотная) струя, а сверху более тёплая (менее плотная) и эти струи дуют встречно, то они начинают попеременно колебаться. Эта работа выполнялась в интересах Института физики Земли АН СССР 6-7 лет тому назад, но до сих пор никто не может объяснить причину переброса турбулентных струй в суммарной (обобщённой) плоской струе.

Группой Онуфриева А.Т. разработана теория вихревого кольца и создана математическая модель процесса его образования, в основу которой положено уравнение Эйлера. Теоретически объяснена процедура формирования вихревого кольца. Было доказано, что причиной появления вихря является появление условий, при которых градиент давления среды пересекает градиент плотности. Созданная математическая модель вихревого кольца позволила установить, что процессу его развития мешает вязкость среды. Модель также дала возможность установить, что центробежное ускорение выбрасывает примеси из центра вихря, и они наматываются на вихревое кольцо снаружи.

19.01.1983 г. посещение факультетов МФТИ, расположенных в г. Москве на территории Института космических исследований АН СССР и возглавляемых Велиховым Е.П. (Факультет физической и квантовой электроники); Ткаченко Б.К. (Факультет аэрофизики и аэрокосмических исследований) и Кудрявцевым Н.Н. (Факультет молекулярной химической физики).

От 46 ЦНИИ МО в группу посещения были включены, кроме меня, Цымбал В.И., Бондарь Ю.Д., Аносов В.И., Золотов И.Ю. и Ильина Т.М., от СПП при Президиуме АН СССР – Малахов К.В.

Заслуживают внимания работы, выполненные по заказу НИИ ТП в 1983 году по теоретическому и экспериментальному исследованию рассеяния электронного пучка в инертных и молекулярных газах. Пучок электронов обладал энергией 100 кэВ и мощностью 40 кВт. Инжектировался в воздушную среду с давлением до 105 Па.

Несомненную практическую ценность имеет разработанный на московской территории МФТИ электронный инжектор для создания плазмы, в отсеках инжекции и, соответственно, в отсеке образования плазмы которого обеспечивается давление 10-4 Па. При этом плотность плазмы достигает 10-11 и выше частиц на 1см3, а плотность пучка электронов в электронной пушке – 10-9 частиц на 1 см3. Для контроля и анализа процессов, протекающих в плазме, разработано устройство, позволяющее получить функцию распределения энергии в плазме и в электронном пучке.

Установлено, что в газодинамических лазерах с одного грамма активной среды можно снять мощность порядка 30-35 Дж. При дополнительной накачке этот показатель удаётся увеличить примерно в 2 раза.

Практическую значимость может иметь технология получения водорода из воды с помощью плазмохимической реакции, в процессе которой угарный газ (СО) пропускается над паром Н2О и при этом получается Н2 и СО2. Для получения 0,2 л водорода требуется 1 кВт мощности от источника, с помощью которого осуществляется высокочастотный плазменный разряд с целью первичного разложения СО2 до СО. На последнюю операцию затрачивается 50% мощности используемого источника электроэнергии.

По заказу 25 НИИ МО СССР разработана технология получения пожаробезопасных топлив за счёт введения в топливо мелкодисперсной воды с диаметром частиц Н2О порядка 33-400 Ангстрем.

Все работы по лазерной разведке направлены на повышение её информативности. При этом исходят из того, что модулированная лазерная подсветка позволяет получить информацию о нескольких информативных признаках объекта, а использование лазеров с длиной волны 1,06 мкм, имеющих достаточно высокий КПД, обеспечивает возможность оптического гетеродирования и получения наилучшего контраста наблюдаемого объекта.

Предложена двухканальная обработка видеосигнала – синхронная визуализация нескольких независимых информативных признаков. Разработаны экспериментальные лазеры с перестраиваемой частотой в диапазоне 0,85-1,09 мкм.

По заказу ЦНИИ РЭС МРП разработана и изготовлена экспериментальная разведывательная аппаратура на лазере (АИГ: Nd, λ=1,06 мкм) со средней мощностью 10 Вт, частота повторения импульсов 250 МГц, полоса частот информационного сигнала 1 МГц, угловое разрешение 0,4.10-3 радиан. Аппаратуру предполагается использовать для разведки с летательных аппаратов при Н=50-1000 м, V= 150-400 м/с, угол обзора порядка 120о; полоса обзора 3,5 Н; разрешение по высоте 0,15 м.

Представляется интересным вертолётный вариант системы лазерной разведки на аргоновом лазере ЛГН-401, работающем на длине волны λ=0,53 мкм и имеющем выходную мощность 2 Вт. Кроме лазера в данном варианте системы лазерной разведки в неё входит фото-приёмное устройство на электронно-оптическом преобразователе, выполненном в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС).

Практически решены задачи фокусировки лазерного излучения и фазирования нескольких лучей, пространственной и хроматической фильтрации (отсекаются красная, синяя и стоящие за ними части спектра частот).

Получены кристаллы антимонида индия с высокой подвижностью электронов. При сверхнизких температурах (ниже 40 К) по подвижности электронов близки к нему лишь кристаллы арсенида галлия.

