CC BY
80
Том ХХХХ
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ЦАГИ 20 09
№ 1
УДК 061.6(47) ЦАГИ
ЦЕНТРАЛЬНОМУ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОМУ ИНСТИТУТУ — 90 ЛЕТ
С. Л. ЧЕРНЫШЕВ
1 декабря 2008 г. — знаменательный день для отечественной науки. 90 лет тому назад по инициативе выдающегося ученого-механика, профессора МГУ и МВТУ Н. Е. Жуковского постановлением НТО ВСНХ был образован Центральный аэрогидродинамический институт. В организации института большую роль сыграл А. Н. Туполев, а также члены кружка воздухоплавания при МВТУ, которым руководил Н. Е. Жуковский.
ЦАГИ был задуман как институт нового типа, в котором неразрывным образом должны сочетаться исследования фундаментального характера с конкретными их приложениями к решению народно-хозяйственных задач, и прежде всего задач развития авиации. Жизнь полностью подтвердила плодотворность этой идеи, и мы с полным правом можем говорить о ЦАГИ не только как об институте, сыгравшем решающую роль в создании и развитии отечественной авиации, но и как об одном из крупнейших научных центров развития механики в мире. С именем ЦАГИ связаны имена крупнейших ученых страны: Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, А. Н. Туполева, Б. Н. Юрьева, А. И. Некрасова, М. А. Лаврентьева, М. Д. Миллионщикова, Г. И. Петрова, Л. Н. Сретенского, В. В. Голубева, М. В. Келдыша, Л. И. Седова, Н. Е. Кочина, С. А. Христиано-вича, А. И. Макаревского, Л. С. Лейбензона, Л. Г. Лойцянского, М. Л. Миля, А. А. Дородницына, Г. П. Свищева, В. В. Струминского, Г. С. Бюшгенса, А. Ф. Селихова, В. В. Сычева, В. Я. Нейланда, В. А. Ярошевского и др.
Уже 14 января 1919 г., через полтора месяца после образования института, коллегия ЦАГИ постановила: «... считать необходимым иметь печатный орган под названием «Труды Центрального аэрогидродинамического института». В том же году вышел первый выпуск «Трудов ЦАГИ» со статьей Н. Е. Жуковского «О снежных заносах и заиливании рек». «Труды ЦАГИ», а в дальнейшем журналы «Техника воздушного флота», «Ученые записки ЦАГИ» выпускаются по настоящее время и публикуют важнейшие оригинальные результаты исследований ученых института.
Н. Е. Жуковский руководил ЦАГИ до самой кончины (17 марта 1921 г.). Затем до 1931 г. институт возглавлял выдающийся математик и механик С. А. Чаплыгин. В этот период осуществлялось интенсивное строительство Московской экспериментальной базы (ныне Московский филиал ЦАГИ), включающей лаборатории аэродинамики, гидродинамики, материалов, моторов и отдел конструирования самолетов. Институт постоянно расширялся. Число его сотрудников увеличилось с 41 в 1919 г. до 400 в 1926 г. С. А. Чаплыгин создал в ЦАГИ мощную школу ученых, успешно решавших назревшие к тому времени теоретические и практические проблемы механики. Существенным Николай Егорович Жуковский
Аэродинамическая труба Т-101 Зал статической прочности ЦАГИ
вкладом в авиационную науку стали разработки теории профиля крыла, воздушного винта, флаттера, устойчивости самолета и др. Были построены первые цельнометаллические самолеты. Под руководством Б. Н. Юрьева начаты работы по постройке геликоптера ЦАГИ. Ф. А. Цандер построил и испытал первый ракетный двигатель ОР-1.
Начало следующего этапа развития ЦАГИ было положено в 1932 г. обращением нового начальника института Н. М. Харламова в правительство о необходимости создания новой экспериментальной базы натурных аэродинамических и прочностных испытаний самолетов — нового ЦАГИ на территории нынешнего г. Жуковского. Менее чем за пять лет были построены аэродинамические трубы гигантских размеров для натурных испытаний самолетов (Т-101, Т-104), корпус прочности.
В строительстве принимала участие вся страна. Правительство на самом высоком уровне контролировало и помогало быстрейшему завершению строительства, так как понимало его чрезвычайную важность для обороноспособности страны. К началу Великой Отечественной войны большая часть экспериментальной базы уже функционировала.
