Виктор Сергеевич Кулебакин

Академик АН СССР, генерал-майор инженерно-технической службы, лауреат Государственной премии Кулебакин Виктор Сергеевич – выдающийся ученый в областях электромеханики, электрических аппаратов и теории автоматического регулирования. Он является основателем отечественной школы авиационной электроэнергетики. Будучи сподвижником Г.М. Кржижановского активно участвовал в разработках и претворении в жизнь планов ГОЭЛРО. Он проявлял инициативу неиссякаемую энергию в создании новых научных и учебных завещаний: ВЭИ им. Ленина, МЭИ, института автоматики и телемеханики, Всесоюзного светотехнического института НИП КТИ, а также многих других научных и учебных организаций.

В.С. Кулебакин родился 30 октября 1891 г. в г. Москве. Его отец, С.Н. Кулебакин был учителем в сельской школе близ г. Раменское Московской области, а затем - в женской гимназии. Мать его, Ф. А. Кулебакина родилась в г. Богородское (Ногинск) в семье мелкого служащего. В детстве среди его увлечений были музыка и техника. Сначала он поступил в Богородскую школу. Так как его второе увлечение оказалось более сильным, он поступил затем в Набилковское коммерческое училище, которое закончил с золотой медалью. После его окончания он поступил в Императорское Московское техническое училище (впоследствии ставшее МВТУ им. Баумана Э.Н.). Это старейшее московское училище было основано в 1830 г. как ремесленное для подготовки ученых мастеров, а потом в 1868 г. было преобразовано в высшее учебное заведение – Московское техническое училище (МТУ). Здесь преподавали выдающиеся ученые: такие как Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, В.С. Щеглаев и др. Под впечатлением лекций Н.Е. Жуковского он начал заниматься в воздухоплавательном кружке при МТУ. Там Кулебакин В.С. заинтересовался теорией полета самолета. Изучая научные работы, рекомендованные Жуковским Н.Е., он стал проводить эксперименты, получая практические знания по этим вопросам. Впоследствии результаты этих работ были оформлены в виде его первого научного отчета. Одновременно росло увлечение Кулебакина В.С. новой в то время областью технических наук – электротехникой.

В 1905 г. формируется под руководством К.А. Круга Московская школа электротехники. Кулебакин В.С. принимает активное участие в создании новой научной специализации, помогая К.А. Кругу в подготовке курса «Основы электротехники» при решении методических и практических задач по этому курсу.

В 1914 г. Кулебакин В.С. окончил МТУ с золотой медалью и был рекомендован для оставления при МТУ для подготовки к профессорскому званию. Но началась первая мировая война и он был призван в армию в авиационные войска. Там он сначала как инженер занимался ремонтом самолетов. В свободное от службы время изучал теорию воздухоплавания. Следует отметить, что он получил от начальства разрешение на небольшие полеты на отремонтированных самолетах. Это полностью соответствовало его энергичной и многосторонней личности. Полученный им практический опыт и навыки в управлении самолетом позволили ему успешно сдать экзамены в Гатчинской авиационной школе и получить «Права пилота-авиатора (свидетельство № 292 от 30 сентября 1915 г.). Дальнейшая его служба проходила в авиаотрядах, где он перегонял отремонтированные самолеты после испытательных полетов на фронт. В одном из авиаотрядов он встретился со сослуживцем знаменитого летчика, основателя высшего пилотажа, первого исполнителя пилотажной фигуры «мертвая петля», П.Н. Нестерова. Последний в это время командовал одним из авиаотрядов Юго-Западного фронта. Он был выпускником Гатчинской школы, как и В.С. Кулебакин, но окончил ее на 4 года раньше его.

В 1916 г. В.С. Кулебакин был послан в Москву для получения новой техники и по просьбе Н.Е. Жуковского, начал преподавать на курсах по авиационной технике при МТУ.

После мобилизации из армии в 1917 г. В.С. Кулебакин возвращается в МВТУ (с этого года училище стало высшим) и начинает преподавать на электротехническом факультете, деканом которого был тогда К.А. Круг. В трудных условиях из-за разрухи в стране К.А. Круг совместно с рядом преподавателей, среди которых был В.С. Кулебакин, организует при Московском политехническом обществе Тепловой комитет для оказания технической помощи энергетическим подстанциям в условиях топливного кризиса. Эту помощь поддерживали центральные органы страны, управляемые ВС НХ (Высший Совет Народного Хозяйства).

