Болезненное «ожирение» машин являлось также следствием наличия большого количества эмпирических коэффициентов, различных подходов к определению запасов прочности, округленных обычно в сторону увеличения показателей расчетов и других чисто субъективных оценок.
Каким бы скучным ни казался читателю предмет, о котором идет речь, он имеет исключительное значение для всего народного хозяйства. Ведь материалоемкость валового общественного продукта в последние годы практически остается неизменной. Удельная металлоемкость отечественного машиностроения на четверть выше, чем в ряде других промышленно развитых стран, а это означает, что на продукцию, выпущенную, например, в 1965 году, было перерасходовано около 10 млн. т металла. Так, конвертер емкостью 100 т, изготовленный Ждановским заводом тяжелого машиностроения им. 50-летия Великого Октября, весит 626 т, а такой же конвертер, изготовленный австрийской фирмой «Фест», — 426 т. Двухклетьевой дрессировочный стан «кварто 1200», поставленный английской фирмой «Деви юнайтед», весит 800—1000 т, подобный стан отечественного производства — в два с лишним раза больше.
Таких примеров, к сожалению, можно привести немало.
В течение длительного периода мне приходилось наблюдать работу проектных организаций промышленности и строительства. Такие наблюдения я вел и будучи министром машиностроения СССР (в 1956—1957 годах), и председателем Горьковского совнархоза (в 1957—1958 годах), продолжаю вести их и сейчас.
Вспоминаю, как во время моей работы в совнархозе конструкторские отделы некоторых ведущих заводов Горького (автомобильного, «Красное Сормово», «Двигатель революции» и др.) в расчетах на прочность дали поразительные результаты. По одним и тем же условиям эти авторитетные организации назначали сечения элементов деталей, которые разнились друг от друга в два и более раза. Четыре проектные строительные организации при расчете на прочность железобетонной балки допустили разницу площади сечения в 2,2 раза. Это приводило к перерасходу только цемента на одну железобетонную балку 28 кг, не считая расхода металла, гравия и песка. А этих балок в год употреблялось десятки тысяч штук только по Горьковскому экономическому району.
Иногда расчеты на прочность ведутся по одним и тем же формулам и нормам, а результаты получаются тоже неодинаковыми. Правда, разница невелика, но она есть. Здесь имеет место отражение в известной мере субъективной методологии автора расчета. Сказываются как бы разные стили проектирования.
Вместе с тем в нашей практике имеются и примеры удачного расчета прочности при проектировании. Правда, он относится к несколько более позднему времени. Этот пример связан с историей модификации самолета Ил-18. В 1961 году группа депутатов Верховного Совета СССР посетила с миссией доброй воли ряд стран Латинской Америки: Бразилию, Эквадор, Мексику и Кубу. Возглавлял группу секретарь Президиума Верховного Совета СССР М. П. Георгадзе. Для полета был выделен самолет Ил-18. Учитывая дальность его полета, был выбран самый короткий путь через Атлантический океан: Рабат (Марокко) — Ресифи (Бразилия). Но и это расстояние наш самолет тогда мог преодолеть только при сравнительно благоприятном ветре. В случае закрытия аэродрома в Ресифи мы не могли воспользоваться запасным. Таким образом, при любых условиях надо обязательно делать посадку в этом городе. Так, собственно, и случилось. Когда до этого пункта оставалось 200—300 км, командир корабля доложил руководителю делегации, что в Ресифи идет проливной дождь и аэропорт не принимает. Начальство аэропорта рекомендует воспользоваться запасным, но для этого не хватит горючего. Было решено произвести посадку. Никаких сомнений в том, что мы приземлимся благополучно, ни у кого не было. Экипаж был укомплектован прекрасным летно-техническим составом, к их мастерству все питали полное доверие. Самолет тоже завоевал себе большую популярность — это верная и надежная машина. Сели благополучно. Как помню, видимость была не более 200 м. Шел тропический дождь. Толпа зевак выбежала на аэродромное поле, удивленная тем, что все остальные самолеты не могли сесть, а русские благополучно приземлились. Действительно, все другие воздушные корабли, сделав как бы визит вежливости над Ресифи, направлялись на запасной аэродром.
По возвращении в Москву состоялась встреча с генеральным конструктором С. В. Ильюшиным. Обсуждалась просьба Министерства внешней торговли о модернизации Ил-18, с тем чтобы была увеличена дальность его полета — с пяти с половиной тысяч километров до шести с половиной. В это время мы уже продавали за границу эти самолеты, и такая прибавка повысила бы конкурентоспособность советского лайнера. Как и полагается опытному человеку, С. В. Ильюшин не дал окончательного ответа, мотивируя тем, что это, по существу, будет созданием нового самолета. Как показало будущее, он и сам думал над этой проблемой. В конце концов появился Ил-18Д, где последняя буква означала — дальний. При этом была проверка на прочность, найдено место размещения дополнительных баков для горючего, сделаны некоторые улучшения с учетом требований мирового рынка. Оказалось, что прочность воздушного корабля была вполне достаточной. Никаких серьезных изменений, кроме, конечно, зоны расположения дополнительных баков, производить не потребовалось. Проведенные испытания подтвердили расчеты конструкторов. Получить дополнительную дальность в 1000 км — это совсем неплохо. Запасы прочности, заложенные первоначально, сыграли не последнюю роль, но ведь их можно было использовать с самого начала.