Первоначально конкретные образцы авиационной техники (самолеты, вертолеты, аэростаты и др.) целиком разрабатывались в ЦАГИ под руководством выдающегося авиаконструктора А. Н. Туполева. Была создана серия военных, пассажирских, транспортных и спортивных самолетов АНТ (АНТ-1 — АНТ-44). Затем бурное развитие авиационной науки привело к выделению из комплекса ЦАГИ ряда отделов в самостоятельные институты, функционирующие и по сей день: Авиационного моторостроения, Гидроэнергетического, Ветроэнергетического, Авиационных материалов, Летно-исследовательского. В 1936 г. отдел самолетостроения был преобразован в завод № 156 — знаменитое Туполевское ОКБ.
В этот же период ЦАГИ участвует в строительстве дирижаблей и геликоптеров, автожиров, гидросаней, торпедных катеров. В первой очереди московского метро устанавливаются разработанные в ЦАГИ вентиляторы. На сконструированных цаговских самолетах были установлены новые мировые рекорды.
На самолете АНТ-25 в 1936 г. В. П. Чкалов, Г. Ф. Байдуков, А. В. Беляков совершают беспосадочный перелет Москва — о. Удд (ныне о. Чкалов). Через год этот же экипаж на таком же самолете совершает перелет Москва — Северный полюс — Ванкувер. На самолете АНТ-6 летчиком А. Б. Юмашевым устанавливаются рекорды грузоподъемности и достижения максимальной
Самолет АНТ-25
высоты с заданным контрольным грузом. Таких примеров можно привести много. Это было время бурного развития авиационной техники и авиационной науки. Время, когда практически каждый мальчишка мечтал стать летчиком. ЦАГИ соответствовал своему времени. Успехи института неоднократно отмечались правительством. В 1926 г. ЦАГИ награжден орденом Трудового Красного Знамени, в 1933 г. — орденом Красного Знамени. За успешную деятельность многие сотрудники института удостаиваются правительственных наград. В 1941 г. С. А. Чаплыгину, первому из ученых СССР, присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Во время Великой Отечественной войны усилия ученых ЦАГИ направлялись на улучшение характеристик боевых самолетов и вооружения, на обеспечение превосходства вновь создаваемых самолетов над самолетами противника, на создание задела для дальнейшего развития авиации, включая разработку основ реактивной авиации. Над этими проблемами коллектив института работал практически круглосуточно. Были получены значительные приросты максимальной скорости полета, скороподъемности, улучшены характеристики двигателей и прочности конструкций. В этот период получен ряд важных научных результатов по влиянию сжимаемости воздуха на аэродинамику и устойчивость самолета. В 1943 г. ЦАГИ выпустил первое издание «Руководства для конструкторов», ориентированное на самолеты с поршневыми двигателями и воздушными винтами.
5 июля 1941 г. выходит постановление Совета Народных Комиссаров об эвакуации части ЦАГИ в Новосибирск и Казань. Эшелоны с сотрудниками института, их семьями и оборудованием отбывают на новое место работы, где в кратчайшие сроки развертывается работа научных лабораторий. 26 декабря 1941 г. С. А. Чаплыгин сообщает Народному комиссару А. И. Шахурину о работе Новосибирского филиала ЦАГИ: «В Новосибирском филиале ЦАГИ находятся около 500 сотрудников ЦАГИ, в их числе 60 — 70 ведущих ученых и кадровых инженернотехнических работников; установлена связь с авиазаводами Востока для участия в доводке и совершенствовании серийных и опытных боевых самолетов; строятся современные аэродинамическая и прочностная лаборатории для обслуживания авиазаводов. В настоящее время наряду с задачей организации в Новосибирске работающего центра мы поставили перед собой вопрос, который скоро станет актуальным — это план предстоящего в ближайшем будущем возвращения некоторых наших подразделений в Москву». Реэвакуация начнется через год после этого письма.
В 1941 — 1945 гг. была развернута выставка новых отечественных самолетов, самолетов противника и самолетов союзников в демонстрационном зале ЦАГИ, где за время войны прошли стажировку около 100 тысяч летчиков, инженеров и техников.
В 1945 г. ЦАГИ награждается орденом Ленина за выдающиеся заслуги в области научноисследовательских работ по авиации.
После окончания войны наступил новый период в развитии института, когда в кратчайшие сроки, за 10 — 15 лет, на основе фундаментальных исследований ЦАГИ и других институтов была создана реактивная авиация. Теоретические и экспериментальные работы, проведенные под руководством С. А. Христиановича, позволили установить ряд основополагающих законов аэродинамики больших скоростей. Изобретение перфорации рабочих частей аэродинамических труб сделало возможным экспериментальное исследование трансзвуковых и сверхзвуковых течений газа. Важным вкладом ученых ЦАГИ в создание околозвуковой и сверхзвуковой авиации было создание В. В. Струминским теории стреловидного крыла.
