Иван Филиппович Образцов: каким был выдающийся учёный, профессор и ректор МАИ

28 июля исполняется 100 лет со дня рождения выдающегося учёного в области строительной механики и прочности авиационных конструкций, академика Ивана Филипповича Образцова. Почти полвека он возглавлял кафедру строительной механики и прочности Московского авиационного института, был профессором, деканом и ректором МАИ, министром высшего образования России, академиком. И остался в воспоминаниях своих коллег-маёвцев.

Предыстория

1930-е годы — революционное время в самолётостроении: молодая отрасль уже «взлетела» и переходит со старых деревянных на металлические конструкции, крайне востребованные и в гражданской, и военной сфере. Советской авиации как воздух нужны новые инженеры.

В только что родившемся Московском авиационном институте создана кафедра «Строительная механика аэроплана», ровесница института — выпускникам она известна как кафедра 603 «Строительная механика и прочность». Сегодня она входит в состав института № 6 «Аэрокосмический» и объединена с кафедрой 602 — «Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий». А тогда, 90 лет назад, кафедра начиналась с одного профессора, одного доцента и двух ассистентов.

Основателем и первым заведующим кафедры был Алексей Михайлович Черемухин, ученик Н.Е. Жуковского, преподаватель МВТУ и Военно-воздушной академии Жуковского, руководитель «геликоптерной группы» в ЦАГИ — создатель первого советского вертолёта, военный лётчик Первой мировой, талантливый испытатель и инженер-авиаконструктор. Именно он стал автором первых курсов «Строительная механика самолёта» и «Расчёт самолёта на прочность» и создал при кафедре МАИ Лабораторию испытаний конструкций самолётов на прочность (ЛИКС), в которой с участием студентов шли экспериментальные и практические работы — выполнялись заказы промышленности.

Вертолёт Алексея Черёмухина

В 1938 году Черёмухина арестуют, и три года он «проведёт» в ЦКБ-29 НКВД, московской «Туполевской шараге», где над созданием бомбардировщиков для РКА работали заключённые инженеры и учёные. В 1941 бригаду Туполева эвакуировали в Омск, её сотрудников начали постепенно освобождать, и в 1943-м Черёмухин вернулся в Москву, к работе и преподаванию, в том числе и в МАИ.

Там они и встретились: почти 48-летний авиаконструктор и 23-летний студент-дипломник МАИ Иван Образцов, его будущий преемник. «Неиссякаемая энергия, одержимость, целеустремлённость, организаторский талант и неодолимая тяга ко всему новому и прогрессивному — этими чертами характера И.Ф. Образцов напоминал своего предшественника А.М. Черемухина», — так описывали эту преемственность коллеги Образцова по кафедре в историческом очерке, подготовленном к его 80-летию.

Родом из Максатихи

Иван Филиппович Образцов родился 28 июля 1920 года в Тверской области, в деревне Быки Максатихинского района. Рос в крестьянской семье. Впоследствии он часто вспоминал свою Максатиху и не раз туда возвращался — местным школьникам, таким же, каким когда-то был и он сам, именитого земляка часто ставили в пример.

А коллеги Образцова находили, что именно из крестьянского детства выросли его таланты хозяйственника и недюжинного организатора: «Везде, где Иван Филиппович работал и жил, чувствовалась его хозяйская жилка, — писал А.А. Князев, доцент кафедры 603, кандидат технических наук. — Думаю, такая природная черта присуща россиянину из глубинки. Иван Филиппович был родом из Максатихинского района, расположенного в глухом месте на севере Тверской области. Жители такого района могли рассчитывать только на свои силы».

Удивительно, но как раз в максатихинской глуши Образцов впервые познакомился с миром музыки — с лёгкой руки композитора Исаака Осиповича Дунаевского. Он снимал дачу близ дома, где жила семья Образцова, а к матери Ивана Филипповича приходил за молоком и любил поговорить с маленьким Иваном. «Как-то раз Дунаевский подарил ему скрипку, а потом учил его играть на ней и одновременно петь», — записал А.А. Князев рассказ Образцова.

«Считается, что научиться играть на скрипке очень сложно. Только люди с абсолютным слухом могут это сделать. Юноша не только в совершенстве освоил игру на скрипке, но так же легко мог играть на струнных инструментах — мандолине, балалайке, на духовых инструментах. Играл в школьном духовом оркестре. Приезжая в родную Максатиху, уже будучи известным академиком, не раз приходил в парк и играл с поселковым оркестром», — писали «Максатихинские Вести» в очерке об Образцове.

