Без лишних деталей


Дмитрий Аркадьевич Лежаков - мой собеседник - в недалеком прошлом представитель двигателестроительной 'оборонки'. Занимался он математическим моделированием аэро- и гидродинамических процессов. В настоящее время преподает в авиационном вузе. Я дал ему прочитать ранее подготовленные материалы темы номера, и они его сильно взволновали. Не своим содержанием, а 'беспросветным оптимизмом' авторов, по выражению Дмитрия Аркадьевича.

Вы с самого начала поняли, что ваше призвание - математическое моделирование физических процессов?

- Нет, дело в том, что я всегда хотел знать, над чем я работаю. На режимных предприятиях когда-то было заведено так, что каждый выполнял только порученную ему работу, а для чего это? куда это пойдет? - мало, кто знал. Поэтому, еще в институте, я понял, что нужно становиться 'управленцем', специалистом по управлению процессами - чтобы управлять изделием, его сначала нужно до тонкостей изучить. А лучший способ изучить - написать матмодель. В общем, применил 'военную хитрость'…

Много лет вы наблюдали, как совершенствуется техника, как становится все сложнее…

- Вы имеете в виду конструктивную сложность? Далеко не всегда. А если говорить, например, о такой технике, как авиационные двигатели, так и подавно. Поршневые моторы последних выпускавшихся типов чрезвычайно сложны в конструктивном плане! Первые пришедшие им на смену турбореактивные двигатели с центробежными компрессорами были, наоборот, очень простыми. Проектировать их, правда, гораздо труднее. Рассчитывать режимы… Там много тонких моментов, связанных с неустойчивостью работы компрессора, камер сгорания, там нужно заботиться о геометрии сопла…

Но, в общем, постепенно начинается конструктивное усложнение. То одна деталь добавляется, то другая. Стоимость, конечно, растет. Осевой компрессор - вообще очень сложная и дорогая штука. Но если мы возьмем какой-то новый физический принцип, то зачастую на его основе можно создать конструктивно более простое изделие. Принцип прямоточного двигателя, например. В нем нет ни одной вращающейся детали!

Но 'на земле' такие двигатели не работают…

- Дело не в этом. Главное, что в 'прямоточнике' мы заменили механическую деталь физическим процессом! Как вы думаете, что надежнее? Можете ли вы представить, чтобы при каких-то условиях 'вышла из строя' ударная волна? Скачок уплотнения? Или чтобы ее 'заклинило'? Или чтобы она 'поломалась' из-за температурных напряжений?

Вот это - главное! Но теоретические и расчетные трудности здесь очень велики. Такой двигатель представляет собой чрезвычайно простое в конструктивном плане изделие, но чрезвычайно сложное - как 'конструкция', состоящая из протекающих в нем физических процессов. Вот почему я привожу этот пример. Мы берем новый физический принцип и - р-раз! Видим, что наше устройство стало конструктивно проще. Там стало меньше деталей. Потом начинаются усовершенствования, доработки… Конструкция усложняется, опять становится много деталей… И в какой-то момент надо брать новый принцип, который вновь приведет к тому, что половину деталей можно будет выбросить без ущерба для функциональности. Короче говоря, используемые физические принципы становятся все более сложными, трудно их рассчитывать, трудно строить модели, но конструктивно изделия становятся проще! Это страшно красиво!

Вы говорите, что прямоточные двигатели не работают на земле… Что ж, сегодня это так. А что будет завтра? Когда в прошлом году я прочитал статьи об испытаниях Х-43А[27 марта 2004 г. на полигоне в Калифорнии успешно прошел испытательный полет экспериментального гиперзвукового беспилотного самолета NASA Х-43А. В качестве двигателя в нем использовался ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Достигнутая скорость - 7М (в семь раз быстрее звука, 8350 км/час). - Ю.Р.] и особенно о тех трудностях, которые удалось преодолеть инженерам из NASA, когда потребовалось синтезировать расчетным путем геометрию газовоздушного тракта, способную в динамике реализовать законы управления процессами горения, вообще - термодинамическим циклом двигателя, я был в восторге! Там знаете сколько разных процессов одновременно происходит! И это при высоких давлениях и температурах, а значит - сплошные нелинейности и взаимовлияния. Колоссальные сложности для моделирования…

Какие трудности стоят на пути отечественных создателей техники будущего?

- Думаете, буду жаловаться, что денег не хватает? Нет, про деньги говорить не буду. На мой взгляд, есть гораздо более серьезная проблема. Еще несколько лет назад ее не было, а сегодня - уже есть, обозначилась…

Падает уровень технического образования?..

- Да, многие об этом говорят, но их не слышат. Или не очень громко говорят… Принято ведь считать, что наши вузы готовят невероятно грамотных специалистов. Товарищи ученые, доценты с кандидатами… Ну нельзя же так обманывать себя!

Техника завтрашнего дня будет конструироваться при помощи такой лютой математики, что… И физику нужно знать не 'вообще', а 'конкретно'. Чтобы ее так узнать, с ней нужно возиться в лабораториях! Нужно ее 'через руки' пропускать! У нас нет таких лабораторий… А в математике нужна практика, как в иностранных языках. Если не решаешь задачи - быстро дисквалифицируешься. По себе сужу - два года не работал (так обстоятельства сложились), так еле-еле мозги 'размял'!

