ФРОЛОВ Константин Васильевич

Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии и Государственных премий СССР и РФ, академик Российской академии наук, доктор технических наук, профессор
ФРОЛОВ Константин Васильевич
(1932–2007)Родился 22 июля 1932 года в городе Кирове Калужской области в семье служащих. Отец – Фролов Василий Иванович. Мать – Фролова Александра Сергеевна. Супруга – Фролова Галина Алексеевна. Сын – Фролов Константин Константинович. Внучка – Марина.
Через детские годы Константина Васильевича прошла война и непосредственная линия фронта с боевыми действиями. Осмысливая воспоминания детства, он писал: «Иногда один штрих определяет будущее. Несмотря на все трудности, переживания и опасности, когда часто немецкие снаряды разрывались буквально в 3–5 метрах от нас, а пикирующие немецкие самолеты сбрасывали бомбы и когда на наших глазах ежедневно разрушались дома (а там под обломками домов часто оставались люди!),у нас, мальчишек, не было страха, а были поразительный оптимизм, вера в скорую победу. Масштаб войны определял наше не по мальчишеским годам серьезное мировоззрение. Мы не спускались в бомбоубежище и, наблюдая разрывы бомб и снарядов, тем самым демонстрировали свой патриотизм, свою смелость, свое пренебрежение к врагу».
В годы войны Костя Фролов коллекционировал осколки немецких бомб, снарядов и мин. Эта коллекция была его первой творческой «лабораторией». Осколки причудливой, но достаточно закономерной формы, с ярким блеском по границе разлома, иногда в виде отдельных кусков металла, разделенных в результате хрупкого разрушения, а иногда связанные между собой в силу вязких свойств металла, пробуждали в мальчике интерес и привлекали внимание к этим новым, в то время для него непонятным явлениям физики твердого тела. Костя пытался тогда найти ответ на волновавшие его вопросы: почему в результате бомбежки иногда разорвавшаяся рядом со зданием бомба не разрушает здание, а в то же время взрывная волна приводит к сильным сотрясениям зданий и даже разрушениям оконных стекол? И может быть, эти первые вопросы отчасти определили его путь в науке – исследование проблем колебаний, динамической прочности, машиноведения.
В 1937 году в семье Фроловых случилось несчастье – арестовали отца. В тяжелые военные и послевоенные годы все заботы о детях-двойняшках, легли на плечи матери. Работая в две смены в рентген-кабинетах военного госпиталя и городской больницы, она всегда сохраняла удивительный оптимизм и мягкий юмор, не исчезающую ни при каких обстоятельствах доброту и почти религиозную доброжелательность ко всем окружающим. Ее спокойный, ровный и выдержанный характер был постоянным примером в семье.
Костя и его сестра очень рано научились читать. Этому способствовала большая семейная библиотека художественной литературы, которая создавала атмосферу какой-то таинственности и желание узнать, что означают подписи под интересными картинками и иллюстрациями. Мать много читала детям вслух – Толстого, Гоголя, Чехова, Пушкина, Достоевского. Читала прекрасно, выразительно, возможно, сказывалось ее увлечение в юности Художественным театром. Изредка ходили в кино. Фильмы для просмотра подбирались целенаправленно, как правило, после прочитанной книги. После кино дома устраивался своеобразный экзамен, пересказ, анализ событий. С самого раннего возраста дети учили наизусть много стихов – Пушкина, Тютчева, Лермонтова. После домашних многократных репетиций лучшие из них читались на праздничных вечерах и детских утренниках.
Во время войны Константин учился в школе с перерывами. После 7-го класса он поступил в Людиновский машиностроительный техникум, где сразу одновременно с учебой активно включился в работу лаборантом лаборатории физики и электротехники, используя свои радиолюбительские навыки. Для Константина Фролова этот этап жизни стал началом осмысленного освоения физики, механики, математики, началом самостоятельной жизни. В техникуме он проводил по 10–12 часов, после занятий готовил лабораторные установки для учащихся в лаборатории физики и электротехники. Успешно сдав экзамены в техникуме, а также за
10-й класс общеобразовательной школы, Константин Фролов поступил в Брянский институт транспортного машиностроения, на самую престижную тогда и высоко конкурсную специальность «турбостроение».
