Диагноз – любовь к небу

Авиационная наука в Сибири

В Сибирском научно-исследовательском институте имени С.А. Чаплыгина я встретила людей, по-настоящему влюблённых в небо. Таким человеком был и основатель института — академик Сергей Алексеевич Чаплыгин. В связи с его столетием в 1969 году СибНИА было присвоено его имя. Вместе с начальником отдела научно-технической информации Андреем Андреевичем Калютой мы поклонились могиле великого учёного-аэродинамика, она находится здесь, на территории института по завещанию самого Сергея Алексеевича.

С разрешения руководства СибНИА Андрей Андреевич любезно показал мне основные объекты института. Сейчас, впервые за „крайние“, как говорят в авиации, 30 лет, в институте проводится масштабная реконструкция зданий и сооружений, обновляется уникальная экспериментальная база. Радостно видеть, что теперь учёные и инженеры-испытатели будут работать в обновлённых светлых помещениях с современным дизайном и даже в новом корпусе-ангаре, предназначенном для оснащения воздушных судов лётно-исследовательской базы бортовыми комплексами специального назначения.

Знакомство с институтом мы начали с корпуса №1, строительством первой очереди которого руководил С.А.Чаплыгин, с зала, в котором с 1944 года работает аэродинамическая труба Т-203. Она — дозвуковая, с максимальной скоростью воздушного потока 90 м/с. Её конструкция представляет собой замкнутый контур с открытой рабочей частью и поворотным кругом, на котором устанавливаются аэродинамические весы — внутри них для проведения исследований крепятся модели летательных аппаратов. В 50-е годы здесь испытывались также модели первых атомных подводных лодок советского ВМФ. Аэродинамическая труба использовалась и для исследований наземных транспортных средств, зданий и сооружений различного назначения.

Мы побывали в тех стенах, где работал ещё один выдающийся человек — Р. Л. Бартини. В институте помнят и чтут его имя, в отделении аэродинамики и динамики полёта летательных аппаратов установлена мемориальная доска. Андрей Андреевич подробно рассказал об этом авиаконструкторе: «Роберт Людвигович Бартини (итальянское имя — Roberto Oros di Bartini) — один из талантливейших авиаконструкторов и выдающихся мыслителей, который, к сожалению, недостаточно хорошо известен не только простому обывателю, но даже многим специалистам авиационной промышленности. По национальности он итальянец. Дворянин. Ещё в годы Первой мировой войны, воюя на стороне Австро-Венгрии против императорской России, попал в плен. Содержался в лагере военнопленных на Дальнем Востоке, где и проникся коммунистическими идеями. Возвратившись в 1920 году в Италию, вступил в Итальянскую коммунистическую партию, а в 1922 году с отличием экстерном закончил Миланский политехнический институт, получив диплом инженера-механика. Оставаться в фашистской Италии для Бартини было опасно, и руководство ИКП решило нелегально переправить его в 1923 году в советскую Россию, чтобы он смог реализовать свой уникальный интеллектуальный потенциал и помочь первой в мире Стране Советов создавать современную авиацию. Этим он начинает заниматься с первых дней нахождения в Советском Союзе и проявляет себя как талантливейший авиаконструктор и пламенный интернационалист, целью жизни которого было «… положить все силы на то, чтобы красные самолёты летали быстрее чёрных». Он создаёт ряд передовых конструкций. Например, его пассажирский самолёт «Сталь-7» в середине 30-х годов имел скоростные характеристики равные лучшим истребителям мира. Достаточно этого факта, чтобы понять уровень работ Бартини.

Позже, когда Бартини был репрессирован и находился в так называемой „шарашке“, на базе конструкции этого самолёта Владимиром Григорьевичем Ермолаевым была завершена разработка бомбардировщика ДБ-240 (Ер-2). Именно эти машины, в числе других — ТБ-7 (Пе-8), ДБ-3ф (Ил-4), в начале августа – сентябре 1941 года бомбили территорию Германии, в частности столицу Рейха — Берлин. Это был очень серьёзный факт, который показывал всему миру, что советская страна готова в этой войне выстоять и победить, что дух нашего народа и руководства СССР не сломлен. После освобождения из заключения Бартини работал в СибНИА с 1952 по 1956 год именно в этих стенах, именно здесь он создавал свою уникальную научную школу и его ученики впоследствии достигли очень серьёзных успехов в области аэродинамики, в первую очередь боевой авиации (качества истребителя Су-27 во многом определяются его „сибирской закалкой“). А в 50-годы здесь Роберт Людвигович разработал концепцию ударной сверхзвуковой стратегической системы с использованием крыла переменной стреловидности, которое имело и другие особенности, обладая уникальными характеристиками на сверхзвуковых режимах полёта. Позже подобные крылья были использованы в конструкциях первых сверхзвуковых пассажирских самолётов, у нас — Ту-144, а на Западе — европейского «Конкорда». В этих самолётах концепция А-57, созданная Бартини, просматривается очень чётко.