Чтобы делать что-то новое в технике, нужно чтобы кто-то взял на себя функции лидера в работе. Этот 'кто-то' должен быть увлечен делом, знать его до тонкостей! Как пианист-виртуоз клавиатуру инструмента! И ему должно хотеться сделать что-то небывалое! Это, можно сказать, романтика… Так вот, этой романтики в вузах становится все меньше и меньше. Я вам говорю - скоро вы не найдете ни одного подходящего романтика.

Но романтику, согласитесь, очень трудно вписать в учебные планы институтов…

- Ее нужно 'вписать' в учебные планы детских садов! И начальной школы! Именно там в детях на короткое время просыпается что-то такое… Интерес к строительству окружающего мира - я бы так это назвал. Желание создавать.

Если этот импульс не получит поддержки со стороны воспитателей и учителей, то потом его уже не добыть.

Вот уважаемый профессор[Профессор О. А. Волков. См. его интервью в этой теме номера. - Ю.Р.] рассказал о вычислительных свойствах физических процессов. Отлично! Но у меня возникает вопрос: где мы возьмем достаточное количество молодых людей, которые, узнав о возможности создания таких замечательных вычислительных устройств, загорелись бы этой идеей? А я говорю - их негде сейчас взять, их нужно лет 15-20 воспитывать. А до этого решить вопрос с кадрами учителей и преподавателей, способными это сделать.

А насчет изобретательства, ТРИЗ и т. п. - это все, прошу прощения, беспросветный оптимизм, не имеющий у нас никакой реальной почвы. Ну когда, ответьте мне, изобретатель был в почете? Да никогда такого не было! Ни в России, ни в СССР. И сегодня нет. Изобретатель - в сознании большинства людей - странный такой человек… Да вы поинтересуйтесь у родителей, многие ли из них готовы поддержать у детей тягу к техническому изобретательству?

А ведь изобретатели, как и талантливые ученые, - это же наше будущее. Как сейчас стало модно говорить - это наше всё. Взять тот же гиперзвуковой двигатель… Интересно, кто сделает следующий шаг - спроектирует прямоточный двигатель с подвижной системой скачков уплотнения, которая возьмет на себя 'роль' компрессора? Естественно, для решения этой задачи нужно будет воспользоваться чем-то еще… Скорее всего, взять что-то из области акустики больших мощностей… За счет интерференции ударных волн построить что-то типа 'ротора', способного компремировать газ при нулевых скоростях набегания… Красивая задача! Но кто возьмется решать?


Практичная теория: очисть свой ум

«Инерцией, присущей технической терминологии, прежде всего и объясняется инерция мышления. Изобретатель ”думает словами”, и эти слова - неощутимо для изобретателя! - подталкивают его в определенном направлении. Чаще всего в направлении уже известных технических идей, для которых и была создана терминология».

(Генрих Альтшуллер, «Алгоритм изобретения»)

«Мы заменяем термины словом ”штуковина”, оно играет у нас ту же роль, какую играет в математике ”икс”. Поначалу инженеры посмеивались, заменяя ”штуковиной” привычные термины ”вибродатчик”, ”экстрактор”, ”опалубка”, ”коррелометр”. Но довольно скоро обнаружилось, что любую задачу можно изложить без терминов».

(Генрих Альтшуллер, «Краски для фантазии»)

Итак, «штуковина»… Как же непросто выкинуть из сознания образы монитора, системного блока и клавиатуры… И «многоножек»-микросхем на плате…

Хорошо. Должна ли «штуковина» иметь монитор? Да нет, наверное. Сам по себе к процессу обработки информации он никакого отношения не имеет. Так же, как и клавиатура. А системный блок? Внутри этого «ящика» протекают вычислительные процессы… В объеме этого «ящика». А сколько места занимают процессы? Сколько им нужно выделить пространства, чтобы им там было комфортно «протекать»? Чувствуете, как начинают отступать привычные представления по мере того, как мы уходим от традиционной терминологии?

И какие, вообще, процессы нам нужны? Сколько их «взять»? И в каких «пропорциях»? Принципы конструирования инженерных систем из отдельных узлов (элементов) необходимо распространить на процессы создания физических систем обработки данных, однако роль «элементной базы» теперь будут играть сотни и тысячи открытых учеными физических явлений и эффектов. Осуществление этого потребует глубокой перестройки сознания разработчиков, в частности, отказ от привычных понятий «узел» или «элемент» в пользу понятий «явление», «процесс». В сборнике «Дерзкие формулы творчества» Г. С. Альтшуллер писал: «Известно свыше пяти тысяч физических эффектов и явлений… Каждый эффект может служить ключом к большой группе изобретательских задач. Однако специалист в лучшем случае знает 150-250 эффектов и явлений… Изобретательский потенциал физики используется в очень небольшой степени, хотя уже разработаны методы, позволяющие целенаправленно определять, какой именно физэффект нужен для решения той или иной задачи».

Артем Калиновский

[ar_ka@ua.fm]







 

Главная | В избранное | Наш E-MAIL | Добавить материал | Нашёл ошибку | Наверх