Велись работы по созданию новой вертолетной техники. В 1947 г. организуется ОКБ верто-летостроения. Главным конструктором становится начальник лаборатории по геликоптерострое-нию и штопору самолета ЦАГИ М. Л. Миль.
В этот период создания принципиально новой авиационной техники сложилась и новая методология взаимодействия с ОКБ. По новым направлениям в ЦАГИ формировались рекомендации по аэродинамической компоновке и выбору основных параметров для новых самолетов и ракет, их дальнейшая совместная с ОКБ проработка ложилась в основу проекта. Далее ЦАГИ выступал уже в роли эксперта этих разработок, включая оценку возможности первого вылета самолета или первого пуска ракеты. На основе совместной работы у руководителей ЦАГИ и ведущих научных сотрудников установились тесные контакты с Генеральными конструкторами всех авиационных ОКБ.
В период создания ядерного оружия перед авиационной промышленностью была поставлена задача производства авиационных средств для его надежной доставки на большие расстояния.
Решение было найдено. Совместно с ОКБ А. Н. Туполева и ОКБ В. М. Мясищева были созданы аэродинамические компоновки дальних и стратегических самолетов с околозвуковой крейсерской скоростью полета: Ту-16, Ту-95, М-4, Ту-22, М-50, а совместно с ОКБ С. А. Лавочкина — стратегическая крылатая ракета, имеющая радиус действия 8000 км, с двигателями ПВРД и крейсерской скоростью, соответствующей М = 3.2 (в три раза превышающей скорость звука).
В 1957 г. мир потрясли крупные достижения СССР — межконтинентальные ракеты и первый спутник. ЦАГИ принимал активное участие в исследовании аэродинамических характеристик и динамики всех спутников и космических кораблей, а также в разработке компоновки ракеты-носителя Р-7, созданной С. П. Королевым. С развитием космической и ракетной техники в ЦАГИ открылась новая лаборатория, ориентированная на фундаментальные исследования аэродинамики гиперзвуковых скоростей, которую возглавил А. А. Дородницын.
В 1960-х годах ученые ЦАГИ успешно решали проблемы создания многорежимной аэродинамической компоновки самолета с использованием крыла изменяемой геометрии. Эти разработки нашли применение на истребителях МиГ-23, МиГ-27, ракетоносцах Ту-22М, Ту-160, ударном самолете Су-24.
Были созданы самолеты с вертикальным укороченным взлетом и посадкой Як-36, Як-38, высокоскоростной самолет МиГ-25. Фундаментальные исследования ученых ЦАГИ в области вихревой аэродинамики обеспечили создание истребителей нового поколения МиГ-29 и Су-27, которые по своим летно-техническим характеристикам превосходили лучшие истребители других стран.
Важным направлением исследований ЦАГИ является пассажирская авиация. Был создан первый в мире реактивный пассажирский самолет Ту-104, самолеты с большой крейсерской скоростью полета Ту-154, Ил-86 (М = 0.8 — 0.85), магистральные самолеты Ил-96, Ту-204, Ан-124, транспортный самолет Ил-76, сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144. В 1971 г. за достижения в области авиастроения ЦАГИ награжден орденом Октябрьской Революции.
Большой объем исследований ЦАГИ был связан с проблемами полетов орбитальных летательных аппаратов при выведении их в космос и входе в атмосферу при числах М = 25 — 30. Наиболее сложный комплекс задач возник при создании многоразового крылатого орбитального космического корабля «Буран» с ракетой-носителем «Энергия». Методология ЦАГИ позволила получить необходимые аэродинамические характеристики с учетом реальных факторов гипер-звукового полета, улучшить прочность и теплозащиту корабля, изучить воздействие акустических нагрузок. Каждый существенный шаг при создании системы «Буран — Энергия» рассматривался и подтверждался специальными решениями и заключениями ЦАГИ. Полет и посадка «Бурана», осуществленная в беспилотном варианте, прошли с уникальной точностью.
Следует отметить большой личный вклад в развитие авиационной и космической техники в 1960-е и последующие годы начальников ЦАГИ В. М. Мясищева (1960 — 1967 гг.), Г. П. Сви-щева (1967 — 1987 гг.).
