Двигателестроение

К 95-летию со дня рождения основателя научной школы газовой динамики ЦИАМ Горимира Чёрного

Cherny_1.jpg

21 января 2018 года исполняется 95 лет со дня рождения Горимира Горимировича Чёрного, одного из основоположников отечественной школы теоретической газодинамики, академика АН СССР и РАН, с 1952 по 1970 годы возглавлявшего лабораторию газовой динамики Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

Вклад академика Чёрного в науку велик, но не меньшего уважения заслуживает и его человеческое наследие – пример его жизни. Один и тот же человек мог создавать математические построения непостижимой сложности и в трескучие морозы бить врагов в подмосковных лесах. Великую страну делают великие люди. Одним из таких людей был ГоримирГоримирович Чёрный.

Сын своей страны

ГоримирГоримирович Чёрный родился 21 января 1923 года в городе Каменец-Подольский, УССР. Но, как пишет сам Чёрный в своих воспоминаниях, по заведенной родителями традиции почти всю жизни он отмечал свой день рождения 22 января, поскольку 21 января был в СССР днем всенародного траура в память о смерти В.И. Ленина. Г.Г. Чёрный вспоминает, что родители специально ездили в 1924 году на похороны Ленина в Москву, прошли в Колонном зале Дома союзов мимо его гроба, и для них это было великим событием.

Отец – ГоримирГоримирович Чёрный, по национальности – чех, в Россию попал во время Первой мировой войны в качестве пленного солдата австро-венгерской армии. Здесь он проникся революционными идеями и в 1918 году стал членом чешско-словацкой секции РКП(б). В 1920-х гг. служил уполномоченным по борьбе с бандитизмом в нескольких областях Украины, имел наградной маузер с надписью «За беспощадную борьбу с контрреволюцией», был награжден Знаком «Почетный работник ВЧК–ГПУ».

Чёрные часто переезжали с места на место, в начале 1930-х жили в Алма-Ате. В 1933 году Чёрного-отца назначили начальником Херсонского облотдела ГПУ, и с этого момента семья оседает в Херсоне.

Любопытный факт: в школе будущий академик носил фамилию Каминский – это был псевдоним его отца, и лишь при получении паспорта ему согласно метрике записали фамилию Чёрный.

Семья – отец мать и трое братьев, среди которых Горимир был старшим, – жила для своего времени хорошо. У Чёрных даже была домработница. С четвертого класса Горимир учил немецкий язык дома с учительницей, австрийкой из Вены, и стал довольно бегло разговаривать по-немецки, что спасло ему жизнь в годы войны.

Горимир учился хорошо, а с 6-го класса – только на отлично, но и тихоней не был: охотно проводил время в компании с друзьями, бегал с приятелями на танцы, пробовал спиртное в винных подвальчиках Херсона. В 5-м классе написал труд «Кто такие «бабники» и как с ними бороться», а в 8-м уже вел дневник, почти целиком посвященный первой безответной любви. Совершал велопробеги в Николаев. Подрабатывал в городском торге, оформляя витрины: деньги нужны были для поездки в альпийский лагерь на Тянь-Шане, но затея не состоялась – денег не хватило. Был членом лекторской группы горкома комсомола.

Это было обыкновенное советское детство. Обычным для того времени можно считать даже то обстоятельство, что в 1935 году отца арестовали и осудили на 3,5 года лишения свободы. Он был сослан на Соловецкие острова, однако через два года амнистирован, после чего вернулся в Херсон. Накануне Великой Отечественной войны отец работал начальником военизированной охраны Херсонского нефтеперерабатывающего завода. Незадолго до сдачи города немецким войскам охрана завода под его командованием уничтожила завод и сожгла запасы нефти. Охранники завода, в том числе и начальник, были расстреляны немцами 27 августа 1941 г.

Интерес к науке будущий академик проявлял с детства. Сначала его привлекала химия, которой он буквально заболел в 8-м классе. Горимир проводил опыты дома. «Занятия химией оказались небезопасными, – вспоминал Г.Г. Чёрный. – Надышавшись хлора, я повредил легкие, однажды обжег руки и лицо кипящим фосфором при взрыве реторты (пузыри от ожогов после этого долго светились в темноте)». Результатом увлечения стала победа в 1938 году на Всеукраинской олимпиаде, за что юный химик был поощрен поездкой на Кавказ по местам жизни и деятельности товарища Сталина.

В 10-м классе интересы стали меняться. Группа учеников создала самодеятельный кружок по межпланетным сообщениям. Горимир был инициатором этого начинания и первым выступил на собрании кружка с докладом о формуле Циолковского.

Чёрный засел за учебники математики и физики, а его кумиром стал немецкий инженер-ракетчик Макс Вальде, погибший при испытании сконструированного им ракетного ускорителя.

Однажды в книжном магазине Горимир наткнулся на сборник «Реактивное движение» издания ГИРДа и прочитал статью инженера С.П. Королева о ракетных ускорителях для самолетов.

Учился Чёрный прекрасно. Аттестат отличника в то время давал возможность поступать без экзаменов в любой вуз, однако в МГУ на собеседовании Чёрного спросили, почему он выбрал именно Московский университет, а не Одесский или Киевский. Юноша сказал, что хочет учиться на кафедре аэродинамики, которой не было ни в Одессе, ни в Киеве. Этого оказалось достаточно. В 1940 году Горимир стал студентом МГУ.