Большой объём исследований проведен по решению проблемы безынерционного включения в работу электронной аппаратуры, которая неизбежно упирается в проблему получения эмиссии электронов без нагрева катодов. В ходе этих исследований была разработана матричная катодная система из 256 маленьких катодов, расположенных в виде матрицы 16×16. В такой матрице для появления автоэмиссии должен быть электронный ток 10 миллиампер на 1 см2 площади катода. При этом нужна напряжённость поля порядка 10-7 В/см. Если обеспечить расстояние между анодом и катодом в пределах от 0,1 до 0,3 мм, то для получения автоэмиссии достаточно приложения к аноду и катоду напряжения в пределах от 1 до 2 кВ.

При изучении взаимодействия электронных пучков с твёрдым телом и газами такие пучки формируются под действием ускоряющих напряжений в 100-120 кВ.

Взаимодействие электронного пучка с газовой средой наиболее рельефно проявляется при выводе его в атмосферу из вакуума, который имеется в электронной пушке.

Электронный пучок может быть создан уже сейчас на мощность 100 и более кВт. Отечественные серийные электронные пушки позволяют получать пучок электронов мощностью до 40 кВт. Электронный пучок может существовать часами, Получен выведенный в атмосферу пучок длиной более 3 м, в котором достигнута температура до 8–19 тысяч градусов Цельсия.

Бомбардировка пучком электронов стальных изделий и броневых плит в 3-4 раза повышает прочность, износоустойчивость изделий и их бронезащитные качества.

За счёт высокой плотности энергии в пучке получаются очень высокие темпы нагрева изделий. При мощности в несколько киловатт электронные пушки и лазеры целесообразно использовать для закалки стальных изделий.

В последнее время интенсивно проводится работа по изучению комбинированного воздействия электронного пучка и лазерного излучения. В этом плане интересен эксперимент, в процессе которого осуществлялся подогрев до 600°С ударной трубы, а затем в её вакуум-камеру нагонялись пары цезия, и далее генерировалась ударная волна, которая практически мгновенно приводила к повышению температуры до 2000°С.

22.02.1984 г. по просьбе Берегового Г.Т. и по указанию Пенчукова И.М. вместе с Рыльским Г.И. (СПП при Президиуме АН СССР) посетил Институт психологии АН СССР. К сожалению, ничего нового в их исследованиях, что можно было бы с пользой использовать в интересах обороны страны, обнаружить не удалось. В проведенных ими исследованиях отсутствуют убедительные количественные оценки –это не наука, а словоблудие. Ещё в 1972 году я написал памфлет на работу данного института и вручил его по просьбе Берегового Г.Т. директору института Ломову Б.Ф. Все мы посмеялись при его прочтении, но дело к лучшему так и не сдвинулось, а жаль.

Особенно характерной оказалась таблица со сравнительными числовыми характеристиками по существующим серийным приборам, выпускаемым для автомобильной промышленности, и по приборам аналогичного назначения, разработанным при участии психологов института. По большинству параметров последние оказались хуже серийных. Объяснить причину этого никто из руководства института не мог. Объяснение было лишь одно: «Это какая-то случайность…». Убедился ещё раз, что поездка в гуманитарные институты – это пустая трата времени, которого и так катастрофически не хватает.

23.02.1984 г. по указанию Рогозина О.К. пришлось вместе с Гуровым А.А. ехать в Московский энергетический институт. Ознакомившись со всем тем, что ранее руководство данного института доложило Рогозину О.К., пришли к неутешительному выводу о том, что люди хотят побольше отхватить в свою пользу, ничего не давая взамен.

Всё, что было сказано Рогозину О.К., оказалось рекламой. При докладе ему об этом он был весьма раздосадован случившимся.

20.03.1984 г. по указанию заместителя министра обороны по вооружению посетил Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН) для участия в объединённом заседании учёных советов ЭНИН и Тихоокеанского океанологического института ДВНЦ АН СССР по обсуждению возможных принципов использования энергии мирового океана. На заседании внимание было акцентировано на следующих вопросах, которые и для обороны имеют немаловажное значение:

  • Использование разности температур по глубине (в тропиках на поверхности океана +8-29°С, а на глубине 700-800 м +4°С). В арктических условиях: –4°С на поверхности воды и – (30-50°С) температура воздуха. Возможна перекачка аммиака по трубам за счёт нагрева их поверхности.
  • Использование гидродинамической энергии морских и океанских течений (8-10 м/с – у супостатов и всего 0,7-2,0 м/с – у нас). Использование энергии приливов и отливов: приливные ГЭС в Тугурском заливе на Камчатке и в Пенжинской губе – очень экономичны. Макет поплавковой приливной станции, которой не страшны штормы, прошёл успешные испытания на Каспии под Махачкалой.
  • Использование градиента солёности, т.е. разницы по содержанию соли в пресной воде рек, впадающих в океан, и в морской воде – за счёт осмотического давления на вертикальной границе раздела морской и пресной воды.
  • Использование ветровой энергетики. Парусное колесо позволяет построить электростанцию мощностью 10 мВт. Есть прекрасные разработки, но почему-то в промышленном масштабе они не реализуются. Представитель Минэнерго СССР заявил, что производство ветростанций предприятиям невыгодно, поскольку это мелкая продукция, которая с ГЭС конкурировать не может. По этой же причине он отверг и солнечную энергетику, построенную на использовании солнечных батарей. Последние были бы очень кстати в качестве резервных источников питания на кораблях, плавающих в южных широтах. В северных широтах, особенно в Атлантике, в качестве резервных источников энергии оправдали бы себя и ветровые электростанции.

