К. В. Фролов: Машиноведение: история, проблемы, перспективы

К. В. Фролов 
Академик Российской Академии Наук, 
Директор Института Машиноведения, 
Заведующий кафедрой ТММ МГТУ им. Н. Э.  Баумана 
   
Apres le pain l’education est le premiebesoin du people.
(Первой потребностью народа после хлеба является образование)
Дантон

Исторически от наскальных рисунков и знаков до современного Интернета, отражение в различных формах практического опыта и достигнутых  знаний, сохранение и распространение информации были и всегда будут необходимым условием творчества, интеллектуальной и практической  деятельности Человека, всеобъемлющего развития цивилизации.
Веками накапливаемый опыт совершенствовался в непрерывном процессе развития и передавался от поколения к поколению, всесторонне  отражался в разнообразных навыках, орудиях и результатах труда, в оригинальных изделиях, сооружениях, машинах и в военной технике,  систематизировался в зарисовках, схемах и чертежах, в различных наставлениях, учебниках и учебных пособиях. Знания, изучающие и  обобщающие опыт и субъективное восприятие объективных явлений природы, обычно фиксировались в философских трактатах, научных трудах,  журналах, книгах и энциклопедиях. Попытки сначала просто описать, а позже – осмыслить и объяснить используемые машины с целью их  совершенствования, имели бы мало шансов на становление и развитие науки о машинах, если бы они не переплетались с корнями философии,  математики, механики, физики, химии, архитектуры, архитектоники и других естественных и технических наук.

Характерное для XX в. бурное развитие научно-технического прогресса ознаменовалось решительным переходом от создания машин по образу и  подобию предшествующих поколений к созданию новых и принципиально новых машин на основе опережающего развития науки о машинах –  машиноведения.
В течение своей 200-летней истории составляющие машиноведения в цепи развития (практическая механика – прикладная механика – теория  машин и механизмов) пережили необычайный взлет, период спада и в настоящее время находят свое место в теории и практике проектирования  машин и конструкций новых поколений. В течение столетия – с середины XIX до середины XX века теория машин и механизмов (ТММ) была одной  из наиболее динамично развивающихся наук и основных учебных дисциплин в цикле инженерного образования. Она не только развивалась сама,  но и дала жизнь ряду новых разделов и отраслей наук. В середине XX века ТММ перенесла довольно ощутимый кризис, который в настоящее  время до конца еще не преодолен.
Теория машин и механизмов формировалась как наука для обслуживания инженерных задач, и ее математический аппарат должен был им  соответствовать. При решении абстрактных математических или сугубо теоретических задач не возникает вопрос о времени, затраченном на их  решение. Инженерная задача, напротив, всегда злободневна и требует немедленного решения. В науке, созданной для обслуживания текущих  нужд техники, было естественным стремление минимизировать объем вычислений. Это наилучшим образом осуществлялось с помощью  геометрического аппарата математики. С помощью многочисленных геометрических и графоаналитических методов удавалось решать  практически все инженерные задачи теории механизмов того времени. Геометрические и графоаналитические методы развивались вплоть до  середины XX века. Значительно меньше времени уделялось аналитическим и численным методам.
К середине XX века с увеличением скоростей и появлением развитых систем управления движением машины возможности классической теории  машин оказались явно ограниченными как для решения насущных задач, так и для экспертной оценки новых технических решений. После второй  мировой войны большой импульс получили такие отрасли техники, как приборостроение, системы автоматического управления, регулируемые  приводы. Появление ЭВМ вытесняло графические и графоаналитические методы. Применение быстродействующих вычислительных комплексов  позволило, с одной стороны, сжать процесс проектирования единичного технического решения, а с другой стороны — существенно расширить  область поиска, то есть увеличить число просматриваемых решений.
В настоящее время машиноведение охватывает следующие взаимосвязанные научные направления: общие вопросы машиноведения; механика  машин; надежность, прочность износостойкость машин и конструкций; новые прогрессивные технологии в машиностроении; автоматизация и  управление в машиностроении, мехатроника; экспериментальная механика, диагностика, испытания; техногенная безопасность машин и  конструкций.*
По этим направлениям создан необходимый задел. Однако его реализация существенно зависит от финансирования науки, ее статуса в  государстве. В этой связи важно помнить о роли инженеров и ученых в судьбах страны.
Один из ярких примеров такой роли можно извлечь из истории Московского водопровода. Разрывы труб, проложенных под землей ниже границы  промерзания грунта, были настоящим бедствием. Известный ученый в области механики, профессор МВТУ Н. Е.  Жуковский решил задачу  гидравлического удара. Это позволило не только точно определять места разрывов труб, но и устранить причину простейшим способом – заменой  шиберной заслонки вентилем, обеспечивающим медленное закрытие заслонки трубы. Можно привести множество подобных примеров высокой  окупаемости науки. Неоценимая роль Н. Е. Жуковского в становлении и развитии авиации общеизвестна.

*Фролов К. В. Научно-информационное обеспечение развития машиностроения и надежности машин. // Проблемы машиностроения и надежности  машин. М.: «Наука». 2005. № 1. С.3-13.