Зимнюю сессию сдал на отлично, съездил на каникулы в Херсон, где в последний раз повидался с отцом. Также успешно сдал весеннюю сессию 1941 года. Дальнейшую учебу прервала война.

Его университеты

5 июля 1941 года Горимир Чёрный записался добровольцем в артиллерийский полк 8-й Краснопресненской дивизии народного ополчения и в начале октября 1941 года оказался на фронте.

Много лет спустя академик Г.Г. Чёрный напишет книгу воспоминаний о годах войны. Она открывается словами: «Посвящаю светлой памяти моих родителей – ГоримираГоримировичаЧёрного (1893–1941) и Зои Васильевны Ларетиной (1897–1954)».

«Это короткое время – всего четыре года – наполнено событиями и переживаниями, с которыми не может сравниться все, что было со мной в моей уже долгой жизни и до войны, и после нее, – пишет он. – Вспоминая отдельные события тех далеких лет, я сам почти не верю в то, что все это вообще могло быть и случилось именно со мной».

Эти воспоминания Г.Г. Чёрный писал много лет, и в результате составилась довольно толстая книга, которая, тем не менее, читается на одном дыхании, как захватывающий приключенческий роман. Почти на каждой странице – неожиданный поворот сюжета. Словом, недаром Г.Г. Чёрного за этот труд приняли в Союз писателей России.

Однако речь в книге идет не только о военных приключениях, но и о потрясенном взгляде молодого и еще не имеющего жизненного опыта человека, оказавшегося «малой песчинкой, мятущейся в гигантской буре военного лихолетья». Порой эти переживания столь наивны, что сам автор сомневался, стоит ли публиковать выдержки из его дневников тех лет. Но в искренности и состоит главная прелесть этого документа.

«Больше всего я боялся, что не успею попасть на фронт. Переживал, что война без меня кончится», – с таких мыслей начинается его боевой путь летом 1941 года. – «Стою однажды на посту и думаю – эх, неплохо было бы побывать в Берлине и к новому учебному году в университет вернуться».

А всего через полгода настроения уже совсем другие: «Мысль не дает мне покоя: совершил ли я преступление, не покончив с собой, когда узнал, что я у немцев? Ищу ответ на этот вопрос и не нахожу».

А вот цитата, уже относящаяся к последнему периоду войны: «Германия! Слезами и кровью зальем мы тебя! Таков закон отмщения. Вы не жалели ни нашего убожества, ни нашей гордости. Мы в своей священной мести не остановимся ни перед чем».

И рядом такие слова: «Нередко участвуя в боевых действиях, видя их последствия, я, в отчаянии, задавал немой вопрос: «Люди, что же мы делаем?!»

Но больше всего эта книга поражает тем, что написана человеком, который перенес все это и остался жив. Здесь и первый бой, который для огромного числа красноармейцев в 1941 году стал последним. 5 октября 1941 года около поселка Уварова расчеты шести орудий, наводчиком одного из которых был Г.Г. Чёрный, держали оборону, пока не пришел приказ отступать. Уцелели только два орудия, которые вскоре вновь вступили в бой с немецкой колонной. Вот как пишет об этом Г.Г. Чёрный: «Много пришлось мне впоследствии сделать выстрелов и почти все – прямой наводкой. Так что видел, что творю. Но чувство, испытанное в том бою, не повторилось».

Как и положено ученому, Г.Г. Чёрный не просто вспоминал, но и пытался осмыслить произошедшее. Ведь и до сих пор у нас мало кто осознает, что именно произошло в октябре 1941-го под Вязьмой.

«Катастрофа первых дней октября 1941 года была исключительной в истории всех войн, затмевающей по своим последствиям даже катастрофу первых дней вторжения Германии на территорию Советского Союза. В октябрьское сражение были вовлечены войска 15 армий с личным составом более 800 тыс. человек – 40% от общего количества советских войск, действовавших на советско-германском фронте».

То, что Чёрный выжил в этом чудовищном водовороте, – чудо. Из батареи, в которой он служил, уцелели только четверо. Но это было лишь первое его сражение, и чтобы пережить всю войну, понадобилось несколько подобных чудес.

Чего стоит такой эпизод: после октябрьской военной катастрофы Чёрный угодил к немцам в плен, и его повели на расстрел. «В голове – круговерть разных образов и мыслей: мама, друзья, какие-то эпизоды жизни. Тело противно обмякло, я не ощущал ни рук, ни движения ног».

Но мозг продолжал лихорадочно работать. Чёрный тянул время, пытался разговаривать с солдатами, уже нацелившими на него винтовки. И вдруг с крыльца штаба раздалась команда вести его обратно. Почему отменили приказ о расстреле, Чёрный так и не узнал. После войны он приезжал к ветле на берегу реки Нары, где должна была окончиться его жизнь…

Чёрный бежал из-под стражи, 300 км пешком выходил из окружения по земле, по которой, как саранча, ползли немцы: сутками невозможно было перейти дорогу из-за бесконечной колонны германских войск, двигавшихся на Москву. Из тех, кто попал в окружение, выжил лишь один из десяти. Чёрный вышел к своим, и его снова бросили в бой в новую битву под той же Вязьмой.

