АКАДЕМИК БОРИС СЕРГЕЕВИЧ СТЕЧКИН -

СНОВОПОЛОЖНИК ТЕОРИИ

ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Юлиан Николаевич Нечаев, профессор ВУНЦ ВВС "ВВА им. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина", д.т.н.

 

(Окончание. Начало в № 3 - 2011 г.)

 

26 января 2011 г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках XXXV Академических чтений по космонавтике был проведен Симпозиум, посвященный 120-летию со дня рождения академика Б.С. Стечкина. Данная статья подготовлена на основе доклада Ю.Н. Нечаева, сделанного на этом Симпозиуме.

Главная научная заслуга Б.С. Стечкина состоит в том, что он еще в конце 20-х годов прошлого века сумел предсказать и теоретически обосновать возможность создания нового типа двигателей для авиации - воздушно-реактивных, которые обеспечили качественный скачек в ее развитии. Эти перспективы были раскрыты им в работе "Теория воздушного реактивного двигателя", которая была опубликована в 1929 г. в журнале "Техника воздушного флота" [1]. Эта работа предвосхитила более чем на два десятилетия развитие авиационной науки и техники. В эпоху, когда в авиации использовались только поршневые двигатели, которые к тому же были еще далеки от совершенства, Борис Сергеевич предложил новый тип двигателя, дал теорию его расчета и указал путь развития новой реактивной авиации на годы вперед.

Этот труд Бориса Сергеевича имел всемирное признание. И особенно важно то, что в нем были заложены основы современной теории ВРД, которые получили дальнейшее развитие в последующих трудах самого Б.С. Стечкина и его учеников и последователей. Это дает нам основание по праву считать Б.С. Стечкина основоположником теории воздушно-реактивных двигателей.

Борис Сергеевич к идее ВРД пришел не сразу и не случайно. Теоретической основой для решения этой проблемы явились его обширные знания в области классической термодинамики, теоретической гидромеханики и теплотехники. Достаточно указать на то, что Н.Е. Жуковский в 1920 году, будучи освобожденным постановлением Совнаркома СССР от обязательной учебной нагрузки в МВТУ (в целях высвобождения времени для научной деятельности и руководства ЦАГИ), поручил чтение курса лекций по гидромеханике своему ближайшему ученику Б.С. Стечкину. Именно глубокое знание теоретической гидромеханики и теплотехники привели Б.С. Стечкина к идее о возможности применения ВРД в авиации, которую можно отнести к крупнейшим открытиям XX века.

Эту идею Б.С. Стечкин долго вынашивал, но изложил впервые не в печати, а на одной из лекций по курсу гидродинамики студентам МВТУ. Излагать свои новые научные идеи на лекциях - было характерной чертой Бориса Сергеевича. Так он поступил и на этот раз. Слух о новой теории Стечкина быстро распространился среди московских ученых и инженеров-авиаторов. Командование ВВС приглашает Бориса Сергеевича прочесть эту лекцию публично в Большой аудитории Дома Красной Армии. Затем он делает доклад на эту же тему на научной конференции в ЦАГИ. Поступают настоятельные просьбы - опубликовать лекцию о новом двигателе в печати. Так, в 1929 г. появляется по настоятельному требованию коллег и друзей уже ставшая известной работа "Теория воздушного реактивного двигателя".

Условия к практическому созданию реактивной авиации в СССР созрели только к 1944 г. 18 февраля 1944 г. произошло знаменательное событие - Государственный комитет обороны СССР принял постановление о создании специального научно-исследовательского института Наркомата авиационной промышленности по реактивной авиации (НИИ-1) и потребовал в месячный срок представить конкретные предложения о постройке реактивных двигателей и самолетов. Задания на разработку реактивных двигателей получили все моторные КБ. Помимо этого в 1943 г. было создано известным авиаконструктором А.А. Микулиным на базе Самарского моторного завода новое опытное конструкторское бюро - ОКБ-300 (впоследствии - завод "Союз"), где были собраны многие видные специалисты. На должность заместителя главного конструктора был приглашен С.К. Туманский - главный конструктор запорожского моторного завода № 29. Б.С. Стечкин в это время находился еще в заключении в казанской "шарашке".

