Авиация и космонавтика 2014 12

Авиация и технический прогресс

Санкт-Петербург – колыбель российской авиации. Именно в этом городе были созданы первые воздухоплавательные парки, первая школа летчиков. Здесь летом 1910 г. взлетел один из трех первых самолетов отечественной конструкции «Гаккель-III», а в 1913 г. – знаменитый четырехмоторный «Русский Витязь».

Поэтому неудивительно, что именно в Санкт-Петербурге впервые в России был проведен конгресс Международного совета по аэронавтическим наукам (ICAS, International Council for Aeronautical Sciences). Принимающей стороной выступил ЦАГИ – Центральный аэрогидродинамический институт.

Конгресс ICAS – главное событие в авиационном научном мире. Проводится он раз в два года. Первый конгресс 1958 г. прошел еще во времена зарождения реактивной гражданской авиации, когда на трассы выходили De Havilland «Comet», Ту-104, Boeing 707 и «Caravelle». Этот конгресс был уже 29-м. Но наша страна принимала его впервые.

В конгрессе участвовали более 1200 специалистов из 40 с лишним стран, было заслушано более 400 докладов. Широко была представлена отечественная авиационная наука. К примеру, ЦИАМ прислал делегацию из 40 человек. А вот направления работ, представленных ЦАГИ только в первый день конгресса: нестационарная аэродинамика, устойчивость композитных структур к повреждениям, моделирование динамических нагрузок, изучение высокоскоростных потоков.

В этот раз на конгрессе появились и две новые секции: секция истории авиации и секция международных авиационных программ. Обе они прошли с большим успехом, что, в частности, отметил президент ICAS Мюррей Л. Скотт на закрытии симпозиума.

Большая часть выступлений на конгрессе касалась гражданской авиации. Похоже, что в ближайшие десятилетия она будет развиваться только эволюционным путем. Двигатели по-прежнему будут турбореактивными и турбовинтовыми, скорости – дозвуковыми, высота полета – как и сейчас, в диапазоне от 10 до 15 км. Например, Рик Паркер из крупнейшей двигателестроительной компании «Роллс-Ройс» так обрисовал задачи своей фирмы до 2025 г.: повышение степени сжатия воздуха после компрессора с 60 до 70, рост температуры воздуха перед турбиной еще на 100°С, связанное с этим уменьшение потребления топлива на единицу тяги на 15-20%. Да, это важно. Достигается это с большим трудом. Но о феноменальном прогрессе 1930-1960-х гг., когда каждые несколько лет устаревали целые поколения летательных аппаратов, можно забыть.

Исполнительный директор ЦАГИ С.Л. Чернышев и летчик-испытатель Г.А. Амирьянц на заседании секции истории авиации

Было объявлено, что после «лайнера мечты» Boeing 787, А350 и гигантского А380, обе крупнейшие компании по производству магистральных пассажирских самолетов – «Airbus» и «Boeing» – берут «тайм-аут» и, по крайней мере, десятилетие не будут выводить на рынок новые самолеты. Только совершенствовать старые – устанавливать все новые и новые двигатели и электронику. Проекты сверхзвуковых пассажирских самолетов связывают лишь с бизнес-авиацией, но и эти проекты ведутся только как поисковые исследования.

Причины замедления развития гражданской авиации не технические, и даже не только экономические. Очень важным сдерживающим фактором стали международные правила, например, ограничения по шуму. Именно это, как отмечалось в нескольких докладах, мешает вернуться к двигателям с открытым ротором – так называют новое поколение всем известных ТВД. Новые пропеллеры сохраняют эффективность на скоростях, привычных для реактивных пассажирских самолетов (до М=0,8) и имеют даже более высокий к.п.д. Но они на несколько децибел шумнее ТРДД, а поэтому не находят применения.

Конечно, шум это плохо. Но более экономичные и мощные силовые установки помогли бы самолетам более круто набирать высоту при взлете, а это и улучшает безопасность, и снижает шум на местности. Или, напротив, размеры самолетов могли бы увеличиться, а частота полетов и общий шум, соответственно, снизиться. Но ограничения касаются именно шума, замеренного при работающей силовой установке на определенном расстоянии от самолета. И таких ограничений становится все больше. В результате, международная бюрократия все в большей степени регулирует технический прогресс.

