В 2008 году Центральному аэрогидродинамическому институту им. профессора Н.Е. Жуковского исполняется 90 лет. Как отмечают многие специалисты авиационной промышленности и многочисленные поклонники отечественной авиации – это знаменательная дата не только для российской и мировой науки, для авиации и близких ей отраслей, а также для тех россиян, для которых авиация приобрела значение больше, чем область науки, производства и транспорта, для них она стала повседневной жизнью.
Ниже приводится текст эксклюзивного интервью для журнала «Авиапанорама», в котором директор ЦАГИ Сергей Леонидович ЧЕРНЫШЕВ ответил на ряд вопросов.
В создании отечественной авиационной и космической техники ЦАГИ всегда играл особую роль. Какие достижения института можно назвать знаковыми?
В чем вклад цаговцев наиболее значителен? Оценить вклад ученых ЦАГИ за 90 лет существования института в рамках интервью просто невозможно. Ведь прогресс в области авиастроения в целом за эти годы в значительной степени был обеспечен работой института. Обозначим основные вехи. Основу российской авиационной науки заложил профессор Н.Е. Жуковский, который своей знаменитой теоремой связал подъемную силу профиля и циркуляцию. Первые работы Учителя носили теоретический характер, хотя Николай Егорович уже в начале прошлого столетия впервые поставил задачу соединения теории и практики. Для этого потребовалось создать экспериментальную базу. Так в 1918 году возник ЦАГИ. Группа талантливых сподвижников Жуковского занималась не только созданием теории крыла, но и проектированием реальных летательных аппаратов. Первые самолеты создавались из дерева.
Новую веху в самолетостроении открыл А.Н. Туполев, работавший тогда начальником самолетостроительного отдела ЦАГИ. В 1923 г. он спроектировал и изготовил первый в России цельнометаллический самолет. Как это пригодилось в годы Великой отечественной войны! ЦАГИ в совместной работе с КБ обеспечил создание нового поколения военных самолетов с существенно возросшей скоростью полетов. Так ученые и конструкторы ЦАГИ, многие из которых стали позже генеральными конструкторами самолетных КБ, ковали в тылу победу над врагом.
В послевоенные годы (1948 г.) была открыта новая страница – преодолен звуковой барьер. Переход к реактивной авиации и создание стреловидного крыла – еще одна веха в истории авиации и ЦАГИ, связанная с именами выдающихся ученых – академиков С.А. Христиановича и В.В. Струминского.
Если говорить о не столь отдаленных временах, то в 1980 годы знаковым событием было создание в ЦАГИ сверхкритических профилей крыла, что позволило значительно продвинуться по скорости до Маха 0,8–0,85 и получить прирост аэродинамического качества около 20%. Эти работы возглавляли академики Г.П. Свищев и Г.С. Бюшгенс, воспитавшие целую плеяду ученых, многие из которых сих пор трудятся в ЦАГИ.
Наконец, в 1990 годы ученые ЦАГИ открыли новую главу в аэродинамике и динамике полета – это сверхманевренность самолетов и аэродинамика закритических режимов (сверхбольшие углы атаки, управление вектором тяги и т.д.). На таких режимах аэродинамика самолета уже не укладывается в классические представления. Как происходит продвижение в неизведанную область? Вначале, конечно, на бумаге, с карандашом и ручкой. Затем просчитываются уравнения обнаруженных явлений, проводятся моделирующие эксперименты, трубные исследования. Такие впечатляющие маневры, как «кобра Пугачева», которые совершают наши истребители в небе и не могут повторить западные самолеты, основаны на умении использовать явление сверхманевренности на закритических режимах полета. Это направление активно развивается в ЦАГИ до сих пор, и достигнут значительный прогресс в области исследования аэродинамики крыла и самолета в целом с учетом многих факторов – сложной механизации крыла, наплывов, концевых поверхностей и т.д. ЦАГИ ведет проработку и новых концепций летательных аппаратов (ЛА), в том числе и необычных компоновок, типа «летающее крыло», других нетрадиционных схем, которые позволяют получить большой выигрыш в аэродинамической эффективности.
ЦАГИ – крупнейший в мире центр авиационной науки. С этих слов начинается информация об институте на его официальном сайте – http://www.tsagi.ru. Почему крупнейший? Чем он отличается от других научно-авиационных центров? В чем его сила?
Наша сила в том, что институт по творческому потенциалу научного коллектива и размерности экспериментальной базы – крупнейший в мире. Нам нет в мире равных в возможности получения комплексного решения по тому или иному ЛА. У нас в институте собраны все направления, которые необходимы, чтобы разрабатывать ЛА любого класса, с крыльями или без них. И все это находится в одном месте. Конечно, сегодня география не играет той роли, что раньше. И в какой-либо европейской стране или в Америке наверняка можно сложить из всех центров и институтов нечто подобное ЦАГИ. Но для проведения комплексных исследований необходима команда специалистов-исследователей самого разного профиля, работающих бок о бок, и всесторонне развитая экспериментально-стендовая база.