Очнулся Чёрный в госпитале, на захваченной немцами территории. Память Чёрного не сохранила фамилию доктора, который спас для науки его голову: была проведена трепанация черепа.

Потом были еще три побега, в каждом из которых пришлось проявить недюжинный характер и изобретательность, затем – мытарства на оккупированной территории, приход советских войск и следующая строка из воспоминаний: «Только теперь я могу оценить, как мне тогда повезло».

Это сказано не о расстреле у немцев, а о результатах допросов в СМЕРШе (сокращение от «Смерть шпионам!» – так называлась советская служба контрразведки в годы Великой отечественной войны). Его могли отправить в лагеря, после которых об МГУ можно было навсегда забыть, или в штрафбат, откуда почти не было шансов вернуться. Но его направили в действующую армию.

Затем были участие в освобождении Белоруссии, штурм Кенигсберга, взятие Берлина, марш-бросок на Прагу, еще два ранения (последнее – 10 мая 1945 года), награды, среди которых ордена Славы III степени, Отечественной войны I степени, орден Красной Звезды, медаль «За отвагу» и другие.

Из армии Г.Г. Чёрный демобилизовался в ноябре 1945 года, к началу занятий в МГУ опоздал, но первую же сессию, как и все последующие, сдал на отлично.

Но никакие жизненные испытания не проходят бесследно. В 1946 году, в 23 года, Чёрный уже был седым.

Лаборатория Чёрного

В МГУ Г.Г. Чёрный учился на кафедре гидромеханики механико-математического факультета, заведующим которой был Леонид Иванович Седов, выдающийся ученый, академик АН СССР, человек, сыгравший огромную роль в судьбе ГоримираГоримировича. В 1949 Чёрный с отличием защитил диплом, несмотря на то, что в том же году судьба нанесла ему страшный удар – трагически погиб его первый сын, которому исполнилось всего 4 года, после чего распался его первый брак.

Дипломная работа Г.Г. Чёрного была посвящена построению теории течений в пограничном слое с поверхностями разрыва фазового состояния вещества. Такая теория играла важную роль при расчёте абляции тел, обтекаемых высокотемпературным потоком воздуха, и тепловой защиты вдувом газа через пористые поверхности камер сгорания и лопаток турбин. Работа эта была выполнена на таком уровне, что впоследствии стала частью докторской диссертации, которую Г.Г. Чёрный успешно защитил в МГУ в 1957 г на тему «Ламинарные движения жидкости и газа в пограничном слое с поверхностью разрыва». (Кандидатом технических наук он стал в 1953 году. Тема диссертации: «Некоторые вопросы теории воздушно-реактивных двигателей»).

Несмотря на несомненный талант, молодому выпускнику, анкета которого была испорчена пребыванием в плену и на оккупированной территории, было уготовано распределение в сибирскую глубинку в качестве школьного учителя,и лишь по настоянию Л.И. Седова его взяли в НИИ-1, ведущий институт по ракетным двигателям (ныне ФГУП «Центр им. Келдыша»), где в то время Леонид Иванович работал заместителем руководителя по науке.

Молодой специалист сразу же обратил на себя внимание уровнем своих первых исследований. В 1950 г. Г.Г. Чёрный рассмотрел плоские стационарные возмущения течения около клина, обтекаемого сверхзвуковым потоком. В те годы задачей взаимодействия стационарных возмущений с косым скачком занимался целый ряд весьма известных учёных, в том числе и такие авторитеты, как А.А. Дородницын в СССР и М. Дж. Лайтхилл в Англии. Тем не менее, исследования начинающего ученого отличались большей полнотой, практической направленностью и отсутствием ошибок. Его работа позволяла решать конкретные инженерные задачи построения головной части плоского тела, которая при заданных габаритах реализует минимум волнового сопротивления.

С 1948 по 1952 гг. НИИ-1 был филиалом ЦИАМ, а возглавлял его М.В. Келдыш, один из руководителей советской космической программы и будущий президент АН СССР. Насколько высок был уровень подготовки Г.Г. Чёрного, свидетельствует и тот факт, что именно ему, недавнему выпускнику, академик Келдыш поручил в 1951 году читать вместо себя курс газовой динамики студентам МФТИ.

Словом, талант Г.Г. Чёрного не вызывал сомнений, и когда в 1952 году НИИ-1 получил статус самостоятельной организации, Л.И. Седов, еще в 1949 году перешедший в ЦИАМ на должность заместителя начальника института по науке, пригласил своего ученика возглавить лабораторию газовой динамики, которая в это время была организована в Институте.

Авторитет лаборатории газовой динамики ЦИАМ основан на трудах многих выдающихся ученых. Инициатором ее создания был Л.И. Седов. В ней работал Г.Н. Абрамович, создавший в ЦИАМ самостоятельную научную школу по исследованию турбулентных потоков. Но в течение десятилетий эту лабораторию называли именно по фамилии ее первого руководителя – «лаборатория Чёрного», и это справедливо.

