Оркестр из ветра и аэродинамических труб

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Николая Жуковского (ЦАГИ), расположенный в подмосковном городе Жуковском, — главный научный и испытательный центр российской авиации. Большинство летательных аппаратов, произведенных в нашей стране начиная с середины 1930-х годов, прошли через Центральный аэрогидродинамический институт. Перед тем как подняться в небо, самолеты проходят тысячи всевозможных испытаний, в том числе уникальные аэродинамические трубы, благодаря которым ЦАГИ знаменит на весь мир. По словам сотрудников института, в них можно смоделировать практически любые условия полета со скоростями от самых малых до сверхзвуковых. 

По давно сложившейся традиции всех гостей института первым делом отводят в зал, где расположена Т-101 — самая большая дозвуковая аэродинамическая труба в Европе. Первое впечатление — словно находишься на съемочной площадке фантастического фильма. Над пространством огромного ангара нависает сопло размером 24 на 14 м, снабженное двумя вентиляторами, способными выдавать воздушный поток, движущийся со скоростью 52 м/с. Сам летательный аппарат (с фюзеляжем до 30 м длиной и размахом крыльев до 18 м) или его копию крепят на специальной телескопической вращающейся установке, расположенной напротив гигантского сопла. Так, чтобы испытуемую машину обдувало с максимальной силой и со всех сторон.     

"Это называется обращенное движение, когда самолет стоит на месте, а воздух, наоборот, двигается. Скорость до 52 м/с соответствует взлету и посадке самолета, и мы можем проверить силу сопротивления, устойчивость и управляемость. Такие испытания показывают, как работают предкрылки, закрылки, элероны, воздухозаборники, рули высоты и другие агрегаты самолета. Также эта испытательная площадка помогает изучить влияние на машину углов атаки", — говорит ведущий инженер центра "Аэродинамика силовых установок" ЦАГИ Анатолий Сойнов.          

По его словам, разрешение на первый вылет самолеты получают только в том случае, если главная труба не выявит никаких нареканий. В противном случае машины отправляют на доработку.   

С особой гордостью ученые ЦАГИ отмечают, что во время Великой Отечественной войны через Т-101 прошли главные боевые самолеты страны. Кроме них, труба позволила подробно изучить трофейные самолеты противника, а также самолеты, поставляемые союзниками.  

Также в трубе Т-101 можно испытывать вертолеты, аварийно-спасательные капсулы космических кораблей, парашютные системы, а также объекты, которые не имеют отношения к авиации. Как оказалось, труба вполне пригодна для проверки на аэродинамику моделей различных строительных сооружений и монументов. Так, "сто первая" помогла проверить на устойчивость уменьшенные копии скульптур Ленина для московского Дворца Советов, "Рабочего и колхозницы" Веры Мухиной, а также знаменитой "Родины-матери" на Мамаевом кургане в Волгограде.  

"C этим памятником были большие проблемы. Тридцатиметровый меч, который она держит в руке, нарушал аэродинамику скульптуры, угрожал ее устойчивости и сохранности. Из-за сильного ветра, обдувавшего монумент, меч мог попросту отвалиться, причем вместе с кистью руки. В связи с этим было принято решение просверлить несколько отверстий по оси орудия и подвесить к его острию груз — гаситель колебаний. После этого он перестал колебаться, проблема была решена", — рассказывает об уникальной научно-технической операции, проведенной в ЦАГИ в конце 1970-х, Анатолий Сойнов.  

Всего на территории Центрального аэрогидродинамического института 60 различных аэродинамических труб: дозвуковые, трансзвуковые, сверхзвуковые, для фюзеляжей, двигателей, вертикальные и горизонтальные. Чтобы обойти весь этот оркестр, не хватит и нескольких дней, однако еще одну эффектную установку журналистам все же показали.  