Брянский институт славился прекрасным профессорско-преподавательским составом. Многие профессора, в свое время репрессированные из-за увлечения кибернетикой, теорией относительности, по политическим обвинениям и отвергнутые вузами Москвы, Ленинграда, Киева, получили возможность работать здесь. Брянск стал крупным научным центром, где концентрировались лучшие представители технической интеллигенции. Институт поддерживал активные связи с научными центрами Москвы, Ленинграда и Киева. Велись совместные исследования с Институтом машиноведения АН СССР, с кафедрами МВТУ имени Н.Э. Баумана и МЭИ.
Константин Фролов оказался в кругу замечательных людей, ученых с мировой известностью, общение с которыми повлияло на его становление как ученого. Но было и другое влияние, формировавшее личностные качества, – знакомство с людьми старшими по возрасту, участниками войны. Он подружился со многими студентами, отслужившими в армии и на флоте по 6–7 лет, участвовавшими в боевых сражениях, с большим энтузиазмом помогал им в освоении курсов теоретической механики, начертательной геометрии, сопромата, математики. У них же перенимал жизненный опыт, учился принципиальности, стойкости.
«Это были прекрасные мои старшие товарищи, – вспоминал Константин Васильевич, – я по строгому расписанию много занимался с ними. Они щадили меня и немного ревновали к другим студентам, писали иронические объявления “Профессор Фролов сегодня не принимает”».
После окончания с отличием института в 1956 году К.В. Фролов начал работать в конструкторском бюро паровых и газовых турбин Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), возглавляемом профессором М.И. Гринбергом. Здесь ему посчастливилось пройти прекрасную инженерную практику и непосредственно работать с крупными специалистами в области расчетов и проектирования турбин: профессорами А.А. Левиным, А.Н. Ханиным,
А.З. Шемтовым, А.С. Зильберманом и многими другими. Эти люди были настоящими «фанатиками» своего дела. Работали они увлеченно, ответственно, не считаясь ни со временем, ни со здоровьем. В таком особом ритме жил и весь послеблокадный, послевоенный Ленинград, где создавались уникальные конструкции паровых и газовых турбин, электрогенераторов, судов и другой первоклассной техники.
В конце 1950-х годов Ленинградский металлический завод посетила группа ученых из Института машиноведения АН СССР, среди них были профессора Ф.М. Диментберг, С.В. Серенсен, В.О. Кононенко и другие. Они ознакомились с работой КБ и лаборатории перспективных разработок, с работами по вибрациям и прочности, проводимыми на ЛМЗ. В результате знакомства этих ученых с К.В. Фроловым и подробного анализа полученных им результатов ему была предложена аспирантура в Институте машиноведения АН СССР (ИМАШ).
Первые существенные результаты были получены К.В. Фроловым во время учебы в аспирантуре Института машиноведения и относятся к исследованию колебаний в нелинейных механических системах. В этих исследованиях главное внимание было уделено анализу влияния свойств источника энергии на поведение параметрических и автоколебательных систем.
Многие из этих исследований К.В. Фролов проводил на аналого-вычислительных машинах, в то время только входивших в расчетную практику моделирования, благодаря чему удалось получить достаточно полное представление о свойствах рассматриваемых систем при больших коэффициентах модуляции. Были выявлены и описаны явления возбуждения и срыва колебаний и соответствующих им переходных процессов, исследованы параметрические колебательные и автоколебательные системы с нелинейной упругой характеристикой.
К.В. Фролов установил, что взаимодействие колебательной системы с источником энергии наиболее сильно проявляется в областях резонансов, а факторами, ограничивающими амплитуду колебаний, являются нелинейные связи источника энергии с колебательной системой. Эти исследования, по существу, образовали новый класс задач нелинейной механики, который оказался очень актуальным как в теоретическом, так и в прикладном отношении. В последующем они были обобщены в нескольких монографиях, написанных К.В. Фроловым совместно со своими учениками.
