От «Бури» до «Бурана»

От «Бури» до «Бурана»: о научном пути одного из создателей «Бурана» члена-корреспондента РАН Ярошевского В.А.

Приведенные ниже воспоминания составлены на основе материалов из книги «Академик А.А. Дородницын» (Издательство «Наука», Москва, 2013) и статьи «На грани гениальности» («Жуковские вести» №34 (1193), 2014 г. 19-26 авг.), автором которых является замечательный публицист, историк авиации и космонавтики, доктор технических наук, главный научный сотрудник ЦАГИ Геннадий Ашотович Амирьянц, лично знавший В.А. Ярошевского.

1.Первые шаги в большую науку.

Тем, кто родился в прошлом веке, особенно в первой его половине, невероятно повезло стать свидетелями поистине эпохальных событий на шкале мировой истории.

А вот жуковчанам повезло вдвойне: ведь многие из них были прямыми участниками и свидетелями революционных перемен в развитии отечественной авиационно-ракетной техники, которым выпала честь трудиться рядом с людьми, чей безусловный гений был совершенно необходимым условием небывалого и, возможно, неповторимого уже прогресса в этом направлении. Научному миру хорошо известны имена ученых школы Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), таких как С.А. Чаплыгин, М.В. Келдыш, С.А. Христианович, А.А. Дородницын, В.В. Струминский, расцвет которой пришелся на середину прошлого века. Но и во второй его половине в ЦАГИ работали ученые и инженеры, пусть не столь известные миру, но не менее талантливые, чьи незаурядные способности академик Г.С. Бюшгенс определял как «талант на грани гениальности». К когорте таких людей, несомненно, принадлежал и Василий Александрович Ярошевский (27. 06. 1932 г. - 17. 07. 2014 г.).

Награждение группы ученых ЦАГИ за участие в создании МКТС «Энергия-Буран», март1991г. (В.А.Ярошевский - крайний слева в первом ряду)

Коренной москвич, он в 16 лет потерял отца, инженера по профессии.

Воспитание сына легло на плечи мамы – художника-декоратора Ирины Васильевны. Сам Василий Александрович с детства был одарен музыкально и имел абсолютный слух. Закончив четыре класса музыкальной школы, он категорически не захотел продолжить учебу, когда уволили его обожаемого старого педагога, но всю жизнь охотно играл на любимом фортепиано – и классику, и популярные мелодии. Склонностью же к точным наукам и феноменальной памятью Василий Александрович походил больше на своего любимого деда, ученика Н.Е. Жуковского, академика Василия Прохоровича Горячкина (1868 - 1935) – выдающегося учёного в области сельскохозяйственного машиностроения, почётного члена Академии наук СССР, чьим именем названы два научно-исследовательских института.

Окончив школу с серебряной медалью и имея реальную возможность поступать без экзаменов куда угодно, вплоть до мехмата МГУ, Василий Ярошевский решил податься на новый, самый притягательный тогда и самый сверхзакрытый для особо одаренных, уверенных в себе ребят, физико-технический факультет Московского Университета, преобразованный вскоре в знаменитый «Физтех». Свое желание работать в «оборонке» по его окончании сам Василий связывал со «свежей памятью о первых неделях прошедшей войны»…

«Вместо того чтобы гулять по улице Горького в Москве, мы месили грязь в Долгопрудном», – с улыбкой, но без тени сожаления вспоминал то время Василий Александрович. Учились студенты именно в Долгопрудном, а вот учебную практику проходили... в «Африке»! Таково было условное «кодовое» название для города Жуковского, шутливо используемое студентами с одобрения спецотдела МФТИ.

Закончив с отличием аэродинамическое отделение Физтеха, В.А. Ярошевский вместо того чтобы сразу пойти в аспирантуру, пришел на работу в Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), в ракетный отдел, которым руководил в то время академик Анатолий Алексеевич Дородницын. После блестящей защиты диплома, посвященного влиянию деформации ракеты на её динамику, на полтора-два года молодой инженер оказался в центре поистине «бурных» событий, связанных с доводкой межконтинентальной сверхзвуковой крылатой ракеты стратегического назначения МКР «Буря». Эта новейшая для своего времени система стратегического оружия создавалась по инициативе воспитанников научной школы ЦАГИ – академиков Мстислава Всеволодовича Келдыша и Сергея Алексеевича Христиановича, а конструкторскими работами руководил сам Семён Алексеевич Лавочкин.