Все это имеется в нашем институте, и именно такой симбиоз позволяет выдавать очень качественные конкурентоспособные технологические решения. Многие наши конкретные результаты и ноу-хау превышают зарубежный уровень. Скажу только об одном направлении работ в ЦАГИ, очень важном для перспективных самолетов из композиционных материалов. Речь идет о создании адаптивных конструкций, упругие свойства которых «подбираются» таким образом, чтобы деформации при нагружении не приводили к ухудшению аэродинамической эффективности ЛА. По этому направлению ученые ЦАГИ работают давно и успешно. Безусловное лидерство за нами и в создании аэроупругих, динамически подобных моделей ЛА. Такие модели малого размера при испытаниях в аэродинамических трубах позволяют изучать упругие деформации ЛА в потоке, в том числе и такие сложные явления, как флаттер – неустойчивые колебания крыла.
Экономичность и экологичность авиационной техники во многом определяют спрос на нее на мировом рынке. Эти параметры остаются в разряде наиболее важных целей работы ЦАГИ?
Конечно. Эти понятия тесно связаны. «Хороший» самолет, который имеет высокое аэродинамическое качество, т.е. малое сопротивление нуждается в менее мощном двигателе, который, естественно, выбрасывает в атмосферу меньше продуктов сгорания, т.е. более экологичен. Экономичность последние 20 лет считается очень важной характеристикой самолета. Сегодня мы подошли к задаче снижения удельного расхода топлива до 15-16 грамм на пассажиро-километр или на 20% ниже уровня расходов сегодняшних ближне-среднемагистральных самолетов, летающих на авиалиниях уже более 20 лет (сюда входят и семейства зарубежных Боинг-737 и А-320).
Институт ведет широкий поиск путей улучшения экологических показателей авиатранспорта – шума, эмиссии, звукового удара (для сверхзвуковых самолетов). В области уменьшения шума достигнут значительный прогресс как по шуму реактивной струи двигателя, так и аэродинамического шума различных частей самого самолета.
Наиболее важным свойством самолета и вертолета с точки зрения массового потребителя и общества в целом является безопасность полета. Что в деятельности ЦАГИ принесло наиболее значимые результаты для безопасности летательных аппаратов?
Разработка проблем безопасности полета является одной из приоритетных областей исследований ЦАГИ. Работы ведутся по линии более широкого использования средств автоматизации управления, чтобы уменьшить влияние человеческого фактора. Так, недавно разработаны и внедрены автоматические средства уравновешивания моментов тяги при остановке одного из двигателей многомоторного самолета. Разработаны методы ограничения выхода на опасные режимы. Изучается автоматизация взлета и посадки, применение спутниковой навигации для автоматизации управления на этих режимах (на которые приходится более 70% катастроф).
Безопасность – это не только эффективное управление самолетом, но и вопросы его статической прочности, ресурса и непопадания во флаттер. Этим всем мы в течении многих лет успешно занимаемся.
Разработка тренажерных технологий стала одним из приоритетных направлений деятельности ЦАГИ. В июне этого года на базе ЦАГИ был создан Центр экспертизы и сертификации авиационных тренажеров. Расскажите, пожалуйста, о направлении тренажерных технологий и о роли ЦАГИ в этом центре.
Создание наземных технических средств обучения пилотов остается актуальным. Человеческий фактор полностью исключить удастся еще не скоро, и летчику во многих ситуациях нужно брать управление на себя и принимать решение. Тренажерное направление получило развитие в ЦАГИ еще в 1960 годы в связи с появлением цифровых вычислительных машин. Разработанные в институте технологии моделирования полета показали свою эффективность. Достаточно сказать, что упомянутая уже «кобра Пугачева» была впервые «облетана» на тренажере в ЦАГИ. В области создания математических моделей самолетов мы себя чувствуем лидерами в мировом масштабе. Чтобы тренажер «летал» как реальный самолет, в мозг компьютера необходимо заложить и особенности аэродинамического обтекания, и данные трубных продувок и летных экспериментов. При этом в режиме реального времени решаются уравнения движения самолета и меняется картина внекабинной обстановки.
