Чтобы превратить десятки тысяч тонн стали в самый мощный боевой корабль на свете, создатели нового авианосца класса «Форд» широко используют виртуальную реальность

Этому суперавианосцу нового класса предначертано стать краеугольным камнем всей военно-морской мощи США на ближайшие полсотни лет, а пока что его первые узлы и детали лежат под открытым небом на территории верфи в Виргинии. Мелкий дождик моросит над огромным полем, где в кажущемся беспорядке раскиданы элементы надстройки, переборок, штабеля труб и 200-тонные сегменты будущего корабельного корпуса. Впечатление, будто некий ребенок-гигант разломал свой игрушечный кораблик и раскидал его кусочки по полу.

Впрочем, персонал компании Northrоp Grumman на верфи Newport News отлично ориентируется в этом кавардаке. Им известно, где что лежит и в каком порядке эти детали будут стыковаться. Строительство авианосца подобно складыванию трехмерного пазла, только эта игра должна растянуться на несколько лет. К проектированию отдельных узлов гиганта инженеры приступили еще в 2000 году, а вся работа подойдет к концу не раньше 2015 года.

Когда реализуют проект такой степени сложности, у строителей практически не остается возможностей исправлять допущенные ошибки. Если какой-либо недосмотр не будет сразу же найден и устранен, всего один ничтожный дефект может повлечь осложнения, которые в дальнейшем обойдутся в десятки миллионов долларов, месяцы работы с металлом, а возможно, и не одну человеческую жизнь. «Такие корабли подобны выстроенным с нуля городам», — говорит Эрик Уэртхейм, редактор издания The Naval Institute Guide to Combat Fleets of the World (справочника по военным флотам мира, выпускаемого Военно-морским институтом).

В течение последних шести десятилетий американские авианосцы принимали участие практически во всех крупных конфликтах — начиная со Второй мировой войны и вплоть до нынешних военных действий в Ираке и Афганистане. Однако авианосный флот Америки стареет день ото дня. Проектирование нынешних кораблей класса «Нимиц» началось еще в 1964 году, и хотя они регулярно модернизировались, все равно их катапульты с паровым приводом и тесные внутренние помещения кажутся отголоском другой эпохи. Итак, впервые на памяти целых двух поколений военно-морской флот заказал новый авианосец, который назван в честь президента Джеральда Форда, в годы Второй мировой доблестно служившего на авианосце «Монтерей». По сложившейся традиции каждый следующий корабль этой серии будет относиться к классу «Форд».

Все мировые флоты насчитывают сейчас 21 авианосец, 11 из них — американские. Монополии у американцев нет, но никто пока не строил таких больших и таких совершенных кораблей.

Последний раз, еще в 1960-х годах, когда американские инженеры с нуля создавали новый авианосец, сначала изготавливались чертежи и строились полномасштабные деревянные модели для экспериментальной проверки технических решений. Потом очередь дошла до работников верфи, которым нужно было придумать, как лучше собрать весь корабль из множества отдельных деталей. Сейчас, в 2009 году, работают немного по‑другому. Теперь инженеры и монтажники могут бродить по макету корабля, не обуваясь в рабочие ботинки и обходясь без касок. Нужно лишь нацепить довольно массивные черные очки и, глядя на экран, смело шагнуть прямо внутрь трехмерного чертежа.

Сэм Вриланд, руководящий на верфи всеми строительными работами, выдал и мне пару таких очков. Мы находимся в неприметном здании на территории верфи, в комнате с черными стенами. В центре комнаты стоит экран высотой 2,5 м. Здесь могут встречаться инженеры со всей страны и проверять свои чертежи и расчеты с помощью симуляторов, действующих в виртуальном мире. Для этого специалистам даже не требуется покидать собственные кабинеты. Передо мной трехмерная виртуальная модель машинного отделения со всеми его насосами, трубопроводами, шайбами и заклепками, сшивающими стальные листы переборок. Каждый из этих виртуальных предметов снабжен ярлыком с номером детали и названием поставщика. «Мы выбрали такой подход, поскольку теперь можно провести по всем закоулкам корабля кого угодно, включая и военных моряков, — говорит Вриланд. — Заказчику здесь все виднее, чем на деревянном макете».

Слева на экране появляется Вон Уискер из Пенсильванского университета. Точнее, появляется его образ (аватар) — одетый в черное и с небритой физиономией. Он машет нам рукой из университетского городка, расположенного в 600 км от нас. В цифровом машинном отделении этот виртуальный персонаж проверяет положение трубы, желая убедиться, что ее смонтировали в правильном месте. Потом он обходит вокруг насоса — надо проверить, смогут ли потом ремонтники, проводя регламентные работы, втиснуться между помпой и переборкой.

Еще один щелчок мышкой — и любой конструктор получает доступ к файлам САПР (системы автоматизированного проектирования), глядя на машинное отделение глазами члена будущего экипажа. Теперь сразу видно, не будут ли какие-нибудь трубы или откинутые люки загораживать циферблаты приборов и аварийные индикаторы, хорошо ли видны посты других членов экипажа и можно ли подать им сигнал рукой. «Все инженерные решения должны хорошо сопрягаться друг с другом», — говорит Лин «Янк» Резерфорд, бывший контр-адмирал, руководящий теперь платформенной интеграцией.