В 1920 г. В.И. Ленин в числе первоочередных задач народного хозяйства выдвинул план электрификации. В том же году под председательством Г.М. Кржижановского была создана Государственная комиссия по Электрификации России (Комиссия ГОЭЛРО). В состав комиссии был выдвинут К.А. Круг, который привлек к работе в ней также своего ученика – В.С. Кулебакина. В состав этой комиссии вошли также другие крупнейшие специалисты по электротехнике. Был разработан план работы ГОЭЛРО, целью реализации которого было за 10-15 лет повышение мощности электрических станций России почти в 10 раз по сравнению с дореволюционным уровнем. В.С. Кулебакину было поручено подготовить два доклада о характере и числе потребителей электрической энергии для угольной промышленности Подмосковья и Юга России. Он разработал подробные рекомендации по выбору мощности генераторов и улучшению эксплуатации их с учетом ввода новых потребителей. План ГОЭЛРО был одобрен VIII Всероссийским съездом Советов. В.С. Кулебакину довелось принять участие в работе этого съезда и выступить на нем с докладом о разработанных им рекомендациях.

В процессе реализации планов ГОЭЛРО В.С. Кулебакину приходилось неоднократно решать задачи по повышению эффективности проводимых работ и их ускорению. Он принимал активное участие в многочисленных комиссиях и решениях конкретных практических задач. Ему приходилось часто выезжать на вводимые объекты для разработки предложений для ускорения их ввода и устранения недостатков в реализуемых проектах, повышения их технико-экономической эффективности и находить рациональные пути реализации намеченных планов. Так, например, им было предложено «кустование» электростанций, идея которого предлагалась им еще в 1019 г. Это был прообраз Единой Энергетической Системы. Им был составлен перечень электростанций для объединения их на общую электрическую сеть. При этом значительно возрастала эффективность использования энергетических ресурсов. Эту идею поддержали многие известные специалисты в области электротехники. В.С. Кулебакин внес большой вклад в решение проблемы электрификации Центрального промышленного района России. В 1920 г. ин представил в Комиссию ГОЭЛРО доклад «Выбор и стандартизация электрических установок для рудников Подмосковного угольного бассейна». Там была изложена методика распределения мощностей по промышленному району, в которой проводился выбор тока и напряжения для потребителей электрической энергии в промышленном районе. Эта программа также предусматривала строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) в Москве и увеличение мощностей районных электростанций. В соответствии с этими планами начался ввод электрических мощностей в центральном районе России.

Одновременно с работой по реализации планов ГОЭЛРО Кулебакин В.С. продолжал деятельность по развитию авиации. В это время он занимал ответственный пост в Научно-Техническом комитете ВВС. В 1920 г. при этом комитете под руководством В.С. Кулебакина организуется рабочая группа по ночным полетам. В годы первой мировой войны впервые ночные полеты начал осуществлять автор «мертвой петли» П.Н. Нестеров. Для этого он пытался использовать прожектор с газовой лампой, эффективность которого была незначительной, но он по возможности продолжал осуществлять ночные полеты по специальному разрешению командира. Под руководством Кулебакина В.С. началась разработка светотехнических устройств, обеспечивающих посадку самолета при ночном полете. Это задача потребовала проведения большого числа исследований и изучения новых для него проблем инженерной психологии и эргономики. В результате был разработан первый в мире стандартный комплекс осветительной самолетной аппаратуры (КОСА). Этот комплекс был успешно испытан уже в 1923 г. и им был оборудован Московский центральный аэропорт им. Фрунзе М.В.

Растущие потребности электроэнергетики страны требовали не только увеличения и повышения технического уровня кадров, но и умения решать новые научно-технические задачи. Предложения по созданию электротехнического института возникли у В.С. Кулебакина и других ученых во время работы Комиссии ГОЭЛРО. Благодаря содействию В.И. Ленина в 1921 г. был создан Государственный экспериментальный электротехнический институт ГЭЭИ ( ВЭИ). Директором ГЭЭИ был назначен К.А. Круг. Вместе со своим учеником В.С. Кулебакиным, крупными представителями отечественной электротехники В.К. Аркадьевым, Л.П. Сиротинским, К. И. Шенфером, П.А. Флоренским, А.Н. Ларионовым и др. они развернули научные исследования в различных областях электротехники. В то же время осуществлялось строительство новых зданий для института. Виктор Сергеевич одновременно с большой научно-исследовательской работой лично руководил строительством «большого института», который должен был обеспечить эффективную научно-исследовательскую работу коллектива. Он же заказывал за рубежом новейшее оборудование для проведения экспериментов и испытаний. Продолжая руководить научной работой в лаборатории в старом здании ГЭЭИ, он разрабатывает новые курсы по электротехнике и электрическим аппаратам. В то же время он является активным членом Госплана.

