Как и обычно, ответ на этот вопрос нужно искать в области проблем технологического и экономического характера, а не политического или инженерно-технического. Для массового производства двигателей используется огромное количество сложного и дорогостоящего специализированного оборудования, которое у нас сначала вообще не умели делать, а потом могли позволить себе такие вложения только с большими интервалами. Сказанное в этой статье в значительной степени может быть применено и к иным самым сложным и дорогим с точки зрения производства частям автомобиля, в частности, другим агрегатам и кузову.
Сразу скажу, что, задаваясь вынесенным в заголовок вопросом, сразу же надо задаться и двумя другими, которые в этой статье подробно рассматриваться не будут:
- А так ли уж редко ? В самом деле, можно привести множество примеров весьма "долгоиграющих" иностранных моторов, выпускавшихся на протяжении трёх-четырёх десятилетий: от нижнеклапанных V8 Ford (1932-1973, если учитывать производство в Европе для грузовиков) или "шестёрок" Chrysler (1924-1976 с учётом производства как стационарных двигателей) и до вполне современного семейства Renault F-Type (в том или ином виде с 1982 по н.в.). Как видно, хорошо отработанными в производстве и показавшими свою надёжность в эксплуатации моторами не разбрасываются нигде.
- Всегда ли это было минусом с учётом специфических потребностей эксплуатации автомобилей в нашей стране и сознательного отказа от прямой конкуренции внутри страны или с зарубежными производителями ? Продолжение выпуска многих моторов, ставших "рекордсменами-долгожителям", было связано с тем, что они всё ещё оставались нужны народному хозяйству или пользовались определённым спросом у частников (ГАЗ-ММ, ГАЗ-52, ЗИЛ-157, М-408 и т.д.) - но не в таком большом количестве, чтобы оправдать разработку и внедрение более современной по техническим решениям, но при этом не дающей каких-то радиальных преимуществ с точки зрения эксплуатации, замены (хотя вопросы в некоторых случаях остаются - например, почему "не пошла" уже разработанная и выпущенная малой серией верхнеклапанная версия мотора ГАЗ-52).
Очень часто задают вопрос: почему у нас одни и те же моторы выпускали в течение десятков лет, очень редко меняя базовые модели ? При этом, когда начинаешь рассказывать человеку, что для того, чтобы освоить производство каждого нового семейства двигателей, нужно заново изготовить огромное количество очень сложных и дорогостоящих станков, и с этим наша промышленность испытывала постоянные затруднения, а закупить их за рубежом часто тоже не получалось - натыкаешь на стену непонимания. Мол, сколько выпускалось токарных, фрезерных и т.п. станков, они стояли в каждой мастерской - неужели не хватало ?
Так вот - речь идёт не об этих станках "общего назначения": они в такой специфической области, как массовое производство двигателей, практически не используются, так как не имеют необходимой для этого производительности. Универсальные станки тоже, конечно, нужны - но они там на вторых ролях. В основном же в массовом производстве используются совершенно иные, очень узко специализированные, многоинструментальные агрегатные (составленные из нескольких повторяющихся "модулей") станки, каждый из которых по сути приспособлен только для одной цели - выполнения отдельно взятой операции по обработке конкретной детали конкретного двигателя. Конечно, создание такого узко специализированного оборудования - это огромное расточительство, но иного способа выпускать большое количество моторов дёшево и в приемлемые сроки в те годы попросту не было.
Отдельные станки и транспортные устройства, перемещающие заготовку между ними, на моторостроительном заводе объединяются в поточные станочные линии, осуществляющие обработку той или иной детали от начала до конца в едином производственном потоке, разделённом на простые операции; а по мере развития станкостроения стали использоваться и полностью автоматические линии, где десятки станков работают под управлением единой системы практически без непосредственного участия человека, получая на входе заготовку и "выплёвывая" на выходе готовое изделие. Разумеется, эти линии тоже были жёстко привязаны к определённому типу двигателей - вплоть до того, что могли работать исключительно с конкретной заготовкой блока цилиндров, имеющей специальные приливы в нужных местах, за которые её удерживали захваты транспортного устройства.
Не бывает просто "завода (любых) автомобильных двигателей" - бывает завод, спроектированный под выпуск двигателей конкретной модели или определённого семейства и оснащённый соответствующим образом. Чтобы перейти на выпуск чего-то другого - при технологиях 1920-х - 1980-х годов этот завод было нужно если и не снести и построить заново, то как минимум полностью перевооружить новым производственным оборудованием (сегодня, в эпоху станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, с этим стало несколько проще за счёт более гибких современных технологий - но в рассматриваемый период было именно так).
По сути, с производственной точки зрения каждое семейство двигателей - это и есть конкретный набор станочных линий, используемых для производства его составных частей: блока и головки цилиндров, коленчатого и распределительного валов, поршней, клапанов, поршневых колец, и т.д, и т.п. (автоматических - с централизованным управлением всеми процессами, или обычных - состоящих из самостоятельных станков и соединяющих их транспортных устройств).
Затем производится сборка мотора из готовых деталей, осуществляемая на конвейере в привычном значении этого слова - которая как правило достаточно тривиальна с точки зрения используемых при ней технологических операций, сводящихся к обычным слесарным (хотя и выполняемым при помощи специфического оборудования; даже затяжку крепежа обычно стараются доверить машине, которая, в отличие от человека, практически не ошибается - не "забивает болты" и не оставляет недокрученные гайки).
Причём очень долго такие станочные линии были жёстко завязаны на выпуск одного-единственного типа двигателей, или как максимум - моторов одного семейства, незначительно отличающихся друг от друга (в связи с этим - "пламенный привет" любителям писать, что "402-й мотор это потомок двигателя от полуторки": на самом деле между этими моторами пролегают три совершенно разных технологических поколения, и соответственно - как минимум столько же полных смен набора производственного оборудования; а скорее и больше, потому что производство постоянно модернизировалось).