Ленинград — война — Москва

Окончив школу, Образцов уехал в Ленинград — поступать в Ленинградский автодорожный институт, преобразованный в 1941 году в авиационный (ныне — ГУАП). Во время учёбы, в 1939 году, он начал работать на Первом ленинградском авторемонтном заводе. Одновременно учился на вечернем отделении дирижёрского факультета.

Все планы прервала война — в июне 1941-го Образцов стал добровольцем 68-го истребительного батальона, который набрали из комсомольцев и допризывной молодёжи практически без военной подготовки.

Повоевать ему довелось только пару месяцев. В августе батальон участвовал в боях под железнодорожной станцией Чудово Ленинградской области, предваривших блокаду Ленинграда: взяв станцию, немцы перерезали доступ в город по Октябрьской железной дороге. А в сентябре, после отступления советских частей, молодёжные батальоны расформировали. Состоявших в них студентов институтов, где готовили кадры для оборонных отраслей, отозвали с фронта для продолжения обучения. Ленинград с сентября уже был в блокадном кольце, и вскоре вузовскую молодёжь вывезли «дорогой жизни» в Казахстан — ради выживания и будущего авиации.

Так в начале 1942 года И.Ф. Образцов попал в Московский авиационный институт, который в это время был эвакуирован в Алма-Ату. В 1944 году он закончил МАИ с присвоением квалификации инженера-технолога по авиамоторостроению.

Лекции с «магическим эффектом»

Оставшись работать в институте, Образцов прошёл все ступени преподавательства и научной карьеры: был ассистентом, старшим преподавателем, доцентом. В 1949-м успешно защитил кандидатскую диссертацию, в 1957-м стал доктором технических наук, а в 1958-м получил звание профессора.

«Лекции он читал с большим энтузиазмом, и я бы сказал, артистически. Абстрактные расчётные модели ферм, шпангоутов и других более сложных конструкций буквально оживали на его лекциях, а предмет, который он преподавал, настолько увлёк студентов, что, когда на одной из последних лекций он предложил желающим прийти на кафедру и включиться в студенческую науку, пришли практически все», — вспоминал В.В. Васильев, член-корреспондент РАН, профессор, который сам был среди этих студентов и сделался на кафедре аспирантом, кандидатом, а затем и доктором наук.

«Стремление и умение говорить с ещё недостаточно просвещенной студенческой аудиторией на доступном языке, ставить реальные задачи и смело говорить о пока ещё „нерешабельных“ задачах порождало прямо-таки магический эффект... И.Ф. Образцов, войдя в аудиторию тем сентябрьским днём, навсегда вошёл и в мою научную жизнь, — писал Б.В. Нерубайло, студент МАИ в 60-е годы, ставший позже заместителем И.Ф. Образцова по науке на кафедре 603, ныне профессор, доктор технических наук. — Математическими выкладками, жестикуляцией и мимикой он пытался нам объяснить „игру сил“ в фюзеляже и крыле самолёта кессонной конструкции, природу появления в корневой части бимоментного напряженного состояния, картину потери устойчивости. Так страстно мог отдавать знания только поистине много знающий и умеющий, талантливый учёный и щедрый человек...».

Ученик Власова

Молодой преподаватель и учёный, Образцов со всей своей энергией стремился не только раскрыть и популяризовать свой предмет — читая лекции по курсам механики, он понимал, что теоретический уровень их пора повысить. В послевоенные 40-е и 50-е годы в авиацию пришли новые веяния — получили развитие тонкостенные пространственные конструкции, оболочки и пластины, но для их проектирования требовался более совершенный математический аппарат и новые теории расчёта.

Образцов начал серьёзно заниматься специальными разделами математики, механики, теории оболочек и пластин. Это привело его в Институт проблем механики АН СССР на научные семинары профессора В.З. Власова, выдающегося механика того времени.

Василий Захарович Власов

Под руководством Власова Образцов написал свои первые серьёзные научные работы и защитил в 1949 году кандидатскую диссертацию по результатам исследования устойчивости тонкостенных пространственных стержней открытого профиля при поперечном изгибе.

Следующим вызовом стали стреловидные и треугольные крылья, скошенные системы и оболочки, которые начали применять в авиационно-ракетной технике. Для них Образцов впервые разработал методы расчёта, опираясь на теорию оболочек, теорию тонкостенных пространственных систем и вариационный метод их расчёта, предложенный Власовым.