Вертикальная аэродинамическая труба Т-105 диаметром 4,5 м способна выдавать воздушный поток с максимальной скоростью 40 м/с. С ее помощью проводят исследования всех уровней сложности, в том числе на штопор (неуправляемое движение самолета на закритических углах атаки). По словам сотрудников ЦАГИ, здесь побывали все основные модели вертолетов "Ми", "Ка", в том числе новейшего "Ка-62", "Ансата", самолетов "МиГ", "Як", "Су", а также перспективного МС-21. А еще испытания в Т-105 доказали возможность выполнения многих известных фигур высшего пилотажа, в том числе знаменитой "кобры" Пугачева (впервые была выполнена летчиком-космонавтом Игорем Волком, затем на авиасалоне в Ле Бурже — заслуженным летчиком-испытателем СССР, Героем Советского Союза Виктором Пугачевым).

Для боевых и гражданских пилотов

Одно из основных направлений работы ЦАГИ — обучение летного состава и сопровождение летных испытаний. Для этого на одной из площадок института смонтированы специальные пилотажные стенды. Один из них совсем новый — создан для моделирования динамики полета, изучения характеристик управляемости и отработки функций системы управления магистрального самолета. Комплекс представляет из себя кабину, в которой все как в настоящем лайнере. Компьютеры и проекторы позволяют выполнять полеты в условиях, максимально приближенных к реальным.   

"Сейчас на этом стенде отрабатываются цифровые системы управления и связанные с ними функции перспективного лайнера МС-21. Здесь летчики испытывают все новшества, разработанные для лайнера, например боковые активные ручки управления, которые совместили в себе преимущества обычной боковой ручки и штурвала. Устройство обеспечивает пилоту обратную связь по аэродинамическим условиям полета и приближению к полетным ограничениям", — рассказал журналистам Сергей Баженов, начальник отделения динамики полета и систем управления летательных аппаратов ЦАГИ.

Рядом находится еще одна пилотажная установка — комплекс ПС-10М, на котором отрабатывается тактика ведения одиночного и группового воздушного боя, полет в строю, посадка на авианосцы, проверяются характеристики маневренности и вооружения современных и перспективных боевых самолетов. Здесь же летчики-испытатели проходят подготовку к выполнению сложных режимов полета.  

Ощущения реального полета создает подвижная кабина и уникальная система визуализации комплекса, которая обеспечивает углы обзора внешней обстановки 240° по горизонтали и 140° по вертикали, как из кабины настоящего военного самолета. За создание обстановки за бортом отвечают восемь проекторов, передающих картинку на сферический экран диаметром 8 м. 

10 тыс. полетов за полгода

В еще одном впечатляющем своими размерами зале ЦАГИ проходят проверку натурные конструкции самолетов и вертолетов. По словам начальника отделения ресурса и надежности конструкций летательных аппаратов Станислава Дубинского, оборудование, которым располагает ЦАГИ, способно нагружать узлы самолетов так, словно они совершают по 1,5–2 тыс. полетов в месяц. 

"В зале ресурсных испытаний мы имитируем полный жизненный цикл самолета в эксплуатации. Все нагрузки, которые он испытывает за время своей эксплуатации, мы создаем здесь, — говорит Дубинский, стоя под крылом исследуемого МС-21. — Это отсек фюзеляжа с крылом. Конструкция полностью из российского материала. Наше крыло ведет себя под нагрузкой не хуже импортных. Используемый в нем композит надежный и прочный", — заключает начальник отдела ресурса.    

Рядом к проверке на прочность конструкций готовится еще один полностью импортозамещенный самолет SSJ NEW, испытания которого в ЦАГИ, по словам специалистов института, завершатся в конце осени 2023 года.  

"Испытательный стенд для SSJ NEW уже практически готов, и в начале мая мы планируем начать его испытания. В самолете использован ряд новых материалов отечественного производства, новые шасси, новые двери, крепеж, стекла и другие элементы", — сообщил журналистам Станислав Дубинский.  