В процессе подготовки производства полностью нового двигателя под каждую его деталь требовалось спроектировать, изготовить и отладить десятки, а то и сотни единиц узко специализированного производственного оборудования, причём каждый из этих станков был на много порядков сложнее самого по себе мотора, даже самого продвинутого по конструкции. А затем ещё и наладить их совместную работу в составе поточных линий механической обработки. Поэтому разработка двигателя самого по себе - это лишь "вершина айсберга", ниже которой расположена скрытая от глаз конечного потребителя гигантская "подводная часть". И заниматься всем этим должны специализированные предприятия станкостроения. Способность выполнить такую работу самостоятельно - важнейшее "испытание на зрелость" для машиностроительной отрасли страны.
Впрочем, для западных производителей автомобилей (в широком смысле слова - включая, скажем, японские и корейские фирмы, имевшие во многом общую с европейскими и американскими компаниями "жизненную среду"), пользовавшихся свободным доступом к мировому рынку промышленного оборудования и продавших свою продукцию за валюту, приобретение всего этого было сугубо вопросом вложения денег - причём окупающегося - и наличия рынка сбыта для готовой продукции. В таких условиях любая имевшая достаточную прибыль компания могла позволить себе закупать оборудование и оснастку мирового уровня у ведущих производителей; именно так и строились "истории успеха" большинства зарубежных автомобильных компаний. Причём если денег не хватало - их всегда можно было взять взаймы благодаря доступности кредита.
Увы, но для нашей страны ситуация выглядела мягко говоря несколько иначе, с учётом её как минимум сложного международного положения на протяжении большей части XX века. Во многих случаях необходимое оборудование и оснастку приходилось изготавливать своими силами, порой - вообще на том же заводе, который занимался выпуском автомобилей. И это всегда выходит медленнее, дороже и хуже по качеству, чем воспользоваться услугами специализирующихся на этом компаний. А даже если такая возможность и выпадала - то вступало в действие уже другое ограничение, связанное с ограниченностью золотовалютных резервов и сложностями с получением международных займов. Получался замкнутый круг: заработать достаточное количество валюты мы не можем, потому что наши товары недостаточно конкурентоспособны на экспортных валютных рынках, а довести их до конкурентоспособного уровня технических и потребительских качеств не даёт недостаток всё то же валюты, которую можно заработать экспортом. Увы, но такова была цена, которую приходилось платить за тот суверенный курс, который проводило наше государство - вызывая тем самым неудовольствие у многих иностранных держав...
Как всё это выглядит на практике - давайте посмотрим на примере производства главной детали любого двигателя, блока цилиндров. При этом помните, что в случае остальных крупных и/или сложных деталей двигателей дела обстояли примерно так же - равно как и с картерами агрегатов трансмиссии, валами, шестернями, деталями подвески и многими другими частями автомобиля, требующими в процессе своего изготовления сложной механической обработки с высокой точностью.
На этом канале уже обсуждалась тема литья блоков цилиндров, основных используемых при этом материалов (чугун, алюминий) и методов (в землю, в кокиль самотёком, в разъёмную форму под давлением). Так вот - представим себе, что у нас уже есть поступившая с литейного производства (на котором также может использоваться своя собственная автоматическая линия формовки и литья, но она принципиально идентична по основным принципам своего устройства линии механической обработки, которую мы будем рассматривать далее) отливка для блока цилиндров. Теперь эту заготовку нужно подвергнуть механической обработке - то есть, сделать из неё готовый блок цилиндров, соответствующий чертежу в отношении геометрии, размеров, допусков и т.п.
Можно, конечно, сделать это на обычных универсальных станках, таких же, какие используются в авторемонтной мастерской - сверлильном, токарном, фрезерном, строгальном, расточном и т.п. Именно так и делали на заре отечественного автопрома, например, на заводе АМО в двадцатые годы. Собственно говоря, в те годы у нас всё производство деталей для автомобилей велось подобным полукустарным образом. Юрий Долматовский, "Знакомые и незнакомые", о технологиях завода АМО середины двадцатых годов:
Коленчатые валы двигателей делали следующим образом: сначала из огромной металлической глыбы выстругивали плиту, потом размечали на ней контуры вала, сверлили по контурам отверстия и кувалдой отбивали лишние надсверленные куски. Полученную таким образом грубую заготовку вала обдирали и обтачивали на токарном станке, затем шлифовали вручную.
К 1928 году от этой примитивной технологии отошли, наладили производство коленчатых валов способом объёмной штамповки - более экономичным (только на материале экономия при этом достигла более 50%) и намного более производительным ["За рулём", №3 за 1928 год]. Но в целом производство оставалось практически столь же сравнительно медленным и неэффективным. Например, цилиндры блока растачивали последовательно по одному на обычном одношпиндельном станке.
В этом был и определённый плюс: затраты на начало выпуска новой модели были сравнительно невысоки - фактически его можно было развернуть на любом хорошо оборудованном универсальными станками предприятии, а благодаря отсутствию большого количества специализированной оснастки в процессе выпуска можно было постоянно модернизировать продукцию в широких пределах; то есть, производство было гибким, а его переналадка не требовала изготовления сложных и дорогостоящих производственного оборудования и оснастки. Именно поэтому так до сих пор продолжают изготавливать опытные партии двигателей, предназначенные для доводки перед запуском в массовое производство - в этом случае возможность внесения изменений "на лету" является определяющим требованием.
Но когда так пытались выпускать обычную серийную продукцию - получалось, естественно, "медленно и печально". Грузовиков АМО-Ф-15 по подобным технологиям сделали всего 6971 штук с 1928 по 1931 год - это в среднем чуть больше 1700 машин в год. И одним из главных сдерживающих факторов было именно моторное производство. Легковушку НАМИ-1 еле-еле осилили в количестве нескольких сотен штук за три года выпуска (сколько именно - до сих пор не могут подсчитать) - при этом её цена оказалась примерно вчетверо выше, чем у машин, собиравшихся в СССР из фордовских машинокомплектов, привезённых из Америки через океан. А стране нужны были не сотни и тысячи, а сотни тысяч автомобилей в год. И для них были нужны сотни тысяч дешёвых и при этом качественных двигателей. Причём добиться этого нужно было быстро и без лишних затрат ресурсов - а не тогда, когда "раскачается" отечественная промышленность (значение фактора времени в ходе индустриализации СССР очень часто недооценивают, хотя на самом деле он имел критически важное значение).