Но это были не только расчёты. Работая с 1953 года на кафедре и в ЛИКС, Образцов проводил эксперименты и участвовал во всех важных работах для отечественной авиации и ракетно-космической техники. Дальнейшие исследования он посвятил развитию технической теории оболочек, совершенствованию методов расчёта конструкций, построению эффективных методов исследования напряжённого состояния конструкций типа крыльев, представляющих одно- и многозамкнутые кессонные тонкостенные пространственные системы.

«Образцовая кафедра»

В 1956 году Образцов стал деканом самолётостроительного факультета МАИ. В 1958-м, в 38-летнем возрасте, он был назначен директором МАИ, а с 1961-го — ректором института, проработав на этом посту до 1972 года. Под его руководством институт стал не только авиационным, но и ракетно-космическим вузом — началась подготовка специалистов по всему спектру специальностей этих отраслей. Образцов поднял авторитет института до уровня ведущих вузов страны и впервые провозгласил задачу превращения МАИ в технический университет.

В 1959 году Ивана Филипповича Образцова избрали по конкурсу заведующим кафедрой 603 строительной механики и прочности летательных аппаратов. К тому времени скончались — почти одновременно, в августе 1958-го — оба учителя Образцова, Василий Захарович Власов и Алексей Михайлович Черемухин. Наследуя их опыт и достижения в науке, Образцов берёт новые высоты. Главой кафедры он останется вплоть до 2005 года — до конца своей жизни.

В Москве звенела «оттепель», бурный научно-технический прогресс сопровождался новыми научными идеями и событиями на кафедре 603. «Инициатором и носителем их всегда был И.Ф. Образцов» — кафедра стала в институте ведущей и образцовой, как писали в своих воспоминаниях её сотрудники.

Новые теоретические курсы для студентов ставили преподаватели, пришедшие из промышленности по приглашению Образцова. Предприятия для него были неиссякаемым источником преподавательских кадров: их приглашали для чтения курсов и отдельных лекций, научного руководства студентами. Непрерывное сотрудничество с ведущими промышленными и научными организациями было правилом кафедры — не только люди, но и актуальная научная тематика приходила из реальной жизни.

Сам человек увлечённый, Образцов вовлекал во всё новое коллег и молодёжь. «Благодаря ему у меня появились на столе его книги по вариационным методам расчёта тонкостенных конструкций типа крыла самолёта и интригующе заинтересовали монографии так горячо им почитаемого и, пожалуй, его любимого учителя В.З.Власова: «Тонкостенные упругие стержни» и «Тонкостенные пространственные системы», — рассказывал Б.В. Нерубайло.

Однако ценили и любили Образцова на кафедре не только за его научные достижения, но и чисто по-человечески. «Мне кажется, что одними из главных его качеств были широта души, доброта и какая-то нереальная для нашего времени терпимость», — отзывался об учителе его младший коллега по кафедре, ныне академик РАН, профессор, доктор технических наук В.В. Васильев.

«Поскольку ректор Иван Филиппович был рядом, через дорогу в главном корпусе, то все текущие кафедральные вопросы решались оперативно. Своей доступностью Иван Филиппович так избаловал сотрудников кафедры, что они шли к нему за решением банальных проблем. (...) Удивляла великолепная память Ивана Филипповича. Ежедневно ему приходилось пропускать через себя огромное количество информации, касающейся как отдельных личностей, так и подразделений института, а потом институтов, да и целого министерства. Во время приёма он почти ничего не записывал, а на повторном приёме по одному и тому же поводу мгновенно восстанавливал всю историю вопроса», — вспоминал А.А.Князев.

Министерские годы

В 1972 году, с учётом успешной работы в качестве ректора МАИ, Образцов был назначен министром высшего и среднего специального образования РСФСР — на этом посту он проработал до 1990 года. Будучи министром, ратовал за развитие в вузах научных исследований, объединение науки и образования в единый процесс, за внедрение в учебный процесс технических вузов фундаментальных наук, вычислительной и компьютерной техники, что позволило повысить теоретический уровень и качество подготовки специалистов.

И оставался учёным. «Даже во времена, когда он был министром высшего образования России, Образцов регулярно по пятницам приезжал в МАИ. Это были кафедральные „дни науки“, — рассказывает Ф.Н. Шклярчук, профессор кафедры 603, доктор технических наук. — Новые идеи, обсуждения методов и результатов, планы исследований и внедрения в промышленность. (...) Мы всегда чувствовали, что такие дни для Ивана Филипповича являются днями творческого отдыха. Здесь он был среди друзей, коллег и учеников».

