Авиация ХХ века началась с удачного полета Орвилла Райта на созданном им и его братом Уилбером хрупком деревянном аэроплане в 1903 году, а закончилась демонстрационными полетами советского сверхгиганта "Мрия" с орбитальным "Бураном" на спине. Первый год нового столетия стал для авиации трагическим. Оказалось, что огромные пассажирские авиалайнеры могут быть использованы террористами в качестве воздушных торпед... Да и обычные авиационные катастрофы пока еще не становятся редкостью.
По роду своей деятельности мне приходилось встречаться и работать со многими выдающимися конструкторами исторического двадцатого века. Думаю, что читателям будет интересно знать, о чем спорили, какие проблемы обсуждали С. П. Королев, В. П. Мишин, М. В. Келдыш, О. К. Антонов, В. П. Глушко, В. М. Мясищев, Н. Д. Кузнецов, А. М. Люлька, Б. С. Стечкин, Р. Л. Бартини, Г. Е. Лозино-Лозинский, П. В. Цыбин, о чем мечтали эти влюбленные в свою страну и авиацию люди.
В процессе наших дискуссий родилась новая научная дисциплина - экоматермика. Если созданием сложного машинного организма длительное время занимается большое количество высококвалифицированных специалистов, такой организм должен иметь хорошо упорядоченную структуру, совершенно одинаковую для самых разных систем. Это мнение, высказанное как-то Королевым, запало в мое сознание, и я на протяжении двух десятков лет проверял его на самых разных примерах, пока не нашел нужные соотношения. "Задача Королева" была решена!
Оказалось, что подавляющее большинство сложных систем, неважно, созданы они человеком или природой, имеют четкую структуру с одинаковыми соотношениями между термодинамическими параметрами. Основных жизненных потребностей у любого организма всего пять: энергетическая (Э), транспортная (Т), безопасностная (Б), производственная (П) и информационная (И). Следовательно, такой параметр организма, как масса, делится всего на пять частей, каждая из которых обеспечивает определенную потребность. На примере самых разных живых организмов мы видим, что так называемые фрактально-кластерные соотношения (ФКС) у всех примерно одинаковые. ФКС для человека ("венца природы") принимаются за эталонные:
Э (38 %) + Т (27 %) + Б (16 %) + П (13 %) + И (6 %) = 100 %.
Существо фрактально-кластерного анализа заключается в кластеризации элементов организма (существующего или вновь создаваемого) по упомянутым выше пяти потребностям высшего уровня и в дальнейшем сравнении полученных результатов (в предположении обязательного соблюдения фрактальности - подобия части целому) с эталонными ФКС. Напомним, что слово "кластер" означает гроздь. Например, энергетический кластер самолета включает двигатели, баки с топливом, аккумуляторы энергии (электрические, пневматические, пиротехнические и т. д. ), запасы пищи для пассажиров и экипажа, теплообменники, внутреннее освещение кабины и салонов, причем все это по массе должно составлять 38 % от общей массы самолета.
Аналогично анализируются и другие потребности. Транспортная потребность, т. е. сама возможность перемещаться по воздуху или по земле (воде) и перемещать пассажиров (грузы) для самолетов реализуется крылом, частично - фюзеляжем, шасси, килем и стабилизатором, элементами силового набора, воспринимающего нагрузки от крыла, шасси, киля и стабилизатора, пассажирскими креслами и элементами крепления груза. Масса этого кластера (в идеале) - 27 % от общей массы.
Потребность в безопасности реализуется системами пожаровзрывопредупреждения и пожаротушения, прочностью фюзеляжа, кислородной системой, срабатывающей при разгерметизации салона, набором спасательного оборудования (жилеты, надувные плоты, средства аварийной эвакуации и т. д. ) и средств защиты, катапультируемыми креслами (для боевых самолетов), медицинскими и дезинфицирующими средствами, туалетами, ремнями безопасности, аварийными системами (слива топлива, освещения, обогрева и т. д. ). Относительная масса кластера -- 16 %.
Производственный (технологический) кластер включает погрузочно-разгрузочные средства, перевозимый груз (пассажиров с багажом), средства сохранения в полете условий транспортировки груза и т. д. Относительная масса -- 13 %.