Г.Г. Чёрный возглавил это подразделение в 1952 году, когда ему исполнилось всего 29 лет. Люди, принимавшие решение о его назначении, прекрасно понимали, с талантом какого масштаба имеют дело. И они не ошиблись в своем выборе. Вслед за этим последовало феноменальное по продуктивности и значительности достижений десятилетие, ставшее основой авторитета Г.Г. Чёрного и созданной им в ЦИАМ научной школы.

Конечно, дело тут не только в выдающихся способностях самого ученого. Его научная деятельность началась в годы, когда бурное развитие реактивной и ракетной техники выдвигало массу проблем, требовавших быстрого решения. При этом в 1950-е, да и в последующие годы страна не располагала вычислительными средствами, которые позволяли решать большинство подобных задач что называется «в лоб». Именно в этих условиях оказался востребован ум механика-теоретика Чёрного, умевшего четко понимать физическую суть сложнейших явлений и при этом обладавшего достаточной математической подготовкой для их решения. Это был тот случай, когда нужный человек оказался в нужное время в нужном месте, что и породило настоящий фейерверк выдающихся по своей важности работ.

Свою роль сыграли и те условия, которые были созданы в ЦИАМ для неординарного ученого. Вот как вспоминает об этом А.Н. Крайко, один из ближайших учеников Г.Г. Чёрного, работавший под его началом в ЦИАМ с 1959 года: «Почти с самого начала у ГоримираГоримировича появился заместитель – Лев Иосифович Соркин, который создал ему блестящие условия для работы, каких у него больше никогда не было. По роду своей деятельности ЦИАМ очень много, а в те времена – особенно, занимался техпомощью ОКБ и предприятиям промышленности. Участие во всевозможных совещаниях на высоком государственном уровне и не только было обязательным для руководителей подразделений. Эту организационную нагрузку во многом взял на себя Лев Иосифович, чтобы дать возможность ГоримируГоримировичу интенсивно заниматься наукой. И руководство – а начальником ЦИАМ стал тогда Георгий Петрович Свищев – это понимало и не требовало от него личного присутствия на всех совещаниях. Отношение к нему всегда было очень уважительное».

Но, разумеется, главную роль в этом играла личность. «Прежде всегоГоримираГоримировича отличало исключительное трудолюбие. И потом… он просто был гениальным человеком», – так в нескольких словах охарактеризовал Г.Г. Чёрного как ученого А.Н. Крайко.

Талант – понятие трудно формализуемое, и все же в работах Г.Г. Черного можно проследить общие черты, которые стали характерными и для всей его научной школы.

Школа Чёрного

Задачи, которые ставил перед собой Г.Г. Чёрный как ученый, носили не отвлеченный академический характер, а были чрезвычайно актуальны для развития авиационной и ракетной техники своего времени. Конечно, подобная постановка вопроса являлась частью традиционного подхода ЦИАМ с момента основания Института, но вписаться в такую работу даже очень хорошему теоретику не всегда просто, и Г.Г. Чёрному это блестяще удалось. К примеру, в 1953 году, когда наша авиация становилась сверхзвуковой, Г.Г. Чёрный решил крайне важную для описания работы сверхзвуковых воздухозаборников задачу об устойчивости течения в канале с замыкающим сверхзвуковой поток скачком уплотнения.

Суть проблемы заключалась в следующем: сверхзвуковой поток в воздухозаборнике должен тормозиться, чтобы прийти на вход в компрессор с нужной скоростью. На заключительном этапе это торможение формирует скачок уплотнения, в котором поток переходит грань между сверхзвуковой и дозвуковой скоростью. Уравнения одномерного течения давали два решения: замыкающий скачок мог «сесть» как до минимального сечения воздухозаборника, так и после него. Это порождало у конструкторов сомнения, на какой именно профиль изменения давлений надо рассчитывать такой воздухозаборник. Кроме того, теоретически возникала опасность того, что скачок будет перескакивать между двумя возможными положениями, а это вызовет помпаж, что совершенно недопустимо. Г.Г. Чёрный решил эту задачу в квазицилиндрическом приближении и доказал, что устойчивым является только решение в расширяющемся канале, то есть скачок в любом случае «сядет» после минимального сечения. «Ничего близкого к тому, что сделал Чёрный, в то время не было ни у нас, ни за рубежом», – утверждает А.Н. Крайко.

Еще одно важное, быть может, главное качество работ Г.Г. Чёрного состояло в том, что они отличались глубиной понимания физической сути явления и умением применить для его исследования адекватный проблеме и очень разнообразный математический аппарат. Говоря простыми словами, ученый великолепно знал как физику, так и математику.

В качестве примера можно привести его исследование взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем в воздухозаборниках. Эта задача также была крайне актуальной с инженерно-конструкторской точки зрения. Канал воздухозаборника представляет собой, по сути, серию расположенных под разными углами «клиньев», на которых возникают скачки уплотнения. Необходимо определить такие углы, при которых скачки не смогут оторвать пограничный слой от стенок канала, поскольку в этом случае «пропускная способность» воздухозаборника сильно снизится. В 1952 году Г.Г. Чёрный решил задачу о взаимодействии косого скачка с текущим у стенки дозвуковым потоком, причем в нелинейном приближении, что в «докомпьютерную эпоху» стало возможно только благодаря чрезвычайно высокому теоретическому уровню исследователя.