В последние десятилетия ЦАГИ активно работал над созданием новых объектов авиационной техники как гражданского, так и военного назначения. Разработки ЦАГИ в области аэродинамики сверхкритических профилей, позволивших создать крылья гражданских авиалайнеров большого удлинения, создание нового поколения двигателей высокой степени двухконтурности, а также целый ряд других разработок легли в основу концепции военно-транспортного самолета Ан-124, среднемагистрального Ту-204, дальнемагистрального Ил-96 и регионального самолета Ту-334. Эти самолеты не уступают по основным показателям аналогичным самолетам ведущих мировых фирм Boeing и Airbus. К сожалению, в силу целого ряда политических и экономических причин Ту-334, Ту-204, Ил-96 не получили такого массового производства и применения, как их зарубежные аналоги.
Сегодня институт включает в себя четыре основных комплекса:
комплекс аэродинамики, динамики полета и перспектив развития летательной техники;
комплекс прочности, аэроупругости, ресурса и живучести летательного аппарата;
комплекс инженерного обеспечения и развития экспериментальной базы института;
комплекс акустики, гидродинамики и промышленной аэродинамики.
Сейчас в ЦАГИ идет техническое перевооружение, реконструкция и модернизация аэродинамических труб, испытательных стендов, компрессорных систем и систем энергоснабжения.
В настоящее время в институте работает более трех с половиной тысяч сотрудников. Среди них действительный член и члены-корреспонденты РАН, свыше пятисот докторов и кандидатов наук, сотни талантливых инженерно-технических работников. Именно благодаря этим людям ЦАГИ удается поддерживать свой научный потенциал.
ЦАГИ регулярно проводит научные конференции, в том числе конференции молодых специалистов, а также конкурсы на лучшие работы в области авиации. Ежегодно жюри под председательством директора ЦАГИ присуждает ученым страны премии им. профессора Н. Е. Жуковского и премии ЦАГИ.
Основной состав сотрудников ЦАГИ — это выпускники МФТИ, МАИ и МВТУ. Особую роль играют два факультета: факультет аэромеханики и летательной техники МФТИ и факультет «Стрела» МАИ. Оба факультета расположены на территории г. Жуковского и целенаправленно готовят специалистов для работы в ЦАГИ и других научно-исследовательских институтах, связанных с авиацией. Однако невысокая оплата труда делает научную деятельность в авиационной отрасли малопривлекательной. Институту предстоит решить сложнейшую проблему привлечения молодых специалистов.
Сегодня перед институтом стоит задача огромной важности — восстановление авиационной промышленности России. И в этом направлении ведутся работы по созданию концепций новых летательных аппаратов, а также по созданию фундаментального задела для развития авиационно-космической техники в будущем. Здесь особо следует выделить работы по проектированию гражданских самолетов ЯШ и МС-21. Ведутся исследования по созданию боевых самолетов нового поколения, новых образцов вертолетной и ракетной техники, сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов.
В настоящее время в ЦАГИ ведутся поисковые исследования по созданию принципиально новых схем самолетов гражданской авиации, новых вертолетов с применением турбореактивных двигателей и другие. Активно идут работы по внедрению в авиастроение новых композитных материалов, по применению новых электрических приводов механизации крыла вместо гидравлических, применяемых в настоящее время. Развернуты работы по созданию новых алгоритмов управления, позволяющих полностью автоматизировать весь полет летательного аппарата от взлета до посадки. В ЦАГИ активно разрабатываются новые методы управления летательным аппаратом, основанные на базе современных миниатюрных датчиков, актуаторов, мини-щитков и других устройств. Ведутся фундаментальные исследования, направленные на снижение сопротивления летательного аппарата за счет ламинаризации обтекания, снижения турбулентного трения, предотвращения отрыва пограничного слоя и т. д.
Специалисты ЦАГИ прорабатывают концепции новых авиационно-космических летательных аппаратов, совершающих полеты как на околоземную орбиту, так и к другим планетам Солнечной системы. Совместно с рядом КБ рассматриваются различные компоновки: капсульного типа, несущий корпус, крылатый летательный аппарат с фиксированными и изменяемыми несущими поверхностями. Совместно с целым рядом институтов Российской академии наук в ЦАГИ проводятся фундаментальные исследования по разработке новых математических моделей, методов и программ решения наиболее сложных, многомерных, нелинейных задач аэрогазодинамики с применением многопроцессорных супер-ЭВМ, направленные на проектирование новых объектов авиационно-космической техники.
В ЦАГИ сохранен высокий научный потенциал. Имеются возможности и по проектированию новой техники, и по развитию авиационно-космической науки, и по обучению молодых специалистов. Мы надеемся, что государственная программа развития авиации и авиационной науки позволит российской авиастроительной отрасли вернуть прежние позиции.
