Инноватика

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

Рис. 6.1. Рост эффективности производства (Э, квт-ч/ фунт угля) электроэнергии на парогенераторных станциях при смене поколений техники и технологии

Отсюда смена поколений техники и технологии сводится не только к изменению способа выполнения технологических функций путем замены их на более совершенные, например, путем создания технологий нового принципа действия, но и к смене поколений техники и технологий путем механизации и автоматизации. Этот второй путь изменения технологического метода предполагает изменение принципов выполнения энергетической и информационноуправляющей функции в технологическом процессе.

131

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

Использование закона смены поколений техники и технологий определяется не только теоретическими, но также и утилитарными соображениями. Задача постановки на производство техники новых поколений заключается не только в быстроте занятия предприятием того или иного сегмента рынка конкурентоспособной научнотехнической продукции, но и в удержании изделия:

−либо в зоне интенсивного развития высокой технологии,

−либо путем эффективного перехода на принципиально новую, т.е. критическую технологию (рис. 6.1, 6.2), что соответствует процессу смены поколений техники и технологий.

При этом следует иметь в виду, что «кризис» – это не фатальное деструктивное явление, приводящее к разрушению старой технологии. Дословный перевод термина «кризис»2 означает только то, что изменение принципиальной основы технологического способа (метода) позволяет решительно перейти к новой, более конкурентоспособной технологии, которая приходит на смену стареющей технологии того же назначения. Этот факт позволяет принять профилактические меры во избежание фатального перехода технической системы к стадиям ее деградации и гибели (рис.1.2, 1.3). Такие ситуации нередко наблюдают на практике, если разработчики новой техники и технологии упрямо придерживаются в своих действиях только решения задачи эволюционного развития технологической системы даже в условиях перехода высокой технологии в стадию застоя. При этом важно иметь в виду, что в инноватике такие мероприятия по улучшению или обновлению серийно производимой, конкурентоспособной продукции (товара) в фазе ее зрелости называют квазиинновациями.

2 От гр. crisis – решение, решительный исход, приговор.

132

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

6.2. Закономерности смены поколений авиационной техники

Рассмотрим на основании изложенных выше законов пример смены техники и технологий путем описания трендов развития самолетов.

На рис. 6.2 каждая S-образная кривая обобщает (объединяет) множество точек, каждая из которых соответствует той или иной модели самолета-истребителя конкретного поколения.

Примечание: на рисунке условно указаны только линии трендов, экспериментальные точки приведены ниже в справочном приложении

Рис. 6.2. Закономерности смены поколений авиационной техники и технологий

До Первой мировой войны, на заре авиации, большинство самолетов были уникальны. История авиации в этом случае дает описания не тактико-технических характеристик летательных

133

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

аппаратов, а фамилии изобретателей, год выполнения первого полета, фамилии летчиков-испытателей, дальность перелета и т.д. Такие изделия авиационной техники относились к артефактам, начиная от первого самолета А. Ф. Можайского3 и самолета с поршневым двигателем братьев Райт4, до самолетов Первой мировой войны.

В ходе Первой мировой войны самолеты уже приобретают специализацию, в том числе в виде истребителей-бипланов с поршневым двигателем5. Такие самолеты-истребители модифицировались и производились почти до Второй мировой войны. В РСФСР серийно производили истребители-бипланы, начиная от «Ньюпор-11», «Ньюпор-17» и «Ньюпор-24бис», который имел скорость 171 км/час, до самолета-истребителя И-15 «Чайка», скорость которого уже превышала 400 км/час. За рубежом аналогичные самолеты еще некоторое время производились в Чехословакии6. Смена поколения самолетов-истребителей произошла путем перехода от бипланов к истребителям-монопланам с поршневым двигателем. Этот переход позволил от скорости ~ 400 км/час обеспечить превышение скорости 600 км/час в середине S-образной кривой данного поколения7, а в конце развития данного поколения8 самолетов-истребителей превысить скорость 700 км/час. Условно не перечисляя другие точки S-образной кривой этого поколения поршневых самолетов-истребителей (их много), важно отметить, что в конце Второй мировой войны произошло следующее событие смены поколений истребительной авиации с момента появления первого в мире реактивного самолета-истребителя (Messerschmitt Me 262 -Германия).

