Как Россия испытывает самолеты будущего

Boris Paleev написал(а) к All в Dec 18 20:14:20 по местному времени:

Нello All!


Деловая газета "Взгляд"
https://vz.ru/society/2018/12/1/953216.html

Как Россия испытывает самолеты будущего

1 декабря 2018, 15::45
Фото: tsagi.ru
Текст: Константин Меринов



Новый космический корабль "Федерация" и самый современный лайнер МС-21, небоскребы "Москва-Сити" и монумент "Родина-мать" в Волгограде. Что объединяет столь разные объекты? Они все проходили испытания в ЦАГИ - Центральном аэрогидродинамическом институте, который 1 декабря отмечает вековой юбилей. Чем сейчас занимается легендарная научная организация?

Недавно на заседании президиума Российской академии наук рассуждали о приоритетах авиационной науки. Свою точку зрения высказал и научный руководитель ЦАГИ, академик РАН Сергей Чернышев: "Сегодня есть очень серьезные вызовы для всей нашей авиационной науки - скажем, достичь в восемь раз больший уровень безопасности. Если сейчас мы имеем примерно одну аварию на миллион вылетов, то это будет одна авария на восемь миллионов вылетов. И решится это за счет интеллекта, за счет более надежных конструкций".

Сейчас в ЦАГИ испытывают новый среднемагистральный лайнер МС-21. Месяц назад статические испытания планера самолета на максимальную нагрузку при посадке прошли с положительным результатом: основные силовые элементы конструкции выдержали расчетные нагрузки.



"Обычно максимальная нагрузка в полтора раза больше той, которая согласно статистике хотя бы раз встречается за время эксплуатации самолета, - утверждает Сергей Чернышев в интервью "Российской газете". - Возьмем жесткую посадку - это пиковая нагрузка на крыло, шасси и т.д. Все это нужно смоделировать. В рамках испытаний необходимо подтвердить, что лайнер остается прочным, полностью выдержав 180 тысяч циклов нагружений, характерных для реальной эксплуатации".

"Двадцать первый" уже летает, совершая испытательные полеты - их еще предстоит сделать несколько сотен. "Сейчас идут тесты на сваливание, - рассказывает Александр Рубцов, президент компании "Гражданские самолеты Сухого" - разработчика МС-21. - Впереди оценка взлетно-посадочных характеристик лайнера, испытания в различных климатических условиях - зимой, летом, на влажной полосе и на ледяной ВПП".

Первым делом самолеты

Рассказывая об испытаниях МС-21, нужно добавить, что через аэродинамические трубы ЦАГИ "пролетели" практически все гражданские и военные самолеты СССР и России.

С момента зарождения авиации и до настоящего времени создание каждого нового самолета - эксперимент. В разработке новых крылатых машин ЦАГИ играл две роли. На первом этапе ученые формулировали рекомендации конструкторским бюро, а потом испытывали готовый летательный аппарат и давали ему экспертную оценку

Так, специалисты ЦАГИ в 1960-е годы предложили компоновки самолетов МиГ-23, Ту-22М, Ту-160, Су-24 с крылом изменяемой стреловидности, проводили исследования транспортных Ил-76 и Ан-124. Позже научный задел использовался при создании истребителей четвертого поколения - Су-27 и МиГ-29. Много внимания уделялось и пассажирским лайнерам - после испытаний в ЦАГИ в воздух поднялись первый реактивный Ту-104 и многие другие, среди которых Ил-62, Ту-154, Ил-86, Ил-96, Ту-204, Ту-334, а также единственный в СССР и один из двух в мире сверхзвуковой авиалайнер Ту-144.

В ЦАГИ прошли испытания и новейшие образцы авиационной техники: пассажирские самолеты "Сухой Суперджет 100" и МС-21, Ил-476 (модификация знаменитого военно-транспортного Ил-76), многоцелевой сверхманевренный истребитель Су-35, учебно-боевой Як-130, легкий транспортник Ил-112, истребитель пятого поколения Су-57. И конечно, вертолеты. К примеру, сейчас проводятся исследования винтокрылых летательных аппаратов принципиально нового типа - с останавливаемым винтом-крылом, что позволит существенно повысить скорость полета.

В 1989 году летчик-испытатель Виктор Пугачев, пилотировавший Су-27, показал на Парижском международном авиасалоне доселе невиданную фигуру высшего пилотажа - горизонтально летящий самолет вдруг вставал на хвост, резко сбрасывая скорость, а потом без потери высоты вновь переходил в горизонтальный полет. Зрители были в восторге, зарубежные специалисты озадачены: возможности всепогодного истребителя - фантастические. А готовился этот маневр три года.

Вначале ученые просчитали теоретическую возможность его совершения, потом последовало "полунатурное моделирование" - продувка самолета в трубе с летчиком на борту. Самолет, оставаясь в бешеных потоках воздушных струй неподвижным относительно земли, совершал волей пилота эти самые рекордные эволюции. Маневр устами ученых назывался "динамический выход на большие закритические углы атаки", зрители авиа-шоу окрестили его "полетом хвостом вперед", а после демонстрации эта фигура высшего пилотажа получила свое настоящее имя - "Кобра Пугачева".