Я протягиваю вперед руку, нарисованную множеством мелких пикселей, хватаю одну из помп и переставляю ее в другой угол машинного отделения. Потом я спутываю электропровода и перекашиваю палубу. Если бы инженеры из компании Northrop захотели воплотить в жизнь мои дурачества, нужно было бы новые данные ввести в САПР, а потом перекачать результат за 4 км на другой конец верфи, где в мастерских кроят металл в полном соответствии со спецификациями, заданными в цифровых чертежах.

Есть и другие весьма изощренные программные средства, помогающие согласовывать конструкцию судовых механизмов с их будущим использованием. Так, к примеру, на летной палубе кораблестроители проверяют, как самолеты будут подаваться на палубу и готовиться к взлету. На этом авианосце будет реализована новая концепция работы сервисных команд в духе пит-стопов на автогонках. На авианосцах класса «Нимиц» самолеты перемещают по всей летной палубе для заправки топливом, загрузки вооружения и сервисных проверок. На новом корабле все обслуживание самолета будет проводиться в одном месте. ВМС надеется, что такой порядок позволит увеличить количество взлетов как минимум на четверть и выполнять до 270 полетов в день.

В проекте корабля все элементы проходят симуляторные испытания. Проверяется обзор палубы с капитанского мостика, работа группы борьбы за живучесть в машинном отделении. Как говорит руководитель инженерного отдела Дэвид Роки, на имитаторах отрабатывается даже работа камбуза: «Нам нужно знать, как быстро все команды могут пообедать и вернуться на свои посты». Это почти как игра Sim-City, но только на примере авианосца.

И наступает время, когда виртуальный мир встречается с миром реальных вещей. Вместе с Вриландом мы заходим в мастерские и видим, как привезенные сюда по железной дороге листы металла превращаются в детали корабельного корпуса. В цеху, который занимает больше 3000 м², отовсюду несутся грохот молотов, шипение пневматики, сыплются искры, под ногами хрустит окалина и металлическая стружка.

На экране компьютера выведены технические параметры системы автоматического проектирования. Программа управляет движением плазменного резака над длинной низкой ванной. Вода под плазменным факелом бурлит и отсвечивает пурпуром. Когда ее сливают, на дне обнажается стальная плита. В ее центре вырезан большой косой овал, не считая множества мелких дыр, через которые будут пропущены трубопроводы и кабели. Виртуальный авианосец постепенно обретает настоящую плоть.

Выйдя из цеха, мы садимся в служебный автобус. Вриланд ведет машину вдоль причалов, перескакивая через ржавые рельсы. В стороне остаются приземистые кирпичные бараки и какие-то ангары из гофрожелеза. Прямо на земле разложены 200-тонные элементы корпуса, с одной стороны выгнутые, а с другой плоские и заканчивающиеся фигурными зубцами. Сложи их вместе, и получишь секцию корабля, готовый модуль — элемент пазла, из которого будет собран весь авианосец. Чтобы склепать весь корабельный корпус, на верфи необходимо предварительно собрать 162 таких модуля.

И вот мы видим единственную в мире машину, которая способна манипулировать такими огромными деталями. Сейчас мы проезжаем под зеленовато-голубым 23-этажным портальным краном. Он разъезжает над сборочной площадкой по рельсам длиной в восемь футбольных полей. К его огромной прямоугольной конструкции привешены три крюка, и каждый из них способен поднять более 300 т. Именно этот кран будет таскать по площадке детали будущего корабля. Однако даже его 900-тонной грузоподъемности (это рекорд для всего Западного полушария) оказалось недостаточно для сборки «Форда». Компании Northrop пришлось дорабатывать этот механизм, повысив его максимальную грузоподъемность до 1050 т.

Вся жизнь корабельной верфи подчинена множеству разнообразных сетевых графиков, что вполне естественно при выполнении любого проекта, где задействованы большие деньги. А уж строительство «Форда» — это действительно большие деньги. Первый авианосец этого класса будет стоить $14 млрд, включая 5 млрд, затраченных на НИОКР. Военные обещают, что при выпуске следующих кораблей этой серии их стоимость должна снизиться до $6 млрд за штуку. Всякие задержки (а их в программе строительства «Форда» набралось уже суммарно на целых два года) грозят потерей квалифицированных рабочих и ставят под вопрос поддержку со стороны Конгресса и Пентагона. Эта программа является самой дорогостоящей строкой в кораблестроительном бюджете Пентагона, а потому больше других рискует пострадать от рук борцов за экономию государственных средств. Некоторые аналитики в военной области уже не стесняются спрашивать — а зачем вообще Америке этот 100 000-тонный гигант, если самые серьезные из нынешних врагов США — это в основном террористы, небольшие партизанские отряды и пираты на моторных лодках?