А вот военную авиацию ждут большие изменения, причем речь не только о беспилотных летательных аппаратах. Приведу лишь один пример. Сейчас летчик, даже в новейших самолетах сидит под большим прозрачным фонарем. Вырез под фонарь заметно ослабляет и утяжеляет фюзеляж, сам фонарь увеличивает лобовое сопротивление и мешает защитить летчика. Располагается кабина летчика обычно в носовой части – там, где место особенно дорого для размещения сенсоров, прежде всего, РЛС, воздухозаборников и так далее, и вдали от центра масс, что усиливает действие перегрузок на экипаж.

Но так ли нужен летчику фонарь, если даже пилоты гражданского А380 уже рулят по аэродрому, глядя на экран телекамеры, прикрепленной к передней стойке шасси и расположенной заметно ниже кабины? Не лучше ли спрятать пилота в защищенной капсуле около центра масс фюзеляжа и вывести на стенки этой капсулы информацию с телевизионных и инфракрасных камер? Такое изменение увеличит, например, допустимую перегрузку летательного аппарата при той же массе, а это даст преимущество в маневренном воздушном бою. И это только один пример, обсуждаемый на конгрессе.

Интересно было сравнить подход специалистов разных стран. Наиболее впечатляет систематичность ученых из США и ФРГ. Они начинают работы даже не с проблемы, а со сценария будущего. Вот, мы, к примеру, считаем, что жизнь к 2050 г. изменится так-то. Поэтому возникнут такие-то проблемы и возможности. Их можно решать следующими способами и наилучший, по нашему мнению, такой-то. Поэтому мы будем проводить такие-то эксперименты и реализовывать такие-то программы.

Например, доклад о реализации одного из способов повышения подъемной силы на взлете и посадке (посвященный управлению пограничным слоем) обосновывался потеплением климата. Известно, что в теплую погоду тяга турбореактивных двигателей меньше, поэтому взлетать сложнее. А если потеплеет повсеместно, то надо думать, как с этим справляться.

Вот такой глобальный, прагматичный подход.

У восточных исследователей пока подход другой. Чаще всего доклад строится так: вот в США создали замечательную программу, позволяющую оптимизировать то и это. Мы провели множество часов расчетов и нашли решение, которое лучше на 2% по (скорости, экономии топлива, уменьшению шума – нужное подчеркнуть).

То есть, исследования ведутся интенсивно, но в рамках имеющейся парадигмы, более того – в рамках уже поставленных задач-головоломок. Новые проблемы пока ставятся редко.

А вот некоторые российские доклады расстроили. При этом сообщалось о реальных, настоящих достижениях, но стиль подачи был примерно таким: мы умеем делать одно-другое-третье, почему же правительство не заказывает нам таких самолетов?

Вероятно, это связано с сохранившимся еще со времен СССР громадным разрывом между «технарями» и «экономистами». А уж слово «футурология» вообще было почти ругательным. Поэтому, к сожалению, анализ «А нужно ли кому-нибудь то, что мы умеем? А будет ли это нужно к тому моменту, когда воплотится в готовые изделия?» проводится редко. Возможно, в этом одна из причин сложностей с претворением идей в практику.

Бросалась в глаза и всеобщая вера в могущество компьютерных расчетов. И здесь, на мой взгляд, имеется существенная опасность. Давно было сказано: «компьютер – как мельница: засыпешь лебеду – на выходе тоже будет лебеда». А ведь многих точных моделей, например, моделей поведения пограничного слоя, до сих пор нет. Но молодые ученые смело берут готовые программы по расчету аэродинамических характеристик, зачастую без анализа подходят ли эти программы именно к их случаю? Выполняют расчеты и делают далеко идущие, но не всегда безупречные выводы.

Вот этот перекос от физики процесса к вере в компьютер на конгрессе был весьма заметен.

На закрытии конгресса президент ICAS Мюррей Скотт передал эстафету Южной Корее. Надеемся, достижения российской авиационной науки будут достойно представлены и там.

Фото А. Гольца и П. Никольского