После критических выступлений представителей ВМФ и торгового флота министерский чиновник сник и даже реплик не подавал.

05.04.1984 г. вызван в Кремль (ВПК) к Трифонову А.Ф. В порядке подготовки к НТС ВПК он попросил меня высказать своё мнение о том, на чём мы должны акцентировать внимание всей оборонной промышленности и заказчиков Минобороны СССР. Моё мнение сводилось к следующему:

  1.  Тренажёры должны строиться по модульно-базовому принципу, т.е. должны создаваться базовые модели и в качестве информационных модулей должны использоваться ЦВМ из ряда, который принят нами на уровне правительства.
  2. Должны быть созданы базовые унифицированные алгоритмы боевого применения, решения прицельно-навигационных и других задач, которые определены целевым назначением боевой и иной техники, находящейся на снабжении Вооружённых сил и других силовых структур.
  3. Интерфейс всех типов тренажёров должен быть унифицирован. Должна быть проведена и унификация системы обмена информацией между модулями тренажёров.
  4. Отработать ряды допускаемых датчиков информации, обеспечивающих обратную связь между воздействиями тренируемого на органы управления и его восприятием реакции управляемого им объекта.
  5. Должны быть отработаны алгоритмы оценки затрат энергии и возможностей оператора на решение заданных операций. Решить задачу объективного отбора операторов по психофизиологическим показателям, полученным в ходе выполнения конкретных задач на тренажёре.
  6. При ошибке оператора в процессе тренировки или появлении сбоя (отказа) аппаратуры программное обеспечение тренажёра должно обеспечивать автоматическое прекращение процесса тренировки, сохранение полученных результатов тренировки и продолжение прерванного процесса тренировки не с нулевой отметки времени, а с момента появления ошибки (сбоя).

После краткой беседы Трифонов А.Ф. попросил меня от своего имени и имени Председателя НТС ВПК Кулакова А.В. подготовить проект доклада на заседании НТС, с которым должен выступить председатель. «Чтобы Вам дали время на подготовку такого проекта доклада, отметил он, я позвоню сегодня же Рогозину О.К. и Пенчукову И.М.»

25.04.1984 г. по указанию заместителя министра обороны по вооружению группа специалистов под моим руководством в составе Гурова А.А. (46 ЦНИИ МО) и Кузнецова В.Н. (СПП при Президиуме АН СССР) посетила Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева.

На заседании у ректора – Кожевникова Ю.В. – мы согласовали план нашей работы до 27.04.1984 г. На заседании присутствовали проректор по науке Сиразетдинов Т.К., проректор по режиму Садрдинов Л.А. и председатель профкома института Арасланов А.М. Договорились, что за дни пребывания в Казани, мы должны ознакомиться с исследованиями по оборонной тематике, которая занимает более 50%, на факультетах летательных аппаратов, двигательном, приборостроения, радиотехническом и технической кибернетики.

Ректор отметил, что на каждом факультете они готовят инженеров по 3–4 конструкторским и технологическим специальностям. Всего у них 20 специальностей. Ректор и председатель профкома сразу же отметили, что в оборонной тематике они не видят экономической заинтересованности, поскольку эта тематика никак не стимулируется заказчиками. Имелись вообще безобразные случаи самовольного снижения договорной стоимости работ. Например, финансисты Главного управления кораблестроения ВМФ срезали стоимость очень трудоёмкой работы на 20%, выбросив даже стоимость входящей в состав разработанного комплекса и принадлежащую институту ЦВМ. И такие случаи, к сожалению, не единичны.

В конце дня ознакомились с аэродинамической трубой и результатами тех исследований, которые проводились на ней, а также с работами радиотехнического факультета, созданного в 1951 году и имеющего в своём составе 9 кафедр, 7 из которых – специализированные.

На данном факультете заслуживают внимания работы по электрохимическим преобразователям информации (ЭХП), поскольку они имеют на порядок большую ёмкость, чем конденсаторы. Причём, их характеристики по ёмкости за 5-6 лет снижаются вдвое, в то время как у конденсаторов за это же время они уходят в сторону ухудшения на 2-3 порядка.

Для экспресс-анализа различных веществ создан экспериментальный образец полярографа с чувствительностью 10-6-10-8 объёмных процентов. Удалось запустить в серийное производство датчики сейсмических сигналов, у которых ток потребления не превышает 500 мкА при напряжении 0,7 В.

Вызывают интерес мощные газовые резонаторы со стабильным положением пучка, у которых даже при разъюстировке зеркал резонатора до 50 мощность светового пучка и его расходимость практически не изменяются. Отработана эффективная технология изготовления зеркал для резонаторов, которая позволила на заводе «Красный пролетарий» изготавливать их за 30 минут, а не за месяц, как это делалось ранее.

Полезными представляются алгоритмы разложения негауссовых сигналов в совокупность гауссовых распределений, алгоритмы определения точек с определёнными параметрами шумов объекта и создания систем постановки шумов, работающих в противофазе, алгоритмы по параллельной обработке информации, аналогичные тем, что разработаны самостоятельно в МФТИ.