«Каждый ученый, как правило, является специалистом в своей области: один – по сверхзвуковым течениям, другой – по несжимаемой жидкости, то есть дозвуковым течениям, – поясняет сложность задачи А.Н. Крайко. – Дело в том, что в этих случаях используются уравнения разного типа: в одном случае – гиперболические, а в другом – эллиптические, и есть масса людей, даже академиков, которые занимаются, допустим, только сверхзвуковыми течениями. А ГоримирГоримирович мог великолепно справиться с совершенно разными задачами.

Когда Г.Г. Чёрный уже стал академиком, я был членом диссертационного совета в ЦАГИ, и в него входил один ученый, с которым я был достаточно дружен, – вспоминает А.Н. Крайко, – Выступает на совете какой-нибудь академик, и этот ученый обязательно скажет мне: «Александр Николаевич, ну вы же видите, что академик – это последняя степень некомпетентности». Я возражаю: «Я с вами не согласен». А он отвечает: «Я знаю, кого вы имеете в виду, но это исключение, подтверждающее правило». Авторитет Г.Г. Чёрного признавали все».

Его работы не просто соответствовали мировому уровню, но и опережали аналогичные исследования в западных странах, и это тоже одна из характерных черт работы ученого и его школы.

«В мировой газовой динамике лучшими в этот период были советские работы, – продолжает свой рассказ А.Н. Крайко. – В этой области, как и в математике, мы вне всякого сомнения были впереди планеты всей. В 1949 году ту же задачу о взаимодействии косого скачка с пограничным слоем решали американские ученые Цянь и Файнстон, но лишь в линейном приближении. Какой-то результат они получили, но при таком подходе давление у них где-то обращается в минус или в плюс бесконечность, чего, конечно, не может быть. А ведь один из соавторов этой работы – тот самый Цянь, который потом вернулся из США на свою родину и стал отцом китайской космонавтики и ядерной бомбы. Тогда как Чёрный один решил обе эти задачи – и в дозвуковой, и в сверхзвуковой части – в нелинейном приближении. На основании его решения рассчитывались распределения давления, которые в то время никому в мире и не снились. И все это делалось без использования мощных ЭВМ, которых в то время у нас в стране не было. Обходились машиносчетной станцией, где несколько десятков очаровательных девушек на первом этаже нашего главного корпуса щелкали клавишами электромеханических счетных машинок Mercedes или Rheinmetall».

Умение отыскивать решения, которые позволяли сводить вычислительную задачу огромной трудоемкости к инженерному расчету – еще одна важная черта, присущая работам Г.Г. Чёрного. К примеру, в 1954-56 гг. он вместе с Л.И. Седовым обосновали процедуру осреднения параметров с сохранением интегральных характеристик потока, что позволяло создать простые «инженерные» модели течения в каналах. На основании этого подхода Чёрный вывел критерий, определяющий расход и тягу сопла при наличии закрутки.

Еще один пример: создание и использование при решении задач по течению за интенсивной ударной волной метода разложения в ряды по степеням отношения плотности газа перед фронтом волны к характерному значению плотности за ним. Этот подход позволил рассчитывать обтекание головных частей, которые входили в атмосферу с гиперзвуковыми скоростями.

«Сейчас такие расчеты проблемы не представляют, а в те времена это было настоящим кошмаром, ведь достаточно мощных ЭВМ не было, да и те, что были, в основном использовались в проектах по созданию ядерного оружия, – поясняет А.Н. Крайко. – А метод Чёрного позволял решать эту задачу с помощью логарифмической линейки».

Простоту решений ученого не надо путать с упрощением. Ценность данного метода состояла и в том, что он позволял объяснять многие до того не понятные особенности гиперзвуковых течений. В итоге были получены результаты, прорывные не только в эпоху, предшествующую широкому применению компьютеров и численных методов, но и в будущем. Все основные качественные результаты теории гиперзвукового обтекания тел, подтвержденные затем результатами вычислительной газовой динамики и экспериментами, первоначально были установлены методом Г.Г. Чёрного. В этом отношении его значение не утрачено и в наше время.

Создание в середине 1950-х годов метода Г.Г. Чёрного вызвало появление во всем мире обширной литературы, насчитывающей сотни работ, что принесло ему мировое признание. Результаты, полученные этим методом в первые несколько лет его применения, составили основное содержание монографии, которая вскоре была переведена и издана в США. В 1959 Г.Г. Чёрный за создание «Теории течений с сильными ударными волнами и ее приложения к аэродинамике гиперзвуковых скоростей» был удостоен самых престижных для советских аэродинамиков наград: «I премии и Золотой медали им. Н.Е. Жуковского».

Еще одна черта творческого почерка Г.Г. Чёрного – широта его научно-технического кругозора. Изначально лаборатория ЦИАМ отвечала за газодинамическое совершенство воздухозаборников и сопел, однако ее первым руководителем с самого начала были поставлены и решены на удивление разнообразные газодинамические задачи. Частично они стали продолжением исследований, которыми Г.Г. Чёрный занимался в НИИ-1 в приложении к ракетной технике, но в значительной степени такой подход был связан со способностью ученого видеть проблему и, главное, пути ее решения в очень широкой области приложений теоретической газовой динамики и механики в целом.