В 1927 г. закладываются два корпуса по ул. Красноказарменной для отделов высоких напряжений и машинно-аппаратного. В том же году закладываются электрофизический корпус, а затем административный, опытный и др. корпуса. Все это требовало приобретения нового оборудования и ассигнований. В.С. Кулебакину приходится принимать огромные усилия, чтобы решать эти вопросы. При этом он активно участвует в планировании производства работ по строительству. Своим успехам ВЭИ на этапе его становления как ведущего электротехнического института во многом обязан его руководителю К.А. Кругу, коллективу ученых активно участвовавших в его создании и кипучей энергии В.С. Кулебакина.

Работая в ГЭЭИ, Виктор Сергеевич продолжал теоретические и экспериментальные работы по созданию авиационного магнето для пуска двигателей самолета. В результате этих работ создается первое в мире магнето коммутационного типа.

Но любимой работой Виктора Сергеевича являлась педагогическая по подготовке инженеров-электриков. Электротехническая специализация в МВТУ не могла обеспечить требуемый стране рост новых инженеров-электриков. Их выпуск не соответствовал гигантским масштабам индустриализации и электрификации страны. В.С. Кулебакин в то время продолжал педагогическую работу на электротехническом факультете МВТУ. Среди первых выпускников этого факультета были Е.В. Нитусов, А.Н. Ларионов и др., ставшие впоследствии известными учеными в области электротехники. Курс «Электрические аппараты» Кулебакин начал читать еще в 1919 г., продолжая работать в области электрических машин и электротехники. В 1926 г. В.С. Кулебакиным была создана на электротехническом факультете МВТУ лаборатория «Электрические аппараты". Проведение в ней работ вошло в план подготовки инженеров-электротехников по электрическим машинам и аппаратам. С этого времени начался систематический выпуск инженеров по этим специальностям. В то же время потребность в таких специалистах постоянно росла.

В соответствии с этими потребностями было осуществлено разделение МВТУ на отдельные втузы и создан МЭИ. Однако их структура взаимодействия между отдельными подразделениями, методика обучения не отвечала требованиям к подготовке новых специалистов.

В 1932 г. вышло Постановление по реорганизации высшей школы. В МЭИ были созданы факультеты, среди которых был электромашино- и аппаратостроительный факультет (ЭМАС) для подготовки специалистов по этим специальностям. Кафедру электрических машин возглавил академик К.И. Шенфер, а электрических аппаратов - профессор В.С. Кулебакин. Следует отметить, что в состав этого факультета также входила кафедра электроматериаловедения, возглавляемая профессором Е.Ф. Комарковым. Всего в МЭИ было создано шесть факультетов, ставших основой его дальнейшего развития.

Создание новых кафедр потребовало проведения большой работы. На кафедре «Электрические аппараты», возглавляемой В.С. Кулебакиным, была проведена огромная работы по становлению новой кафедры. Был сформирован новый коллектив преподавателей, которых В.С. Кулебакин привлек к работе из МВТУ и объединяемых втузов, в частности, Московского института народного хозяйства им. Г.В. Плеханова. В это время на кафедре были написаны новые монографии, учебники и учебные пособия по электрическим аппаратам, создана новая лабораторная база, разработаны методические пособия и научные планы. Одновременно коллектив кафедры под руководством В.С. Кулебакина выполнял большую научно-исследовательскую работу по созданию и совершенствованию новых электрических аппаратов. В это время была уже практически сформирована научная школа его учеников, из которых многие впоследствии стали известными учеными. Работы, выполняемые под руководством В. С. Кулебакина, отличались высоким научным уровнем и эффективностью при их изучении студентами. Так, например, еще в 1930 г. были поставлены лабораторные работы по автоматическим регуляторам, реле и релейной защите, пуско-регулирующей аппаратуре и аппаратуре распределительных устройств. За лучшую постановку лабораторных учебных работ и научно-исследовательских работ коллектив кафедры получил первую премию на конкурсе втузов. Тогда же В.С. Кулебакин издает монографию «Кинетика возбуждения синхронной машины» и «Пусковые и регулирующие реостаты». В тот же период по специальности издается ряд монографий по специальности «Электрические аппараты», написанные его учениками и соратниками Е.В. Буйловым, Г.В. Буткевичем, Е.С. Соловьевым, Б.К. Булем, А.М. Федосеевым и др. В 1932 г. В.С. Кулебакин помимо руководства кафедрой «Электрические аппараты» является зам.директора МЭИ по учебной части. Он выполняет не только большую методическую работу, но и принимает активное участи в организации новых факультетов МЭИ. Он ставит перед ними новые задачи, связанные с реорганизацией втуза (фото 4). В 1932 г. В.С. Кулебакин избирается член-корреспондентом Академии наук СССР.

