НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ПЕРИОДИЗАЦИИ РАЗВИТИЯ РАКЕТНОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ. И.Н. БУБНОВ
УД К/629.76 + 629.78/005: (091)
(Доклад, прочитанный в сентябре 1968 г. на III научных Чтениях памяти К. Э. Циолковского.)
Классификация является одной из форм анализа развития техники. Практически любой научный труд, призванный как минимум систематизировать знания в какой-либо отрасли науки и техники, начинается с классификации данной отрасли. Однако чаще всего это «внутренняя» классификация, т. е. выявление основных подразделений данной отрасли. Определение места данной отрасли во всеобщей технике, среди других отраслей и видов техники, требует «внешней» классификации, т. е. подразделения всей области, к которой относится данная отрасль.
Соотнесение предмета исследования - отрасли техники или технического средства - с другими, смежными отраслями и видами техники является, по нашему мнению, одной из важнейших методологических задач историко-технического исследования. Только правильное определение места предмета исследования в общем развитии техники может позволить приблизиться к решению задачи.
Однако нам неизвестно о существовании общепринятойклассификационной структуры техники, которая позволила бы определить место современной ракетной техники и космической техники среди других отраслей техники, а также структуру названных видов техники.
Можно сформулировать основные требования к классификационной структуре. Таковая, по нашему мнению, должна:
а) иметь четко выраженные признаки разбиения различных видов
техники;
б) охватывать не только все существующие, но и возможные в перспективе отрасли техники и технические средства;
в) выделять основное техническое средство или вид техники, определяющий вышестоящий разряд классификации;
г) включать в себя не только основные технические средства, определяющие данный вид техники, но и сопутствующие, вспомогательные средства, процессы операции и т.д.;
д) предполагать качественное равноправие входящих в один разряд
видов техники;
е) учитывать неравномерность развития тех или иных видов техники;
ж) иметь ограниченное число разрядов;
з) учитывать возможность вхождения одного и того же вида техники в разные отрасли или классы и т. д.
Можно показать, что все огромное количество существующих областей, отраслей, технических средств и других видов и классов техники определяются по одному из двух основных признаков - естественно-научному, т. е. на основе того явления или закона природы, на котором построено данное техническое средство либо определяемый им вид техники, и функциональному, т. е. на основе той главной задачи, которую призвано решать данное техническое средство или вид техники. Обычно во «внутренних» классификациях отраслей техники в произвольном порядке используются оба этих признака.
Можно, однако, показать, что существуют законченные ряды видов техники, построенные по тому или другому признаку:
естественнонаучный ряд: принцип реактивного движения - ракетный двигатель - ракета - ракетная техника - летательные аппараты;
функциональный ряд: доставка заряда - управляемый снаряд (ракета) - баллистическая ракета - ракетное оружие - стратегическое оружие - военная техника.
В основе предлагаемого принципа классификационной структуры техники лежат два понятия:
базовая машина- машина, аппарат, устройство, а также процесс, метод, воплощающие в себе определенный естественнонаучный принцип (процесс, явление, закон природы) безотносительно их основной функции (автомобиль, самолет, ракета, локомотив, космический аппарат);
основное техническое средство- машина, аппарат, устройство, процесс, созданные на основе базовой машины (аппарата, процесса) и предназначенные для непосредственного решения какой-либо функциональной задачи (автобус, пассажирский самолет, ракета-носитель, паровоз, спутник связи).
Приняв эти понятия за исходные разряды классификации, определяем другие, «внутренние» и «внешние» разряды. Базовая машина состоит из ряда основных конструктивных элементов. Среди них выделяем:
базовый элемент техники- конструктивный элемент, определяющий его природно-техническую сущность и отличающий данную базовую машину от других машин и технических средств того же и других классов (ракетный двигатель - для ракеты, колесное шасси - для автомобиля, планер - для самолета). Базовым элементом может быть источник энергии, двигатель, исполнительное устройство и пр.
Каждый конструктивный элемент состоит из узлов, причем, по всей вероятности, каждый элемент имеет основной (базовый) узел, определяющий техническую сущность и структуру узла (камера сгорания - для ракетного двигателя, крыло - для планера самолета и т.д.).