Ученый внес существенный вклад в построение оптимальных по сопротивлению плоских, осесимметричных и пространственных конфигураций. Это касалось не только воздухозаборника и сопла, что входило в компетенцию ЦИАМ, но и головных частей и крыльев ЛА. Г.Г. Чёрный успевал добиваться выдающихся результатов в областях, которыми занимались целые коллективы других организаций.

Он изучил особенности гиперзвукового обтекания удлинённых тел с малыми затуплениями, что представлялось особенно актуальным при решении задач вхождения космических аппаратов в атмосферу. Найденные при этом параметры подобия признаны универсальными. Выполненное Г.Г. Чёрным исследование гиперзвукового обтекания треугольных крыльев позволило дать полную классификацию возможных режимов их обтекания на всех углах атаки. Позднее он вместе с одним из своих учеников А.Л. Гонором выполнил важные исследования по построению оптимальных осесимметричных и пространственных головных частей.

Под руководством Чёрного

Большое влияние оказывал Г.Г. Чёрный и на те области деятельности лаборатории, которыми лично не занимался. В частности, в начале 1960-х гг. в лаборатории по его инициативе были начаты экспериментальные и теоретические работы по магнитной гидродинамике, электрогазодинамике, плазматронам, электроракетным движителям и МГД-генераторам. Это направление долгое время возглавлял А.Б. Ватажин, один из учеников Г.Г. Чёрного.

Он был одним из инициаторов работ по гиперзвуковому прямоточному воздушно-реактивному двигателю (ГПВРД). Именно при нем началась разработка модели водородного ГПВРД.

Он влиял на эти исследования не только как руководитель, но и как учёный, чье мнение, как правило, было решающим при рассмотрении сложных вопросов. В частности, они обсуждались на знаменитых семинарах Г.Г. Чёрного, на которых он выступал с докладами в том числе и на эти темы. Эти семинары он продолжал вести в лаборатории и после ухода из института в 1970 году. В частности, руководимый им Всесоюзный семинар по ГПВРД работал до середины 1980-х годов.

Здесь уместно вспомнить еще об одной характерной черте Г.Г. Чёрного, а именно об его личной порядочности и, в частности, о крайней щепетильности в вопросах соавторства.

«ГоримирГоримирович в этом отношении был просто невероятно чистоплотен, – вспоминает А.Н. Крайко. – Я один из его ближайших учеников, и даже у меня с ним есть лишь одна единственная совместная работа, патент 1999 года на сверхзвуковой пульсирующий детонационный двигатель принципиально новой схемы, в котором детонационная волна движется в сверхзвуковом потоке, а не в покоящейся горючей смеси. И мне пришлось его уговаривать поставить свою подпись. Он очень долго не хотел этого делать, но я ему объяснил, что так будет правильно, поскольку именно он привлек мое внимание к этому направлению, а обсуждение с ним этой темы очень помогли делу».

Приведенный А.Н. Крайко пример тем более убедителен, что исследование течения детонационных волн занимало одно из ведущих мест в работе Г.Г. Чёрного. Первой решенной им задачей в этой области в 1959 году стало рассмотрение обтекания конуса с детонационной волной Чепмена-Жуге. Работы по течениям с детонационными волнами, выполненные Г.Г. Чёрным и под его руководством, сыграли решающую роль в понимании особенностей этого явления и в привлечении интереса к ним. Исследования в этом направление продолжались в лаборатории и после ухода ученого из Института. Для изучения процессов в камере сгорания такого двигателя в Научно-испытательном центре (НИЦ) ЦИАМ была создана установка детонационного горения. Расчетно-теоретическое изучение течений с волнами детонации ведутся в отделении газодинамики и сейчас, и актуальность этого направления в последние годы становится все более очевидной.

Надо отметить, что личная порядочность и даже скромность Г.Г. Чёрного никак не способствовали его научной карьере. «Он вообще-то был человек, я бы сказал, бесконфликтный, – вспоминает А.Н. Крайко, – Явных врагов у него, насколько я знаю, вообще никогда не было, но его способность успешно решать широкий круг задач, которые формально не относились к компетенции ЦИАМ, а, так сказать, затрагивали интересы других организаций, порождала своего рода ревность. Отчасти из-за этого Л.И. Седову долго не удавалось сделать своего ученика академиком. Вроде бы никто не возражает, а как выборы – недостает голосов. Ведь обычно человек, который хочет, чтобы его избрали, обходит всех академиков, задолго до выборов шлет им поздравления по поводу праздников и дней рождения, в общем – ведет подготовительную работу, а Чёрный никогда ничем подобным не занимался».

Директор института

К концу 1950-х годов становилось все более ясно, что авторитет и значение Г.Г. Чёрного в отечественной и мировой науке превосходят роль руководителя подразделения, пусть даже в таком крупном институте, как ЦИАМ. В 1960 г. учёного назначают директором Института механики МГУ. Этот институт был создан годом раньше, и Г.Г. Чёрный принял самое активное участие в его организации и выработке научных направлений его работы, стал одним из его основателей. При этом до 1970 года Г.Г. Чёрный оставался по совместительству научным руководителем лаборатории ЦИАМ, вел здесь семинары, и даже позже, когда формально перестал быть сотрудником Института, его влияние на работу лаборатории, многие годы ассоциировавшейся с его именем, оставалось очень сильным.