Учебные тренировочные устройства очень разнообразны – начиная от кресла и обычного компьютера до сложных платформ, которые полностью имитируют кабину, имеют 6-степенную подвижность и продвинутую систему визуализации. На тренажере высокого уровня совершенства очень правдоподобно имитируется внешняя ситуация. Чтобы оценить качество тренажера, необходимы стандарты. Ведь на некачественном тренажере можно получить совершенно неправильные, даже вредные навыки управления ЛА. А это уже вопрос безопасности. Поэтому в ЦАГИ для экспертизы и сертификации авиационных тренажеров создан специальный Центр, и его специалисты способны провести оценку уровня любого тренажера – отечественного или зарубежного.
ЦАГИ успешно сотрудничает с десятками ведущих зарубежных компаний и научно-исследовательских центров. На интернет-сайте ЦАГИ есть ссылка на Российскую национальную контактную точку по авиационным исследованиям как элемент поддержки сотрудничества России и Евросоюза. В каких европейских программах участвует ЦАГИ?
Мы гордимся высоким уровнем участия специалистов ЦАГИ в европейских исследовательских программах. Ведь сам факт того, что нас в эти программы приглашают, говорит о нашей востребованности и конкурентоспособности, Интеллектуальный потенциал ЦАГИ оценен по достоинству. Сегодня институт участвует более чем в десятке европейских проектов. Темы самые разнообразные – новые концепции ЛА, методы увеличения безопасности полетов, экологические проблемы авиатранспорта, сверхзвуковой деловой самолет, новые методы улучшения качества экспериментов в аэродинамических трубах, адаптивные конструкции и ряд других.
Для многих ЦАГИ ассоциируется с уникальными аэродинамическими трубами. Два-три года назад иностранные СМИ заговорили о том, что их эпоха заканчивается – разрабатываются математические модели, якобы исключающие необходимость в применении громоздких и дорогостоящих средств физического эксперимента. Как Вы к этому относитесь?
С появлением мощных компьютеров с быстродействием более миллиарда операций в секунду многим стало казаться, что все задачи можно просчитать, и возникло мнение, что теперь аэродинамические трубы не нужны. Но природа оказалась гораздо сложней наших сегодняшних модельных подходов. Рассчитать удается не все, в частности, турбулентные течения. Это задача, которую, по-видимому, научатся решать только следующие поколения. Поэтому аэродинамический эксперимент и сегодня является очень важным этапом в исследованиях и создании любого ЛА. Более того, при создании новых образцов авиационно-космической техники и освоении новых режимов, новых скоростей роль соответствующих экспериментальных установок трудно переоценить. Нужны тысячи «трубных» часов, прежде чем новый ЛА сможет появиться.
В ЦАГИ около 60 работающих аэродинамических труб, не все они одинаково востребованы, некоторые морально устаревают. Но компьютер и труба – вещи «вполне совместные». Компьютерные методы управления экспериментом применяются сегодня повсеместно. Эксперимент не прерывается, как это необходимо было раньше. Обработка данных и корректировка идет в реальном режиме времени – сегодня это никого не удивляет, это норма. Возможность такая появилась благодаря программным продуктам, которые разрабатывают наши специалисты с учетом характера конкретной аэродинамической установки.
Недавно акустическими испытаниями космического аппарата «Экспресс МД-1», созданием стенда для определения массы, координат центра масс и моментов инерции спутников ЦАГИ напомнил о своей активной деятельности в космической области. Связь ЦАГИ с космосом не прерывается?
В области космической техники у нас есть и замечательная плеяда ученых, которые владеют методами исследования таких аппаратов, и экспериментальная база. За последние десятилетия в ЦАГИ испытаны практически все созданные в стране космические ЛА. Наше преимущество, опять же, в комплексности исследования. Мы можем изучить вопросы аэротермодинамики, прочности, динамики и управления ракетно-космической техники в целом в их взаимосвязи. Это уникально.
Сегодня наши ученые в рамках национальной программы ведут исследования перспективного ракетоносителя «Ангара». Здесь мы плотно работаем с ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Разрабатываются технологии для создания перспективных многоразовых космических систем. Ведутся исследования, в том числе совместно с РКК «Энергия», нового поколения аппаратов для возвращения космонавтов с орбиты на Землю. Совместно с НПО им. Лавочкина наши специалисты в области оптимизации полета, аэродинамики, акустики и других, участвуют в многолетней программе сотрудничества в области межпланетных перелетов с посадкой на Луну, Марс, Венеру – такая вот экзотика! Со всеми ведущими разработчиками в области космонавтики и ракетно-космической техники ЦАГИ установил партнерские отношения и развивает их на долговременной основе.
Одним из прорывных направлений в инновационном развитии называют нанотехнологии. В чем, по-вашему, состоят перспективы развития нанотехнологий в авиационно-космической отрасли?