Авиатехника будущего 

По словам генерального директора ЦАГИ Кирилла Сыпало, МС-21 и "Сухой Суперджет" в настоящее время проходят финальные испытания для получения сертификатов типа (документ, выданный государством разработчику для определения типовой конструкции воздушного судна и подтверждения соответствия этой конструкции нормам летной годности) в новых конфигурациях в рамках программы импортозамещения. 

"Для нас наступает очень важное событие — 105 лет институту. Мы встречаем эту дату достаточно уверенно, мы состоятельны в финансовом плане, у нас много работы, и мы активно участвуем в программе создания современной авиационной техники. Это прежде всего наши флагманы МС-21 и новый "Сухой Суперджет", которые, как вы видели, активно проходят ресурсные испытания. Развивается и вертолетная тематика, проектирование винтокрылых машин совершенно новых схем", — сказал на итоговой пресс-конференции гендиректор ЦАГИ.

Будущее отечественной авиации, по мнению Кирилла Сыпало, связано и с развитием электрических технологий. Сегодня это одно из главных направлений научной работы ЦАГИ, в рамках которой специалисты изучают возможность создания винтового электрического двигателя и вспомогательных систем управления, которые вместо привычной пневматики используют электроэнергию. 

Одновременно институт разрабатывает проект пассажирского гиперзвукового самолета на двигателях на жидком водороде. Такая машина позволит в разы сократить время доставки пассажиров и грузов на удаленные расстояния. 

Кроме этого, в подобных лайнерах будущего, говорят специалисты ЦАГИ, с большой долей вероятности будут широко применяться технологии искусственного интеллекта. Это позволит увеличить степень автоматизации полета, и не исключено, что через 20–30 лет для управления таким летательным аппаратом будет достаточно уже только одного пилота.   

О создании ЦАГИ

Основатель ЦАГИ — профессор Императорского технического училища и Московского государственного университета Николай Егорович Жуковский — обладал очень глубокими познаниями в высшей математике и инженерных науках. Неудивительно, что вокруг этого человека сплотился коллектив студентов, одержимых идеей практического воздухоплавания. Его теоретические работы в области авиации, практический опыт создания аэродинамических труб в МГУ, ИМТУ и проводившиеся в этих лабораториях исследования послужили фундаментом для развития авиационной науки в России.

В 1918 году студенты и ученики Жуковского сумели убедить своего учителя обратиться к новым властям с предложением о создании в Советской России комплексного научного центра. Инициатива профессора Жуковского была поддержана руководителем Научно-технического отдела Высшего совета народного хозяйства Николаем Горбуновым, и 1 декабря 1918 года Центральный аэрогидродинамический институт (сокращенно — ЦАГИ) начал работу. После смерти Жуковского в 1921 году ЦАГИ возглавил его соратник — Сергей Чаплыгин, видный ученый в области механики, внесший важнейший вклад в формирование научного облика института.

О самолетах МС-21 и SSJ NEW

Самолет SSJ New — модификация самолета Superjet 100, относящегося к семейству региональных судов, с максимальным импортозамещением компонентов и систем. Минпромторг инициировал проект Superjet New после введения против России западных санкций. Одновременно с импортозамещением компонентов будут также совершенствоваться процессы, связанные в том числе с надежностью систем, повышением комфортности, безопасности и поддержанием летной годности. В конце 2023 года в эксплуатацию будут переданы два самолета SSJ New с отечественным двигателем ПД-8. 

МС-21 ("Магистральный самолет XXI века") — российский проект семейства ближне- и среднемагистральных реактивных пассажирских узкофюзеляжных самолетов. Является вторым после Superjet масштабным российским проектом в области гражданской авиации, который создан без советского задела. Он рассчитан на осуществление полетов на расстояния порядка 6 тыс. км и создается в качестве замены лайнерам Ту-154 и Ту-204/214, а также самолетам зарубежного производства Airbus А320, Boeing 737 и другим.