С самого начала войны ученыеработали на оборону, их новейшиедостижения незамедлительноприменялись для созданиявооружений и боеприпасов.(Подробный материал на эту тему былопубликован в "Науке и жизни"№ 2, 1968 г.) Решение важнейшей в товремя задачи - ликвидировать"снарядный голод" и обеспечитьфронт артиллерийскимибоеприпасами - взял на себяИнститут механики АН СССР. Работувозглавил докторфизико-математических наук,профессор МГУ А. А. Ильюшин.Разработанная им теория расчета напрочность корпусовосколочно-фугасных снарядовпомогла в несколько раз увеличитьих производство. Сегодня АлексейАнтонович Ильюшин вспоминает свойпуть в науке и работу на оборону.

В 1993 году журнал "Наука ижизнь" обратился к своимчитателям - ветеранам науки,атомной и космических программ, ковсем, кто строил города, заводы,электростанции, работал на оборонуи поднимал страну из руин войны, спросьбой вспомнить о событиях, вкоторых они участвовали. Ведь любыеличные воспоминания, любыесвидетельства того, как эти людижили и трудились в то время, -бесценны. Редакция получила многооткликов на это обращение.Некоторые из писем-воспоминанийбыли нами опубликованы.Предлагаемая статья - еще односвидетельство о жизни ученого,отданной своей стране и науке.

Динамика в моей жизни

Член-корреспондент РАН,академик Российской академииракетных
и артиллерийских наук А. ИЛЬЮШИН.

В декабре 1929 года я перевелся изКазанского университета вМосковский на первый курсфизико-математичес когофакультета. Первые два года учебыбыли отданы напряженнымтеоретическим занятиям физикой иматематикой, следующие два -изучению специальных дисциплин:аналитической динамики,аэродинамики, гидромеханики,теории упругости, гидравлики,сопротивления материалов, а такжелабораторным занятиям испециальным курсам по теории крылаи винта, статике и динамикесооружений, прикладной механике.Была еще производственнаяпрактика, она дала мне званиетехника. Так что, уже имеяквалификацию станочника по дереву,приобретенную за год работы напроизводстве до поступления вКазанский университет, пришлосьосвоить слесарно-кузнечное дело.

Жизнь университетскогопрофессора со стороны кажетсяразмеренной, неторопливой и оченьдалекой от тех событий, которыепроисходят рядом. На самом делесерьезный научный результатнеразрывно связан с частной жизньюисследователя и зависит от тойсреды, в которой он существует. Обэтом я и пытаюсь рассказать,вспоминая некоторые свои наиболеезначитель ные работы по динамикесплошных сред и анализируяобстоятельства, их сопровождающие.

Здесь изучали тогда динамикуодной из наиболее сложных фигурвысшего пилотажа - "штопора",его выполнение нередкооканчивалось аварией. Дляувеличения числа витков"штопора" в хвостовую ибоковые части самолета У-2 передполетом добавляли песок. Мнепоручили расчетным путем точноопределить изменения центровки имоментов инерции самолета. Нарешение этой задачи натолкнуластатья Н. Е. Жуковского"Колебания маятника о двухстепенях свободы". Результатомее осмысления стал методопределения тензора инерциисамолета, основанный на его качаниии одновременном кручении наспециальных подвесках. Виспытаниях участвовали опытныебывалые летчики и дажеруководитель темы Ю. А.Победоносцев - они качались вподвешенной машине во время ееподготовки к полету.

Собственно научная и инженернаяработа началась для меня весной 1932года в Секции летных исследованийЦентральногоаэрогидродинамического института(ЦАГИ) - главного центра авиационнойнауки страны, созданного в 1918 годуН. Е. Жуковским.

В общетеоретическом отделе ЦАГИпод руководством академика С. А.Чаплыгина работали в то время В. В.Голубев, А. И. Некрасов, Л. Н.Сретенский, Н. Е. Кочин, М. А.Лаврентьев. Слушая незабываемыелекции по механике А. И. Некрасова иА. П. Минакова, я увлекся идеейпостроить невиданный до той порыаттракцион "Параболоид чудес".Его посетители могли бы в полноймере на себе ощутить воздействиекриволинейного поля ускорений,особенно знаменитого"кориолиса". Местом для неговыбрали Центральный парк культурыи отдыха имени М. Горького. Директорпарка Бетти Глан доверила мне,молодому инженеру ЦАГИ, и моемушкольному товарищу,технику-строителю А. Я. Эпштейну,проектирование и строительствопараболоида.