Поэтому у "Форда" купили готовый завод "под ключ", включая и моторное производство. По современным меркам фордовские технологии тех лет тоже были очень примитивны, но "заточены" именно под массовое производство: там уже были многошпиндельные станки для обработки блоков и головок цилиндров, а также множество другого узко специализированного оборудования, позволившего увеличить выпуск автомобилей в стране сразу в сотню раз. По сравнению с ранее освоенными у нас производственными методами это был следующий, принципиально более высокий уровень. Некоторые полученные от "Форда" в 1929-31 годах специализированные станки прослужили нашему моторостроению до середины пятидесятых годов, когда был свёрнут выпуск двигателя ГАЗ-ММ в запчасти и для стационарных установок (как уже говорилось - это оборудование было жёстко привязано к параметрам деталей конкретного мотора, включая, например, расстояние между отверстиями, поэтому для выпуска других двигателей не годилось).
Между тем, у такого подхода был, естественно, и минус - производство на этих специализированных станках было абсолютно жёстко привязано к конкретным моделям двигателей. Фордовские моторы модернизировали, по мере возможности внося в конструкцию многие важные усовершенствования, но при этом затронуть основные параметры - общую компоновку, межцилиндровое расстояние, число цилиндров, геометрию и базовую конструкцию блока, и т.п. - не представлялось возможным без замены производственного оборудования. Та же самая история происходила и на ЗИСе, где для грузовиков было освоено производство шестицилиндровых двигателей Hercules, также в основном на специализированных станках американского производства. Между тем, оба двигателя серьёзно устарели ещё до войны.
К 1937 году ГАЗ решил эту проблему за счёт закупки за рубежом документации и, частично, оборудования для производства современного шестицилиндрового двигателя разработки концерна Chrysler (в литературе обычно называется Dodge D5; на самом деле Model D5 назывался сам автомобиль, на который он ставился, а двигатели были по сути общие у всего концерна, хотя и отличались нюансами комплектации). После доработки и адаптации он и стал сначала мотором ГАЗ-11, а затем и ГАЗ-51, и использовался в той или иной роли до девяностых годов. Развёртыванию его массового производства до войны помешало только непродуманное решение о перепрофилировании части моторного производства ГАЗа на выпуск авиамоторов (тоже так по сути нормально и не начавшийся) - в результате войну мы встретили со старыми моторами и старыми автомобилями, а не уже разработанными к тому времени ГАЗ-51, ГАЗ-63 и линейкой вездеходов на базе шасси ГАЗ-61. Новых же моторов до конца войны хватало только на танки и самоходки, поскольку выпуск осуществлялся во многом по обходной технологии.
На ЗИСе же после войны пошли по иному пути: там очень глубоко модернизировали имеющийся двигатель ЗИС-5 типа Hercules, получив из него по сути уже принципиально новый мотор модели ЗИС-150. И технология его производства была полностью новой: в частности, для него была внедрена первая в стране и одна их первых в мире автоматических линий обработки блоков цилиндров. Помимо новых и очень сложных агрегатных станков, она включала в себя также соединяющие их автоматизированные транспортные линии с рольгангами (роликовыми конвейерами) и общую систему управления. На обработку одного блока от заготовки до готового изделия на такой линии уходило лишь несколько минут.
Описание работы этой автоматической линии я приведу из книги Зигмунда Наумовича Перля "О станках и калибрах" (она есть на ВикиЧтении):
В цехе завода еще издали бросается в глаза вытянувшийся в длину почти на 20 метров необычный станок. Но когда мы подойдем к нему ближе, то увидим, что это не один, а восемь агрегатных станков, выстроенных в линию. Они стоят сомкнутым строем, и те места в станках, где будет последовательно обрабатываться блок цилиндров двигателя грузового автомобиля ЗИС-150, соединены между собой длинной штангой, проходящей сквозь всю линию. На штанге на равном расстоянии друг от друга расположены особые детали-захваты, которые называются «собачками». Головки станков оснащены сотнями сверл, разверток, метчиков и других инструментов; они размещены так, что точно войдут в многочисленные отверстия в теле блока и прямо сверху, и сбоку, и под углом для обработки наклонных отверстий. Над сквозной штангой образовался своего рода туннель, проходящий сквозь все восемь станков. Это будущий путь обрабатываемого блока.
У начала этого пути перед первым станком расположен пульт управления; около него — один человек, он наблюдает за тем, как работает вся линия, как действуют отдельные ее станки и устройства. Против входа в «туннель» уже приготовлены отливки блока, которые нужно обработать. Человек нажимает пусковую кнопку — и вся линия станков оживает. Сквозная штанга словно дернулась вперед, ее захваты включились в работу, один из них, первый в линии, зацепил и увлек за собой первый блок, точно поставил его на рабочее место в первой позиции линии, и тут же вся штанга подалась назад.
Зажимные приспособления мгновенно «вцепились» в изделие, надежно закрепили его на месте. А в это время точным, размеренным движением подались к поверхностям блока головки станков сверху и сбоку. Миг — и в изделие вошли многочисленные инструменты; проходят десятки секунд — инструменты сделали свое дело и отошли назад. Снова дернулась вперед штанга. На этот раз она зацепила первый блок и переставила его дальше, в промежуток между двумя первыми позициями, и одновременно захватила второй блок, увлекла его на первую позицию.
Теперь следующий блок проходит через начальные операции, а первый как бы ожидает своей очереди попасть под инструменты второй позиции. Еще раз протекают те же десятки секунд и еще раз рывком вперед штанга подает первый блок на вторую позицию, перемещает второй блок на промежуточную и, захватив третий блок, увлекает его под инструменты первой позиции. На этот раз в первом блоке уже рассверливаются наклонные отверстия и продолжается обработка прямых отверстий в боковой поверхности.
Затем штанга еще и еще раз совершает свои точные, размеренные движения — вперед и назад, вперед и назад — и каждый раз продвигает по линии первое изделие и включает в обработку новый, следующий блок. А там, у пульта, советский человек—властитель линии станков — следит за тем, как включаются все новые и новые позиции. Наконец, все они работают, даже последняя — восьмая. Еще около двух минут — и из туннеля линии выходит обработанный блок.