Весьма интересными представляются экзотические разработки по созданию биологических систем обработки информации, построенные на основе культур, выделяемых из спинного и головного мозга телят и из их 6-месячного эмбриона.

Военным представителям Покровского Р.П. следует внимательно присмотреться к предложенной факультетом технологии изготовления микросхем, которая позволяет изготовить их за неделю – две, вместо 6 месяцев, затрачиваемых на это их хвалёным Зеленоградом. Не мешает более пристально присмотреться и к экспериментально изготовленным образцам многослойных конденсаторов, сроки сохранения ёмкостных характеристик которых увеличены на порядок по сравнению с тем, что характерно для серийно изготавливаемых конденсаторов.

На факультете разработана установка для получения низкотемпературной высокочастотной плазмы, которая позволяет увеличить чистоту обрабатываемой поверхности изделий выше 14-го класса. После такой обработки изделия практически не коррозируют. За счёт увеличения чистоты поверхности увеличивается в 1,5-2 раза долговечность зеркал резонаторов в лазерах. Можно на изделия, изготовленные из меди и других металлов, наносить плёнку из SiO2 толщиной до 2 мкм, что позволяет избежать их коррозии. Улучшаются другие характеристики металла, например, в 2-3 раза повышается прочность, в частности, усталостная. На атомном уровне выравниваются шероховатости за счёт образования ионных цепочек между электродом и «бугорками» шероховатости обрабатываемой поверхности. Происходит рекомбинация ионов с электронами, в процессе которой выделяется энергия 15,7 эВ. Выделенная энергия обеспечивает местный нагрев и оплавление шероховатостей. При этом не только устраняется шероховатость поверхности, но и затягиваются имеющиеся на ней микротрещины.

В созданной на факультете плазменно-вакуумной установке возможно моделирование условий создания плазмы до высот порядка 200 км.

На факультете авиационных двигателей ознакомились с тем, что делается по ракетным двигателям. Несомненную практическую значимость имеют разработанные здесь программы расчёта и моделирования работы основных агрегатов и функционально законченных узлов (узлов, имеющих самостоятельное функциональное назначение).

Не менее важны работы по диагностике ракетных двигателей и, в первую очередь, в части выявления информативных признаков и параметров. Установлено, в частности, что применительно к трактам ЖРД и двигателей на твёрдом топливе очень информативным параметром является электропроводность среды. Очень информативным параметром является также концентрация электронов и ионов.

В качестве параметров можно использовать и излучения в различных ИК-диапазонах. Если, например, в факеле двигателя появились всплески электронов, значит где-то горит конструкция (камера сгорания, сопло и т.д.). В качестве средств диагностики используются плазменно-ионные детекторы, голографический интерферометр, СВЧ-интерферометр, спектрометр, масс-спектрометр, ионный анализатор масс, СВЧ-радиометр и зонды с регистраторами. Вся эта аппаратура используется совместно, и в настоящее время делается попытка создания на её основе измерительно-диагностического комплекса.

На кафедре турбомашин основное внимание сосредоточено на поиске путей повышения удельной тяги и снижения удельного расхода топлива. Причём, много внимания уделяется газотурбинным малым двигателям, созданным для тягачей, автомашин большой грузоподъёмности, БТР и т.д. Все работы были сконцентрированы на обосновании рекомендаций для ОКБ и заводов-изготовителей по повышению эксплуатационной надёжности данного типа двигателей в условиях низких температур. Внедрение этих рекомендаций позволило обеспечить надёжный запуск таких ГТД при температурах окружающего воздуха – 40-50°С. Мощность этих двигателей достигает 1400 кВт, и по экономическим показателям они существенно превосходят дизель.

На кафедре воздушно-реактивных двигателей нас заинтересовала открытая при ней отраслевая НИЛ, изучающая горение в воздушном потоке. Совершенствование процессов горения и смешения топлива с воздухом направлено на то, чтобы при сгорании не было дыма. Ведётся работа по снижению токсичности выхлопных газов (окиси углерода, углеводородов и окиси азота). Для самосвала грузоподъёмностью 25 т разработали ГТД с производительностью 600 кг воздуха в секунду. Мощная струя использовалась для выдувания из карьера газов и смога. За час работы этого ГТД карьер освобождался от вредных газов.

В связи с дефицитом времени, на этом пришлось переключиться на ознакомление с работами и исследовательской базой факультета технической кибернетики, который был создан в 1972 г, а к 1984-му уже в полном объёме наладил подготовку инженеров по четырем специальностям, в том числе по прикладной математике, разработке и эксплуатации бортовых ЭВМ и автоматизированных систем управления. На факультете разработано устройство для генерирования случайных и псевдослучайных чисел, и на Казанском заводе математического машиностроения выпущено 10 экземпляров такого устройства под маркой ЕС-6903.

Разработано также ассоциативное запоминающее устройство в виде большой интегральной схемы, но внедрить его в серийное производство не удалось. В Минске не было возможности определить нужное количество устройств в серийной партии, и на этом работа заглохла.