Вскоре меня перевели в отделособых конструкций. Ими называлитогда автожиры и вертолеты. Язанимался расчетами лопастейнесущего винта. Сравнивая данныесвоих таблиц с опытными, яобнаружил эффекты кориолисовыхускорений, которые очень менязаинтересовали.

Параболоид чудес был прототипомбудущего тренажера длякосмонавтов. И все же невесомость внем недостижима, посколькукоэффициент перегрузки можетвозрастать и убывать, но не ниженормального, земного притяжения,равного единице. К сожалению,сильно динамически нагруженнаядеревянная конструкцияпараболоида постепенно терялапрочность, поэтому ему установили"срок жизни" всего 4 года. Послеэтого аттракцион закрыли, а затем иразобрали.

Летом 1934 года новый аттракционбыл построен. Параболоид чудеспредставлял собой деревянный шардиаметром 10 метров с горизонтальноотрезанной верхней частью. Изнутриэто был точный параболоид, поверхнему контуру присоединенный ккрыше, сделанной в виде конуса.Согласно расчетам, каждый, ктонаходился внутри параболоида у еговерхнего края, ощущал на ногахдвойной "собственный вес",говоря языком космонавтов,испытывал коэффициент перегрузки,равный двум (двойное ускорение силытяжести). Шар окружал кольцевойбалкон. Была в нем входная дверь,через нее участники аттракциона (до10 человек) входили внутрь шара,дверь закрывалась, и он начиналвращаться вокруг вертикальной оси.При скорости 18 оборотов в минутуначинались все "чудеса"криволинейного поля ускорений иотносительности: нельзя былопонять, где верх, где низ, брошенныймяч летел по спирали, при быстромизменении взгляда кружиласьголова. Люди стояли в странныхпозах, кто на стенах, кто внизголовой на потолке.

Свой скоростной коп?р мысмонтировали прямо в лаборатории, вбывшей парикмахерской МГУ наМоховой. Он представлял собойнебольшой воздушный компрессор(давление 10 - 15 атмосфер) сэлектромотором, задвижкой сбыстрым пусковым устройством итрубой диаметром около 20сантиметров и длиной 1 метр. Внутритрубы двигался полый снаряд, в негопомещали испытуемые модели иизмерители. Главным элементом быламощная, открыто заделанная вжелезобетонный фундаментвысокопрочная и вязкая броневаяплита площадью два квадратныхметра и толщиной 30 сантиметров.Вместе с ассистентом С. М. Поповым ислесарем, токарем, фрезеровщиком водном лице В. М. Рябовым (это былнастоящий универсал) мыимитировали на ускорителе падениена землю авиационных бомб идобивались реальных высокихдавлений и напряжений, возникающихпри их воздействии.

В 1934 году после защиты диплома япоступил в аспирантуру МГУ и тогдаже начал заведовать лабораториейсопротивления материалов, которуювскоре превратил в лабораториюсложных динамических процессов, изанялся созданием первоголинейного механическогоускорителя в виде пневматическогоскоростного копра. Этот ускорительоткрыл для меня тематику будущихисследований в области большихскоростей и давлений. Одновременноя занялся поиском методовмоделирования динамическихпроцессов, включая и проблемыартиллерии.

Работа на оборону

Я больше теоретик, хотя всю жизньзанимался экспериментами. В теориипластичности меня как аэрогидродинамика привлекали в основномбольшие деформации и общая картинатечений среды. В 1936-38 годах янаписал и защитил кандидатскую идоктор-скую диссертации повязко-пластическим течениям. В этихработах впервые в теориюпластичности были введенытермодинамика, уравненияраспространения тепла, решались иновые задачи. Свойствавязкопластических материаловэкспериментально определялисьгидравлическими методами, асвойства твердых тел - на нашемпневматическом скоростном копре.

В это время Государственныйкомитет обороны принял решениесрочно увеличить производствоартиллерий -ских снарядов за счетупрощения технологии ихизготовления при безусловномобеспечении безопасности выстрела.Это подписанное Сталиным,требующее неукоснительногоисполнения распоряжение,по-видимому, было воспринято вПрезидиуме АН СССР как поручениеметаллургам-технологам. Во всякомслучае, директор эвакуированного вТатарию Института механики АН СССРБ. Г. Галеркин узнал о нем уже вКазани, и ему казалось, что механикитут ничего сделать не могут.

Пришла война, и все бедыобрушились сразу. Наши войска,отступая и оставляя в тылу у немцеввоенные базы, технику и боеприпасы,оказались перед "снаряднымголодом". Вся артиллерия -полевая, танковая, авиационная,морская - без снарядов становиласьбессильной. Таково было положениепод Москвой в ноябре - декабре 1941года.