Г.Г. Черный руководил Институтом механики МГУ более 30 лет, до 1992 года. За эти годы вуз стал признанным лидером в отечественной и мировой науке по теоретической и прикладной механике. Развивалась и академическая карьера его руководителя. Членом-корреспондентом Академии наук СССР он стал уже в 1962 году, но в академики его избрали лишь в 1981 году, причем при довольно необычных обстоятельствах.

«Возникла такая ситуация, когда его хотели снять с должности директора института, – вспоминает А.Н. Крайко. – Но не за недостатки в работе. От него потребовали, чтобы он уволил своего заместителя, родственники которого уехали в Израиль, а Чёрный против этого увольнения категорически возражал. Институт механики МГУ состоял из множества лабораторий, которые возглавляли авторитетные ученые, академики, работавшие на разных кафедрах мехмата МГУ. И они поняли, что если директором станет кто-то другой, то для института это будет иметь отрицательные последствия. Именно после этого случая они объединились и добились-таки избрания Чёрного академиком. Причем это опять случилось не без приключений. Вначале по результатам голосования якобы вышло, что Чёрного не избрали. Тогда один из академиков, Георгий Иванович Петров, с которым Чёрный когда-то начинал свою работу в филиале ЦИАМ, потребовал пересчитать голоса. После пересчета оказалось, что Чёрный выбран. Счетная комиссия ошиблась, скажем так».

В Институте механики МГУ Г.Г. Чёрный, по сути, создал свою вторую научную школу. Среди его учеников – академики и члены-корреспонденты РАН, руководители крупных научных коллективов предприятий промышленности и сферы образования. Он подготовил свыше 30 кандидатов и 15 докторов наук. Впрочем, вряд ли эти цифры отражают влияние Г.Г. Чёрного, которое в той или иной степени испытали все ученые в области механики.

22 января 2003 г. научная общественность отмечала 80-летие ГоримираГоримировича Чёрного. Чествование прошло в МГУ в ходе Всероссийской научной конференции «Аэродинамика и газовая динамика в XXI веке». И главным событием дня стала даже не поздравительная телеграмма, присланная президентом России В.В. Путиным, а доклад самого юбиляра, открывший научную программу конференции. Любопытно, что первоначально он назывался «Неустойчивость и образование длинноволновых периодических структур в жидких пленках», но в процессе подготовки составляющая его предмет теория получила экспериментальное подтверждение, в связи с чем доклад получил новое название: «Новый вид кумуляции энергии и импульса метаемых взрывом пластин и оболочек». В 80 лет Г.Г. Чёрный сохранил ясный ум и достаточную работоспособность, чтобы исследовать сложнейшие теоретические проблемы и доводить эти исследования до практических результатов, которые, в данном случае, могли дать значительные преимущества перед существующими способами создания высокоскоростных кумулятивных струй при косом соударении пластин.

ГоримирГоримирович прожил долгую и насыщенную событиями жизнь, в которую многое вместилось – война и мир, работа и личная жизнь. Он трижды был женат, у него родились две дочери, он увидел внуков.

Жизнь ГоримираГоримировича оборвалась 6 ноября 2012 г., всего за два с половиной месяца доего 90-летия.

Школа Чёрного: вчера, сегодня и завтра

За свою научную деятельность Г.Г. Черный удостоился множества наград: четыре Государственные премии – СССР (1972, 1978, 1991) и РФ (2002), премия Совета Министров СССР (1985), ордена Трудового Красного Знамени (1975), «Знак Почета» (1957), Дружбы народов (1980), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2003), Почета (1999). Г.Г. Черный был удостоен золотой медали и премии I степени имени Н.Е. Жуковского (1959), премии I степени имени М.В. Ломоносова (1965), премии имени С.А. Чаплыгина (1976), премии и медали имени Л.И. Седова (2003).

Длительной и успешной оказалась преподавательская карьера Г.Г. Чёрного, начавшаяся в 1951 году по инициативе М.В. Келдыша. В 1952 году он уже самостоятельно преподает в МФТИ, в 1957–1963 гг. заведует базовой кафедрой газовой динамики и горения МФТИ в ЦИАМ. С 1954 года по совместительству работает в МГУ на кафедре гидромеханики, с 1957 года – в звании профессора. В 1988 году становится заведующим кафедрой аэромеханики и газовой динамики мехмата МГУ и руководит ею до конца жизни.

Г.Г. Чёрный много трудился на академическом поприще, поддерживал авторитет отечественной науки на международной арене. В 1992–1997 гг. он был академиком-секретарем Отделения машиностроения, механики и процессов управления РАН. Являлся действительным членом Международной академии астронавтики. Руководил международными программами по гиперзвуковой тематике, плазменной аэродинамике, течениям с детонацией и горением. Был членом бюро Генеральной ассамблеи Международного союза по теоретической и прикладной механике, иностранным членом Инженерной академии США, членом Европейской академии наук. Был председателем Национального комитета по теоретической и прикладной механике (СССР и России), председателем Научного совета РАН по механике жидкости и газа, членом Научного совета РАН по горению. Был главным редактором журналов «Известия РАН. Механика жидкости и газа» и«Аэромеханика и газовая динамика», соредактором журнала ActaAstronautica.