2. В эпицентре «бурных» событий

Ключевой проблемой, вставшей перед специалистами ЦАГИ, стала так называемая «расцепка» – отделение центрального тела крылатой ракеты с тонким треугольным крылом малого удлинения от двух боковых ускорителей, с которыми она была связана. Первые пуски с полигона Капустин Яр окончились неудачей. В частности, стало известно, что при одном из пусков по достижении определенного числа Маха при расцепке начиналась раскачка снаряда в боковом канале. Ученым поставили задачу – измерить аэродинамические силы и моменты, действующие на ракету и ускорители в процессе расцепки. После изучения интерференции между элементами «связки», выяснилось, что действовавшие на них нагрузки были чрезмерными, что, видимо, и осложняло достижение безударного отделения крылатого снаряда от ракетных ускорителей. Наряду с такими маститыми учёными, как А.А. Дородницын, В.В. Струминский и Г.С. Бюшгенс, к решению этой непростой задачи по полной норме привлекли и молодого специалиста Василия Ярошевского.

График работы был чрезвычайно плотным. Приходил он, как все, в половине девятого утра, а уходил в десять вечера. В самом напряженном 1957 году не смог уйти даже в отпуск. Вначале В.А. Ярошевский пытался смоделировать процесс «расцепки» на аналоговых вычислительных машинах НМ-2 и НМ-3. При этом характеристики связей были нелинейными, а со многими нелинейностями эти интеграторы работали неустойчиво. Убедившись, что надо отказываться от интеграторов, Ярошевский и его помощники попытались было считать «вручную» на электро-механических вычислителях типа «Рейнметалл», но вскоре поняли, что в данном случае это тоже не вариант, и для надлежащей эффективности следует использовать появившиеся уже цифровые вычислительные машины.

Потом были проведены соответствующие испытания в аэродинамической трубе, с воспроизведением отделения модели крылатого снаряда от модели ускорителей, указавшие на то, что в самих расчетах явление воспроизводится неверно. В свою очередь В.А. Ярошевский пришел к обоснованному выводу, что неверны и сами выданные ему аэродинамические характеристики. Вместе с другими коллегами он тщательно проанализировал теневые картины обтекания модели в аэродинамической трубе. Модель ускорителя крепилась на стенке трубы, и было четко видно, что на неё действуют мощные скачки уплотнения, которых не должно быть в отсутствие стенок трубы. После того как её «передули» уже на «хвостовой державке», были получены гораздо более точные аэродинамические исходные данные, с которыми вся «расчетная картина» процесса расцепки выглядела уже совершенно иначе, и с такими данными можно было работать дальше.

В конце концов вопрос «безударного отделения» был решен благополучно. Состоявшиеся после выполнения рекомендаций ЦАГИ несколько проверочных пусков крылатой ракеты «Буря» оказались успешными. В немалой степени этому способствовало составление итогового отчета четырех организаций: ЦАГИ, ИПМ (Института прикладной математики, носящего ныне имя М.В. Келдыша), ОКБ Лавочкина и «управленческой» фирмы. В качестве ответственного исполнителя в этой работе участвовал и В.А. Ярошевский. Тогда его хорошо узнали и М.В. Келдыш, и С.А. Лавочкин, хотя стаж работы В.А. Ярошевского составлял... всего один год!

Что же касается судьбы самой «Бури», после ряда испытательных полётов проект всё-таки решили закрыть. Последний 18-й пуск, при котором ракета пролетела 6500 км, состоялся в декабре 1960 года. Между тем, ещё в 1957 году успешно прошла государственные испытания и была принята на вооружение МБР Р-7, разработанная в ОКБ Королёва. Это ставило под сомнение целесообразность продолжения работ по «Буре», которая по тактико-техническим характеристикам всё же уступала Р-7: боеголовки МБР были неуязвимы для систем ПВО того времени, тогда как крылатая ракета вполне могла бы быть перехвачена этими системами. Возможно, именно поэтому, несмотря на протесты группы главных конструкторов и даже несогласие с подобным вердиктом министра обороны, Маршала СССР Родиона Яковлевича Малиновского, советским правительством было принято окончательное решение о прекращении разработок по МКР «Буря».

3. На виражах «лунной гонки» или как сделать телевизор из спичечных коробков.