Уже в ноябре 1941 года я началисследовать развитиедеформационных подходов в теориипластичности. Буквально за двамесяца удалось создать фундаменттеории малых упругопластическихдеформаций и доказать, чтопростейшая деформационная теорияпластичности физически достовернадля простых (пропорциональных)нагружений. Необходимо только,чтобы процессы нагружений моглисуществовать одновременно во всехточках внутри тела. При соблюденииэтих условий получаемые расчетныерезультаты совпадают с опытными, иза правильность расчетов можноручаться. Это было доказано рядомтеорем. Главным же теоретическимитогом этих исследований сталосоздание так называемого "методаупругих решений конкретныхзадач".

Мой приезд в Казань в это времябыл следствием ряда случайностей. 16октября 1941 года вместе с группойдругих ученых я выехал из Москвыпоследним поездом в Ашхабад.Понимая бессмысленность ибесцельность этого путешествия, явыдумывал разные способывозвращения, но движение поездов всторону Москвы в то время былокатегорически запрещено. В Перми я"совершенно случайно" оставилпоезд и попал на буксирный пароход.На нем путь мой лежал вниз по Каме,вверх по Волге, и вот - я в Казани. ВИнституте механики АН СССР припервой же встрече с Б. Г. Галеркинымя в деталях узнал содержаниераспоряжения Комитета обороны ивплотную занялся этой проблемой.

Чтобы получить представление орасходе артснарядов во времявоенных действий, достаточносказать, что значительно большеполовины всего производимого встране черного металла идет не накорпуса танков, самолетов, кораблейи строительные конструкции, аименно на артснаряды.

Все эти общие теоремы и методыбыли созданы для того, чтобыразобраться в явлениях,происходящих в артиллерийскомснаряде при движении по каналуствола. Они помогли обосноватьвозможность нового подхода кизготовлению артснарядов икоренным образом изменить,упростить и удешевить ихпроектирование и расчет, а главное -производство и военную приемку. Доконца войны мы с
С. М. Поповым и сотрудниками кафедрытеории упругости МГУ и Институтамеханики АН СССР, где я такжезаведовал отделом прочности,провели большую научную работу поартиллерийским снарядам.

Передо мной встала проблемаувеличить прочность снарядов привыстреле. Военная приемка назаводах проверяла тогда снаряды понаибольшей остаточной деформациикорпуса. На полигонах снарядыотстреливали по мягким грунтам,собирали и индикаторами измерялидеформацию поверхности рядом сведущим пояском: если она быламеньше 0,25 миллиметра по диаметру,то снаряд считался годным, если нет- отбраковывался. Когда это условиепрочности не выполнялось,забраковывалась вся партия, и ихбыло много.

К началу войны артиллерийскийснаряд представлял собой стальной,довольно толстостенный цилиндр соскругленной головной частью ислегка конической донной. Междуними по окружности располагалсяведущий поясок, придающий снарядувращение вокруг оси при движении понарезам в канале ствола.

Отсюда понятен поворот моихнаучных изысканий от теориипластического течения к созданиютеории малых упругопластическихдеформаций, точнее, к физическидостоверной теории пластичности.Новая теория давала в расчетах напрочность надежные числовыезначения основных параметровизделий. В это время нашу и без того"обескровленную" артиллериюнастигла еще одна беда: случались,хотя и нечасто, преждевременныевзрывы снарядов в каналах стволов,уничтожающие пушки и обслуживающиеих солдат-ские расчеты.

Налицо было явное противоречие:прочность снаряда определялась поостаточной, то есть пластическойдеформации, возникающей в нем припрохождении ствола, апроектирование и расчеты напрочность велись во всем миреметодами теории упругости. Инымисловами, мои предшественники неучитывали совместных деформацийствола и движущегося в нем снаряда.

В 1942 году новые методы расчетов,проектирования, технологиипроизводства снарядов и нормы ихвоенной приемки не только былипризнаны, но и стали законом.Удалось от трудоемкого литья исложных токарно-фрезер ных работперейти к элементарной штамповкеснарядов, причем не издорогостоящей стали, а изпластичного, так называемогосталистого чугуна. Только отменатермообработки давала экономиюдесятков тысяч тонн топлива. Былаликвидирована шлифовка, снизилисьнормы приемки. "Снарядныйголод" резко пошел на убыль,вскоре появился даже избытокснарядов. Только тогда у военногокомандования появиласьвозможность организовыватькрупномасштабные операции типаСталинградского артиллерийскогокольца.

