Самолетостроение

ЦАГИ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского – крупнейший государственный научный центр авиационной и ракетно-космической отрасли России. Здесь традиционно решаются сложнейшие задачи фундаментального и прикладного характера в областях аэро- и гидродинамики, аэроа­кустики, динамики полета и прочности конструкций летательных аппаратов, промышленной аэродинамики. Среди основных векторов развития ЦАГИ сегодня – создание авиационного транспорта нового поколения, цифровизация, модернизация уникальной эксперимен­тальной базы и многое другое.

99.jpg

Кирилл Иванович СЫПАЛО, Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», член-корреспондент РАН

В фокусе внимания специа­листов института в настоящий момент – магистральные и сверхзвуковые самолеты, винто­крылая авиация и др. Летательные аппараты, над которыми работают ученые ЦАГИ, находятся на различных стадиях исследований. Прежде всего можно говорить о самолете МС-21 – революционном во многих отношениях авиалайнере, главным достоин­ством которого является широкое применение компо­зитных материалов в высоконагруженных элементах. Эту задачу совместно решают прочнисты, аэроди­намики института, специалисты ЦАГИ по безопас­ности полетов.

Применение неметаллических материалов показало, что те плюсы, которые можно из этого получить, разумно переводить в аэродинамическую плоскость: например, применять крыло большего удлинения, чем на самолетах предыдущего поколения. На эту тему была проведена большая работа ученых комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов ФГУП «ЦАГИ». Сегодня идут сертифика­ционные испытания МС-21 с участием института. Особое внимание уделяется изучению конструкции крыла самолета из отечественных композиционных материалов. Кроме того, параллельно с летными испытаниями опытных машин на пилотажных стендах ЦАГИ организованы исследования комплексной системы управления самолета, в ходе которых отраба­тываются алгоритмы, не допускающие попадания авиалайнера в сложные полетные ситуации.

D.jpg

Пассажирский самолет нового поколения МС-21-300 в лаборатории статических испытаний

«Мы надеемся, что в ближайшие годы наш перспек­тивный самолет выйдет на авиационный рынок», – говорит генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало.

Еще одна знаковая тема для института – создание сверхзвукового гражданского самолета (СГС). Это и оценка уровня звукового удара, и отработка ключевых технологий, обеспечивающих его снижение, и комплексная интеграция технологий в техническом облике СГС. На международном авиакосмическом салоне МАКС-2019 специалисты ЦАГИ представили масштабную модель сверхзвукового делового лайнера, которая вызвала большой интерес у отечественных и зарубежных специалистов. На сегодняшний день в Министерство промышленности и торговли РФ направлено Техническое предложение на демон­стратор комплекса технологий СГС, который предла­гается разработать с применением двигателей и агрегатов существующей авиационной техники. Его основная задача – продемонстрировать правильность выбора концепции воздушного судна, а также эффек­тивность и реализуемость определяющих критических технологий в условиях реальной атмосферы.

12.jpg

Модель сверхзвукового делового самолета на МАКС-2019

В настоящее время институт проводит исследо­вания в рамках комплексного научно-технологического проекта (КНТП) «СГС-Т1» под руководством НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» с участием ЦИАМ, ГосНИИАС и др. Основная задача центра авиационной науки в этом проекте – разработка и интеграция ключевых для СГС технологий с целью формирования облика и размерности перспективных СГС ближне- срочной временной перспективы. Среди них – способы снижения шума в районе аэропорта и обеспечения комфорта пассажиров, перспективные конструктивно- технологические решения, повышение эффективности входных и выходных устройств силовой установки, разработка методов оценки характеристик звукового удара.

С целью формирования отечественной базы фундаментальных знаний по тематике сверхзвукового пассажирского самолета в 2019 году ЦАГИ выступил с инициативой создания и развития научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Сверхзвук». В рамках нацпроекта «Наука» заявка института прошла конкурсный отбор по приоритету научно- технологического развития «Интеллектуальные транспортные и телекоммуникационные системы, исследование и эффективное освоение геосферы Земли и окружающей Вселенной (космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики)». Утверждена программа НЦМУ и структуры органов управления, определены основные направления деятельности центра, выделено пять научных лабораторий. В ходе работы НЦМУ ожидается получить такие прорывные результаты, как инновационные футуристические конфигурации СПС с низким уровнем звукового удара и шума, технология многокритериального проектирования летательного аппарата, система отображения информации на базе технического зрения и AR (технология допол­ненной реальности) в кабине пилота, новые матема­тические модели и цифровые двойники, обеспечи­вающие прорыв в авиастроении, и многое другое.