После запуска первого искусственного спутника Земли В.А. Ярошевский решил воспользоваться имевшейся у него отличной рекомендацией и поступил в аспирантуру МФТИ. Своим руководителем он попросил стать А.А. Дородницына и обратился к нему с просьбой помочь с выбором темы диссертации. Академик тогда сказал: «Очень скоро возникнет необходимость возвращения спутников с орбиты на землю...» В связи с этим Анатолий Алексеевич настоятельно предложил талантливому аспиранту заняться траекториями входа в атмосферу Земли. При этом, поскольку сажать эти спутники необходимо в определенные районы СССР, то следует разработать управление возвращаемыми спутниками. «Эти слова Анатолия Алексеевича надолго определили профиль моей работы, — вспоминал Василий Александрович. – Именно они стимулировали моё стремление к сотрудничеству с работниками самых передовых на то время ракетно-космических организаций: ОКБ-1 С.П. Королева, ОКБ В.Н. Челомея, ОКБ им. С.А. Лавочкина, НПО под руководством Н.А. Пилюгина, благодаря чему мне довелось участвовать в очень интересных работах, связанных с возвращением на Землю многих космических аппаратов».

Еще до формирования лунной программы В.А. Ярошевский принимал активное участие в обеспечении разработки и полетов космического корабля «Союз» на околоземных орбитах. Этот корабль был спускаемым аппаратом комплекса лунной программы облета Луны с возвращением экипажа на Землю «Л-1», известной больше как «Зонд». Спуск «Союза» с околоземной орбиты и вход в атмосферу Земли с первой космической скоростью был более простой задачей, нежели возвращение его от Луны, и требования к точности расчета траектории были в данном случае не очень жесткими. Но вот на этапе возвращения от Луны спускаемый аппарат входил в атмосферу Земли в южном ее полушарии уже со второй космической скоростью, а садиться он должен был, естественно, в Северном полушарии. Для этого аппарат после входа в атмосферу должен был отразиться от нее, затормозившись, и «вылететь» уже с первой космической скоростью. Затем продолжался неуправляемый полет большой дальности с постепенным входом во всё более плотные слои атмосферы и приземление. В итоге общая дальность достигала уже до 9000 км.

«В момент «вылета», – вспоминал Василий Александрович, – у нас получалась большая неустойчивость. Задача ставилась так: организовать систему управления примитивными средствами, наподобие старой шутки о том, как сделать телевизор из консервных банок и спичечных коробков. То есть организовать систему управления без каких-либо цифровых вычислительных машин (ЦВМ), на аналоговых средствах. Основная опасность была связана с ошибкой в угле наклона траектории при входе в атмосферу. Ошибки могли достигать несколько тысяч километров. Тогда я и придумал такую вещь (а еще что-то подсказали сотрудники ОКБ, и мы оформили это как совместное предложение): построить семейство траекторий, соответствующих разным высотам условного перигея и разным углам крена. Мы показали, что, двигаясь по любой из этих траекторий, можно обеспечить попадание в заданную точку, и тогда нужная номинальная траектория определялась с помощью элементарной интерполяции. При помощи соответствующих дальнейших расчетов те же самые тысячи километров превращались в сотни, что было уже вполне приемлемо».

Так или иначе, оригинальное предложение В.А. Ярошевского о «настройке» номинальных программ по условиям входа в атмосферу позволяло в несколько раз сократить конечный промах. Предложенный же ЦАГИ совместно с ОКБ им. С.П. Королева вариант системы управления, реализованной ОКБ им. Н.А. Пилюгина, позволил в сентябре 1968 г. космическому летательному аппарату «Зонд-5» впервые в мире совершить облет Луны с возвращением на Землю (в беспилотном варианте). В дальнейшем его использовали в системе управления КЛА «Союз» на протяжении нескольких десятков лет, а результаты исследований Василия Александровича нашли эффективное применение при решении задач совершенствования управления рядом маневрирующих спецобъектов в интересах обороны страны…

4. «Буранная» эпопея

В одной из энциклопедий о члене-корреспонденте РАН В.А. Ярошевском написано:

«Основные работы посвящены расчету и оптимизации траекторий, синтезу алгоритмов траекторного управления, анализу неуправляемого углового движения на участке входа космических летательных аппаратов в атмосферу Земли и планет. Им предложены приближенные уравнения движения космических летательных аппаратов (КЛА) при входе в атмосферу, получены аналитические формулы для определения основных параметров траектории, амплитуды угловых колебаний КЛА. Он принимал участие в работах по космическим летательным аппаратам – «Союз», «Зонд», «Марс», «Венера»...

За каждым из слов этой краткой и сверхплотной информации стоит огромный труд гигантских и небольших научных, инженерных, производственных коллективов, прямым отражением которого становились в прошлом веке самые громкие сообщения ТАСС из Центра управления полетами.

Но одним из наиболее ярких и результативных периодов научной деятельности Василия Александровича Ярошевского стало, безусловно, его активное участие в обеспечении успешного полета и посадки в автоматическом режиме беспилотного воздушно-космического орбитального самолета – ВКС «Буран».