В результате исследованийудалось определить, что такоенесущая способность корпусаснаряда и критерий ее сохранения,найти теоретически допустимые иостаточные прогибы, рассчитатьнормы военной приемки. Что касаетсяпричин преждевременных взрывовснарядов в канале ствола, то былиустановлены эффект "трещины" -взрыв вследствие образованиякольцевой трещины на внутреннейповерхности корпуса под пояском иэффект "спички" -воспламенение взрывчатки из-затрения при проталкивании ее силамиинерции на очень высокой скоростиот головной к донной части корпуса.

В 1947 году меня пригласили в толькочто организованный ракетный центрНИИ-88 в подмосковном Калинингра де(теперь это
ЦНИИМАШ, если можно так сказать,нечто вроде ракетного ЦАГИ) ивскоре назначили заместителемначальника института по науке.Заведующим конструкторскимотделом НИИ-88 был тогда С. П.Королев, членами Совета - М. К.Тихонравов, Ю. Л. Победоносцев...

Повороты судьбы

В том же 1947 году я сформулировал идоказал закон плоских сечений ваэродинамике большихсверхзвуковых скоростей. Онпозволял пространственную задачупредставить как плоскую и решать ееболее простыми и доступнымиметодами. Специально собравшаясядля обсуждения закона комиссиясочла его неправдоподобным.Впрочем, один из членов комиссии -бывший тогда проректором МГУизвестный во всем мире математик И.М. Виноградов молчал, да и другой - М.В. Келдыш не спешил с выводом. А Л. И.Седов был ярым противником новогозакона и утверждал, что его вообщене может быть. Тем не менее в НИИ-88закон сразу стали использовать дляопределения сверхзвуковыхаэродинамических коэффициентов, авскоре он был принят и в ЦАГИ.

По примеру ЦАГИ в НИИ-88 началосьсозданиетеоретико-экспериментальныхотделов динамики прочности иаэродинамики. Я пригласил туда наработу известных профессоров МГУ -Н. Д. Моисеева, Г. Н. Дубошина, Х. А.Рахматулина, В. М. Панферова, А. В.Кармишина, П. Е. Краснушкина испособную молодежь. Тогда же всталвопрос о том, как быть саэродинамическими расчетами,точнее, с экспериментальнымопределением аэродинамическихкоэффициентов сил и моментов ракет,если нужные для этогосверхзвуковые аэродинамическиетрубы очень малого диаметра были вто время только в МГУ да ЦАГИ.Начались поиски теоретическогорешения этой проблемыгазодинамическими методами.

За время работы в Арзамасе-16 явместе с другими руководителямиработ по атомным производствам трираза встречался с Л. П. Берия. Помню,он всегда был непреклонен, еслиречь заходила об удлинении сроковработ: "Сделаете в срок - всембудут награды, не сделаете -тюрьма". Сроки выполнялись. Меняминовали и тюрьма, и награды (занебольшим исключением).

Созданиенаучно-исследовательскогоинститута, особенно такого, какНИИ-88, - дело непростое и оченьответственное. Меня захлестываломножество организационныхвопросов, но это была уже не мояпрофессия. Весной 1950 года я ушел изинститута и стал ректоромЛенинградского университета, ачерез два года меня назначилизаместителем Ю. Б. Харитона вАрзамас-1 Там не было суматохи иорганизационных хлопот, можно былоспокойно заняться наукой. Мы с Н. Н.Боголюбовым и М. А. Лаврентьевымпроводилитеоретико-экспериментальныеработы. После напряженного дняотдыхали - ходили в театр, в гостидруг к другу. Боголюбов был великийзнаток и мастер приготовления кофе,Лаврентьев подбирал коньяки, ну а яготовил всевозможные шашлыки. И. В.Курчатов - верховный руководительвсех работ - в наших встречах неучаствовал.

В 1954 году меня избрали директоромИнститута механики АН СССР. (Шестьлет спустя он был переименован вИнститут проблем механики - ИПМ АНСССР.) Я вновь занялсясовершенствованиемпневматического скоростного копра,разрабатывал теорию подобия имоделирования динамическихпроцессов на линейных механическихускорителях. Результатом этойработы стала книга "Механикасплошной среды", выдержавшая с 1965по 1990 годы несколько изданий.

Когда решался вопрос о новомизделии - самой мощной бомбе, - А. Д.Сахаров выступил за термоядерныйвариант, я определенно и активноподдерживал его. Ю. Б. Харитон и егосторонники возражали, считая, чтонеобходимой мощности взрыва можнодостичь, если увеличить ужесуществующую атомную бомбу. Но этобыло неперспективно. Победилвариант Сахарова.