Позже Бартини работал над летательными аппаратами — амфибиями, причём вертикального взлёта и посадки. Это было прорывное направление: аналогов конструкции, которую он сумел спроектировать в 60-е годы, а позднее построить с использованием производственного потенциала Таганрогского авиазавода и КБ Георгия Михайловича Бериева, до сих пор никто не смог разработать. То есть „вставшая на крыло“ в СССР вертикально взлетающая амфибия ВВА-14 в том или ином виде до сих пор никем не повторена, и можно представить, на сколько десятилетий Бартини опережал конструкторскую мысль. Наши западные и восточные партнёры лишь сейчас подходят к полноценному осознанию принципов этой концепции. А Бартини, в течение долгих лет разрабатывая «Теорию межконтинентального транспорта Земли», оценив транспортную производительность судов, самолётов и вертолётов, определил, что оптимальным транспортным средством является амфибия с вертикальным взлётом и посадкой или с использованием воздушной подушки, имеющая грузоподъёмность больших судов и высокую „самолётную“ скорость. Он, подготовив проект сверхтяжёлого многоцелевого экраноплана с взлётным весом 2000 тонн, считал, и вполне справедливо, что за амфибийным транспортом, за экранопланами огромное будущее, потому что если мы взглянем с Вами на глобус, то увидим, что гигантские пространства нашей планеты покрыты водой, да и суша далеко не такая ровная, как хотелось бы для взлёта и посадки обычных самолётов. Эксплуатировать воздушные суда с минимальными затратами на инфраструктуру можно, используя именно амфибии, имеющие возможность базироваться на водной поверхности. Это рано или поздно будет окончательно осознано и на новом технологическом уровне воплощено в жизнь, жаль, что очень много времени мы потеряли, топтались на месте почти четверть века. Сейчас вновь начались разговоры, уже на государственном уровне, о том, что нужно возрождать амфибийную технику и экранопланную тематику».

У меня появился встречный вопрос: «Что такое экранопланы»?

«С „экраном“ лётчики и конструкторы познакомились с первых шагов авиации. Когда летательный аппарат приближается к земле, то зачастую лётчик начинает ощущать, что самолёт „не желает садиться“, появляется какая-то дополнительная, поддерживающая аппарат сила. Это начинает сказываться „сжатие“ воздушного потока между нижней поверхностью крыла и экранирующей поверхностью на небольших высотах полёта до десяти и чуть более метров, сопоставимых с величиной средней аэродинамической хорды крыла. Если при полёте на больших высотах подобного „сжатия“ потока не происходит, так как снизу его ничто не „подпирает“, то когда мы приближаемся к земле, рядом с нами уже находится поверхность земли, воды, снега или льда. Этот „экранный эффект“ значительно повышает подъёмную силу, уменьшает сопротивление, что позволяет уменьшить площадь крыла, расход топлива на крейсерском режиме полёта, снизив мощность маршевых двигателей, которая расходуется на поддержание в воздухе летательного аппарата, увеличить полезную нагрузку, дальность полёта, т. е. транспортную производительность. Таким образом, экраноплан — это транспортное средство, оптимизированное для использования „экрана“ на основных режимах полёта.

Выдающийся советский кораблестроитель Ростислав Евгеньевич Алексеев создал в городе Горький (в настоящее время — Нижний Новгород) КБ по судам на подводных крыльях (ЦКБ по СПК), где были разработаны уникальные конструкции экранопланов, которые сегодня известны всему миру. Достаточно упомянуть «Каспийского монстра», как его назвали на Западе, расшифровав нашу аббревиатуру КМ — «Корабль-макет». Разведывательным спутникам удалось заснять его в акватории Каспийского моря, где экраноплан проходил испытания. Алексеев, кстати, научился летать на самолётах и, будучи главным конструктором, лично принимал участие в лётных испытаниях своих аппаратов. К сожалению, до сего дня Россия оказалась не способна, по понятным причинам, этот наработанный потенциал использовать эффективно. А в советское время развитие экранопланной тематики шло достаточно активно, позже были построены пять экземпляров боевых транспортных экранопланов «Орлёнок», из них была сформирована отдельная авиагруппа на Каспии в составе авиации ВМФ Советского Союза. На сей день ни одного действующего из них не осталось. Был также разработан тяжёлый экраноплан «Лунь» — это уже ударный экраноплан, оснащённый шестью сверхзвуковыми ракетами «Москит», способными уничтожать ударные корабельные и авианосные группировки противника. При этом низколетящий экраноплан на фоне подстилающей поверхности, особенно высоких волн, теряется в засветках на экранах радаров, даже без применения средств радиоэлектронного подавления, и противодействовать такой технике очень трудно. Это с точки зрения боевого применения. Для гражданского применения экранопланы тоже имеют большие перспективы, потому что относительно обычных морских судов они значительно более скоростные, а относительно воздушных — обещают быть более экономичными. Следует отметить, что исследованиями компоновок перечисленных и многих других экранопланов занимались как раз наши специалисты-аэродинамики».