Далее полагаем, что все «внешние» разряды техники укладываются в следующие понятия:
частная отрасль техники- комплекс научно-технических, производственно-технологических, эксплуатационных и организационных средств, предназначенных для создания и использования какого-либо основного технического средства. Частная отрасль техники возникает и развивается на функциональной основе, т. е. для удовлетворения какой-либо определенной потребности общества. Обычно частная область техники характеризуется единой организационной основой. Примеры: воздушный транспорт, баллистические ракеты, паровозостроение и т. д.:
совокупная отрасль техники- комплекс частных отраслей техники, объединенный на основе общности базовой машины, иногда - базового элемента техники, т. е. на естественнонаучной основе (ракетная техника, авиационная техника, воздухоплавание, атомная техника, железнодорожный транспорт и т. д.);
неосновная область техники- комплекс различных по своим основным функциям отраслей техники или технических средств, имеющих общую природную (естественнонаучную) основу, но использующих разные технические принципы (летательные аппараты, радиоэлектроника, электротехника, теплотехника, горная техника и т. п.);
основная область техники- комплекс отраслей техники и отдельных технических средств, объединенных на основе общей функциональной задачи и представляющих собой одно из главных направлений развития экономики и хозяйства страны (энергетика, машиностроение, транспорт, связь, военная техника, строительство и др.).
Предложенная классификационная структура позволяет высказать следующие соображения:
а) основное техническое средство как разряд классификации входит как в естественнонаучный, так и в функциональный ряды, являясь как бы местом их пересечения;
б) одно и то же техническое средство может входить в состав различных отраслей техники, однако лишь для одной из них оно является основным;
в) в зависимости от уровня развития тех или других технических средств и отраслей техники данного ряда (того или другого типа) последний может включать в себя не все разряды;
г) в зависимости от уровня развития данной отрасли техники она может относиться либо к частным, либо к совокупным отраслям. При этом имеет место объединение входящих в нее технических средств соответственно либо по естественнонаучному, либо по функциональному признаку.
И, наконец, главный вывод: объединение технических средств в процессе развития последовательно проходит через оба признака, но в конечном счете формирование современной отрасли техники происходит по функциональному признаку.
Приведем пример, показывающий структуру и роль современной ракетной и космической техники. Так, например, техника космических ракет-носителей является новейшей частной отраслью техники (формирование которой в настоящий период находится в стадии завершения), основная функциональная задача которой - обеспечить создание и эксплуатацию средств выведения в космическое пространство объектов различного назначения. Основным техническим средством этой отрасли техники является ракета-носитель. Кроме того, отрасль охватывает прикладные научные исследования, опытно-конструкторские разработки, технологию производства и испытания, а также использование (эксплуатацию) основного технического средства.
В качестве вспомогательных технических средств в технику ракет-носителей входят: оборудование стартовых комплексов (сборочные здания, контрольно-проверочное оборудование, пусковые устройства, хранилища топлив и топливозаправочное оборудование, блокгаузы и оборудование дистанционного управления и т.д.), оборудование наземного измерительного комплекса, а также испытательные станции и стенды, средства транспортировки ступеней и т. д.
Базовой машиной техники ракет-носителей (ракеты-носителя) является ракета, базовым элементом которой является ракетный двигатель. Базовым узлом ракетного двигателя является камера сгорания. Другими конструктивными элементами ракеты являются: конструкция корпуса, система управления, система наддува баков и другие бортовые системы. К основным узлам ракетного двигателя, кроме камеры сгорания, относятся турбонасосный агрегат (или оборудование вытеснительной системы подачи топлива), система воспламенения (при необходимости таковой), гидравлическая и пневматическая системы, силовая рама и др.
Техника ракет-носителей наряду с техникой баллистических ракет, техникой зенитных ракет, тактическими ракетами, высотными исследовательскими ракетами, а также бортовыми (вспомогательными) ракетными двигателями космических аппаратов входит в совокупную отрасль техники - ракетную технику. Как видим, ракетная техника объединяет частные отрасли и отдельные технические средства на основе базовой машины (ракеты) и ее базового элемента (ракетного двигателя), т.е. на основе общности естественнонаучного принципа.