С того момента, когда это изделие поступило на первую позицию, были обработаны несколькими операциями десятки отверстий. 224 инструмента участвовало в работе. Изделие прошло путь в 17,2 метра. И на всем этом пути ни разу не вмешалась рука человека. Но его творческая мысль, выраженная в автоматически действующих устройствах, управляла на расстоянии работой десятков точных электрических приборов: магнитными пускателями, переключателями, промежуточными реле, реле времени. Двенадцать километров проводов связали между собой всю систему линии. Они не только разносили приказы с пульта управления, но и приносили туда и рисовали на экранчиках в виде световых сигналов своего рода отчеты станков об их работе, о перебоях, замедлениях, остановках.
...
Так работает первая автоматическая линия для изготовления блоков цилиндров двигателя грузовых машин ЗИС-150. Именно первая, потому что всего их четыре:
На первой линии обрабатывались отверстия верхней и двух боковых поверхностей блока. Но ведь есть еще торцевые поверхности и в них тоже отверстия, которые надо обработать. Для этой цели служит вторая автоматическая линия. Она меньше первой, ее длина немного больше 7 метров.
Затем нужно обработать отверстие нижней поверхности блока. Это осуществляется на третьей линии, такой же длинной и сложной, как первая; в ней тоже работают 250 различных инструментов.
И, наконец, существуют еще так называемые «клапанные» отверстия, которые обрабатывает четвертая линия.
Каждая линия выпускает очередной блок через две минуты, а работают они одновременно. Непрерывной чередой двигаются блоки от одной линии к другой. Поэтому, после того как все четыре линии полностью загружены, через каждые две минуты с последней позиции четвертой линии выходит блок с полностью обработанными отверстиями. Весь путь, пройденный блоком, немного меньше 60 метров. Десятки блоков тесно следуют друг за другом на этом пути, проходя под остриями около 600 различных инструментов 45 головок.
Раньше та же работа выполнялась на 22 разобщенных многошпиндельных агрегатных станках с 40 головками и на 20 универсальных вертикально и радиально-сверлильных станках. Для изготовления одного блока затрачивалось 75,5 человеко-минуты. Автоматические линии уменьшили это время почти в 10 раз и во столько же раз уменьшилось количество занятых рабочих — вместо 65 только 7.
Как видно, по сравнению с ранее использовавшейся технологией, при которой использовали пусть и сложные сами по себе, но всё же отдельные друг от друга станки, внедрение автоматических линий позволило резко повысить производительность труда при производстве двигателей. А это значит, что на том же заводе можно сделать намного больше моторов за то же самое время, а себестоимость каждого мотора - значительно снизить.
Откуда такая сложная и передовая система взялась у нас сразу после войны - мнения есть разные. Сами американцы писали, что она появилась в СССР одновременно с аналогичными американскими и, видимо, была самостоятельной разработкой. У нас иногда пишут о закупке её или каких-то её компонентов у американской машиностроительной фирмы Gleason, которая в те же годы занималась внедрением таких линий на американских предприятиях. Этот вопрос на самом деле не является принципиальным, а принципиальным здесь является то, что мы, во-первых, так или иначе заполучили передовое и высокопроизводительное для того времени производственное оборудование, а во-вторых - впоследствии уже точно полностью сами смогли проектировать и изготавливать аналогичные линии для других заводов - МЗМА, СТЗ-НАТИ, ГАЗ и многих других. Эти линии также неоднократно частично переоборудовались, например на "Москвиче" - дважды: при переходе от выпуска моторов М400/401 к М402 и далее к М-407/408 [М. О. Якобсон, Технология механической обработки в автоматизированном производстве. Москва, Государственное издательство машиностроительной литературы, 1962 год].
Но была, как это часто оказывается в технике, и обратная сторона. На монтаж, первичную отладку и освоение автоматической линии уходит очень много времени: линии первых поколений выходили на свою полную мощность и начинали окупать себя лишь спустя 4...6 лет эксплуатации [В. В. Кувшинский, Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Москва, "Машиностроение", 1972 год]. Поэтому в сороковые, пятидесятые и шестидесятые годы для отдельно взятого семейства двигателей сразу же закладывался срок производства не менее 10...15 лет - за меньший период дорогостоящая оснастка не успела бы окупить себя. Это касается и западных производителей - достаточно посмотреть на то, сколько оставались на конвейере основные семейства американских двигателей, разработанные в те годы: Ford Y-Block V8 - 1954-65, Ford Mileage Maker - 1952-64, Chevrolet Small-block V8 в своём изначальном виде - 1955-73.
Да и безотносительно сроков окупаемости - как считаете, стоило ли в тех условиях, когда любое специализированное производственное оборудование доставалось стране с огромными сложностями, целиком списывать уже формально окупившие себя, но всё ещё абсолютно исправные автоматические линии только из-за того, что выпускаемый на них мотор столь же формально "устарел" по сравнению с существующими где-то там иностранными аналогами, но ещё вполне выполняет возложенные на него функции в народном хозяйстве ?.. Разумеется, нет - её будут сохранять любой ценой, "до упора" модернизируя и проводя частичное переоборудование.
При этом новые автоматические линии были практически столь же не гибкими, как и предшествовавшие им технологические процессы - на них могли изготавливаться только двигатели одного семейства с минимальными отличиями друг от друга. В первую очередь требовалось точное совпадение геометрии самого блока, включая расположение специальных технологических элементов, служащих для его фиксации зажимами, и расположение центров отверстий и прочих подлежащих обработке мест (то есть, к примеру, можно было варьировать диаметр цилиндра, но не расстояние между их осями). Переход на новые модификации внутри одного семейства допускался, но для освоения принципиально нового семейства двигателей требовалось заменять всю линию (а точнее - все линии, задействованные в его изготовлении) полностью. А каждая такая линия стоит очень и очень дорого, а главное - для её изготовления требовалось огромное напряжение сил. И это значит, что часто менять их попросту не получалось.