Большой объём работ выполняется по исследованию систем отображения информации и разработке программ для автоматизации процесса проектирования авиационных комплексов. При факультете функционирует вычислительный центр (ВЦ), в составе которого имеются 4 машинных комплекса на базе ЦВМ ЕС-1033. На нём одновременно проводится решение 32-х задач с разных операторских пунктов. Имеются также две машины ЕС-1020, получен наряд на ЕС-1045. Имеется много машин типа СМ, на которых работают в интересах всего института 156 специалистов, в том числе и системные программисты. В наличии также 180 машин типа Д3-28 для студентов, на каждого из которых выделяется 8 часов дисплейного времени. На ВЦ имеется пульт контроля оперативного состояния ВЗУ, который сделан сотрудниками факультета. Он охватывает все машины ЕС-1033 и дисководы всех других машин, контролируя и отображая их состояние на экране ВКУ.

На кафедре прикладной математики, которой руководит ректор, в решении конкретных прикладных задач применяется стохастический подход использования принципа оптимизации Понтрягина, и на практике реализуется концепция векторного критерия и векторный минимакс.

Работу на факультете закончили вечером и решили в заключительный день посетить факультет систем управления и приборостроения, а затем – факультет летательных аппаратов.

Факультет систем управления и приборостроения состоит из 9 кафедр и одной отраслевой лаборатории. Всего по штату 300 сотрудников, из которых 87 преподавателей, в том числе 9 докторов наук. Заслуживают внимания два алгоритма по расчёту стеклооболочек произвольной формы и по расчёту комплексных конструкций, состоящих из композитов и металла. В информационной справке, отправляемой в наш адрес и в СПП при Президиуме АН СССР необходимо отразить особенности разработанных на факультете струйных датчиков для измерения угловой скорости и ионных датчиков для измерения углов атаки.

Интересные для практики результаты получены при изучении градиентов электростатического поля Земли по высоте – это 5-8 В/метр. Ввиду того, что электростатическое поле Земли повторяет её рельеф, с учётом упомянутого значения градиента, специалистами факультета созданы экспериментальные образцы датчиков крена, тангажа и высоты.

По проблемам управления в той или иной форме задействовано четыре кафедры факультета. Основной научной продукцией этих кафедр являются алгоритмы и программы оптимизации систем с распределёнными параметрами. Метод функций Ляпунова используется для учёта нелинейности при решении задачи синтеза оптимального закона управления.

Вместо критерия определения знакоопределённости (критерия Сильвестра) сейчас предложен новый критерий, при применении которого не нужно использовать раскрытие неопределённости. Ряд систем нельзя оптимизировать – это системы, имеющие не единственную реализацию. Их поведение приходится описывать стохастическими методами. Все неравенства делаются односторонними. В этом случае используется минимакс–направление. Если значение минимакса больше 0, то оптимум принципиально не существует.

Самой большой кафедрой на факультете является кафедра конструкции ЛА, на которой около 100 сотрудников, в том числе 5 профессоров, докторов технических наук. Готовят инженеров по четырем специальностям: динамика полёта, технология самолётостроения, проектирование самолётов и ракет.

Основное внимание уделяется вопросам учёта нелинейности геометрии несущих поверхностей и аэроупругости. Создана эффективная нелинейная модель расчёта крыла как многозвенной поверхности.

Кроме этого, других каких-либо серьёзных разработок на факультете не обнаружено. Можно отметить лишь обеспечение парашютной посадки малого дистанционно пилотируемого БПЛА с использованием пароплана, предложения по созданию системы активного подавления упругих колебаний. Интерес могут представить имитатор малоразмерной цели с эффективной отражающей поверхностью примерно 0,1 м2 и приёмо-передающее устройство для дистанционного управления БПЛА с дальностью действия около 10 км.

На разработанном БПЛА, скорость полёта которого равна 200 км/ч, применены электростатические датчики крена и тангажа. Двигатель поршневой на 5 л.с. Посадка на лыжу, в том числе и на воду. Взлёт с любого носителя и без него.

На факультете почему-то занимаются и не профильной для него работой. В частности, большая работа ведётся по глубоководным аппаратам с погружением до 6000 м. Разрабатываются гидроакустический и фототелевизионный комплексы – один на углубителе, а другой на носителе с крылом. Необходимо обеспечить 100 часов непрерывной работы автономного источника электроэнергии с выходной мощностью 1 кВт, но пока такого источника найти не могут. Поэтому при проведении экспериментов на судах ВМФ (они являются заказчиками) подачу питания приходится обеспечивать с борта судна, что существенно затрудняет приём телевизионных сигналов.

В 17.30 собрались у ректора для подведения итогов и постановки задачи по оформлению институтом информационных справок по всем результатам исследований, которые вызвали у нас практический интерес.

Мне уже в третий раз пришлось бывать в командировках с представителем СПП при Президиуме АН СССР капитаном первого ранга В.Н. Кузнецовым, сыном легендарного Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова. Этот человек невольно порождает у контактирующих с ним людей положительные эмоции. Выдержанный, с тонким чувством юмора, деликатный, ненавязчивый, душевный, очень скромный, человек дела и вдумчивый учёный, отлично знающий свою специальность. Работать с ним (даже в очень напряжённом режиме) приятно.