Большое внимание уделяется в ЦАГИ формиро­ванию комплекса базовых технологий для пасса­жирских самолетов следующего поколения. К насто­ящему времени подготовлены технические предло­жения на летающую лабораторию для демонстрации технологии ламинаризации (на базе самолета Sukhoi Superjet 100), разработаны предварительные конструктивные решения по ламинаризированной консоли крыла, определен объем изменений по функциональным системам, испытана аэродинами­ческая модель демонстратора, сформирован банк данных аэродинамических характеристик.

На последующие два года запланированы работы по импортозамещению технологий в базовой конфи­гурации пассажирского лайнера SSJ100. Впослед­ствии на этой основе планируется создание нового семейства самолетов – так называемых SSJ-New.

Если говорить о транспортной авиации, то здесь специалисты института изучают самые разные компо­новки: двухфюзеляжные транспортные самолеты, воздушные суда с очень большой грузоподъем­ностью. В фокусе внимания аэродинамиков – и аппараты, способные летать как на большой высоте, так и вблизи земли, используя экранный эффект. Названные компоновки прорабатываются коллек­тивами молодых специалистов под руководством признанного лидера в данной области, известного ученого А.В. Петрова.

88.jpg

Испытания модели перспективного магистрального самолета в схеме «Летающее крыло»

Отдельно хочется остановиться на проекте тяжелого транспортного самолета «Слон», который выполняется по государственному контракту с Министерством промышленности и торговли Российской Федерации. Этот летательный аппарат призван прийти на замену советского тяжелого дальнего транспортного Ан-124 «Руслан»; планируется, что он сможет перевозить крупногабаритные грузы весом до 180 тонн на расстояния порядка семи тысяч километров. Ученые ЦАГИ определили концепцию будущего воздушного судна, после чего стартовал цикл научных исследо­ваний. На сегодня уже изучена аэродинамика «Слона» на разных скоростях полета, по результатам испытаний планируются работы по усовершенствованию аэроди­намической компоновки.

Следующая, не менее важная задача – развитие винтокрылых летательных аппаратов. В 2019 году в ЦАГИ был разработан демонстратор технологий беспилотного воздушного судна с останавливаемым несущим винтом-крылом, проведен цикл исследований в вертикальной аэродинамической трубе с получением характеристик управляемости объекта на различных режимах полета. Также был организован первый этап летных испытаний на гоночной площадке. Определен перечень доработок, необходимых для дальнейших летных исследований: повышение жесткости несущей системы, усовершенствование системы управления, блока питания электросистемы и др. Следующий этап работ может быть ориентирован на создание летающего демонстратора, что, безусловно, потребует координации усилий ЦАГИ, АО «Вертолеты России» и ПАО «ОАК».

8.jpg

Испытание на прочность «черного крыла» самолета МС-21 в ЦАГИ

Из ряда других направлений, которые разви­ваются сегодня в институте, можно назвать вопросы аэродинамического нагрева на больших скоростях, физики обледенения летательных аппаратов и защиты самолетов от этого явления, космическую тематику и многое другое.

Помимо работы над объектами, важнейшей задачей ЦАГИ является формирование научно-технического задела для создания новых перспективных образцов авиационной техники. В качестве примера можно привести компоновки с различными вариантами интеграции двигателя и планера. Одна из них – это «летающее крыло», работа над которым идет больше 25 лет. В отличие от схемы классического типа, здесь много сложных и порой неожиданных задач. Для их решения требуется тщательная проработка на уровне как расчетов, так и экспериментов.

В завершение отметим, что в 2020 году ЦАГИ выполняет исследования по более чем десяти государ­ственным контрактам Минпромторга России. Среди них – научно-исследовательские работы под шифрами «Робот» (создание роботизированных беспилотных авиационных систем гражданского назначения), «Порыв 2021» (разработка комплексных решений для создания эффективных металлокомпозитных авиаконструкций), «Архитектор 2021» (формиро­вание комплекса программных средств для обликового проектирования перспективной авиационной техники), «МА 19-20» (ключевые технологии для малой авиации нового поколения), «Цифра» (цифровое обеспечение аэродинамического эксперимента) и другие.

«Важные задачи, которые мы ставим перед собой на настоящий момент, – обеспечение вычислительного эксперимента, освоение которого позволит нам занять ведущие позиции в авиационно-космической отрасли, модернизация экспериментальной базы, активное участие в национальных проектах. Все это позволит нам еще более эффективно иссле­довать отечественные перспективные летательные аппараты, а также плодотворно работать над формированием научно-технического задела для создания прорывной авиационной техники нового поколения. Напоследок добавлю, что сегодня ЦАГИ активно развивается, амбициозен и с уверенностью смотрит в будущее», – подводит итог генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало.

Материал подготовила Любовь Капустина

Фото из архива ФГУП «ЦАГИ»

Источник: Национальный авиационный журнал «Крылья Родины» №11-12 за 2020г.

Поделиться
с друзьям