Также на основе общности естественнонаучного принципа (свободного движения в воздушном и космическом пространстве) ракетная техника наряду с космической, авиационной техникой (самолеты и вертолеты), техникой воздухоплавания и, как пока принято считать, техникой аппаратов на воздушной подушке объединяется в неосновную область техники - летательные аппараты, которая сама входит в основную область техники - транспортную технику.
Можно считать также, что в транспортную технику наряду с ракетной входят другие совокупные отрасли техники, такие, как железнодорожная, автомобильная, космическая, авиационная, водная и др. Все эти совокупные отрасли техники (а с другой стороны, ряд неосновных областей техники) входят в транспортную технику на основе общности функциональной задачи - перемещение людей и грузов относительно земной поверхности или Земли.
Обращает на себя внимание, что техника ракет-носителей как частная отрасль техники входит в две совокупные отрасли - ракетную технику и космическую. Этот довольно нередкий и в других областях техники случай отражает, на наш взгляд, такое ее качество, как непрерывное развитие, подвижность. Космическая техника как совокупная отрасль находится в настоящее время еще в состоянии становления (в отличие от уже сформировавшейся ракетной). Не все входящие в нее основные технические средства трансформировались в частные отрасли техники. По сути дела, кроме техники ракет-носителей и техники наземно-измерительного комплекса, существует еще одна частная отрасль - техника космических аппаратов.
Однако уже сейчас намечается разделение космической техники на ряд самостоятельных отраслей - пилотируемые аппараты, автоматические спутники Земли и межпланетные аппараты. В ближайшей перспективе возможно расслоение техники автоматических спутников на самостоятельные отрасли - технику космической связи, космических исследований и др. Расслоение космической техники приведет к прекращению ее организационной самостоятельности, как это уже произошло с ракетной техникой, т. е. к практическому распадению совокупной отрасли техники.
До последнего времени не выработан единый подход к вопросам периодизации различных отраслей техники. Чаще всего за основу берется уровень развития технических средств. Предложенная классификационная структура техники логически приводит к решению этой задачи.
При рассмотрении эволюции какой-либо отрасли техники основные этапы развития могут быть выявлены по следующей схеме:
1-й этап- открытие основного естественнонаучного принципа (явления, закона) и разработка научно-технических предпосылок для его овеществления, материального воплощения (основной характер работ - разработка научной теории и экспериментирование);
2-й этап- создание базового элемента техники, а затем базовой машины (аппарата, устройства) на основе логического развития новой области знания и достижений смежных отраслей техники;
3-й этап- возникновение совокупной отрасли техники на основе усовершенствования и распространения базовых элементов техники и базовых машин, которые при этом носят характер вспомогательных или экспериментальных технических средств;
4-й этап- создание первого функционального (целевого) технического средства на основе требований практики и дальнейшего усовершенствования базовой машины;
5-й этап- возникновение частной отрасли техники на основе развития практического применения основного технического средства;
6-й этап- расширение совокупной отрасли техники на основе появления технических средств с общей базовой машиной или базовым элементом техники.
Практика показывает, что может иметь место и7-й этап- распадение совокупной отрасли техники, как таковой, и переход частных отраслей в качестве самостоятельных видов техники в традиционные основные области техники. Такое распадение происходит в связи с полным решением проблемы овеществления основного естественнонаучного принципа, углубления специализации данной отрасли по функциональному принципу.
Проиллюстрируем предложенную схему примером ракетной техники: 1) открытие принципа полета ракеты Циолковским; разработка научно-технических предпосылок для создания первых жидкостных ракет (конец IX - начало XX в.); 2) создание первых жидкостных двигателей и ракет в США, Германии, Советском Союзе и других странах (1920-е - 1930-е годы); 3) зарождение новой совокупной отрасли техники (в современном понимании) - ракетной техники (конец 1930-х - 1940-е годы); 4) создание первых функциональных технических средств - боевых и высотных ракет (40-е годы - первая половина 1950-х годов); 5) создание на базе баллистических ракет частной отрасли техники (середина 1950-х годов); 6) расширение совокупной отрасли техники (ракетная техника), за счет появления ряда новых частных отраслей - ракеты-носители, зенитные, исследовательские ракеты и др. (вторая половина 1950-х годов); 7) начинающийся процесс распадения совокупной отрасли техники в связи с обособлением частных отраслей (процесс еще не закончен).