Информационный кластер включает систему управления как бортом, так и движением самолета, экипаж, средства передачи информации, сигнализацию и т. д. Его относительная масса - 6 %.
На пути к авиации ХХI века стоит много препятствий в виде недофинансирования, старения кадров, износа оборудования и т. д. Однако главный фактор нашего отставания от мирового уровня - отсутствие государственной поддержки плодотворных идей. Люди, работающие в авиационно-космической технике, хорошо знакомы с историей летательного аппарата нового типа - ЭКИП ("летающая тарелка") и его главного конструктора профессора Л. Н. Щукина (к сожалению, ныне уже покойного). В каких только инстанциях не звучали его мольбы - все напрасно! И это при великолепных отзывах наших академиков и ведущих авиационных специалистов. А история "Бурана"?
Причина многих наших бед в том, что, в отличие от США, у нас до сих пор нет правительственной глобальной модели развития человечества и России. Теоретические предпосылки к ее созданию есть - это экоматермика, рассматривающая авиацию, космонавтику, Россию и все человечество в качестве организмов, совершенство которых оставляет желать лучшего. Понять тенденции развития организмов - основная задача экоматермики.
Многие талантливые главные конструкторы, например, В. М. Мясищев, утверждали, что самолеты падать не должны в принципе... и испытывали в летных условиях отделяемые пассажирские салоны, снижающиеся на парашютах. Академик В. П. Мишин недоумевал, почему авиация не берет у космонавтики парашютно-реактивную систему спасения людей, используя ее только для десантирования грузов? Анализ такой хорошо отработанной машины, как Ту-154 (она эксплуатируется в Китае, Сирии, Польше, Венгрии, Румынии, Корее) говорит, что необходимо увеличить массу кластера, обеспечивающего безопасность. Резерв составляет 19 %, что эквивалентно массе почти 3 т. Ничего практически не изменяя в конструкции лайнера, а "просто" снабдив его парашютно-двигательной системой спасения и средствами отстрела консолей, можно обеспечить высокий процент выживаемости пассажиров.
Работая над самолетом "Атлант" , мы с В. М. Мясищевым мечтали об отделяемых пассажирских салонах повышенной вместимости, которые в случае аварии самолета приземлялись бы на парашютно-двигательной системе (ПДС).
Но существует и более перспективное средство спасения - дискообразное крыло. В СССР под руководством "Отца русского дископлана" , как называл себя работник ЦАГИ М. В. Суханов, были успешно испытаны планеры "Дископлан-1" и "Дископлан-2" (сейчас они экспонируются в Монинском музее авиации), совершенно не подверженные выходу на критические углы атаки и плоскому штопору. У этих аппаратов только один недостаток - низкое аэродинамическое качество (не более 5), не позволяющее конкурировать с магистральными авиалайнерами. Однако применение вращающегося дискообразного крыла позволяет подбором профиля и скорости вращения увеличить аэродинамическое качество как минимум в два раза. Успешные, хотя и сугубо предварительные, "летные испытания" моделей позволяют представить вид будущего Ту-154, имеющего укороченное крыло и еще одно крыло в виде вращающегося диска из легкого композитного материала. Верхний тяговый двигатель заменяется подъемным, размещаемым во втулке вращающегося крыла, создавая вихревой эффект повышения подъемной силы, существенно укорачивающий, а то и сводящий до нуля дистанцию разбега перед взлетом и пробега после посадки.
Необходимо и в гражданскую авиацию внедрять заправку топливом в воздухе. Кстати, о самом топливе. Почти весь цивилизованный мир сейчас, на пороге энергетического голода, летает на синтетическом горючем JP-10. Как стало известно из сообщения министра природных ресурсов Юрия Трутнева, нефть в России закончится в 2015-м, а газ - в 2025 году. Думается, пора и нам разворачивать работы над синтетическими топливами, особенно перспективными капсулируемыми. Они, как показывают исследования в Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова, имеют неоспоримые энергомассовые преимущества перед существующими и позволяют рассчитывать на применение пульсирующих детонационных процессов в целях кардинального повышения эффективности двигателей.
