Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

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.

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.