С 28.05.1984 г. по 02.06.1984 г., в соответствии с директивой заместителя министра обороны по вооружению, группа специалистов 46 ЦНИИ МО в составе Шибанова Г.П., Гурова А.А. и Тютюнника Ю.Ф. была откомандирована в Уральский научный центр АН СССР (УНЦ) и Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (УПИ) для ознакомления на месте с результатами научных исследований, которые целесообразно использовать в интересах оборонной тематики.

В Свердловске сразу же были приняты председателем УНЦ академиком Вонсовским С.В., который на установочную беседу с нами пригласил директоров всех входящих в УНЦ институтов: металлургии, физики металлов, химии, электрохимии, геофизики и экологии. Было доложено, что УНЦ создан в 1970 году на базе Уральского филиала АН СССР, который существовал до этого уже в течение 40 лет, и поэтому УНЦ имеет уже кое-какие серьёзные научные наработки.

После этой беседы по приглашению академика Ватолина Н.А. направились в Институт металлургии. Основные силы института направлены на порошковую металлургию с акцентом на получение порошков из комплексного сырья Урала: из чугунов продувкой расплава воздухом и методом растворения и осаждения. Всесторонне изучаются свойства порошков, полученных из местного сырья. Большое внимание уделяется выделению из шлаков и возврату в производство редких металлов, извлечению из слабых руд ниобия, который нужен для сталей, работающих в условиях низких температур.

Заслуживает внимания технология получения ферросилиция и ферросиликобария, при растворении которых в щёлочи выделяется большое количество водорода, необходимого в значительном количестве для воздухоплавательных подразделений ВВС. Не меньшего внимания заслуживают и аустенитные стали с фазовым наклёпом, которые позволяют получить немагнитные прочные стали для корпусов минных тральщиков и изготовления немагнитных деталей судовых двигателей. Вместе с тем нельзя забывать, что в немагнитных сталях содержится более 20% никеля, что делает их не только дорогими, но и очень вязкими. Последнее же приводит к возникновению серьёзных трудностей при механической обработке изготовленных из такой стали деталей. В СССР имеются всего два завода, которые при участии института освоили выпуск отдельных деталей из немагнитной стали: на Барнаульском заводе тяжёлого машиностроения освоено изготовление шатунов для судовых дизелей, а на Уралмашзаводе – бандажных колец для турбогенераторов, основная масса которых покупается у зарубежных поставщиков за золото. Немагнитные корпусные стали выпускает НПО «Прометей» в Ленинграде, но, к сожалению, в листах такой стали при воздействии на них морской воды начинается коррозионное растрескивание.

По бронематериалам полезная беседа состоялась с академиком Садовским В.Д. Он поведал нам о том, что поставляемые судостроительной промышленности броневые стальные листы толщиной более 80 мм, полученные на основе электрошлакового переплава, чище по сульфитам, но склонны к межкристаллитному излому, поскольку в них содержится фосфор.

Практическую ценность имеют предложения института о лазерном нагреве электротехнической стали с очень большими скоростями (1000 и более градусов в секунду), что позволяет после такого их отжига уменьшить вдвое магнитные потери.

Установлено, что охлаждение броневых листов водой после их выхода из прокатного стана позволяет повысить прочность на 20%. Освоено изготовление мощных постоянных магнитов из редкоземельных элементов и термостабильных магнитов на основе порошковой металлургии за счёт подбора материалов с различными магнитными моментами.

Интересны технологические разработки получения паст и порошков для печатных плат, изготовления из селенида цинка зеркал резонаторов лазерных систем и получения чистого кремния с заменой в технологическом процессе угля торфом или карбидом кремния.

29.05.1984 г. прибыли в Институт физики металлов (директор чл.-кор. АН СССР Михеев М.Н.). Начали с того, что ознакомились с работами, которые проводятся в институте по сверхпроводящим материалам и ферритам. Установлено, что при радиационном воздействии на них электронным потоком плотностью около 1020 нейтронов на 1 см2, их характеристики проявляют радиационную ползучесть. Для длинноволновых приёмопередатчиков на основе ферромагнетиков созданы низкочастотные излучатели и приёмники на 5, 10, 25 и 50 Гц. В излучателях вместо магнитострикции используются изгибные колебания, что позволило существенно уменьшить габариты излучателей и увеличить сроки их службы вдвое. Своими силами в институте создан плазмотрон, позволяющий напылять иридий на изготовленные из вольфрама катоды мощных электронных ламп, что делает их эмиссионно-стойкими.

Представляется обнадёживающей попытка замены золота на сильноточных контактах палладием, поскольку при такой замене в 6 раз повышается надёжность и долговечность контактных пар, что особенно важно для систем, рассчитанных на длительные сроки эксплуатации в условиях агрессивной (химически активной) среды.

Заслуживают внимания созданные на основе тройного соединения CdCr2Se4 приёмники излучений с окном прозрачности от 1 до 30 мкм, а также магнитные полупроводники из окиси европия, изготовленные в виде плёнки для оперативной памяти с ячейкой в 1 мкм, на которую запись информации (и считывание с неё) производится газовым лазером.

Большой объём исследований в институте проводится по свинец-висмутовым теплоносителям для атомной энергетики, по снятию нагара с деталей стрелково-пушечного вооружения физико-химическими методами, по созданию оптики для ИК-систем с диапазоном 8-14 мкм и коэффициентом пропускания выше 60%.