После Второй мировой войны истребительная авиация полностью переходит на реактивные дозвуковые самолеты – в нашей стране это МИГ-9, МИГ-15, МИГ-17, скорость которого была

3В 1881 году он получил привилегию на изобретенный им воздухоплавательный снаряд (самолет)

4Уилбера и Орвилла Райт, которые первыми в мире 7.12.1903 года совершили полет на самолете продолжительностью 59 с.

5Типа Ньюпор (Франция), Альбатрос (Германия), SPAD S.XIIIC1 (США), RAFSE5a и Хевиленд DH2 (Англия), Ансальдо SVA-5 (Италия) и т.д.

6Например S-328 (280 км/час) и Bk-534, скорость которого за счет двигателя (625 KW) и хорошей аэродинамики была доведена до 405 км/час.

7621 км/час (1942 год, самолет Мессершмитт BF109F-4, Германия), 648 км/час (1942 г., самолет ЛА-5, СССР).

8Например, 1944 год – Мустанг, P-51C (США).

134

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

доведена до 1121 км/час. На данной S-образной кривой истребительной дозвуковой реактивной авиации есть и другие точки, отвечающие моделям самолетов-истребителей США, Англии, Франции и других стран.

***

Справочные данные. Рассмотрим специальные закономерности развития авиационной техники и технологий9 на различных примерах из истории истребительной авиации. Первые S-образные кривые развития построим по точкам развития истребителей-бипланов и истребителеймонопланов с поршневыми двигателями (рис. 6.3), далее определим зависимости развития реактивных дозвуковых самолетов-истребителей, которые пришли на смену самолетам поршневой авиации. После этого рассмотрим зависимости смены поколений дозвуковых самолетовистребителей на сверхзвуковые самолеты-истребители.

Исходными данными для построения искомых линий регрессий послужили результаты летных испытаний первых образцов новой отечественной авиационной техники10.

Анализ выполнен по главному параметру технического уровня – максимальной скорости полета (км/ч) и функциональному назначению (технологии применения) самолетов-истребителей.

Уравнения регрессии для дозвуковых самолетов в таком исполнении имеют следующий вид:

- бипланы с поршневым двигателем:

где V – скорость самолета, км/ч.

9Селиванов С.Г., Поезжалова С.Н. Инновационные закономерности развития авиационной техники и технологий // Инновации. №2 (124), февраль, 2009. с.63….70

10Баргатинов В.А. Крылья России: Полная иллюстративная энциклопедия. М.: Эксмо, 2007. 1072 с.

135

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

3

2

1

Рис.6.3. Закономерности смены поколений дозвуковых самолетовистребителей:

1-самолеты-бипланы с поршневыми двигателями;

2-самолеты-монопланы с поршневыми двигателями;

3- реактивные дозвуковые самолеты-истребители.

В более подробном описании на рис. 6.4. приведена локальная S-образная кривая развития дозвуковых реактивных самолетов-истребителей.

На первом участке этой кривой представлены переходные модели самолетов-истребителей, имеющих поршневой двигатель и реактивный ускоритель (Су-5, И-250, Су-7 (образца 1945 г.)). Эти отечественные самолеты, а также первые зарубежные образцы реактивной авиации, например Ме-262 (Германия), явились родоначальниками первого поколения реактивных самолетов истребительной авиации.

136

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

Рис. 6.4. Исходная S-образная кривая развития дозвуковых реактивных самолетов-истребителей

Из рис. 6.4 также видно, что данное поколение авиационной техники попало в стадию застоя S-образной кривой развития при достижении «звукового барьера». В этот момент наблюдаются малозначимые улучшения скорости самолета – главного параметра технического уровня (Vmax). На горизонтальном участке S-образной кривой развития можно привести примеры только учебно-боевых дозвуковых самолетов-истребителей – это самолеты

137

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

МиГ-АТ (1996 г.) и Як-130 (1996 г.), скорость которых11 не превышала 1000– 1060 км/час.

На смену дозвуковым самолетам-истребителям пришла сверхзвуковая авиационная техника, которую можно представить разветвлением нескольких S-образных кривых самолетов истребительной авиации – это сверхзвуковые истребители-перехватчики, самолеты-истребители вертикального взлета и посадки, а также высокоманевренные многофункциональные истребители (истребители-бомбардировщики).