Тем более, что помимо автомобильных заводов, наше машиностроение обслуживало также предприятия по выпуску железнодорожной, тракторной, строительной (вспоминаем про массовое строительство "хрущёвок" как раз в этот период), сельскохозяйственной, авиационной и прочей техники - все они тоже нуждались в современных средствах производства. И автомобилестроение далеко не всегда пользовалось в этой системе приоритетом, особенно в годы хрущёвской Семилетки (1959-65), когда центр тяжести развития был временно перенесён в область добывающей и тяжёлой промышленности (уголь, нефть, энергетика, металлургия и т.п.).
С закупками сложного машиностроительного оборудования за рубежом также долгое время были большие проблемы. Во-первых, практически сразу после войны СССР вместе с остальными социалистическими странами оказался под санкциями и торговыми ограничениями, для надзора за соблюдением которых в 1949 году была создана целая международная организация КОКОМ (COCOM, Координационный комитет по экспортному контролю), в которую входили практически все развитые капиталистические государства. Конечно, со временем мы научились отчасти обходить все эти кокомы, но всё равно процесс приобретения за рубежом серьёзного промышленного оборудования существование санкций крайне затрудняло, а главное - невозможно было надеяться на непрерывность таких поставок (то есть, не было никакой гарантии, что завтра не последует очередной виток международной напряжённости, и даже те поставщики, которые ранее с нами работали, не откажутся от своих обязательств, сорвав все сделанные в расчёте на будущие поставки планы). Во-вторых, у СССР пока ещё попросту не было свободной валюты чтобы делать такие дорогостоящие покупки на регулярной основе. Тем более, что при Хрущёве приоритет в развитии был временно отдан обрабатывающей отрасли, в первую очередь металлургии и химической промышленности - а на это тоже требовались огромные капитальные вложения.
Вообще, в этой связи хочу пояснить одну вещь: не нужно представлять себе это так, что раз модели автомобилей на автозаводах менялись раз в 10-15 лет, то в промежутках между этим оборудование по изготовлению оснастки простаивало. Ничего подобного ! Каждый час производственного времени предприятий, выпускавших станки и оснастку для литья, механической обработки, штамповки и т.п. техпроцессов, был плотно занят работой. Просто не обязательно это была работа именно на автомобилестроение. Более того - в определённые периоды автозаводам было очень непросто со своими заказами "втиснуться" в это рабочее расписание, поскольку его "отодвигали" более приоритетные отрасли (и в том числе - таки да, "оборонка", но далеко не исключительно).
Из-за этого предприятиям автомобилестроения частенько приходилось изготавливать необходимое оборудование самим - так, на ГАЗе и ЗИЛе имелось собственное производство штампов и пресс-форм, ГАЗ в сотрудничестве с горьковскими НИИ занимался разработкой и изготовлением автоматических станочных линий, и т.д. и т.п. Но возможности их были как правило более ограничены, чем у специализированных предприятий - а у тех, в свою очередь, более ограниченные, чем у крупных западных фирм данного профиля.
В результате всего этого в 1946-1956 годах, несмотря на то, что в КБ наших автозаводов было создано множество конструкций совершенно новых и современных двигателей, ни на одном из основных советских автозаводов не произошло полного обновления модельного ряда силовых агрегатов. Да и в период 1956-1966 годов успехи были относительно скромными, а сроки освоения новых моделей двигателей - очень большими.
ГАЗ к 1958 году освоил производство полностью нового мотора ГАЗ-21А, с алюминиевым блоком цилиндров, никак не связанного ни конструктивно, ни технологически с предыдущими моделями выпускавшихся на заводе двигателей. Возможно это стало благодаря тому, что ГАЗ был очень крупным и мощным предприятием, которое могло само для себя изготавливать большую часть оснастки. При этом двигатель всё равно получился компромиссным с точки зрения технологии производства и не мог выпускаться в больших количествах. Его осовение происходило очень медленно, из-за чего первые выпуски ГАЗ-21 пришлось оснащать форсированной версией старого нижнеклапанного двигателя от "Победы". То же самое касалось и двигателя "Чайки" ГАЗ-13, который выпускался в очень небольших количествах. В 1959 году их производство было перенесено на ЗМЗ.
Кстати, интересная деталь: распредвалы на всех моторах ГАЗ как минимум вплоть до конца пятидесятых - с дюймовым профилем кулачков. Значит, и станки-автоматы, на которых осуществлялась их шлифовка - тоже дюймовые, а конкретно - американские...
Для грузовиков ГАЗ тоже был спроектирован совершенно новый V-образный восьмицилиндровый двигатель, но в серию его полностью своими силами запустить так и не удалось. Произошло это потому, что в год требовалось выпускать уже не тысячи двигателей, как в случае "Чайки", и даже не несколько десятков тысяч, как в случае ГАЗ-21, а как минимум полторы...две сотни тысяч - в соответствии с количеством выпускавшихся на ГАЗе грузовиков (плюс в запчасти). И имеющаяся технология литья алюминия в кокиль (металлическую форму) с формуемым вручную песчаным стержнем, образующим внутреннюю полость отливки, для этого не годилась ввиду своей сравнительно низкой производительности.
На МЗМА, не обладавшем производственным потенциалом ГАЗа, пошли и вовсе по пути коренной модернизации существующего мотора: из копии нижнеклапанного силового агрегата "Опель Кадетт" там к 1958 году сделали более или менее современный верхнеклапанный мотор М-407, почти вдвое более мощный. Блок цилиндров этого двигателя был по сути новым, но сохранил технологическую преемственность со старым, то есть - выпускался в значительной степени на том же самом производственном оборудовании, хотя и на основе оригинальной отливки. Полностью с нуля пришлось осваивать в производстве только верхнеклапанную головку цилиндров.