Совершенно очевидно, что в проектном деле имеются еще серьезные недоработки. По моему мнению, главными причинами несовершенства расчетов на прочность являются: отсутствие единой методики для различных отраслей промышленности и строительства; наличие ведомственных способов расчета и ведомственных нормалей; недостаточная роль Академии наук СССР в решении задач прикладного значения и в первую очередь в области разработки методики расчетов на прочность, а также теории долговечности машин с учетом быстро развивающейся техники; отсутствие научного контроля за деятельностью проектных организаций и достаточного количества оборудования лабораторий по натурному испытанию машин, узлов к ним и элементов конструкции; отрицательно сказывается недостаточный обмен опытом между проектировщиками разных отраслей; слабая оснащенность проектных организаций портативными счетными машинами, недостаточная осведомленность кадров, в первую очередь инженеров в отдельных звеньях промышленного и строительного проектирования в части современных способов расчетов; отсутствие межведомственной экспертизы.
Было бы, видимо, правильным и необходимым разработать и издать единые справочники по расчету на прочность, отменить ведомственные методы расчетов и отраслевые нормали, сохранив самую небольшую часть их, разработать формы-бланки и снабдить ими все проектные организации для производства расчетов. Учредить при Академии наук СССР или другой организации техническую инспекцию по выборочному контролю за деятельностью проектных организаций, независимо от ведомственной принадлежности. Ввести в качестве временной меры переаттестацию проектно-конструкторских кадров и их обязательную систематическую переподготовку, организуя при этом обмен опытом между отраслями. Организовать ряд лабораторий по испытанию на прочность машин, деталей, узлов и других конструктивных элементов, которые бы давали заключение о правильности произведенных расчетов с натурными испытаниями. Расширить круг деталей и элементов конструкций, расчет которых на прочность должен быть обязательным. На наиболее типичные расчеты, особенно на изделия массового производства, разработать и издать ГОСТы, устанавливающие обязательный порядок расчета и его проверки. Может быть, следует подвергнуть пересмотру правила Морского и Речного регистра, с учетом развития науки и техники. С философской точки зрения нашим проектантам, подобно биологам и естествоиспытателям, полезно изучать природу, которая может служить примером экономичности конструирования. В самом деле, не растут же деревья с квадратными стволами. Капля жидкости приобретает шарообразную форму. Кстати сказать, легковой автомобиль «фольксваген», спроектированный по принципу каплеобразования, оказался самым экономичным с точки зрения расхода материалов. Может быть, уместно сказать о том, что пчелиные соты послужили прообразом весьма удачных сотовых конструкций, обладающих большой прочностью и необыкновенной легкостью, являясь примером рационального и экономного использования материала.
Резервы экономии материалов, и в частности металла, которые заключены в существующих методах и способах расчета, гигантские.
Металл продолжает играть огромную роль в жизни человека, является важнейшим материалом для промышленности, строительства и сельского хозяйства. Обращение с ним должно быть государственное. Чтобы иметь металл в достаточном количестве, нужно не только уметь его производить, но прежде всего правильно расходовать. Пользуются металлом буквально все, а добывают сравнительно немногие. Это сказано не в укор, а просто, как говорится: металлургом можешь ты не быть, но бережливым быть обязан! Разумеется, это в равной степени относится и к другим материалам. Речь идет о большой народнохозяйственной политике. Учитывая это обстоятельство, совнархоз в своей практической деятельности принимал меры к улучшению дела проектирования машин. Организовывалась экспертиза наиболее важных проектов и конструкций машин, уточнялись отраслевые нормали. На заседаниях научно-технического совета рассматривались отчеты проектно-конструкторских бюро, активизировалась направленная изобретательская деятельность.
Следы неудовлетворительной постановки дела расчетов на прочность особенно были видны в сельском строительстве. В животноводческих помещениях поражали гигантские запасы прочности железобетонных конструкций. Когда промышленные предприятия строили подобные здания по готовым проектам, всем бросалось в глаза несоответствие нагрузок с прочностью колонн, балок, стропил и других элементов. Получалось настоящее крепостное сооружение. Не хватало разве только сооружения бойниц и установки в них артиллерии главного калибра. Попытки изменить чертежи, как правило, не увенчивались успехом — это затрагивало так называемые типовые проекты, которые создавались множеством разных организаций. Да к тому же всякий раз спешили строить, так как назначались короткие сроки. Времени подумать не всегда хватало.