А вот еще одна тема для дискуссий вокруг программы строительства нового авианосца: пришло ли время для разработки новых проектов? «Что мы сейчас знаем о будущих угрозах? — задает вопрос Уэртхейм. — Мы даже не знаем, останутся ли у нас к 2060 году пилотируемые истребители. Ведь именно сейчас мы находимся на перепутье». Сам Уэртхейм полагает, что с новой программой строительства авианосцев лучше было бы подождать лет десять — пока не выяснится, нужны ли будущему такие корабли. Тем не менее он отмечает, что сейчас программа строительства продвигается хорошо. «Пока все в порядке, — говорит он, — хотя в таких больших проектах всегда случаются какие-нибудь неувязки. И когда они обнаруживаются, никому в голову не приходит, что это означает крах всей программы».

Когда постройка «Форда» завершится, на внешний взгляд он не будет сильно отличаться от авианосцев эпохи холодной войны. Все принципиальные отличия спрятаны внутри. На корабле этого класса впервые совершена попытка радикально избавить авианосец от всеобъемлющего парового хозяйства. Ведь на кораблях класса «Нимиц» пар делал всю работу. И отопление кают, и сушка белья, и вращение корабельных винтов, и получение питьевой воды, и запуск палубной авиации — все это делалось силой пара, который вырабатывался ядерным реактором. Вездесущая система паропроводов предполагала, что множество моряков должны быть задействованы в обслуживании вентилей, клапанов и паропроводов, контроле за показаниями манометров и текущем ремонте приводов. На «Форде» бóльшая часть вспомогательных систем будет работать на электричестве.

Самое интересное применение электричеству можно будет найти на летной палубе. Паровые катапульты уже слабоваты для того, чтобы обеспечить достаточное ускорение для старта новых тяжелых самолетов, так что авианосец должен набрать достаточно высокую собственную скорость, обеспечив встречный ветер над взлетной палубой. На кораблях класса «Форд» четыре линейных электродвигателя будут обеспечивать движение катапульт, так что каждый самолет, отрываясь от палубы, получит вдогонку именно такой импульс, который требуется ему в соответствии с его конструкцией и загрузкой. Приземляться на палубу самолеты будут как прежде, цепляясь крюком за тормозной трос аэрофинишера, однако система торможения будет электромеханической, а не простой гидравликой. Все эти новые технические решения несут с собой определенную долю риска. Согласно данным Управления государственной ответственности (до 2004 года — Главного бюджетно-контрольного управления), сбои в разработке генератора системы запуска повлекли 15-месячное отставание от графика.

ВМС надеются, что, рискуя на этапе разработок, они будут сторицей вознаграждены в дальнейшем. На старых авианосцах толпы матросов перемещают по кораблю тонны еды, белья, запчастей и вооружения. На «Форде» матросов заменят электропогрузчики. Руководители проекта утверждают, что на «Форде» будет служить на 700 человек меньше, чем сейчас на нынешних авианосцах. Одно это должно привести к экономии в $5 млрд в пересчете на весь срок службы корабля.

Еще одна важная задача — обеспечение безопасности для многочисленного экипажа. Командование ВМС готово пойти на все ради гарантии, что его авианосцы способны выдержать удар со стороны противника. В 2005 году по поручению командования военно-морских систем ВМС инженеры в течение 25 дней методично проводили экспериментальные взрывы на корабле «Америка», авианосце класса «Китти Хоук», служившем и во Вьетнаме, и в Персидском заливе. В конце концов обреченный корабль затонул, но это был самый крупный в истории эксперимент по контролируемым разрушениям. Командование ВМС утверждает, что результаты этих опытов были активно использованы в проектировании «Форда».

Уже в конце этого года описанный выше гигантский портальный кран опустит первый модульный блок на дно сухого дока, где должна идти сборка «Форда». Адмиралы, политики и руководство компании соберутся около громадного куска будущего корабля и произнесут тожественные речи, оркестры заиграют военные марши. Затем новые крутобокие ломти будущего корабля будут фаршироваться трубопроводами, кабелями и прочей начинкой, которую можно в них впихнуть еще до того, как они лягут на дно дока. Вниз пойдут один блок за другим, и будущий авианосец ВМС США «Джеральд Форд» постепенно начнет приобретать очертания настоящего боевого корабля. Когда сборка корабля от днища до надстройки в общих чертах завершится, в сухой док пустят воду из реки Джеймс. Тяжеленный, но пока пустой корпус корабля отбуксируют к одной из причальных стенок верфи, где еще не один год будет продолжаться кропотливая работа с проводкой, подключением и согласованием различных систем, а сухой док освободится под сборку следующего корабля этого класса. Весь этот процесс так и будет продолжаться вплоть до 2058 года… или пока не закончится финансирование.

А до тех времен каждый день на верфи в 12.30 звучат два пронзительных свистка. Все рабочие на территории Ньюпорт-Ньюс — кто в комбинезонах и защитных касках, а кто и в очках для рассматривания виртуальной реальности и в свободных брюках — понимают, что обеденный перерыв подошел к концу. Народ разбредается по разных концам верфи и снова принимается за работу.

Видео к статье: ссылка

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2009).