Научная школа композитов

Одним из новых перспективных направлений на кафедре стало изучение авиационных конструкций из композиционных материалов — разработка моделей и методов их расчёта. В 70-е годы о композитах заговорили вовсю, бурное развитие ракетной техники в 70-е годы потребовало новых конструкционных материалов с более высокими характеристиками эксплуатации: на основе стеклянных, углеродных, борных и органических волокон и полимерного связующего. И Образцов был первым, кто поддержал развитие этого вектора.

«Одной из граней таланта Ивана Филипповича Образцова было умение вовремя замечать и поддерживать зарождавшиеся новые научные направления», — отмечал В.Г. Дегтярь, генеральный директор — генеральный конструктор «Государственного ракетного центра имени академика В.П. Макеева».

Образцов участвовал в создании Научного совета АН СССР по механике конструкций из композиционных материалов, организовал широкомасштабные исследования, кооперацию НИИ, вузов и конструкторских бюро по работе над этой тематикой. Новые результаты и методы расчётов, полученные научной школой академика И.Ф. Образцова, сразу же шли в дело — ракета Р-39, созданная в 70-е в КБ Машиностроения Макеева, на 80% состояла из композитов.

Впервые в отечественной практике в МАИ на моделях корпусов из композитов была получена гораздо более высокая удельная прочность, чем у корпусов из металла. Помимо авиации и ракетостроения их начали внедрять в тяжёлом машиностроении, в автомобилестроении, в медицине — применяя при расчётах предложенную на кафедре Образцова модель деформирования композиционного материала.

Образцов был уверен, что XXI век станет веком грандиозных космических исследований, а композиты и конструкции из них потребуются в самых разных областях техники.

Зал испытаний

В 1971 году на территории МАИ был возведён огромный зал промышленных статических испытаний площадью более чем 1000 кв.метров и высотой в 33 метра, с силовым полом и потолком. Образцову удалось добиться создания при кафедре новой экспериментальной базы — это было вехой в истории института и поистине «гигантским» шагом вперёд.

В то время подобные испытательные залы в СССР можно было сосчитать по пальцам. У иностранных специалистов, которых часто водили в зал на экскурсии, такие крупномасштабные экспериментальные исследования на базе вуза вызывали удивление и восхищение.

Первыми здесь испытывали на прочность МИГ-21 и вертолёт Ка-32. А затем и пассажирский Як-42, на котором летают до сих пор на внутрироссийских авиалиниях — заказчиком этой престижной и хорошо финансируемой программы испытаний, беспрецедентной для МАИ, был Минавиапром СССР. Тему отдали институту только по инициативе Образцова, обычно такие работы проводились в ЦАГИ или в СИБНИА.

Именно по результатам испытаний в МАИ самолёт получил сертификат лётной годности. Испытания продолжились для разных модификаций Як-42 и завершились к 90-м годам. Стабилизатор самолёта был спроектирован с использованием методов расчёта авиационных конструкций, модифицированных для композитов, которые были получены на кафедры Образцова. Впервые в СССР была создана модель стабилизатора из углепластика с полуразмахом более 2 метров.

На кафедре постоянно шло множество других хоздоговорных научных работ по заказам предприятий, связанных с прочностью авиационно-космических конструкций. Испытывали в зале и спроектированные в МАИ летательные аппараты: спортивно-пилотажный самолёт «Квант», самолёт «Юниор», торообразный дирижабль, легкомоторный самолёт «Эльф» и студенческий спутник «Искра».

Проблемная лаборатория

В 1970-е годы при кафедре появилась проблемная лаборатория надёжности и живучести авиационных конструкций, что также было инициативой Образцова — он был её научным руководителем и «духовным лидером». Был создан уникальный комплекс автоматизированных статических испытаний на прочность конструкций летательных аппаратов.

В лаборатории работало около десятка научных секторов и групп. Широким фронтом шли исследования по определению надёжности и живучести конструкций из традиционных и композиционных материалов с учётом случайных повреждений элементов конструкции и дефектов изготовления при сложной программе нагружения, включающей температурные воздействия, а также влияние повторных и ударных нагрузок.

«Мне казалось, что работа в лаборатории была любимым занятием Ивана Филипповича. Здесь рождались новые научные идеи, кипела жизнь во всех её проявлениях, осуществлялся синтез теории, эксперимента и производства», — вспоминал А.А. Князев.