Стоит отметить, что оба завода в те годы разработали и более прогрессивные моторы: так, на ГАЗе для модели ГАЗ-21 были созданы опытные рядная четвёрка и V-образная шестёрка с полусферическими камерами сгорания и цепным приводом распредвала, а на МЗМА - моторы моделей 404, 405 и 406, последний - также с полусферическими камерами сгорания. К примеру, 405-й мотор имел алюминиевый блок цилиндров, вынесенный почти под самую головку блока распредвал с цепным приводом и очень короткие штанги толкателей, что позволяло существенно повысить рабочие обороты и удельную мощность (да-да, москвичёвская верхневальная "полторашка" появился в середине шестидесятых далеко не на пустом месте). Но внедрить в производство их не получилось - помешали большая сложность конструкции в первом случае и отсутствие унификации со старым мотором во втором, а также недостаток валютных фондов, необходимых для закупки за рубежом необходимого оборудования. Хотя москвичёвские моторы даже были обкатаны на спортивных автомобилях завода - но это были именно экземпляры единичного выпуска, а развернуть их массовое производство не было на тот момент никакой возможности. Кстати, с мотором модели 405 испытывалась и автоматическая коробка передач НАМИ - но в таких условиях об освоении столь сложной техники тем более не приходилось и мечтать...
К началу шестидесятых совместными усилиями нашей дипломатии и давления со стороны европейских стран, желавших спокойно торговать со своим восточным соседом, удалось несколько смягчить санкционный режим. Чему поспособствовали Суэцкий кризис и последовавшая за ним сравнительно мягкая, но чувствительная рецессия в западной экономике (в какой-то мере повторялась история с Великой депрессией, в своё время неплохо простимулировавшей экономические контакты западных капстран с Советской Россией). Для СССР всё ещё было достаточно проблематично сотрудничество по этим направлениям с фирмами США, Британского содружества и ФРГ, но открылись широкие перспективы для совместной работы с итальянскими и французскими компаниями (ответ на вопрос "почему Fiat и Renault, да-да). Кроме того, после открытия в Поволжье месторождений нефти страна впервые получила более-менее стабильный источник валюты для своей экономики.
В частности, именно итальянцы поставили Заволжскому моторному заводу производственное оборудование для высокопроизводительного литья под давлением, сделавшее возможным экономически целесообразное развёртывание производства грузовых V8 - об этом на данном канале уже писалось. На чьём оборудовании происходила мехобработка отлитых итальянской машиной заготовок - в известных мне источниках не упоминается; такое молчание может означать, что оно также, вероятно, было иностранного происхождения, но это ещё не доказанный факт (американцы в своём отчёте пишут, что автоматические линии на ЗМЗ были оригинальными советскими). Также на ЗМЗ в 1966 году была запущена в эксплуатацию полностью автоматическая линия по обработке головки блока двигателя.
Другие примеры сотрудничества в той же области - с "Фиатом" и "Рено" - должны быть хорошо известны читателям. В обоих случаях иностранные фирмы взяли на себя поиск партнёров, готовых поставлять в СССР необходимое для массового производства, в том числе и, двигателей ВАЗ и "Москвич-412" (на Уфимском заводе по технологии фирмы "Рено" - до этого они изготавливались в Москве по нашей собственной, в сравнительно небольших количествах). Эти моторы стали основными для нашего легкового автомобилестроения вплоть до середины...конца 1980-х годов, когда на ВАЗе освоили выпуск нового семейства моторов для переднеприводных моделей "восьмого" семейства, а в Москве на территории АЗЛК началось строительство нового моторного производства, пуск которого по понятным причинам так и не состоялся (к 1991 году готовность составляла до 90%, но в итоге оборудование было попросту разворовано). Оба эти предприятия снова были укомплектованы в основном иностранным оборудованием - хотя многое было поставлено и нашими заводами. Их производственные линии с числовым программным управлением были более гибкими, потенциально рассчитанными на более частую модернизацию продукции и смену базовой модели, частично оснащены станками с ЧПУ, которые в те годы шли на смену негибким поточным линиям.
Разумеется, после 1991 года в связи с катастрофическим развалом базовых отраслей машиностроения на пост-советском пространстве о выпуске даже разработанных полностью у нас новых моторов на собственном оборудовании речи тем более не шло.
Что касается ЗИЛа - то он опять пошёл своим путём и к середине шестидесятых сумел наладить выпуск V-образных "восьмёрок" полностью на отечественном оборудовании (как говорят - получив в 1961 году "от ворот поворот" от главных специалистов по V8, американцев, у которых изначально хотели приобрести все необходимые для выпуска своего мотора технологии, но не смогли добиться получения нужных разрешений от американского правительства). Использовавшийся при этом комплекс автоматических линий был спроектирован в СКБ-1 и изготовлен на Московском станкостроительном заводе им. Серго Орджоникидзе. По этой линии есть огромное количество информации в литературе, а также очень много фотографий.
В частности, для одной только обработки блоков цилиндров использовалось 9 отдельных автоматических линий, включающих 147 многошпиндельных станков. Первая из них, 1Л65, состояла из 18 станков и осуществляла фрезеровку основных плоскостей блока, а также обработку базовых отверстий. Далее блоки поступали на систему из четырёх линий 1Л96 (А, Б, В, Г), состоявшей из 85 станков с 1254 одновременно работающими шпинделями, линии 1Л97, 1Л99 и др. Между собой все они были соединены транспортными устройствами и единой системой управления. Для управления их работой и обслуживания требовалось всего два оператора и восемь наладчиков. Линия могла обрабатывать блоки цилиндров двух модификаций (видимо, для легковых и грузовых моторов) без переналадки.
Обработка головок блока осуществлялась на системе из четырёх автоматических линий, состоявшей в общей сложности из 96 станков и обрабатывавшей 170 деталей в час. Эта система была достаточно гибкой для того, чтобы без переналадки обрабатывать как головки блоков для рядных "шестёрок", так и сильно отличающиеся по конструкции и габаритам головки V8. Такие же автоматические линии использовались и для производства многих других деталей, например картеров агрегатов трансмиссии.
Аналогичная система автоматических линий 1Л151 использовалась на Минском автозаводе. Кстати, в Минске же находилось и одно из немногих предприятий в СССР, занимавшееся выпуском автоматических линий - МЗАЛ, где производство также велось на автоматических линиях.