Весьма полезными являются работы по повышению долговечности медно-угольных щёток за счёт совершенствования технологии их изготовления и работы по созданию технологии нанесения покрытий толщиной 1-3 мкм из цинкового порошка на кремний-органический связующий материал.

Затем прибыли в Институт электрохимии (директор – чл.-кор. АН СССР Барабошкин А.Н.). В институте ведутся работы по высокотемпературной электрохимии, получению благородных металлов в виде покрытий (например, гальванопластика), получению кальция, очистке урана, получению различных материалов электролизом (водорода, кислорода и других газов из воды и воздуха), созданию топливных элементов для АЭС, источников тока на геотермальных средах и датчиков-газоанализаторов. Проводятся исследования по проблемам получения молибдена, иридия и других тугоплавких металлов из расплава, жидкостного барирования поверхностей штампов, пресс-форм для их упрочения с использованием расплава; по глубокой вытяжке и деформации нержавеющей стали, титана и труб из циркония.

В промышленных масштабах отработана технология палладий-индиевого покрытия для скользящих контактов и зубных коронок (по цвету золота высшей пробы). Заслуживают внимания технологии получения водорода из твёрдых электролитов и на основе электролиза воды, а также установка получения чистого кислорода из воздуха для медицинских целей с помощью использования электроэнергии от промышленной сети.

Среди законченных разработок института практический интерес могут иметь:

  • Кристаллы из бронзы, которые под воздействием электрического напряжения меняют окраску и могут быть использованы в качестве высоко- надёжных индикаторов напряжения.
  • Получаемые из расплава иридиевые катоды Ф 100-150 мм с большим выходом электронов, позволяющим получить электронный ток до 100 А с одного см2 площади катода.
  • Сложные порошковые составы для формирования сверхсильных магнитов, построенные на основе соединений кобальта и титана, кобальта и самария и др.
  • Технология барирования изделий из простой стали вместо использования высоколегированной стали при изготовлении деталей, работающих на износ при отсутствии ударных нагрузок.
  • Использование топливных элементов в наземных энергетических установках, поскольку их КПД достигает 53-55% и на 1 кВт выходной мощности в них приходится всего 10 кг веса. Следует заметить, что высокотемпературные топливные элементы менее опасны в работе, чем низкотемпературные. Ресурс получен более 10 000 часов. Элементы были изготовлены из керамики, каждый из них даёт напряжение 1,1 В. Была создана батарея из 100 элементов на 110 В. Неудобство использования такой батареи состоит в том, что она требует предварительного (в течение 5-10 мин) подогрева до температуры 900-1000°С. На 1 кВт/час требуется расход 1 м3 Н плюс 10 м3 воздуха или 2 м3 кислорода.
  • Модуль получения кислорода из воздуха или из продуктов жизнедеятельности человека (СО2 и пары воды), дающий 36 литров кислорода в час и состоящий из 12 элементов, вес 160 г, габариты 20×40×160 мм. Неудобство эксплуатации – требуется предварительный подогрев модуля до 800-1000°С.
  • Датчики для контроля газового состава выхлопа двигателей на кислород и хлор, позволяющие обеспечить автоматическую регулировку работы автомобильных двигателей, снизить расход топлива на 5-7% и существенно уменьшить загрязнение воздушной среды.
  • Технология получения танталового порошка (для изготовления танталовых конденсаторов) из бедного сырья, которое вначале плавится с железом, а затем с твёрдыми окислителями (сульфатом кальция, калия и т.д.) без фтора до выделения тантала.
  • Технология извлечения германия из железных руд и из чугуна.

В институте ведутся интенсивно работы по созданию высокоэффективных литиевых батарей. Однако результаты неутешительные. По теории на 1 кг веса может быть получена мощность 1100 вт. Сейчас же получается пока в 3-8 раз хуже, причём результаты экспериментов оказываются неустойчивыми. Достигнута выходная мощность лишь в пределах 2,8 — 3,8 Вт/см2 площади электрода.

После ознакомления с результатами исследований и исследовательской базой института подвели итоги с директором института и заведующими лабораторий Неуйминым А.Д., Степановым Г. К. и Окуневым А.И. От приглашения перекусить вежливо отказались, поскольку все чувствовали себя уставшими до предела.

30.05.1984 г. прибыли в Институт геофизики. По штату в институте 331 сотрудник, из них 40 человек работают в обсерватории «Арти», расположенной в 170 км от Свердловска. В институте – один чл.-кор. АН СССР, 7 докторов наук и 45 кандидатов. Структурно институт состоит из отдела геофизического приборостроения, 8 лабораторий (геомагнетизма и магнитометрии, скважинной магнитометрии, сейсмометрии, индукционных зондирований, региональной гравиметрии), 5 научных групп (геодинамики, феррометрии, изучения физических свойств грунтов, изучения состава пород и руд).

К основным направлениям исследований института относятся:

  • Работы по закреплению грунтов и их разрушению.
  • Геодинамические процессы и внутреннее строение Земли применительно к Уральскому региону.
  • Региональные исследования земной коры и верхней мантии Урала.
  • Совершенствование методов и средств поиска полезных ископаемых.
  • Геофизические исследования сверхглубоких скважин.
  • Разработка новой геофизической аппаратуры и комплексов, их постоянное совершенствование.