На рис. 6.5 приведена локальная S-образная кривая для сверхзвуковых истребителей-перехватчиков.

5

4

3

2

1

Рис. 6.5. Кривая развития сверхзвуковых истребителей-перехватчиков

11 Баргатинов В.А. Крылья России: Полная иллюстративная энциклопедия. М.: Эксмо, 2007. 1072 с.

138

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

Первый участок кривой содержит переходные модели самолетовистребителей, которые условно отнесены к сверхзвуковым, так как они показывали только кратковременное превышение скорости звука либо в пикировании, либо на высоте.

В центральной части данной S-образной кривой развития мы видим самолеты-истребители, которые нашли широкое применение не только в отечественной авиации, но и за рубежом – это самолеты МиГ-21, Як-27, Е-50,

Су-9 и Ла-250.

Заключительная стадия развития данной S-образной кривой начинается с истребителя Е-152А (1959 г., Vmax=3030 км/ч), после чего развитие данного поколения летательных аппаратов вошло в стадию застоя. Развитие самолетовистребителей на этом участке S-образной кривой характеризуется не повышением скорости, а увеличением дальности и высоты полета. На данном участке располагаются дальние и высотные самолеты-истребители, такие как МиГ-25, МиГ-31 и МиГ-35, которые являлись лучшими представителями отечественной истребительной авиации.

Рассмотрим математическое обоснование названных участков S-образной кривой на примере анализа сверхзвуковых истребителей-перехватчиков (рис.6.5), быстрое развитие которых начинается с самолета МиГ-19 (1954 г.), он считается первым серийным сверхзвуковым самолетом-перехватчиком (максимальная скорость на высоте и у земли соответственно 1452 и 1150 км/час).

Для анализа S-образной кривой развития сверхзвуковых истребителейперехватчиков (6.4) и определения точки перегиба, найдем вторую производную определенного для данной S-образной кривой уравнения регрессии и приравняем ее к нулю

Для расчета точки перегиба вычислим вторую производную функции (6.4) по уравнению (6.5)

139

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

2562360 -1310 × t = 0;

1310 × t = 2562360; t =1956.

( t 2 - 3912 × t + 3825937 = 0;

D =19562 - 3825937 = -1; корней нет).

Таким образом, точка перегиба t = 1956 г. При этом максимальная прогнозируемая по линии регрессии скорость полета (Vmax) должна была составлять:

V (1956) = 655 × arctg(1956 -1956) + 2050 = 2050 км/ч.

Опираясь на полученные результаты, можно сделать вывод, что точка перегиба имеет следующие координаты (1956 г.; 2050 км/час), в подтверждение таких расчетов можно назвать самолет МиГ-21 (первый полет 1956 г., максимальная скорость на высоте 2175 км/час).

Такое математическое моделирование позволяет утверждать, что в точке перегиба S-образной закономерности при переходе от стадии интенсивного развития (участок №2) в стадию дефлирующего12 развития (участок №3) данного типа техники желательно приступать к началу научноисследовательских работ по переходу к новой S-образной кривой развития, основанной на применении в анализируемой технической системе нового принципа действия. Данное решение позволяет осуществить профилактические меры, которые не допускают переход технической системы в стадии застоя и последующей деградации.

В нашей стране такой переход к разработке принципиально новой техники, отличающейся принципом действия или технологией ее применения, можно отсчитывать:

a)от момента появления в 1956 году истребителя-перехватчика Як-27. На этом самолете кроме дополнительного ЖРД (С-155 в качестве ускорителя) впервые проведены эксперименты по отклонению вектора тяги двигателей, что впоследствии стало нормой для многофункциональных высокоманевренных самолетов-истребителей (истребителейбомбардировщиков);

b)испытаний в 1956 г. принципиально нового летательного аппарата «Турболет», который послужил основой для проектирования самолетов вертикального взлета и посадки, т.е. положено начало отработке принципиально новой технологии применения летательных аппаратов, которые не требовали громоздкого аэродрома;

12 От лат. deflare – сдувание, процесс, характеризуемый уменьшением темпа роста.

140