В 1979 году на ЗМЗ взаимен ранее использовавшейся была пущена в эксплуатацию новая отечественная линия для обработки блоков восьмицилиндровых двигателей, которая состояла из 85 станков. В её работу были введены дополнительные операции по зенковке отверстий перед нарезанием резьбы, чистовое фрезерование нижней плоскости блока, а также множество других улучшений, в конечном итоге повысивших качество продукции. В целом на ЗМЗ в начале 1980-х годов имелось 155 единиц автоматических линий, 1819 единиц специальных агрегатных станков, станков-автоматов и полуавтоматов отечественного и иностранного производства. В том числе и за счёт этого предприятие вышло на объём выпуска в 435 000 двигателей в год.
Наивысшим же достижением СССР в этой области на тот момент стало моторное производства КамАЗа, спроектированное специалистами фирмы "Рено" в расчёте на выпуск 250 тыс. моторов ежегодно и оснащённое самым передовым на конец семидесятых годов технологическим оборудованием, значительная часть из которого была выпущена в самой стране (об истории создания КамАЗа и внедрённых на нём системах автоматизации производства есть куча информации в широкодоступных источниках, к которым и отсылаю читателя).
В общем - у нас тоже умели в производственную автоматизацию, но из-за высоких затрат ресурсов и необходимости задействования значительных производственных мощностей, которые требовались и для других проектов, это "кунг-фу" применялось на практике чрезвычайно редко, и как правило - после интенсивных пинков со стороны отраслевого автомобильного министерства и Совмина в целом. Причём требование увеличения выпуска автомобилей (а соответственно - и двигателей к ним) приводило к необходимости задействования всё более сложных и высокопроизводительных производственных комплексов, которые оказывались всё более и более дорогими и, соответственно, могли быть заменены на новые всё реже и реже. Получался своего рода "замкнутый круг" - причём в определённой степени он был свойственен и для западных фирм, но по СССР, как менее богатому и развитому по сравнению с ведущими капстранами, он ударял в первую очередь (какой-нибудь ГДР, конечно, было ещё намного хуже).
Наряду с этим, всегда существовали и опасения, что мотор, в производство которого были вложены с трудом выбитые заводом огромные средства, окажется неудачным, проявит конструктивные дефекты, деньги "вылетят в трубу", и за это придётся ответить руководству предприятия. Отсюда - очень долгий, подчас искусственно затянутый, процесс доводки каждой новой модели двигателя - вспомним хотя бы эпопею с моторами V6 разработки ЗМЗ, которые доводили так долго, что они за это время успели устареть и потерять актуальность.
Естественно, добавлялась и общая специфика брежневского времени, с его разросшейся выше всякого предела бюрократией. Напомню - к тому времени советские предприятия утратили право копить собственные валютные фонды и непосредственно размещать за рубежом свои заказы на производственное оборудование: все они проводились через головное министерство и Госплан, которые после длительных согласований и обсуждений далеко не всегда "давали добро" на закупку. Н. Буненков, заместитель главного технолога Брянского автомобильного завода в 1971-1987 годах, рассказывает про сложный и бюрократизированный процесс "выбивания" современного оборудования для своего предприятия, отнюдь не бывшего "парадным фасадом" отрасли и поэтому задвинутого в этом деле далеко назад:
...на основании технических заданий составлялась сводная заявка, которая проходила целый ряд экспертиз в Гипроавтопроме, НИИТавтопроме. Последний рассматривал каждое техническое задание, проверял целесообразность заказа и технический уровень станка. Далее – Минавтопром и защита каждой позиции в СоюзГлавАвтотракторкомплекте, который, в свою очередь, защищал принятые заявки в Госплане СССР.
Автоматические линии заказывались по Именному перечню Госплана СССР, и приходилось несколько раз добиваться совещаний в Госплане с нашим участием, чтобы решать вопросы выделения фондов и поставки автоматических линий.
...
Очень сложно обстояли дела с заказом оборудования по импорту – здесь требовалось получить еще и заключение Минстанкопрома о невозможности изготовления оборудования на его заводах.
...
Мне приходилось постоянно выезжать в Минстанкопром и на заводы Минстанкопрома для согласования технических заданий на проектирование и изготовление специальных станков и автоматических линий, решать вопросы поставки оборудования и добиваться выделения фондов.
Как видите - для провинциальных предприятий даже заказ оборудования внутри страны представлял нешуточные проблемы, не говоря уже о доступе к его импорту. Впрочем, такие сложности как раз и отражают то, насколько тяжело нашей стране доставалось такое производственное оборудование...
Менее развитые "периферийные" предприятия, вроде Ульяновского или Мелитопольского моторного заводов, вообще долго не могли позволить себе единомоментного полного технологического перевооружения, не имея ни приоритета внутри отрасли для заказа новых специализированных станков на отечественных заводах, ни валютных фондов для их приобретения за рубежом. Поэтому они довольствовались частичным переоснащением своего производства новыми станками при сохранении высокой степени технологической преемственности. В результате это выглядело как бесконечная модернизация одной и той же конструкции двигателя - хотя на самом деле развитие всё же шло, хоть и медленными темпами (впрочем, то же самое касается и сравнительно небольших западных автомобильных фирм, вроде American Motors Corp.).
Например, выпускаемые ныне в Ульяновске моторы семейства 421 по сути являются относительно новыми, разработанными в конце 1980-х годов (у них полностью свои блок и головка цилиндров, коленвал, распредвал и вообще практически все ключевые части), а совпадение по многим ключевым размерам, вроде расстояния между осями цилиндров или расположения шпилек головки блока, с выпускавшимися с 1950-х годов старыми моторами семейств 21А, 451, 414 и 417 является следствием очень плавного процесса обновления станочного парка завода в прошлом, вынуждавшего сохранять основные размерные параметры нетронутыми. Как теоретический пример: если мы меняем только линию по выпуску головок блока, но оставляем старую линию по выпуску блоков цилиндров - мы остаёмся привязаны к старому межцилиндровому расстоянию и расстояниям между шпильками, иначе наша новая головка не налезет на старый блок; если через какое-то время мы захотим обновить линию выпуска блоков цилиндров - то и он в свою очередь тоже окажется вынужденно привязан к размерам головки. А вот на Мелитопольском заводе этот "порочный круг" удалось разорвать - там в конечном итоге всё же был освоен "с нуля" принципиально новый двигатель для "Таврии".