Проводя огромную работу в области подготовки инженеров электротехников для народного хозяйства, В.С. Кулебакин продолжал работу в интересах авиации, начатую еще в 1920 г. в Авиатехникуме по инициативе Н.Е. Жуковского. В последствии это учреждение было преобразовано в Военно-воздушную инженерную академию им. Н.Е. Жуковского. Уровень электротехнического авиационного образования постоянно поднимался и Кулебакину приходилось обновлять программу и курсы читаемых им лекций. При этом он уделял большое внимание как теории научных основ, так и лабораторной базе. Ему также приходилось много уделять внимания системам электрического зажигания двигателей (магнето) самолетов и светотехнических устройств для ночных полетов, радиотехническому оборудованию, бортовым источникам электроснабжения и др. Еще в начале двадцатых годов им была опубликована монография «Авиационное магнето высокого напряжения». В дальнейшем было разработано первое отечественное магнето коллекторного типа. Много внимания он уделял проблемам авиационной светотехнике, разрабатывая оборудование для ночных полетов.

В 1939 г. В.С. Кулебакину было присвоено воинское звание бригадного инженера. В том же году за выдающиеся заслуги и личный творческий вклад в советскую электроэнергетику он был избран действительным членом АН СССР.

С начала войны в 1941 г. В.С. Кулебакин назначается для работы в Комиссии по мобилизации ресурсов Урала. Он принял активной участие в срочной перестройке промышленности с учетом потребностей фронта. При этом он продолжал работать на авиацию. В то же время он понимал, что необходимо было срочно перестроить обучение кадров ВВС в целях комплектации боевых частей специалистами по электрооборудованию. В условиях военного времени необходимо было оказывать максимальную научно-техническую помощь в освоении нового электрооборудования. В течение войны В.С. Кулебакин был руководителем работ в АН СССР по оказанию научно-технической помощи и содействия фронту и промышленности. За время войны он был награжден орденами Ленина и Красной Звезды за образцовое выполнение заданий в подготовке кадров для действующей Красной Армии. В 1942 г. ему присвоено звание генерал-майора инженерно авиационной службы. В 1944 г. он организовал и возглавил военную кафедру в МЭИ по подготовке военных инженеров запаса для авиации. Он лично занимался ее комплектацией квалифицированными специалистами для преподавательской работы на этой кафедре. В этом ему оказывала большую помощь В.А. Голубцова, которая была в то время директором МЭИ.

Всю свою жизнь В.С. Кулебакин не терял интереса к созданию новой техники и совершенствованию ее характеристик. В частности это относилось к электрическим двигателям. Еще в 1933 г. он написал фундаментальную монографию «Кинетика возбуждения синхронных машин». В дальнейшем он неоднократно возвращался к вопросам повышения технических характеристик в электрических машинах различных видов и процессам в электроприводе в целом. В результате им было предложено много новых оригинальных решений по развитию этой области техники. Так, например, им был предложен ряд технических решений по применению в электроприводе асинхронных двигателей с конденсаторами для использования их на электровозах в угольной промышленности, где использование постоянного тока затруднялось необходимостью создания выпрямительных подстанций. Для использования переменного тока в электроприводах электровозов были применены асинхронные двигатели с конденсаторами, что позволило управлять их скоростью моментом. Опытные образцы таких двигателей были изготовлены на заводе «Динамо» в Москве и успешно прошли испытания. За разработку и внедрение этих двигателей В.С. Кулебакин был удостоен Государственной премии.