А.А. Микулину удалось вызволить Б.С. Стечкина из заключения. Микулин, как он сам признавался, не мог успешно и плодотворно работать без Стечкина. До этого со Стечкиным им были созданы поршневые двигатели типа АМ-БС и др. И.В. Сталин одобрил проект Микулина о создании ОКБ-300 (при заводе № 300) и принял решение об освобождении Бориса Сергеевича из заключения и о переводе его в состав сотрудников этого ОКБ. В результате Стечкин был вызван из Казани в Москву и назначен на должность заместителя главного конструктора ОКБ 300 по научной части.

Работы в ОКБ-300 начались с усовершенствования и дальнейшего развития широко используемых в авиации в те годы поршневых двигателей Микулина. Как известно, его двигатель АМ-34 обеспечил легендарный дальний беспосадочный перелет по маршруту Щелково - Северный Полюс - Портланд (США). Ряд двигателей семейства "АМ" получил применение на боевых самолетах. А в ОКБ-300 к тому времени уже были созданы новые двигатели: АМ-38, АМ-39, АМ-42  и их модификации, а также агрегаты наддува этих двигателей - турбонагнетатели типа АМ ТК-1, АМ ТК 2, АМ ТК-3.

Но уже в марте 1943 г. в ОКБ-300 была сформирована группа реактивщиков, подчиненная непосредственно Б.С. Стечкину. Ее задачей являлась разработка турбореактивных двигателей. А 2 сентября 1944 г. вышел приказ № 524 Наркома авиационной промышленности СССР А.И. Шахурина "О создании реактивных двигателей на заводе № 300". В результате Б.С. Стечкин вместе с А.А. Микулиным и С.К. Туманским явился разработчиком ряда новых реактивных двигателей. Это были двигатели АМ-3, АМ-5, РД-3М, РД-9Б, Р11-300 и др. За создание двигателя РД-3М для дальнего бомбардировщика Ту-16, а затем для отечественного реактивного лайнера Ту-104 Б.С. Стечкин был удостоен вместе с А.Н. Туполевым Ленинской премии.

 

Б.С. Стечкин и А.Н.Туполев на даче в Абрамцево, 1961 г.

Практически одновременно в 1946 г. был создан завод № 165, впоследствии ММЗ "Сатурн" (в настоящее время Научно-технический центр имени А.М. Люльки). Приемником и продолжателем Стечкинской двигательной школы стал выдающийся конструктор и разработчик авиационных двигателей (впоследствии академик) Архип Михайлович Люлька. Ранее им был разработан первый отечественный турбореактивный двигатель ТР-1, а затем - создано семейство двигателей типа "АЛ". Двигатели АЛ-31Ф генерального Конструктора А.М. Люльки устанавливаются на самолетах ряда стран и относятся к лучшим в мире турбореактивным двигателям. А.М. Люлька в течение ряда лет осуществлял координацию главных ключевых проблем в области развития российского авиационного двигателестроения.

В 1944 г. в ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского непосредственно под Б.С. Стечкина приказом Министра обороны СССР была создана новая кафедра (кафедра № 19), которая получила название "Кафедры лопаточных машин и реактивных двигателей". Это была первая кафедра реактивных двигателей в нашей стране.

На новой кафедре Б.С. Стечкин сразу же приступил к чтению лекций вначале по поршневым двигателям, а затем по новой, им впервые созданной, учебной дисциплине "Теория лопаточных машин и реактивных двигателей". Он придерживался строгого распорядка в организации учебных, научно-методических и научно-исследовательских работ. Присутственными днями для академии у него были среда и суббота. По средам с утра - лекции, а после них - разные служебные вопросы: ученые советы, заседания кафедры, встречи с командованием и с представителями других организаций. По субботам - семинары, групповые занятия, консультации. Такой распорядок четко соблюдался вплоть до ухода Бориса Сергеевича Стечкина из академии.

 

На кафедре лопаточных машин и реактивных двигателей

Лекции он читал блестяще. Самые сложные вопросы умел излагать просто и доходчиво и при этом - без упрощений и с полным сохранением научной строгости изложения. На лекциях, как правило, излагались новые вопросы, которые еще отсутствовали в учебной литературе, а также впервые создавались на глазах у слушателей новые разделы курса теории реактивных двигателей. Такие лекции вызывали огромный интерес, и их посещали все преподаватели и научные сотрудники кафедры № 19, а также представители ряда других кафедр.