"В авиационной науке исключительно важен эксперимент, - объясняет научный руководитель ЦАГИ, академик РАН Сергей Чернышев. - Подавляющее большинство проблем не поддается аналитическому решению из-за огромного числа влияющих факторов. Наблюдения и опыт позволяют построить адекватные математические модели и дать на их основе методы инженерных расчетов".

На сверхзвуке

Прошло полвека с момента создания первого поколения сверхзвуковых пассажирских самолетов, но исследования в этой сфере авиации никогда не прекращались. Главным технологическим вызовом является обеспечение высокой аэродинамической эффективности самолета при соблюдении жестких ограничений на шум и звуковой удар.

По мнению Сергея Чернышева, и европейский "Конкорд", и советский Ту-144 были нормальные с точки зрения норм летной годности самолеты, но экономически очень неэффективные. К тому же производили очень сильный звуковой удар, а люди очень нервно на это реагировали. Например, США, не имевшие подобных самолетов, запретили у себя сверхзвуковые полеты над населенными районами.

"Уровень технологии сегодня таков, что мы технологически подошли к совершенно новому рубежу, когда полет на сверхзвуке над населенными территориями становится возможным, - утверждает научный руководитель ЦАГИ. - Наши исследования и испытания в аэродинамических трубах доказывают: самолет может быть сделан с хорошей аэродинамикой и очень низким уровнем звукового удара".

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института прекрасно понимают, как должен выглядеть такой самолет, какие иметь потребительские качества. Уже существует проект сверхзвукового делового самолета на 12-16 пассажиров, в разработке которого участвуют ЦАГИ, КБ Сухого и ряд европейских компаний. Рассматривается самолет с крейсерской скоростью 1,8-2 Маха - примерно в два раза быстрее скорости звука.

Авиационные аналитики уверяют, что имеется нереализованная на рынке потребность в быстрых перелетах деловых людей. Самолеты должны летать трансатлантическими маршрутами на расстояние не меньше семи-восьми тысяч километров и перевозить до 15 пассажиров.

Расчеты ЦАГИ показывают, что до летающего прототипа нас отделяют 10-15 лет, но возможно уже в ближайшее время появится летающий демонстратор, облик которого прорабатывается. "Его главная задача - продемонстрировать основные технологии создания сверхзвукового самолета с низким уровнем звукового удара, - уточняет Чернышев. - Это необходимый этап работы. Серийный же сверхзвуковой самолет нового поколения может появиться на горизонте 2030 года".

"Федерацию" продули в трубе

Конструкцию перспективного космического корабля "Федерация" доработали после испытаний его модели в аэродинамических трубах. Об этом сообщил ТАСС Кирилл Сыпало, гендиректор Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского.

В ходе модельных испытаний изучалась аэродинамика и теплообмен нового пилотируемого транспортного корабля (ПТК) "Федерация", который разрабатывается коллективом РКК "Энергия". Полученные данные позволяют выяснить, как распределяется температура по поверхности возвращаемого аппарата на участке спуска, и уточнить необходимую толщину теплозащиты. Исследования проводятся в аэродинамических трубах ЦАГИ, которые являются самыми большими в России и позволяют испытывать модели в широком диапазоне скоростей - от дозвуковых до гиперзвуковых.

Корабль "Федерация" предназначен для доставки людей и грузов на околоземную орбиту и даже в дальний космос. Начало его летных испытаний запланировано на 2023 год.

Не только космос с авиацией

Аэродинамика - наука сложнейшая. Впервые фундаментальную теорему о подъемной силе доказал Н. Е. Жуковский, опубликовавший в 1912 году книгу "Теоретические основы воздухоплавания", но развитие теории продолжается и поныне. Поэтому в ЦАГИ проходят испытания все создаваемые в России летательные аппараты. И не только они...

За век работы в Центральном аэрогидродинамическом институте доводилось "продувать" в трубах скоростные поезда, автомобили, мосты, небоскребы, ветросиловые установки и другие промышленные объекты. Многолетний опыт, накопленный в ЦАГИ, оказался востребован в других отраслях, в том числе при проектировании и строительстве высотных объектов - зданий, мостов, дымовых труб и гигантских монументов.

Впервые специалисты ЦАГИ столкнулись с подобным исследованием в семидесятых годах прошлого столетия. Меч у монумента "Родина-мать", возведенного в Волгограде на Мамаевом кургане, под воздействием ветра начал раскачиваться. В конструкции образовались опасные трещины. С целью выявления причин колебаний модель памятника испытали в аэродинамической трубе. В результате ученые предложили два взаимно дополняющих способа - выполнить продольные щели в гранях меча и установить динамический гаситель колебаний (ДГК). Он представляет собой маятник со специальными демпферами, похожими на автомобильные амортизаторы: при колебаниях меча маятник качается - демпфер поглощает энергию. Чтобы установить новый меч, пришлось немало потрудиться, но после в итоге колебания снизились до допустимого уровня.

Использовали ДГК и при возведении монумента Победы на Поклонной горе. Самый крупный из динамических гасителей колебаний - десятитонный - расположен за спиной фигуры Ники, венчающей стелу. Система постоянного мониторинга, которая следит за состоянием памятника, показывает, что с монументом всё в порядке.

Текст: Константин Меринов



Best regards, Boris

--- Ручка шариковая, цена 1.1.5-021027