Заметную роль в творческом становлении К.В. Фролова сыграло сотрудничество с известным специалистом в области теории колебаний, академиком АН Украины Виктором Олимпановичем Кононенко, во многом определив направления его последующих исследовательских работ.
В 1962 году К.В. Фролов защитил кандидатскую диссертацию «Влияние свойств источника энергии на колебания автономных систем» и остался работать в должности младшего научного сотрудника в лаборатории динамической прочности Института машиноведения АН СССР. Работы, выполненные им в это время, посвящены изучению резонансных состояний твердых тел с нелинейными упругими связями. В проведенных исследованиях показана и экспериментально подтверждена зависимость условий резонансных состояний от источника энергии. Теоретические исследования и разработки К.В. Фролов совмещал с эксперименталъной работой в лаборатории динамической прочности ИМАШ. При этом, проводя многочисленные эксперименты, он не ограничивался использованием традиционного лабораторного оборудования, а предлагал новые виды испытательных стендов, приборов, измерительной аппаратуры.
В 1964 году К.В. Фролов утверждается старшим научным сотрудником и вскоре назначается заведующим новой в ИМАШ лаборатории вибрационной техники. В этом качестве он направил значительные усилия на изучение и разработку новых в то время проблем, связанных с вибрационным воздействием различных машин и оборудования на обслуживающий персонал, что имело немаловажное значение для целого ряда промышленных производств. На основе проведенных теоретических исследований и экспериментальных работ ученым предложены и внедрены в промышленность новые принципы виброзащиты, в том числе в системах со случайно изменяющимися параметрами. Разработан ряд оригинальных предложений по управляемой виброзащите и изучены особенности нелинейной динамики систем класса «гидропривод».
Осуществленные разработки нашли весьма широкое практическое применение – позволили проектировать и создавать новые системы гидроприводов различных назначений в станкостроении, судостроении, авиации, в технике специального назначения.
В тот же период К.В. Фроловым разработаны методы анализа и изучена динамика класса гидравлических систем, представляющих собой нелинейное колебательное звено с двумя источниками энергии. На основе развития методов малого параметра (Крылова–Боголюбова) построена классификация колебательных систем и созданы расчетные формулы, широко используемые в практике инженерных расчетов.
В руководимой К.В. Фроловым новой лаборатории вибрационной техники расширялось изучение вредного воздействия колебаний, определяющего повышение нагрузок на звенья механизмов и детали машин, вызывающего потерю устойчивости, усталостные поломки, отклонения от заданного закона движения. Начались исследования и поиск средств для предохранения от вредных воздействий колебаний на человека-оператора, обслуживающего вибрационные машины и оборудование. Расширялось участие К.В. Фролова в различных научных совещаниях, конференциях, симпозиумах.
В конце 1960-х годов К.В. Фроловым было сформулировано новое научное направление – виброзащита комплексной системы «человек–машина». Впервые было предложено при разработке систем виброзащиты человека учитывать динамические особенности тела человека как колебательной системы. Под руководством К.В. Фролова и при его непосредственном участии предложены различные расчетные модели тела человека, которые использовались для оценки влияния вибрации на человека-оператора и при создании индивидуальных средств и норм его защиты от вибрации.
Одновременно с этим механистическим подходом к проблеме действия вибрации на человека и защиты человека-оператора от вибрации К.В. Фроловым поставлены исследования, касающиеся и более глубоких аспектов восприятия человеком вибрации. В этих работах, проводимых совместно с биологами и биофизиками, выявлены и описаны физиологические механизмы и рецепторные системы, отвечающие за восприятие вибрации. Исследования позволили по-иному взглянуть на проблему действия вибрации на организм человека и высказать предположения о возможности использования вибрации для информационных, профилактических и лечебных целей. В частности, было установлено, что благодаря строго дозированному воздействию на определенные зоны тела человека можно снизить тяжелые последствия от гиподинамии, невесомости, нарушений функционирования опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.