Слушатели с трудом размещались в просторном конференц-зале корпуса "Г", специально выделенном под лекции Б.С. Стечкина. Преподаватели (по очереди) конспектировали эти лекции, передавали их на доработку Борису Сергеевичу, и затем они быстро издавались (в виде конспектов лекций профессора Б.С. Стечкина). Позже на основе этих конспектов лекций было осуществлено двухтомное издание книг "Теория реактивных двигателей", ставших настольными книгами ряда поколений авиационных инженеров.

На кафедре № 19 Б.С. Стечкиным была создана научная школа, которая существует до настоящего времени. Она, с учетом проводимых ныне Стечкинских научных симпозиумов, способствует продолжению и развитию научных идей Бориса Сергеевича и дальнейшему совершенствованию авиационной двигательной науки.

Наиболее зримым результатом деятельности Стечкинской научной школы, как указано, является вышедшее в свет в 1956 и 1958 гг. в издательстве "Оборонгиз" под редакцией Б.С. Стечкина двухтомное научно-техническое издание книг "Теория реактивных двигателей" общим объемом более 70 печатных листов [2, 3]. Эти книги, написанные учениками и воспитанниками Б.С. Стечкина, завершили цикл работ кафедры №19 ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского того периода по общей теории реактивных двигателей, выполненных под руководством и при личном участии Бориса Сергеевича.

Позже, уже без Бориса Сергеевича, вышли новые  издания этих книг. Последнее (тоже двухтомное) относится к 2006 и 2007 гг., в котором освещен ряд новых вопросов:
- теоретические проблемы совершенствования силовых установок для гиперзвуковых и воздушно-космических летательных аппаратов;
- основы теории и расчета пульсирующих детонационных двигателей (ПуДД);
- возможные области и способы применения ПуДД в реактивной авиации.

Научные заслуги Б.С. Стечкина - как ученого и его личные качества - как человека высоко ценил Архип Михайлович Люлька. В науке он считал Стечкина звездой первой величины, а в личной жизни отмечал безукоризненную честность, доброту и удивительную скромность.

В ОКБ-300 у истоков его формирования успешно и плодотворно работали три корифея  авиационной науки: Александр Александрович Микулин - талантливейший конструктор-изобретатель, Борис Сергеевич  Стечкин - выдающийся ученый-теоретик и Сергей Константинович Туманский - опытнейший конструктор и организатор производства. Их творческое содружество способствовало созданию и слаженной работе опытно-конструкторского бюро высочайшего класса и его заводской научно-производственной базы.

Их основные достижения и традиции были блестяще продолжены генеральным конструктором НТЦ А.М. Люлькой. Без преувеличения можно сказать, что семейства двигателей от "АМ" до "АЛ" являлись и являются основными двигателями для лучших гражданских и военных самолетов России и ряда зарубежных стран.

На заводе № 300 Б.С. Стечкин обучал и воспитывал коллектив творческих работников - своих единомышленников. В этом коллективе каждый чувствовал себя творцом и соучастником большого общего дела. Диапазон деятельности Бориса Сергеевича был чрезвычайно широк: тепловые процессы, вопросы газодинамики, расчеты на прочность, организация экспериментальных исследований, разработка новых типов газотурбинных двигателей.

Под руководством Б.С. Стечкина в ОКБ-300 была создана большая газодинамическая лаборатория для проведения испытаний лопаточных машин и продувок аэродинамических решеток различных схем. Помимо этого была создана лаборатория для горячих испытаний газовых турбин и решеток их сопловых аппаратов. Результатом работы этих лабораторий явилось создание высокоэффективных лопаточных машин для авиационных газотурбинных двигателей АМ-3, АМ-5, РД-3М, РД-9Б, Р11Б- 300.

 

Авторы-разработчики ПуДД нового типа

Опираясь на собственный опыт создания первого отечественного турбореактивного двигателя и используя научно-технический задел, созданный академиком Б.С. Стечкиным, под руководством академика А.М. Люльки были созданы двигатели АЛ-7, АЛ-21, АЛ-31Ф, АЛ-41 и их модификации.

Есть все основания считать, что пульсирующие детонационные двигатели являются продолжением и творческим развитием идей Стечкинских УС-ов. При этом, в ряде научных работ и статей учеников Б.С. Стечкина, авторов-разработчиков ПуДД нового типа (Е.Ю. Марчукова, Ю.Н. Нечаева, А.И. Тарасова и др.), опубликованных в научно-технических журналах и научных трудах - детально разработаны теоретические основы расчета параметров и характеристик тяговых модулей (ТМ) ПуДД. Получены обобщенные критериальные зависимости для расчета этих характеристик при различных способах установки ТМ в системе базового ГТД, если он является генератором рабочего тела. Проанализированы перспективы применения ПуДД в авиации, и, что особенно важно, приведены результаты демонстрационных испытаний этих двигателей.