Вклад всего ЦАГИ в этот исторический успех был без преувеличения огромен, и руководитель работ, член-корреспондент РАН Владимир Яковлевич Нейланд особо подчеркивал личную заслугу Василия Александровича, состоящую в искусном соединении последних достижений в области механики полета с новациями в системе управления. Вот что вспоминал об этом сам Василий Александрович:

«В 76-м году началась работа по «Бурану». Формально наше отделение динамики полёта и систем управления (НИО-15) ни за что не отвечало в отличие от аэродинамиков, но на самом деле мы вкалывали довольно много. И наездились в НПО «Молния» досыта! Мне в этом отношении вообще «повезло»: КБ Лавочкина – в Химках, с учетом того, что приходилось «пилить» из Жуковского – будь здоров! КБ Пилюгина – на Калужской, но тоже – не «ближний свет». Институт Келдыша – в центре, между Белорусской и Маяковской… и так далее! Так вот, свой вклад в работу по «Бурану» на начальном, предварительном еще этапе, внес Рэм Васильевич Студнев, когда шел выбор между крылатым летательным аппаратом и аппаратом с несущим корпусом. Предтечей «Бурану» был проект ОКБ А.И. Микояна «Спираль». Полеты опытный образец выполнял, но не очень высоко, и потом эта работа заглохла. Когда же пошел проект «Бурана», встал тот же самый вопрос о выборе концепции: между крылатым аппаратом и аппаратом с несущим корпусом. Аппарат с несущим корпусом имел меньшее аэродинамическое качество, но он был более благополучен в плане боковых характеристик. Я присутствовал на том самом совещании в Подлипках, когда Валентин Петрович Глушко предложил – поскольку американцы делают крылатый вариант, остановиться на крылатом варианте и у нас. Тем более, что и у нас накоплен некоторый материал по крылатому варианту, а по варианту с несущим корпусом его мало. Так что все утверждения о том, что мы пришли к схожей форме нашего «Бурана» с американским «Шаттлом» независимо, – неправда. Моим заместителем в качестве начальника соответствующего отдела был Виктор Иванович Кобзев, я больше занимался траекторным движением, а он – больше угловым. Мы выполнили массу расчетов, сотрудничали плотно с фирмой Пилюгина, и я предложил схему модификации алгоритма управления, принятого на американском «Шаттле», которая, на мой взгляд, позволила улучшить некоторые процессы, что и было реализовано. Еще была целая эпопея с так называемым ручным управлением. Получилось так, что специалисты и лётчики-испытатели ЛИИ им. Громова дали своё предложение по системе ручного управления, а мы раскритиковали их и дали свои, подкрепив их расчетами на основании полунатурного моделирования (моделирование с реальной аппаратурой, при котором часть системы моделируется, а остальная часть является реальной), к чему я тоже руку приложил. Сперва к нашим предложениям отнеслись одобрительно, но специалисты из ЛИИ предложили другую схему, и в итоге у нас возникла острая полемика. Потом мы пришли к некоторому консенсусу. Кстати, заместитель начальника ЛИИ им. Громова генерал А.А. Манучаров, с которым мы как-то оказались в одном лифте в НПО «Молния», честно сказал мне: “Ваша система вполне работоспособная!”».

Также Василий Александрович принимал участие в работах по беспилотному орбитальному ракетоплану "БОР" и по Многоцелевой авиационно-космической системе – "МАКС", для которой была решена задача об оптимальном выведении орбитального ракетоплана с помощью транспортного самолёта-гиганта "Мрия".

5. Служа своей стране

Говоря о В.А. Ярошевском, можно без преувеличения сказать об абсолютном признании его высокого авторитета и как ученого-механика мирового уровня, и как удивительно светлого порядочного человека. В нем каким-то образом органично сочетались глубокий гибкий ум, оригинальность мышления, мягкий добрый характер, скромная уважительность ко всем людям с принципиальностью прямого (до резкости!) человека, непримиримого противника фальши, невежества и заурядности. Это особенно ощущали также те, кто работал с ним в редакциях научных журналов, в Комитете по Государственным премиям Российской Федерации, Национальном комитете по механике и автоматическому управлению и в Российском национальном комитете по теоретической и прикладной механике.