В 1970 году К.В. Фролов защитил докторскую диссертацию «Колебания в машинах с переменными параметрами в приложении к динамике силового гидропривода». В 1971 году был утвержден в ученом звании профессора.
В начале 1970-х годов молодой доктор наук был командирован в США, где посетил крупные научные центры университетов различных штатов. Там, в частности, было положено начало многолетним научным контактам с крупнейшими учеными из Массачусетского технологического института профессором Д. Гартогом и профессором С. Крэндаллом – специалистами в области колебаний и вибраций, учениками и последователями выдающегося русского механика профессора С.П. Тимошенко.
Знания и опыт, накопленные в результате проведенных исследований в области расчета и создания систем активной и пассивной виброзащиты машин и оборудования, позволили К.В. Фролову перейти к постановке более тонких задач, связанных с проблемой виброзащиты человека. Эта комплексная проблема, находящаяся на стыке механики, биомеханики, физиологии, эргономики, возникла и стала актуальной в связи со всё возрастающими динамическими воздействиями на человека-оператора со стороны управляемой им машины и экстремальными воздействиями окружающей среды.
Помимо проведения чисто «академических» исследований при участии К.В. Фролова разработаны практические рекомендации и созданы оригинальные образцы устройств для вибростимуляции, используемые в ряде клиник и на космических станциях для профилактики последствий гиподинамии. Весьма перспективными оказались и исследования, связанные с использованием тактильного восприятия человеком вибрационных сигналов, в качестве дополнительного информационного канала связи человека с машиной и окружающей средой.
Благодаря инициативе К.В. Фролова, при деятельной поддержке директора Института машиноведения академика А.А. Благонравова в эти годы проводятся три всесоюзных научных симпозиума, посвященных влиянию вибраций на организм человека и проблемам виброзащиты, впоследствии – с выходом на международный уровень. В городе Удине (Италия, 1979) и в Москве (1985) К.В. Фролов проводит в качестве председателя оргкомитета два широких международных симпозиума по этим же проблемам.
В октябре 1975 года Константин Васильевич Фролов утверждается директором Института машиноведения АН СССР, возглавляет Ученый совет ИМАШ и сохраняет за собой руководство отделом биомеханики. В последующие годы ИМАШ расширил и укрепил свою научную, лабораторную и производственную базу, пополнился новыми подразделениями, реализовал ряд ответственных исследовательских программ, имеющих государственное значение. Значительно возрос кадровый и научный потенциал института, укрепились многосторонние научные связи с исследовательскими организациями различных стран Европы, Америки, Азии.
В 1976 году К.В. Фролов избирается членом-корреспондентом, в 1984 году – действительным членом Академии наук СССР. С 1978 года он – председатель Научного совета по проблеме «Виброзащита машин и оборудования» – нового научного объединения, разрабатывающего целевые исследовательские программы с целью координировать и направлять работу научных коллективов и отдельных исследователей в различных республиках и научных центрах страны.
В 1980-х годах для изучения динамики систем «человек–машина–среда» в отделе биомеханики ИМАШ под руководством К.В. Фролова и при его непосредственном участии создан уникальный виброиспытательный комплекс, не имеющий аналогов в мировой практике. Проведение глубоких и разносторонних исследований на этом комплексе позволило дать практические рекомендации по проектированию оптимальных эргономических систем, повышающих надежность систем «человек–машина–среда». Одновременно созданы и предложены новые подходы для развития перспективных направлений в области вибрационной техники и технологии.
Наиболее интересные результаты научно-исследовательских работ К.В. Фролова и его научной школы получили глубокое и разностороннее отражение в фундаментальных монографиях «Прикладная теория виброзащитных систем» (1980), «Теория вибрационной техники и технологии» (1981) и «Колебания оболочек в жидкости» (1983). В 1978–1981 годах под редакцией К.В. Фролова и по его инициативе издательством «Машиностроение» выпускается шеститомный справочник «Вибрации в технике».