Самое очевидное применение нанотехнологий в авиакосмической области – это использование наноматериалов и всевозможных нанодобавок для изменения свойств материалов. Это позволит создавать более легкие и прочные конструкции, с большим ресурсом. Здесь мы ждем значительных прорывов и изучаем возможности использования материалов с новыми свойствами в авиационных конструкциях. Наноэффекты – эффекты на молекулярном уровне, в области аэродинамики они появляются на больших скоростях, и их нужно учитывать при проектировании самолета.
В связи с повысившимся вниманием государства к авиации появляется все больше новых понятий – технопарк, Объединенная авиастроительная корпорация, Национальный центр авиастроения, авиационный кластер. Ко всем им имеет отношение ЦАГИ, и везде ЦАГИ отводится особая роль.
И это не случайно. ЦАГИ – такой институт, которым может гордиться вся страна. Здесь собрано столько интеллекта и знаний, что при создании новых образований ЦАГИ может оказаться очень полезным и привнести новое качество. В указе президента о создании НЦА в Жуковском ЦАГИ фигурирует наряду с другими организациями. ЦАГИ призван стать основной научной составляющей этого центра. Что же касается идеи создания технопарка – то пока она только в стадии проработки. Мы, как государственный научный центр, заинтересованы в появлении небольших внедренческих фирм, где можно было бы опробовать наши новые технологии. Но процесс развертывания НЦА во всех своих направлениях идет, к сожалению, медленно.
Какая проблема сейчас может быть названа для ЦАГИ основной?
Ключевая проблема – финансирование. Экспериментальная база такого масштаба, как в ЦАГИ, не может содержаться за счет рутинной договорной деятельности. Средства от НИРовских договоров очень ограничены. Я глубоко уверен, что содержание экспериментальной базы национального значения – вопрос государства. Оно должно отдельной строкой выделять средства на ее поддержание и развитие. Сегодня мы проводим модернизацию экспериментальной базы в очень ограниченном объеме. Нам не по силам те масштабные проекты 50-х, 60-х и 70-х годов, когда создавались с нуля новые экспериментальные установки мирового класса (причем за рубежом их часто делали вдогонку за нами).
В ЦАГИ, кроме аэродинамических труб, около сотни экспериментальных установок в области прочности, динамики полета, акустики. Общая стоимость наших основных фондов превышает 400 млрд. рублей. Сколько нужно вкладывать, чтобы просто содержать базу в рабочем состоянии! Этот центр создавала вся страна, и мне кажется, его должна содержать вся страна – государство на средства своих налогоплательщиков.
При этом нельзя не сказать о кадрах. У нас существуют многолетние традиционные связи с МФТИ, МАИ, Бауманским техническим университетом, МГУ и др. Но проблема кадров в авиационной промышленности стоит остро. Молодежь идет к нам не очень охотно – 35–40 молодых специалистов в год не компенсирует даже простое воспроизводство. И кадры рабочих, техников требуются другого, более высокого качества, их нам тоже не хватает. Средний возраст сотрудников 54 года – это много. Но мы не собираемся паниковать! Наша задача – сделать все, чтобы не утратить мощь и величие нашего института, чтобы наши заказчики нас ценили, а наши сотрудники гордились работой в ЦАГИ.
Остается надеяться, что к 100-летию ЦАГИ положение изменится. Сергей Леонидович, что в связи с юбилеем ЦАГИ Вы пожелали бы его многочисленным партнерам, соисполнителям, заказчикам, а также сотрудникам института и его ветеранам?
ЦАГИ был создан для обеспечения авиационной и ракетно-космической мощи страны. Это высокая ответственность. Поэтому хочется сказать слова благодарности нашим российским партнерам, которые долгое время работают с ЦАГИ и разделяют с нами эту ответственность и, в свою очередь, видят в нас ценного партнера. Всем многочисленным заказчикам ЦАГИ хочется пожелать процветания, ведь это залог и нашего благополучия. Конечно, хочется выразить благодарность всем нашим сотрудникам, которые сохранили работоспособность этого уникального центра по всем направлениям. А в общем, всем желаю оптимизма, ведь худшие времена у нас уже позади и признаки улучшения ситуации налицо! Благополучие ЦАГИ – это гарантия того, что будет прогресс в области авиационной и ракетно-космической техники, Россия останется крылатой державой, и никто не посмеет говорить с ней с позиции силы.
По материалам журнала «Авиапанорама» №5-2008
Федеральный электронный справочник «Оружие России», отмечая огромную роль ЦАГИ в создании и развитии отечественной военной и гражданской авиации, поздравляет весь коллектив этого прославленного на весь мир отечественного научного заведения с 90-летним юбилеем и желает новых успехов на благо России и всего мирового авиастроения.