Демонстрационные испытания ПуДД проводились в 2004 г. публично - на стенде НТЦ им. А. Люльки ОАО "НПО "Сатурн" в присутствии представителей ряда организаций. Были доказаны работоспособность ПуДД и высокий уровень их параметров и характеристик. Были также более подробно проанализированы возможности и способы практического применения ПуДД в реактивной авиации.

В 1952 г. в Москве при Институте машиноведения Академии Наук была создана Б.С. Стечкиным Лаборатория лопаточных машин, которая позже преобразовалась в Институт двигателей АН СССР. Директором его стал академик Б.С. Стечкин. В состав его Ученого Совета входили такие видные ученые, как Н.Р. Брилинг, В.П. Глушко, А.А. Микулин, А.Н. Туполев и многие другие. На фото показано собеседование директора института двигателей АН СССР Б.С. Стечкина с А.А. Микулиным и Н.Р. Брилингом.

Б.С. Стечкин проявил себя как талантливый организатор и руководитель больших творческих коллективов:
 - он был одним из основателей ЦАГИ, руководителем его винтомоторного отдела;
- вместе с Н.Е. Жуковским он явился создателем ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского и руководителем ее моторного цикла - факультета моторных кафедр;
- Борис Сергеевич был организатором ЦИАМ и, как указывалось, планировался стать его начальником, но этому помешал его арест по делу "Промпартии Рамзина". После освобождения и оправдания в течение ряда лет он являлся заместителем начальника ЦИАМ по научной работе;
 - после избрания академиком АН СССР он стал директором института двигателей Академии наук;
- и уже в пенсионном возрасте (с 1963 г. до конца своих дней) - он руководил направлением по исследованию перспективных двигателей для космических летательных аппаратов в КБ Сергея Павловича Королева.

К этому следует добавить, что Б.С. Стечкин в течение 20 лет возглавлял Государственную комиссию по газовым турбинам при Академии Наук СССР, осуществлявшую координацию всех работ в этой газотурбинной отрасли, получившей широкое развитие в СССР. Позже на этом посту его сменил академик А.М. Люлька.

Большие заслуги Б.С. Стечкина как основоположника теории ВРД и выдающегося ученого-двигателиста получили всеобщее признание. В 1946 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1958 г. - академиком. Правительство наградило его многими орденами и медалями и присвоило звание Героя Социалистического труда.

Таким представляется нам образ Героя Социалистического труда, Лауреата Ленинской и Государственной премий, выдающегося ученого по гидромеханике, теплотехнике и тепловым двигателям, талантливого организатора и руководителя больших творческих коллективов, замечательного Человека и Ученого, "бога моторов", основоположника теории воздушно-реактивных двигателей академика Бориса Сергеевича Стечкина.

Скончался Б.С. Стечкин 2 апреля 1969 г.

Недавно, в 2001-2005 гг., по инициативе дочери Бориса Сергеевича - Ирины Борисовны Стечкиной - и его ближайших учеников, а также специально созданной редакционной коллегии вышло в свет новое трехтомное издание избранных трудов Б.С. Стечкина [4, 5, 6]. В этом издании собраны многие ранее не публиковавшиеся научные работы, существенно пополнившие научное наследие академика Б.С. Стечкина.

Литература

1. Стечкин Б.С. Теория воздушного реактивного двигателя // Техника воздушного флота. 1929, № 2.
2. Теория реактивных двигателей (лопаточные машины) / Под ред. Б.С. Стечкина. -М.: Оборонгиз, 1956. - 548 с.
3. Теория реактивных двигателей (рабочий процесс и характеристики) / Под ред. Б.С. Стечкина. -М.: Оборонгиз, 1958. - 533 с.
4. Стечкин Б.С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей. -М.: Физматлит, 2001. - 432 с.
5. Стечкин Б.С. Избранные труды. Научные, педагогические, публицистические материалы. -М.: Физматлит, 2001. - 288 с.
6. Стечкин Б.С. Избранные труды. Научные и биографические материалы. -М.: Физматлит, 2005. - 488 с.