Значительный интерес среди ученых и конструкторов, инженеров и специалистов машиностроения вызвала вышедшая в эти годы монография К.В. Фролова «Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения» (1984) в научной серии «Основы проектирования машин», инициатором создания которой был К.В. Фролов.
Закономерным продолжением и развитием исследовательских работ К.В. Фролова в области нелинейных колебаний механических систем и изучения проблем вибрационной техники явилась монография «Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии», подготовленная в соавторстве с его учеником А.А. Алифовым (1985).
В 1980-х годах также выходят две научно-популярные книги: «Вибрация – друг или враг?» (1984, в соавторстве с Ф.М. Диментбергом) и «Вибрация в технике и человек» (1987), в которых убедительно показано, что с развитием современной техники возникает новый, весьма важный аспект изучения колебаний и вибраций – влияние этих факторов непосредственно на человека. Обе книги вышли массовым тиражом и получили признание прессы и читательской аудитории, а в 2005 году переизданы.
В 1982 году в академической серии «Научно-биографическая литература» издается монография К.В. Фролова, А.А. Пархоменко, М.К.Ускова «Анатолий Аркадьевич Благонравов, 1894–1975». Книга, посвященная жизни, творчеству, многолетней научно-организаторской и международной деятельности видного ученого нашей страны, была издана массовым тиражом, получила широкое признание, позже издавалась на английском языке.
В начале 1990-х годов выходит в свет обобщающая фундаментальная монография академика К.В. Фролова «Наука в стратегии развития» (1991), изданная в авторитетной академической серии «Наука. Мировоззрение. Жизнь», в основу которой легли результаты многогранной творческой деятельности К.В. Фролова, изложенные в целом ряде монографий, статей, выступлений.
С 1984 по 1996 годы К.В. Фролов – вице-президент Академии наук СССР (РАН).
В течение семи лет – с 1985 по 1992 год – он возглавлял одно из наиболее крупных по научному потенциалу в Академии наук Отделение проблем машиностроения, механики и процессов управления.
С 1987 года новой и весьма ответственной сферой деятельности для К.В. Фролова явилась его научная и организаторская работа в качестве генерального директора Межотраслевого научно-технического комплекса (МНТК) «Надежность машин». Институт машиноведения стал учредителем и ведущей организацией в этом МНТК, объединившем около 60 институтов, производственных предприятий, КБ и вузов. В рамках деятельности МНТК «Надежность машин» развернуты работы по внедрению новых организационных форм поддержки инноваций и передаче предприятиям машиностроительного комплекса опыта оборонных отраслей в области расчетов на прочность и надежность, использования прогрессивных технологий, технической диагностики и испытаний.
В трудные годы распада СССР, становления Российской Федерации как самостоятельного государства, перехода от плановой к рыночной экономике академик К.В. Фролов приложил много сил к поиску эффективных путей сохранения науки, научных кадров и исследовательских организаций в целом по стране и в Академии наук в особенности. Институт машиноведения под его руководством сохранил основной кадровый состав и высокий научный потенциал. Коллектив института удалось включить в решение ряда комплексных научных программ, финансируемых государством и являющихся приоритетными. Институт курирует ряд важных международных проектов с государствами – членами СНГ и странами дальнего зарубежья. Уникален опыт совместной работы ИМАШ, организованной К.В. Фроловым в годы перестройки, с известными фирмами США «Макдоннел Дуглас» и «Боинг» на контрактной основе по решению целого комплекса проблем в области авиационной и космической техники, в том числе использования композитных материалов для изготовления ракетных баков для горючего, подавления микрогравитационных воздействий в космических аппаратах, создания комфортных условий для работы космонавтов и других.
Плодотворной оказалась реализация идеи академика К.В. Фролова о создании ассоциации «Объединенный институт машиноведения», что позволило комплексно решать проблемы техногенной безопасности, успешно издавать многотомный капитальный труд «Безопасность России».