В 1950-е годы в Институте механикивпервые были созданывычислительный центр, новые стендыи лаборатории, в том числегазодинамическая с ударной трубой.Там работали известные ученые: Н. Г.Четаев, В. З. Власов, А. Л.Гольденвейзер, В. В. Соколов-ский, Б.Н. Юрьев, П. Я. Кочин, Ю. Н. Работнов.Издавался журнал "Прикладнаяматематика и механика" АН СССР,был образован "Инженерныйсборник", реорганизованный позжев журнал "Механика твердоготела". В институте работалНаучный совет Академии наук СССР попроблемам прочности ипластичности, сыгравший тогданемалую роль в координации научныхработ вузов и отраслевыхорганизаций.

С помощью копра мы моделировали иимитировали подземные взрывы, помощности эквивалентные околотысячи тоннам тротила на глубине 100метров. Был построен ускоритель,дающий 100-кратную перегрузку. Онимел свободно падающий тяжелыйковш диаметром около 0,8 метра,глубиной 0,6 метра (в натуре - 80 и 60метров). В ковш можно было, например,насыпать грунт, сделать в нем каналс водой и взорвать детонатор, помощности в реальных условияхсоответствующий тротиловомуэквиваленту около 0,3-0,5 тонны.Скоростная съемка такого взрывапоказывала естественноеразбегание волн по берегам канала исдвижку перекрывающего его блока(бетонного моста). Переброскагорных пород взрывом имитироваласьв ковше вполне достоверно. Этотускоритель до сих пор используетсяв Институте горного дела Киргизиидля изучения взрывов в ущельях илина склонах гор.

В 60-е годы я снова оказался насвоей кафедре теории упругости МГУ.Начался этап оформления идей,создания теорииупруго-пластических процессов,общей математической теориитермовязкопластичности итермодинами ки сплошных сред .

В это же время в МГУ на Ленинскихгорах возводились новыелаборатории Института механикиМГУ. Я помогал строить стендовыйзал с новыми силовозбудителями,динамическую лабораторию,лабораторию механики полимеров.Словом, в эти восемь лет я оказалсясидящим на двух (если не больше)стульях и снова очень уставал,главным образом от организационныхдел. Подошли выборы на постдиректора Института механики АНСССР на третий срок. Вероятно, онибыли согласованы, а точнее,предопределены в ЦК КПСС. Несмотряна то, что наметили мою кандидатуру,я категорически отказался бытьдиректором. И не стал им, и былисключен из "номенклатуры",так как после этого мне уже непредлагали высоких постов.

Вязкость (внутреннее трение) -свойство текучих тел оказыватьсопротивление перемещению одной ихчасти относительно другой.

Словарик кстатье

Инерция (инертность) -свойство тела сохранять состояниепокоя или равномерногопрямолинейного движения, когдадействующие на него силыуравновешены или отсутствуют.

Динамика сплошных сред -раздел механики, посвященныйизучению движения газообраз ных,жидких и твердых деформируемых телпод действием приложенных к нимсил.

Момент инерции - величина,характеризующая распределениемасс в теле и являющаяся наряду смассой мерой инертности тела присложном движении.

Кориолисово (поворотное)ускорение - составляющая полногоускорения, которая проявляет ся присложном, включающем вращательное,движении.

Пластичность - свойствоматериалов твердых тел сохранятьчасть деформации при снятиинагрузок, которые ее вызвали.

Параболоид - незамкнутаяповерхность, образованнаявращением параболы вокруг своейоси.

Упругость - свойство телизменять форму и размеры поддействием нагрузок и самопроизвольно восстанавливатьпервоначальную конфигурацию припрекращении внешних воздействий.

Тензор инерции - совокупностьмоментов инерции масс тела присложном движении.







Алексей Антонович Ильюшин. 1957год.



За годы Великой Отечественнойвойны совет-ская промышленностьбоеприпасов произвела 333,3 миллионаснарядов для полевой и корабельнойартиллерии. На рисунке слеванаправо: осколочный, фугасный иосколочно-фугасный артиллерийскиеснаряды, выпускаемые с 1942 года поновой технологии .



Внутри шара деревяннойконструкции возводится параболоид.



А. А. Ильюшин (в центре) беседуетсо специалистами во времякомандировки в Японию. 1957 год.



В Центральном парке культуры иотдыха им. М. Горькогозаканчивается строительствоневиданно го до той порыаттракциона "Параболоидчудес" конструкции А. А. Ильюшина.1934 год.



В 1941-1945 годах советскиеартиллеристы уничтожили свыше 70тысяч вражеских танков. На фото:самоходная 152-мм артиллерийскаяустановка. Она стрелялаосколочно-фугасными тяжелымиснарядами весом свыше 40 кг ииспользовалась какпротивотанковое орудие.