Самое удивительное состояло в том, что та область летательных аппаратов, в которой Василий Александрович сделал особенно много, а именно космическая техника, – не являлась основной в деятельности ЦАГИ как головной научной организации в авиационной отрасли. Естественно, что в родном институте Ярошевскому как «ракетчику» многое приходилось делать «не благодаря, а вопреки», находясь не в основном потоке исследований, а на его периферии, плыть нередко в одиночку, а то и против течения…

Впрочем, именно таким подвижникам институт обязан тем, что в большей мере стал играть важную роль в разработках не только своей исконной профильной авиационной, но также смежной «ракетно-космической отрасли, которая в какой-то период, к слову сказать, оказалась главным демонстратором достижений первой страны социализма в мире.

Справедливости ради следует заметить, что В.А. Ярошевский успел сделать немало и в традиционных цаговских, то есть чисто авиационных направлениях. В 1970-х годах, например, он руководил исследованиями влияния основных характеристик перспективного истребителя на вероятность успеха в ближнем воздушном бою. Также он возглавил направление работ в области «вихревого следа», выполнив исследования различных вариантов распределения циркуляции по крылу самолета, генерирующего этот след. Особняком в этом отношении стоят актуальные исследования ученого и его коллег, связанные с анализом автоматической посадки самолетов Ту-154, Ту-144, Ил-96-300…

Василий Александрович Ярошевский – автор более полутора сотен печатных работ и изобретений, пяти монографий, посвященных, прежде всего, проблемам космонавтики. Многие из них периодически цитируются в отечественной и мировой научной литературе, а аналитические решения «теории Ярошевского» не потеряли актуальности и в компьютерный век.

Думая о его яркой, многогранно талантливой личности, нельзя не поражаться тому, какой всё же мощный духовный стержень был заложен в этом хрупком на вид человеке. В последние годы он сильно сдал физически, мужественно перенося инсульт за инсультом. Уже плохо видел, тяжело передвигался, но, тем не менее, сохранял поразительно ясную голову, крепкую память: помнил номера телефонов близких людей, в том числе и мобильных, важнейшие факты, даты истории, общекультурной и повседневной жизни – ведь не зря сослуживцы называли его ходячей «энциклопедией». Но будучи максималистом во всём, когда после первого инсульта отказала левая рука, волевым усилием перестал играть на фортепиано, потому как «Одной рукой не играют!»

Но, несмотря на слабость физическую, Василий Александрович до последнего часа вел себя с должным достоинством и как человек сильный духом. Даже в самые последние годы он фактически оставался в боевом строю в должности советника при дирекции ЦАГИ, и к нему домой, почти уже не ходячему, нередко приезжали коллеги за консультациями. И по-прежнему мягкий, уважительный характер естественным образом сочетался в нем с деликатной, но жесткой требовательностью к себе и к другим во всем, что касалось точности мало-мальски важных суждений, а тем более – принципиальных вопросов.

Вся жизнь его, о которой сказано здесь лишь вскользь, была отдана служению делу истинно государственной важности. Это не громкие слова. Даже в разгар семейного застолья он мог «исчезнуть» вдруг на какое-то время, и потом выяснялось, что, уединившись в соседней комнате, Василий Александрович увлеченно исписывает формулами большой лист бумаги на столе, проверяя неожиданно посетившую его новую идею… «Он был просто «помешан» на работе, – говорит с пониманием и какой-то тихой гордостью его супруга, Раиса Александровна. – По сути, ЦАГИ являлся для него вторым домом…»

Отцу.

(Светлой памяти член-корр. РАН Ярошевского В. А.)

Не зря в ту ночь горели в небе свечи,

Как будто их зажгли пред образами,

И день не сразу вышел мне на встречу,

Боясь со мною встретиться глазами…

Все звуки слились в непрерывный зуммер,

(О, как его боится разум взрослых!)

Всего три слова: «Дима, папа… умер»

Вдруг разделили жизнь на «до» и «после».

Как сразу… пусто стало на планете!

С одной искрой, с твоим последним вздохом.

Когда отцы уходят… плачут дети,

Старея вмиг на целую эпоху.

Жизнь удалась… тому свидетельств – море:

Дипломы телеграммы, документы,

И строгий золотой значок «член-корра»,

И аттестат «физтеховца-студента»…

В контексте непреложной аксиомы

Твоя любовь к науке точных истин.

Ты верил в Бога… просто по-иному,

По-своему, но также бескорыстно…

Черты твои на камне видеть странно

Припорошённом мокрою листвою,

И контур легендарного «Бурана»

Над формулой, придуманной тобою...

Уже прошёл ты той тропою Млечной.

Твой дом теперь – Небесная долина!

Я в храме за тебя поставлю свечку

…А ты, отец, помолишься за сына?

г. Жуковский 2014 г.