Академик К.В. Фролов был одним из инициаторов новой общегосударственной программы «Безопасность». Программа, осуществляемая с начала 1990-х годов, направлена на разработку научных основ, методов, критериев формирования и средств обеспечения безопасности рабочих процессов и технологий, машин, конструкций и сложных технических систем, людей и окружающей среды при возникновении техногенных, природных и природно-техногенных катастроф. С целью реализации основных направлений программы предусмотрена организация тесного международного сотрудничества с участием США, Японии, Норвегии, Великобритании, Нидерландов, Франции, КНР, Южной Кореи и многих других стран в области безопасности технических систем, людей и окружающей среды при содействии ООН. Предусмотрено создание единых международных норм и требований безопасности.
К.В. Фролов внес немалый вклад в научную и преподавательскую деятельность в высшей школе. С 1961 года он преподавал, а с 1973 по 1976 год заведовал кафедрой «Теоретическая механика и теория машин и механизмов» в Московском технологическом институте легкой промышленности.
В 1976 году в МВТУ имени Баумана (МГТУ) он возглавил кафедру «Теория машин и механизмов». Им была предложена новая концепция преподавания курса «Теория машин и механизмов», учитывающая современное состояние и новые задачи механики. Новый учебник по этому курсу выдержал три издания. Под редакцией К.В. Фролова и Е.И. Воробьёва издано оригинальное учебное пособие для высших технических учебных заведений «Механика промышленных роботов» (1988, 1989).
С 1977 года К.В. Фролов являлся главным редактором академического журнала «Машиноведение» (с 1990 г. «Проблемы машиностроения и надежности машин»). Был главным редактором международного журнала «Проблемы машиностроения и автоматизации», возглавлял редакционный совет серии книг «Научно-технический прогресс в машиностроении». В конце 1980-х годов К.В. Фролов возглавил творческий коллектив по подготовке уникального научного издания – многотомного энциклопедического справочника «Машиностроение», многие годы являлся председателем редакционного совета и главным редактором издания. Был председателем правления Международной научно-просветительной ассоциации «Знание», президентом Международного гуманитарного фонда «Знание» имени С.И. Вавилова.
Научный авторитет академика К.В. Фролова был признан многими академиями и институтами мира. Константин Васильевич Фролов был действительным членом Российской академии наук, Российской академии сельскохозяйственных наук, Международной академии информатизации, почётным президентом Российской и Международной инженерных академий.
Он являлся членом Королевской инженерной академии Великобритании (1990), одним из шести отечественных ученых, избранных почетными иностранными членами Королевской Инженерной академии Швеции. Был почётным доктором Мадридского политехнического университета, Краковской горно-металлургической академии (Польша), Магдебургского университета, университета Флориды (США), Международного университета высшего образования (Вена, Австрия), Тяньджинского политехнического университета (Китай), университета города Патра (Греция), Ростовского государственного университета, Политехнического университета Молдовы, Грузинского технического университета, иностранным членом Национальной академии наук Беларуси, Украины, Грузии, Королевской инженерной академии Великобритании, Норвежской академии технологических наук, пожизненным членом Американского общества инженеров-механиков, Национальной инженерной академии США, Югославской, Сербской, Чехословацкой национальных академий, Шведской Королевской академии технических наук, Общества материаловедов Индии, почётным членом Международной федерации по теории машин и механизмов, Общества фундаментальных исследований гуманитарных наук (США), Шведского вибрационного общества, Общества механиков Польши, Вьетнамской ассоциации механиков, Словацкого научного общества по механике машин.
Академик К.В. Фролов – Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской (1988), Государственной премии СССР (1986), премий Совета Министров СССР (1983, 1990), премий правительства Российской Федерации в области науки и техники (1998, 2000, 2002). Награжден орденом «За заслуги перед Отечеством» III степени, двумя орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени, медалью Л. Эйлера АН СССР (1985), золотой медалью имени Аурела Стодолы Словацкой академии наук за цикл работ по теории колебаний в нелинейных системах (1973), серебряной медалью Чехословацкой академии наук «За заслуги перед наукой и человечеством» (1982), золотой медалью имени Михайло Пупина (Югославия), золотой медалью имени Н.И. Мусхелишвили (Грузинской академии наук).