Далее мне показали помещение аэродинамической трубы Т-205М, позволяющей разгонять поток воздуха до скорости, соответствующей числу Маха 1,7. После проводимой в настоящее время модернизации планируется достичь скоростей с числом Маха более двух. Для справки: число Маха — это отношение скорости полёта летательного аппарата к скорости звука в данной среде, скорость звука в стандартных атмосферных условиях при 0°С — 331 м/с. Аэродинамическая труба активно использовалась и будет использоваться при проведении исследований моделей сверхзвуковых летательных аппаратов. Она работает с помощью привода очень высокой мощности. Значительная часть труб, которые работают со сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями потоков, — кратковременного действия. А трансзвуковая аэродинамическая труба СибНИА — непрерывного действия, что позволяет проводить исследования в совершенно иных, более комфортных для исследователей условиях.

Затем мы посетили один из трёх залов для статических и ресурсных испытаний натурных авиационных конструкций. Андрей Андреевич рассказал подробнее: «Это зал для ресурсных испытаний ближне-среднемагистрального пассажирского самолёта «Сухой Суперджет-100» («Sukhoi SuperJet-100»). Конкретно этот экземпляр самолёта был „снят со стапеля“ Комсомольского-на-Амуре авиационного завода имени Ю. А. Гагарина. Его серийный номер 95006. В Новосибирск он прибыл на борту тяжёлого транспортного самолёта Ан-124 «Руслан» компании «Волга-Днепр». Это произошло 3 ноября 2008 года. «Руслан» сел на взлётно-посадочной полосе аэродрома «Ельцовка», который находится на территории Новосибирского авиационного завода имени В. П. Чкалова. Фюзеляж «Суперджета» на автотрейлере ввезли сюда, в зал. С этого момента начался монтаж стенда, состоящего из более десяти систем, начиная с механической системы нагружения, гидравлической, включающей в себя гидравлические цилиндры двунаправленного действия с уникальными, разработанными в СибНИА и не имеющими аналогов в мире блоками управления и защиты. Воздушная (или пневматическая) система предназначена для наддува герметичного пассажирского салона и имитирует перепад давления при наборе высоты и снижении. Ведь по мере подъёма в атмосфере наружное давление падает, а внутри салона оно поддерживается примерно равным нормальному атмосферному, и поэтому разница давлений растёт. Комплексная система мониторинга конструкции с непрерывным тензометрированием состояния в критических зонах, с системами акустико-эмиссионного контроля, датчиками трещин и видеорегистраторами контролирует её так называемое напряжённо-деформированное состояние, отслеживает появление и развитие повреждений в процессе идущих уже более четырёх лет испытаний.

Стенд ресурсных испытаний ближне-среднемагистрального пассажирского самолёта «Сухой Суперджет-100»

Стенд предназначен для того, чтобы имитировать эксплуатационные нагрузки, которые воздействуют на самолёт в реальных условиях в течении всей его жизни. То есть эта реальная машина, условно говоря, „приносится в жертву“ ради безопасной эксплуатации всего парка самолётов этого типа. Если разработчики самолёта «Суперджет-100» пообещали эксплуатационщикам проектный ресурс 70 тысяч лётных часов, то мы на стенде обязаны его воспроизвести с коэффициентом надёжности. Если по условиям испытаний принят коэффициент 2, то мы „налетаем“ в условиях лаборатории, на земле, 140 тысяч часов, обязательно выявим „узкие“ места конструкции, дадим конструкторам и производственникам рекомендации, оформим заключения по результатам проведённых исследований, напишем отчёты. И это делается совершенно обоснованно. Мы несём полную ответственность за результаты нашей работы».

Стенд ресурсных испытаний самолёта «Сухой Суперджет-100» (вид на хвостовое оперение)

Фронтовой бомбардировщик Су-34 на ресурсных испытаниях в СибНИА

Грузопассажирский самолёт Су-80ГП в ожидании испытаний

Сегодня СибНИА по инициативе и под руководством директора лётчика-испытателя 1 класса Владимира Евгеньевича Барсука, создавшего в 2007 году молодёжное ОКБ, активно занимается модернизацией малой авиации, считая это направление чрезвычайно важным для поддержания жизнедеятельности и развития отдалённых северных, сибирских и дальневосточных регионов России, для будущего отечественной авиации.
Начали с модернизации заслуженных и незаменимых ветеранов — самолётов Ан-2.

В цехе модернизации самолётов Ан-2

Ввиду ограниченности объёма статьи мы, с чувством сожаления, оставляем „за скобками“ ряд интересных и важных направлений проводимых в институте исследований.

СибНИА имени С. А. Чаплыгина имеет очень богатую историю и обладает серьёзным потенциалом. От этих сильных духом, целеустремлённых и влюблённых в авиацию людей реально зависит наша безопасность, наша с вами судьба, судьба нашей Родины.

Татьяна Котляревская