В дальнейшем он также продолжал заниматься повышением управляемости двигателей в электроприводе с целью улучшения их пусковых характеристик, регулирования скорости и момента. Его технические и научные предложения в области авиационного электропривода были использованы при создании электроинерционного стартера. Во время войны им был сделан ряд предложений по совершенствованию конструкций и улучшению охлаждения авиационных генераторов и двигателей. Для двигателей постоянного тока, отличающихся высокой управляемостью им были разработаны и внедрены электромагнитные усилители, позволяющие существенно расширить диапазон регулирования двигателей при сохранении устойчивости и точности работы привода. Большая работа были выполнена им по созданию различных видов управляющих устройств для электропривода постоянного тока – статических на основе электронных и ионных вентилей, а также контактных с электромагнитным управлением и механических выпрямителей. Последние позволили в то время коммутировать высокие токи при сохранении высокого к.п.д. Другой элементной базой для реализации этих задач в то время не существовало. В.С. Кулебакин прекрасно понимал, что будущее электропривода за электрическими машинами переменного тока. Поэтому он принимал активное участие в работах по созданию систем электропривода на основе асинхронных двигателей и различных устройств управления или, так например, он проводил испытания систем с асинхронными двигателями, управляемыми преобразователями на основе ионных вентилей посредством изменения частоты напряжения преобразователя, питающего двигатель. Он предвидел появление полупроводниковой преобразовательной техники и писал в работе о научно-технических проблемах развития автоматизированного электропривода: «Громадные возможности создания надежных и экономичных преобразователей частоты открываются в связи с разработкой и предстоящим выпуском в промышленных масштабах силовых полупроводниковых (германиевых, кремниевых) диодов и триодов». Разработки В.С. Кулебакиным были позже также успешно использованы в ракетно-космической технике.

Многие электротехнические устройства, например, электрические машины связаны с необходимостью управления в них отдельными переменными - скоростью, моментом ротора и др. Поэтому при совершенствовании этих устройств В.С. Кулебакину приходилось заниматься проблемами управления и регулирования. Более того, большинство из них успешно решено именно в этой области. В этой связи уже в первых своих научных работах он приводил результаты глубокого анализа отдельных вопросов и задач управления электротехническими устройствами. Сознавая важность исследований в этой области, по его инициативе в 1939 г. был создан Институт автоматики и телемеханики АН СССР (сейчас Институт управления им. В.А. Трапезникова РАН). В этом институте он проводил научные исследования в области автоматического регулирования.

В.С. Кулебакиным были разработана теория регуляторов напряжения вибрационного типа. Принцип действия их был основан на регулировании эквивалентного сопротивления в цепи возбуждения генератора. При этом происходило периодическое изменение сопротивления, соединенного с вибрационными контактами. В.С. Кулебакин провел глубокий анализ всех процессов в регуляторе и определил значения всех элементов в цепи возбуждения генератора. Он также вывел основные аналитические соотношения для расчетов элементов регулятора.

Многое им было сделано для совершенствования математического аппарата теории регулирования. В.С. Кулебакиным был развит операторный метод решения дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Это позволило уменьшить число операций по интегрированию дифференциальных уравнений. Метод основан на введении нового операторного изображения, которое он назвал К(D) – изображением заданных аналитических функций, являющихся общим решением однородных линейных дифференциальных уравнений. Этот метод может быть эффективен при исследовании переходных процессов в электрических цепях. Им были сформулированы не только основные принципы этого метода рекомендации по его практическому исследованию. Большой вклад он внес в развитие инвариантных способов регулирования, связанных с компенсацией влияния возмущений на регулируемую величину.

Да конца своей жизни В.С. Кулебакин продолжал свою многогранную деятельность в различных областях науки и техники. Он оставался членом Бюро Отделения технических наук Академии наук СССР, членом президиума Редакционно-издательского совета АН СССР, главным редактором журнала «Известия АН СССР. Отделение технический наук», членом секции Государственного комитета по автоматизации и машиностроению, членом Ученого совета Института электронных управляющих машин академии наук СССР, членом Научного совета по проблеме «Энергетика и электрификация» Государственного комитета Совета Министров СССР, членом редколлегии журнала «Электричество», председателем Редакционной комиссии по изданию трудов ГОЭЛРО, председателем Комитета технической терминологии Академии наук СССР.

Умер В.С. Кулебакин 22 февраля 1970 г. Похоронен на Ново-Девичьем кладбище в Москве.

Выдающиеся заслуги В.С. Кулебакина в развитии отечественной науки и техники получили высокую оценку. Он удостоен звания Лауреата Государственной премии, награжден двумя орденами Ленина, орденом «Красного Знамени», тремя орденами «Красной Звезды», орденом «Трудового Красного Знамени», двумя орденами «Знак Почета» и многими медалями. Ему было присвоено воинское звание генерал-майора технической службы, а также почетное звание «Заслуженный деятель науки и техники РСФСР».

Литература

1. В.С. Фролов. Виктор Сергеевич Кулебакин (1891-11970). М., Наука, 1980.

2. С.А. Воронович, Б.И. Жильцов. Многогранный талант ученого. Военно-исторический архив. – Вып. 9(24). М., 2001.

3. Виктор Сергеевич Кулебакин. Серия технических наук. Энергетика, вып.4. М., Академия наук СССР, 1954.