Заслуживают внимания разработанные в институте магнитометры, которые позволили провести замеры на глубине 12 000 м в сверхглубоких скважинах, пробуренных на Кольском полуострове. Практическую ценность имеет изготовленная специалистами института аппаратура для измерения магнитных и электрических полей, которая позволяет проводить индукционное зондирование до глубины 1500 м. Не меньшую практическую значимость имеют данные по изменению магнитного поля по времени года и по приливам на Земле по отдельным участкам Урала, достигающие 16 галл. Полезной представляется аппаратура для частотной разведки мёрзлых грунтов, работающая в диапазоне частот от десятков герц до десятков килогерц.

К сожалению, в институте не проводятся работы по установлению закона изменения электростатического поля Земли в зависимости от рельефа местности в условиях Урала, где оно может иметь значительные искажения под воздействием различных металлических руд, характерных для этого региона.

Институт химии был создан на Урале в 1951 г. По докладу директора – чл.-кор. АН СССР Швейкина Г. П. – в его штате 409 сотрудников, в том числе 12 докторов и более 80 кандидатов наук. Структурно институт состоит из 15 научных лабораторий: 10 – по неорганическим материалам и 5 – по органике.

В институте за последние годы созданы:

  • интерметаллиды галлия в виде монокристаллов для приборов ночного видения;
  • технология получения гидрида алюминия-лития, позволившая поднять за счёт катализатора выход конечного продукта до 98% вместо 10-15%, которыми довольствовались до недавнего времени;
  • припои для соединения керамики с керамикой и керамики с металлом. Наносят припой при температуре 300°С, а затем выдерживают при температуре 600-800°С;
  • технология получения галлия из отходов алюминиевого производства;
  • пороговые элементы для противопожарных систем с окисным переходом, т.е. с магнитными и электрическими скачками в точке фазового перехода;
  • диэлектрики на основе двухвалентного европия для записи информации, циркулирующей в бортовой информационной сети;
  • технология получения алюминиевого порошка с добавлением в него 0,3% редкоземельных элементов, что позволяет разрыхлить плёнку из AL2O3 и повысить скорость его горения. При добавлении такого порошка во взрывчатые вещества на 10% увеличивается их бризантность;
  • фторорганические соединения для покрытия трущихся поверхностей с целью снижения до минимума коэффициента трения;
  • безвредные для человека новые смазочные материалы на основе титано-органических соединений и глицерина, растворимые в воде и пригодные для консервации и расконсервации изделий, изготовленных из металла;
  • обнадёживающие противоопухолевые препараты, проверка которых проводится на приматах в ряде медицинских учреждений Свердловска;
  • клеи для склеивания ферритов на основе эпоксидных смол с титано-органическими соединениями;
  • краски на основе мышьяка для покраски днищ кораблей, которые днище делают чистым от биологических наростов.

31.05.1984 г. прибыли в Институт экологии. По численности он равен полноценному научно-исследовательскому отделу, в котором исследованиями занимаются менее 100 человек. Основные его научные интересы связаны с функционированием Белоярской атомной станции и с тем, как обеспечить радиационную безопасность персонала и местного населения.

Делаются попытки создания радиопротекторов, т.е. веществ, повышающих устойчивость организма к негативному воздействию на него ионизирующего излучения. Создан комплекс средств, позволяющих вывести из организма до 80% тяжёлых металлов и радиоизотопов от общего их количества, введенного в организм.

Особый интерес представляют собой исследования, выполненные непосредственно на Белоярской АЭС, на которой в 1979 году была открыта соответствующая лаборатория института. В этой лаборатории проводились интенсивные исследования по сравнительной радиочувствительности растений, произрастающих в районе расположения самой АЭС, и жилого городка, где проживает основная часть сотрудников станции. Велись исследования по использованию фосфогипса как продукта уранового производства, по сбросу тёплой воды, конденсируемой из пара, проходящего через турбины, в Ольховское болото, а затем в реку Ольховка и в реку Пышму. Особое внимание уделялось при этом загрязнениям сбрасываемой воды Цезием-137 и тритием.

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что выращивание карпа в садках в тёплой воде, сбрасываемой с АЭС, с искусственным кормом позволяет получить рыбу нерадиоактивную. Рыба, живущая в естественных условиях водоёма, имеет примерно в 10 раз более высокую радиоактивность за счёт того, что она питается растениями, насыщенными радионуклидами и живностью, обитающей в придонной части и в донных слоях, где оседают радионуклиды, сбрасываемые АЭС.

Очень важным для практики является то, что при замораживании озера и рек лёд оказывается нерадиоактивным – радионуклиды оседают в донных отложениях.

После осмотра АЭС и ознакомления с результатами исследований лаборатории побывали в жилом городке Белоярка. Он расположен на лесистом холме очень удачно, примерно в 10 км от АЭС, красиво распланирован, сосновый и смешанный уральский лес постарались сохранить в его естественном виде, все здания улучшенной комфортности.

Продолжение следует

Ваш комментарий будет первым

Написать ответ

Выш Mail не будет опубликован


*


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика