Мир, в котором живут инженеры

До сих пор мы говорили о предыстории бионики, о ее научных предпосылках. Но наука возникает и развивается не просто по желанию того или иного ученого. Ее рождение и рост обусловлены производственной и практической деятельностью всего человечества. Хотя бы отчасти, вы могли это почувствовать на примере кибернетики. Бионика же еще более яркий тому пример.

Познакомившись с миром, в котором живут инженеры, вы поймете, почему бионика возникла именно сегодня, в чем ее главное назначение. И тогда, только тогда вы сумеете правильно оценить рассказы о загадке летучих мышей, о дельфинах, о пчелах и птицах, об органах чувств и о многом другом, о чем предстоит вам прочитать на страницах этой книги.

Все эти рассказы о мире живой природы, о ее тайнах теперь имеют прямое отношение к миру инженера, его чаяниям и трудностям, которые ему приходится повседневно преодолевать. В них стоит очень хорошо разобраться. Именно они послужили непосредственным толчком к созданию бионики. Эти трудности имеют постоянный характер. С ними всегда приходится сталкиваться инженерам, и их преодоление всегда приводило к важным научным и техническим сдвигам. С трудностями этими придется столкнуться и вам, когда вы займете свое место в цеху, в лаборатории, на испытательном полигоне, в пилотируемом космическом корабле или в городке, выстроенном на дне моря.

Оглянитесь вокруг, посмотрите, сколько разнообразных вещей служит людям. Без них, наших слуг и помощников, мы не смогли бы существовать. Все они - плоды человеческого труда, порождения инженерного гения человечества. Мир вещей, машин - часть нашего общего мира. Этот мир создали люди, которых называют изобретателями, инженерами.

Инженер изобрел глиняный горшок и колесо, автомобиль и самолет, электрический генератор и турбину, электрическую и электронную лампы; он построил небоскребы, гигантские заводы, огромные корабли; он плавит металл, строит дороги, посылает в космос ракеты, изобретает искусственное сердце, печатные станки, музыкальные инструменты, киноаппаратуру, краски... И можно уверенно говорить, что любая разумная задача ему по плечу. Особенно теперь, когда на наших глазах наука и техника сделали новый гигантский скачок вперед.

А как инженеры понимают слова "гигантский скачок вперед", "промышленная и научная революция"? Да так же, как и все, но сверх того эти слова для них означают, что машина, построенная вчера, сегодня уже устарела, и надо строить новую машину, которая устареет завтра же. Каких-нибудь полвека назад конструкции машин оставались одними и теми же в течение десятилетий. А нынче конструкции даже таких сложнейших и совершенных машин, как самолеты, заменяются в среднем раз в несколько лет.

Человеку, не связанному с техникой, почти невозможно представить себе, каких усилий и средств стоит даже самый незначительный успех, самое простенькое усовершенствование, каких трудов стоит создание пусть даже несложного, но нового устройства, прибора или машины. А ведь с каждым годом сложность технических задач все более увеличивается, ибо непрерывно усложняются технические системы, необходимые промышленности, транспорту, связи, науке, военной технике. Все чаще традиционные методы и принципы изживают себя, а новые, к сожалению, изобретают не так часто, как хотелось бы, и, что не менее важно, их не столь уже легко освоить, чтобы сразу и с успехом создавать принципиально новые инженерные устройства и внедрять в практику.

Мир инженера... Он такой же, как у всех. В нем светит то же солнце, те же деревья шумят на ветру, так же плещут морские волны. Но есть и другой мир - мир непрерывно меняющихся открытий, технических идей, машин и вещей. С ним связаны мы все. Но инженер видит его изнутри. Ведь он создает его, он первым воспринимает все изменения в нем, первым осознает его непрерывное усложнение, знает его силу и слабости.

Несмотря на великие успехи, у современной техники очень много слабостей! И, как это ни парадоксально, с особой силой эти слабости проявляются в самых передовых отраслях техники. К ним, несомненно, относится и авиация.

Тот, кому приходилось забираться в кабину истребителя, знает, что кабина и специальные приборные отсеки фюзеляжа истребителя до отказа забиты электронной аппаратурой. Обилие циферблатов, стрелок, кнопок подавляет непривычного человека. Кажется невозможным даже запомнить назначение всех этих приборов, всех органов управления. И уж совершенно не представляешь себе, как удается летчику в машине, мчащейся со сверхзвуковой скоростью, манипулировать всеми необходимыми органами управления и вести при этом бой.

Что же, хорошо это или плохо, когда истребитель оснащен таким обилием сложнейших приборов?

Я подожду отвечать на этот вопрос. Давайте-ка лучше вспомним чувство восхищения, которое неизменно охватывает нас, когда мы видим проносящуюся в небе стремительную машину, ощущаем ее грозную силу, поражаемся умению пилота, выполняющего головокружительные каскады фигур высшего пилотажа. Иногда под грозный гул реактивных двигателей мне в голову приходит странная, несбыточная мысль: я думаю о Великой Отечественной войне и горько жалею о том, что не было у нас тогда хотя бы нескольких десятков реактивных "МИГов" и двух-трех современных реактивных бомбардировщиков. К сожалению, это невозможно: технические идеи и технические возможности того времени еще не позволяли перейти к строительству реактивных самолетов.

Однако вернемся к современной авиации.

В кабине экипажа бомбардировщика или пассажирского лайнера просторнее, чем в истребителе. А различных приборов установлено еще больше. И каждый из таких приборов совершенно необходим, На самолете вообще нет приборов, без которых можно было бы обойтись. Летать без приборов сегодня нельзя. Даже отказ одного из двигателей на многомоторном самолете подчас менее страшен, чем выход из строя некоторых радиоэлектронных приборов.

Значит, это хорошо, что современный самолет имеет на борту столько сложных и нужных приборов?

А какое множество приборов установлено на щите диспетчера, управляющего крупной электроэнергетической системой! Ведь в такой системе объединены десятки мощных электростанций, сотни подстанций, множество линий электропередачи, общая протяженность которых достигает десятков тысяч километров; такая система снабжает энергией сотни городов, тысячи заводов и фабрик, шахты и нефтепромыслы, больницы и радиостанции, городской и железнодорожный транспорт. И всей этой гигантской системой, раскинувшейся на сотни тысяч, даже на миллионы квадратных километров, управляет диспетчер, инженер-электрик. Без новейших и сложнейших приборов, его единственных советчиков на диспетчерском пункте, он не смог бы работать.

Подобных сложных систем с каждым годом становится все больше. Они есть теперь в каждой отрасли промышленности, на транспорте, в связи, в военном деле, они появились уже в операционных палатах больниц, их немало в науке. И они непрерывно усложняются.

Хорошо это или плохо, что таких систем становится все больше, что они непрерывно усложняются?

Пора и ответить на вопросы. Попросим сделать это инженера-самолетостроителя. Вот что он нам сказал бы.

Да, системы усложняются. Но тут уж ничего не поделаешь. Теперь другие условия работы. Если раньше в воздухе находились одновременно десятки, от силы сотни, сравнительно тихоходных самолетов, то нынче всего лишь один аэропорт принимает и отправляет множество скоростных лайнеров. Понятно, что для управления полетами теперь требуются значительно более сложные системы. Конечно, инженеры стремятся упростить их, сделать более компактными, надежными и удобными. То же относится и к приборам на самолетах. Они жизненно необходимы. Но было бы прекрасно, если бы приборостроители сделали так, чтобы можно было обходиться меньшим числом приборов. Ведь они очень облегчили бы труд летчика. Ведь сегодня он работает на пределе нервных перегрузок. А если к тому же добавить, что в летчики (особенно в истребители) берут только людей с наилучшей нервной системой, то окажется, что пилоты вообще работают на пределе человеческих возможностей. И это очень опасно. Словом, в авиации уже настало такое положение, когда условия полетов усложняются еще более, а увеличивать число приборов нельзя, летчик все равно не успеет реагировать на их показания. Не увеличивать надо количество приборов на самолете, а уменьшать. Есть и другие важные причины, по которым необходимо уменьшать количество вспомогательной аппаратуры на самолете: она страшно дорога, за ней нужен непрерывный уход, она занимает много лишнего места и потребляет много энергии. Мы, авиастроители, за то, чтобы приборов на самолете было как можно меньше. Но мы понимаем, что сделать это очень и очень трудно.

Примерно так же станут отвечать и другие инженеры.

Странное положение создалось сегодня в технике. Мы лучше всего поймем это на примере авиации. Вряд ли кто будет сомневаться, что современный самолет - чудо инженерного искусства; каждый прибор, установленный на нем, даже каждый винтик - плоды изобретательности инженеров, плоды новейших достижений техники. Но вместе с тем как трудно управлять самолетом, как тяжело поддерживать его в хорошем техническом состоянии! А инженеры добавляют, что совершенствовать самолеты теми же методами, что и пять лет назад, все труднее, а скоро и вовсе станет невозможным.

Значит, авиация и многие другие отрасли техники стоят сегодня перед лицом кризиса? Значит, если не найти новых принципов, новых путей, развитие многих отраслей остановится?

Да, остановится.

И, как ни странно, кризис этот вовсе не противоречит тому, что в технике сегодня происходит революция. Она и сама-то началась в результате преодоления кризиса, назревшего в технике в предвоенные годы. Во все времена науке и технике приходилось преодолевать кризисы, и нынешний - далеко не последний. Что же касается путей, то сегодня уже наметились многие. Один из них - бионика.

Чем может помочь бионика авиаторам? Чтобы ответить на этот вопрос, придется назвать некоторые авиационные приборы. Хотя бы важнейшие.

Начнем с радиопередатчиков и радиоприемников, предназначенных для переговоров с аэродромами, с командованием, с другими самолетами. Живая природа не знает радиосвязи, поэтому совершенствование конструкций передатчиков и приемников, видимо, и далее будет происходить без помощи бионики, хотя некоторые принципы повышения надежности аппаратуры, позаимствованные у природы, принесут немалую пользу. Зато неоценимую помощь окажет бионика разработке методов передачи, приема и переработки радиосигналов.

Затем следует радиолокационная аппаратура. Она весьма разнообразна и применяется для обнаружения противника, наведения управляемых снарядов, стрелково-пушечного вооружения, бомбометания, предупреждения о заходе самолета противника сзади - это на боевых самолетах. На гражданских радиолокаторы предупреждают о возможности столкновения с другими самолетами, позволяют определять местонахождение грозовых зон, густой облачности, ураганов, позволяют видеть землю сквозь тучи и в темноте, помогают штурманам выбирать правильный курс. Современные радиолокаторы - чудо техники наших дней. И все же необходимо значительно улучшить их. В этом большую помощь может оказать бионика. Ведь живая природа уже миллионы лет назад изобрела и довела до высочайшего совершенства локаторы летучих мышей, китообразных и некоторых других водных животных.

Очень важную роль играют приборы, указывающие путевую скорость самолета. Их тоже удастся усовершенствовать методами бионики.

Управляя самолетом, летчик должен знать, как сориентирована машина в пространстве. Иными словами, он должен знать, куда направлены продольная, поперечная и вертикальная оси самолета. Ныне бионика уделяет особое внимание органам ориентации в пространстве у животных. И в этом природа может многому научить инженеров.

Необыкновенно важными являются навигационные приборы. В любое время суток, в любую погоду, в любой точке земного шара они должны указывать точное местоположение самолета и точное направление на аэродром прибытия. Навигационных приборов на самолете (на корабле, на подводной лодке) много. Зачастую они чрезвычайно сложны. Но сегодня нет среди них таких, которые полностью удовлетворяли бы штурманов.

Специалисты в области навигации возлагают огромные надежды на бионику. Ведь теперь стало ясно, что многие птицы, морские и сухопутные животные и даже рыбы - отличные навигаторы.

Перечень приборов на самолете можно было бы продолжить. Но и этого достаточно, чтобы понять, какую роль они играют. Увеличение количества приборов на самолете не только усложняет пилотирование.

Не следует забывать и о стоимости приборов. А она за последние десятилетия чрезвычайно выросла. Ее доля теперь нередко составляет больше половины полной стоимости современного самолета.