Наряду с этим, были у нас и двигатели, выпускавшиеся по более примитивным технологиям, без задействования поточных линий для обработки их деталей, преимущественно на универсальных станках. Но ни один из них не был по-настоящему массовым. К примеру, выпуск мотора ГАЗ-3105 и его модификаций (V8 3,4 литра) составил в лучшем случае сотни экземпляров. Собственно, как раз колоссальный разрыв в затратах на освоение мотора в штучном или малосерийном и массовом производстве сгубил многие из этих, самих по себе по сути вполне удачных, моторов - по тем или иным причинам они так и не смогли преодолеть этот рубеж (как правило - либо ввиду сравнительно малой надобности в них народного хозяйства, либо из-за наличия существенных конструктивных дефектов, до устранения которых о массовом производстве речи быть не могло).
Немного так наивно, в частности, надеяться, что для внедорожника ГАЗ-3106, некоторые из опытных образцов которого вроде как оснащались V8 ГАЗ-3105, "возобновили" бы выпуск этого мотора - возобновлять было попросту нечего, так как его массовое производство в своё время так и не было налажено, а заниматься этим в 2000-е, тратя на это уже свои собственные "кровно заработанные", а не государственные деньги, никто бы не стал. Поэтому выставочные экземпляры с V8 так и остались бы выставочными даже если бы серийное производство этого автомобиля и было бы налажено (как максимум - в теории могла рассматриваться их комплектация нижневальным ЗМЗ V8 старого поколения, типа инжекторного 5232.10, который малой серией ставился на "Волги" ГАЗ-3102 на рубеже 1990-х и 2000-х годов).
Итоги
Подводя итоги можно сказать, что внедрение принципиально новых конструкций двигателей в отечественном автопроме происходило только в определённые периоды его развития и каждый раз было приурочено к открытию новых перспектив либо в сотрудничестве с иностранными партнёрами, либо в собственных возможностях по производству необходимого оборудования.
Первый пик внедрения принципиально новых конструкций двигателей произошёл в начале-середине 1930-х годов и был связан с покупкой за рубежом готовых моторов вместе со всей производственной оснасткой. Своё специализированное оборудование для эффективного массового производства двигателей у нас изготавливать ещё не умели, поэтому любое технологическое перевооружение в этой области было жёстко привязано к зарубежным закупкам. Тем не менее, возможности в этой области постепенно накапливались.
Второй пик произошёл в первые годы после Великой Отечественной войны, когда был налажен выпуск сразу целого ряда новых, либо глубоко модернизированных по конструкции и полностью новых по технологии производства, двигателей. На этом этапе закупки оборудования за рубежом (включая получение его по линии ленд-лиза, репарациям и т.п.) всё ещё играли заметную роль, но в целом советское машиностроение показало свою готовность к обеспечению автозаводов оснасткой для массового производства двигателей. Тем не менее, далее наступил резкий спад, связанный с переносом приоритетов в экономическом развитии и международной изоляцией СССР после начала холодной войны. В это время большая часть проектов в данной области сводилась к модернизации имеющихся двигателей.
К началу шестидесятых возможности самостоятельно разрабатывать и изготавливать сложные автоматические станочные линии для производства двигателей значительно расширились, а также открылся выход на некоторых зарубежных партнёров (выбор которых долгое время оставался весьма ограничен, резко сужая выбор доступных нам технологических процессов) - что позволило наладить массовый выпуск современных на тот момент двигателей для легковых и грузовых автомобилей.
В семидесятые годы в легковом автомобилестроении развитие шло по экстенсивному пути: резкое увеличение объёмов выпуска и ассортимента без значительного обновления модельного ряда. В грузовом же автомобилестроении, на которое был перенесён "центр тяжести" развития отрасли, удалось добиться большого успеха в виде освоения производства КамАЗа, в котором участвовали как иностранные партнёры, так и всё отечественное машиностроение.
Между тем, чем сложнее становилась конструкция и чем больше повышалось количество выпускаемых автомобилей - тем сложнее и дороже становилось используемое при выпуске их двигателей оборудование, и тем реже удавалось его заменить. Иными словами, росли возможности, но одновременно в ещё большей степени возрастала и сложность задач, стоявших перед отраслью. Поэтому, несмотря на некоторое повышение гибкости производственных процессов и значительное расширение ассортимента модификаций одной и той же конструкции двигателя, срок выпуска отдельно взятого их семейства не уменьшался, или даже увеличивался. Отчасти разорвать этот "порочный круг" удалось лишь с появлением гибких автоматических линий с ЧПУ, допускающих перенастройку в достаточно широких пределах.
Следующий пик внедрения в производство принципиально новых двигателей для легковых автомобилей начался лишь в 1980-е годы и был приурочен к освоению автозаводами полностью новых переднеприводных моделей - его плодами мы пользуемся вплоть до настоящего времени (остающиеся в производстве собственные моторы ВАЗ, семейство моторов на основе ЗМЗ-406 / Pro). Тогда же был освоен целый ряд выпускающихся до сих пор грузовых моторов (семейство УМЗ-421 / Evotech, различные дизели).
Сегодня, в рыночных условиях хозяйствования, появления каких-то принципиально новых конструкций массовых моторов ожидать в ближайшее время не приходится - более вероятным сценарием является использование старых производственных линий "до упора", а затем окончательный переход (а точнее, возврат на 80...90 лет назад) к выпуску моторов иностранной конструкции на иностранном оборудовании под контролем иностранных фирм. Современным владельцам предприятий моторостроения попросту более выгодно и безопасно вкладывать деньги в выпуск "проверенных" зарубежных конструкций, чем рисковать с имеющими непонятные перспективы собственными разработками. К тому же, условия эксплуатации и обслуживания автомобилей у нас и за рубежом стали намного ближе друг к другу, чем они были 30-40-50 лет назад, а значит и созданные в развитых странах конструкции оказались для нас более приемлемы - обратной стороной чего является полная зависимости от этих самых развитых стран в данной области (вплоть до того, что не существует даже отечественной классификации для появившихся после 1980-х годов современных моторных масел, в ней просто нет нужды).