Кроме поисковых перспективных исследований проблемная лаборатория активно участвовала в расчётных и экспериментальных работах по прочности и устойчивости реальных конструкций авиационной и ракетно-космической техники по хозрасчётным договорам с проектными организациями. Например, гигантской ракеты Н1 длиной более 100 метров и орбитального космического самолёта «Буран».

Вклад в науку

Проблемы прочности, устойчивости, колебаний, термоупругости и живучести летательных аппаратов — всё это охватывают работы И.Ф. Образцова: более 300 научных трудов, в том числе монографии и учебники.

Для авиации это крайне актуальные проблемы. Среди причин катастрофического разрушения конструкций ЛА — несовершенство технологий производства, оборудования и оснастки, что сказывается на прочностных, жёсткостных и массовых характеристиках, физико-механических свойствах конструкции. Нужно учитывать и внешнюю среду: атмосферную турбулентность, агрессивность, перепады температуры, скорости полёта. В процессе эксплуатации могут появляться и накапливаться дефекты. А поведение новых материалов в условиях работы конструкции подлежит отдельному изучению и экспериментальной проверке.

Автоматизированные системы управления экспериментальными исследованиями и методы расчёта авиационных конструкций с учётом оптимизации — направление научной деятельности Образцова, которому он посвятил много лет. И показал, что создание удачной конструкции невозможно без её постоянного совершенствования в ходе наземных стендовых статических испытаний. На них собираются и обрабатываются измерения множества датчиков.

Методологию создания таких измерительно-вычислительных комплексов, — автоматизированных систем прочностного эксперимента в составе САПР, — и внедрением их в практику в авиационной и космической промышленности отрабатывали на кафедре Образцова и в её лабораториях, например, в ходе испытаний пассажирского самолёта Як-42.

Признанием научных заслуг И.Ф. Образцова стало избрание его в 1966 году членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1974 году — академиком АН СССР.

В родной Максатихе о нём ходили легенды. «И в наши дни от старшего поколения можно услышать историю, что ректор МАИ академик Образцов провёл через Учёный совет вуза решение о том, что ежегодно в Московский авиационный институт должны принимать несколько выпускников школ Максатихинского района. На самом деле авторитет И.Ф. Образцова в Максатихе был столь велик, что многие ребята стремились повторить его путь и поступали учиться именно в МАИ», — писали «Максатихинские вести».

1990-е: ИПРИМ — «Будущее за космопланом!»

В 1989 году по инициативе И.Ф. Образцова был создан Институт прикладной механики РАН (ИПРИМ РАН) — для развития новых научных направлений в механике адаптивных композиционных материалов и конструкций и в физико-химической механике гетерогенных сред. В 1990-м, покинув пост министра, он перешёл на работу в ИПРИМ и стал его директором, а с 1998 года и до конца жизни был научным руководителем института.

В начале 1990-х, в разгар перестройки, на кафедре 603 МАИ и в ИПРИМ по инициативе и под руководством Образцова — ему было уже за 70 — приступили к разработке концепции проекта космоплана — гиперзвукового многоразового транспортного воздушно-космического аппарата универсального применения (МТВКА-У). Участвовали в этом и энтузиасты — научные сотрудники ЦНИИМАШ, конструкторы «Бурана» из НПО «Молния».

«Мы переходим на принципиально новую конструкцию: корпус будет представлять собой единую сетчатую адаптивную систему, самонастраивающуюся по отношению к внешним нагрузкам: к болтанке, атмосферным осадкам, гравитационным силам, солнечной радиации и так далее. Сейчас мы работаем над созданием композитного материала, который бы мог адаптироваться к любым воздействиям внешней среды», — описывал устройство космоплана И.Ф. Образцов в 2003 году, рассказывая о его надёжности.

«Будущее, я считаю, все-таки за космопланом, — говорил И.Ф. Образцов. — Наш космоплан, поднимаясь на 100-200 километров, становится спутником Земли, у него несравнимо большие возможности. По существу это универсальная орбитальная стартовая площадка для запуска других космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты и планеты Солнечной системы».

Это была запредельная мечта, которой уже не суждено было осуществиться. Большая жизнь учёного, ректора МАИ, академика И.Ф. Образцова — все 85 лет, посвящённые авиации и ракетостроению — прервалась в 2005 году.

После смерти Образцова решением Учёного Совета МАИ кафедре 603 присвоили его имя. А в 2009 году у входа в главный административный корпус МАИ состоялось открытие мемориальной доски памяти академика Образцова — сегодня её может видеть каждый студент Московского авиационного института, ставшего национальным исследовательским университетом. И продолжать воплощать мечты его патриархов.