Так, количество электронных узлов и деталей американского бомбардировщика Б-17 выпуска 1940 года составляло всего 2000; весь самолет обходился в 200 тысяч долларов. А американский самолет выпуска 1960 года, Б-58 "Хастлер", имеет уже 97000 электронных узлов и деталей, причем стоимость одного только оборудования (а не всего самолета!) приближается к 10 миллионам долларов.

Но дело не только в сложности пилотирования и стоимости оборудования. Пожалуй, куда важнее, что с усовершенствованием самолета и аппаратуры резко усложняется и удорожается эксплуатация. Так, затраты на эксплуатацию самолета Б-17 составляли примерно 19 тысяч долларов, а стоимость обслуживания Б-58 достигла колоссальной суммы - более 500 тысяч долларов. Чтобы обеспечить всего лишь час полета этой современной машины, приходится затрачивать 50 человеко-часов напряженной работы во время предполетной подготовки.

Срок жизни современного самолета составляет примерно 2000 летных часов. Значит, на предполетное обслуживание в течение всего срока службы затрачивается 100 тысяч человеко-часов или 55 человеко-лет квалифицированного труда. Это на один самолет. А ведь авиационные флоты промышленно развитых государств насчитывают многие тысячи самолетов. И следовательно, только на обслуживание самолетов должны затрачиваться усилия десятков тысяч квалифицированнейших рабочих, техников, инженеров.

Слов нет, их труд необходим и полезен. Но было бы гораздо лучше, если бы для обслуживания самолетов не требовалось так много людей, а их труд можно было использовать на заводах, фабриках, в сельском хозяйстве. К сожалению, пока еще везде: в промышленности, связи, торговле, военной технике, на транспорте - приходится отвлекать на ремонт и обслуживание машин великое множество людей.

Возникает порочный круг. Мы стремимся освободиться от нетворческого, непроизводительного труда; мы не желаем быть придатками машин, мы хотим повелевать ими. Для этого мы вводим автоматизацию, создаем все более сложные автоматические системы. Но надежность их работы пока еще так низка, что приходится содержать целую армию ремонтников и эксплуатационников, которые не только не повелевают машинами, но, по существу, являются их слугами.

Что же будет дальше? Если инженеры не научатся делать новые машины безотказными, все большему количеству специалистов придется идти в услужение к своим детищам. И невольно спрашиваешь себя: а не настанет ли такое время, когда машины поработят нас, превратят в своих слуг? И не по злой воле, не от большого ума, а просто потому, что без нашего наблюдения не смогут работать. Это куда страшнее, чем бунт мыслящих машин, о котором так любят рассуждать иные фантасты. Страшнее потому, что проще, реальнее.

И все-таки думается, такое время никогда не наступит. Но уже пришло время, когда повышение надежности технических устройств стало в технике проблемой № 1, одной из тех проблем, что вызвали к жизни бионику. И в этом нет ничего странного. Ведь самые сложные из известных людям систем - они сами и многие животные. И хотя живые машины сделаны не из стали, а всего лишь из сравнительно непрочного строительного органического материала, они исключительно надежны. Узнав способы, которыми пользовалась природа, повышая надежность своих созданий, инженеры сумеют достигнуть новых успехов в деле повышения надежности машин.

Собственно, инженеры всегда уделяли большое внимание безотказности своих детищ. Они всегда старались сделать их прочными и надежными. Но раньше, даже если какое-то устройство или машина изредка ломались, особой беды не было, во-первых, потому, что машин было не так уж много, а во-вторых, потому, что поломки только в редких случаях, да и то по небрежности, приводили к тяжелым последствиям. Как правило, на починку всегда хватало времени. Теперь положение изменилось, отказ в системе управления самолетом, кораблем-спутником, мощным генератором недопустим хотя бы потому, что нет времени его исправить.

Да, время в технике теперь стало дороже всего. Здесь оно измеряется на миллионные и даже миллиардные доли секунды. В том мире, в котором живут инженеры, время мчится с громадной скоростью. И это, пожалуй, главное, что отличает его от мира живописца, актера, музыканта, садовода, учителя.