Г.Г. Чёрный – автор около 200 научных работ, в том числе 4-х монографий.

Но школа Чёрного – это прежде всего люди. Он воспитал десятки учеников, сыгравших значительную роль в том числе и в истории ЦИАМ. Например, после Г.Г. Чёрного до конца 1982 году лабораторию возглавлял Д.А. Огородников, при котором в 1975-м она выросла в самостоятельное отделение. И в том, что в 1982-м Д.А. Огородников был назначен начальником ЦИАМ, большую роль сыграл авторитет газодинамического подразделения, которое он возглавлял. Влияние Г.Г. Чёрного на выбор направлений научного поиска, уровень, методологию и стиль исследований, формирование коллектива и становление личностей теоретиков и экспериментаторов ощущалось до последних дней его жизни. Отделение «Газовая динамика и теплофизика» ЦИАМ сегодня продолжает традиции Г.Г. Чёрного под руководством С.Ю. Крашенинникова.

Школа Чёрного в работах его учеников продолжает вносить огромный вклад в развитие механики в России. Многие результаты за более чем полувековой период ее деятельности вошли в золотой фонд отечественной механики. При всем разнообразии тем, и сегодня в работах школы Чёрного прослеживаются те же черты, которые отличали исследования лаборатории ЦИАМ в те годы, когда он руководил ее коллективом.

Один из самых ярких примеров связан с тем, что именно ученые лаборатории Чёрного сыграли главную роль в применении в газовой динамике разностной схемы С.К. Годунова и в ее поистине триумфальном шествии по ОКБ и НИИ Советского Союза в 1970-е годы. За рубежом достоинства этого метода были оценены почти с двадцатилетней задержкой, и все эти годы западные специалисты удивлялись способности их советских коллег быстрее и лучше решать сложнейшие задачи газовой динамики при существенном отставании в мощности вычислительных средств. Сегодня разные модификации схемы Годунова стали во всем мире основным инструментом вычислительной газовой динамики. В 1970 году за работу в этом направлении А.Н. Крайко был награжден «I премией и Золотой медалью им. Н.Е. Жуковского». И хотя сам Г.Г. Чёрный вычислительной газовой динамикой не занимался, об этих работах докладывалось на НТС лаборатории, а ее руководитель давал им соответствующую оценку и способствовал тому, чтобы эти работы развивались. Да и то, что именно ученики Г.Г. Чёрного внесли столь заметный вклад в развитие этого направления, символично: ведь и его работы отличало умение свести сложнейшие теории к инженерным расчетам.

Продолжают жить и другие принципы, определяющие генетику школы Чёрного. Вот относительно недавний пример из практики ЦИАМ, в котором отчетливо прослеживаются те же принципы широкого охвата проблемы и «экономичности» средств ее решения. При оптимизации вентиляторов современных двухконтурных ВРД необходимо учитывать деформацию их длинных быстро вращающихся лопаток. Поэтому при профилировании лопатки необходимо решать и газодинамическую, и прочностную задачи. Опираясь на высокий уровень своей подготовки, молодые сотрудники отделения газовой динамики самостоятельно, без использования коммерческого программного обеспечения, создали и включили в свой программный комплекс быстрый модуль пространственного расчета напряженно-деформированного состояния методом конечного элемента (К.С. Пьянков, Н.И. Тилляева, 2009 г.). Благодаря использованию принципиально новых генетических алгоритмов созданный оригинальный программный комплекс на кластере из 30 одноядерных процессоров строит оптимальную лопатку за месяц непрерывного счета. За такое же время зарубежные аналоги решают подобные задачи на кластерах из многих сотен и тысяч процессоров. Начальник отделения «Аэродинамика компрессоров воздушно-реактивных двигателей и газотурбинных установок» ЦИАМ В.И. Милешин – тоже, кстати, воспитанник школы Г.Г. Чёрного – оценил новую методику следующим образом: «У этого метода единственный недостаток – он слишком революционен».

Г.Г. Чёрный оказывал влияние на людей и обаянием своей личности. «Вообще он был человек, я бы сказал, красивый, – вспоминает А.Н. Крайко. – Даже одевался всегда очень изящно. Его очень любили в нашем коллективе, это вне всякого сомнения. Редко бывает так, чтобы так любили руководителя».

А вот пример чисто человеческого урока отношения к делу, о котором вспоминает другой ученик Чёрного – В.А. Левин. Будучи студентом 5-го курса механико-математического факультета МГУ, по поручению руководителя практики Г.Г. Чёрного, он в первый свой день в ЦИАМ отправился посмотреть экспериментальный запуск разрабатываемого в Институте ионного двигателя. Испытания закончились неудачей: двигатель взорвался. Вернувшись к руководителю, студент с юмором пересказал увиденное: разлет установки на мелкие кусочки, валивший клубами едкий дым, взрывы ненормативной лексики… Г. Г. Чёрный переменился в лице: «Надо было вас сначала заставить копать траншеи»…

Многие из учеников Г.Г. Черного продолжают активно трудиться и возглавляют в ЦИАМ важнейшие направления деятельности и сегодня. А рядом с ними, под их руководством и влиянием, воспитывается новое поколение ученых, которые тем самым вливаются в школу Горимира Горимировича Чёрного.

Пресс-служба ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Поделиться
с друзьям