Перспективы программ ЦАГИ

Кирилл Сыпало: «Модель перспективного транспортника «Слон» мы уже продули»

Стремление летать на сверх- и гиперзвуке, желание покорить Луну и Марс являются едва ли не самыми основными целями предприятий ракетно-космической и авиационной отраслей промышленности. И для этого прилагается максимум усилий не только производственниками, но и людьми, связанными с прикладной наукой.
В год празднования 100-летия Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ его генеральный директор, член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало в интервью корреспондентам РИА Новости Алексею Паньшину и Дмитрию Струговцу рассказал, как развивается отечественная космическая и авиационная наука, когда можно будет полетать на сверхзвуковом лайнере, раскрыл подробности новых проектов в космической сфере, а также сообщил детали разрабатываемого на замену «Руслану» сверхтяжелого транспортного самолета «Слон».

Краткая биография:

Кирилл Иванович Сыпало. Генеральный директор, член-корреспондент РАН .
Выпускник «Аэрокосмического» факультета Московского авиационного института Кирилл Иванович Сыпало  в августе 2018 года назначен генеральным директором ФГУП «ЦАГИ».
Кирилл Иванович родился в 1970 году в Москве, закончил МАИ по специальности «Динамика полёта и управление движением ракет и космических летательных аппаратов» в 1993 году. Начиная с 1994 года прошёл в МАИ путь от ассистента кафедры до профессора. Сейчас он является ведущим научным сотрудником НИО кафедры 704 «Информационно-управляющие комплексы летательных аппаратов» МАИ. Ранее маёвец занимал должность первого заместителя генерального директора Национального исследовательского центра (НИЦ) «Институт им. Н. Е. Жуковского».
Весной 2016 года выпускник МАИ получил почётное учёное звание «Профессор РАН», а в октябре того же года его избрали членом-корреспондентом РАН по Отделению энергетики, машиностроения, механики и процессов управления.

«В сфере профессиональных интересов К.И. Сыпало — анализ и обработка информации в сложных технических системах:

• динамика,
• баллистика,
• навигация и управление аэрокосмическими аппаратами,
• аэродинамика и теоретическая механика.

Уточняет пресс-служба ФГУП «ЦАГИ». – Автор более 50 научных печатных трудов, включая 14 статей в журналах из перечня ВАК, 3 монографий, тезисов и докладов на российских и международных конференциях».

— Давайте обозначим направления работы ЦАГИ сейчас, над чем трудится институт, какие основные проекты вы могли бы отметить?

• ЦАГИ является первым системным институтом прикладной науки в России, созданным 100 лет назад, как раз для того, чтобы фактически обеспечить внедрение результатов исследований фундаментальных явлений и процессов в практическую плоскость. Основными направлениями работ с момента создания являются аэро- и гидродинамика, аэромеханика и прочность конструкций, и, естественно, основная часть проектов ЦАГИ так или иначе связана с этими направлениями. Глобально все проекты можно разделить на три части. Первая — это поисковые работы в области перспективных исследований, улучшение аэродинамических характеристик, формирование новых норм прочности, обеспечивающих безопасность летательных аппаратов. Вторая, относительно новая компонента, это так называемые комплексные научно-технологические проекты, которые включают формирование научно-технического задела и создание демонстраторов для передачи в промышленность в готовом виде. И третья составляющая — это участие в опытно-конструкторских работах по нашим авиационным программам и проектам. Это все существующие программы — МС-21, Superjet, Ил-76, Ил-112В, Су-57 и другие.

— Сегодня все идет к тому, что летательные аппараты выходят на новый технологический уровень. Я имею в виду гибридные силовые установки, альтернативное топливо, сверхзвуковые скорости и так далее. Расскажите о перспективах нашей авиации.

• Разработки такого рода ведутся. В основном они носят либо поисковый характер, либо это работы, приближенные к уровню демонстраторов. Вот, например, сверхзвуковой пассажирский самолет — это все-таки демонстратор, и мы надеемся в случае продолжения этих работ выйти на создание полноценного прототипа сверхзвукового делового самолета. В ЦАГИ эта работа ведется комплексно, изучаются двигатели, аэродинамика, прочность конструкции и так далее. Если говорить про гибридные силовые установки, то это большой проект, который во многом координирует НИЦ (Национальный исследовательский центр «Институт имени Н.Е. Жуковского»). В следующем году уже должен быть разработан демонстратор электрического двигателя с соответствующей приводной частью.

— Буквально недавно в очередной раз искал, что делают наши конкуренты в области сверхзвуковых летательных аппаратов, и наткнулся на стартап под названием Boom. Вы что-нибудь слышали про это?

• Да, конечно, на самом деле один из проектов, который зарубежные партнеры ведут достаточно системным образом. С одной стороны, это изучение уровня звукового удара, определение допустимых уровней шума на разных этапах полета самолета — при наборе высоты, при движении на маршруте на соответствующем эшелоне. С другой – выбор оптимальных аэродинамических компоновок, двигателей, конструктивно-силовых схем.

— А они нас не опередили? Там вроде даже демонстратор создан, который уже летает.

• Демонстраторов достаточно много. У нас тоже создаются демонстраторы для изучения звукового удара. Это не в прямом понимании прототип летательного аппарата, это могут быть летающие лаборатории на базе известных летательных аппаратов. У нас, например, это Су-27, который выводит в рамках летных испытаний некий прообраз летательного аппарата и ту конструкцию, которая, собственно, и создает звуковой удар. Во время его полета на земле в зданиях, в комнатах могут быть установлены датчики для того, чтобы измерить последствия звукового удара. То есть демонстратор — это летающая лаборатория, и у нас они тоже строятся в рамках проекта сверхзвукового самолета.

— Завершая тему сверхзвука, хотел бы уточнить, нет ли опасений, что сейчас, на данном этапе, все это закончится тем же, что произошло с Ту-144 и с «Конкордом»? Эти проекты, как известно, были свернуты и не получили продолжения. Не станет ли очередная попытка создать сверхзвуковой самолет просто демонстрацией возможностей?

• Нет, сейчас, на наш взгляд, это второй подход к снаряду, если хотите. Человечество всегда будет стремиться к ускорению перемещения из точки А в точку В. Авиация в этом смысле предоставляет, по крайней мере пока, самый быстрый способ решения проблемы. Переход к сверхзвуковым и гиперзвуковым скоростям неизбежен. Ту-144 и «Конкорд» действительно были демонстрацией технологических возможностей. Сейчас подход системный — для начала изучаются именно экологические факторы воздействия, методы снижения воздействия этих летательных аппаратов на окружающую среду. То есть сразу ведутся исследования, направленные не на создание летательного аппарата, а на его эксплуатацию. Это принципиальное отличие от первой попытки. Есть надежда, что результат второй попытки, скорее всего, будет более системным, более правильным.

— А то, что двигателей у нас нет для таких самолетов, это не проблема?

• На самом деле двигателей нет не только у нас, но и за рубежом. Там тоже нет двигателей, которые бы обеспечивали для гражданской техники полет на таких скоростях. И мы, и наши западные партнеры ориентируются прежде всего на военную авиацию или на некую модернизацию того, что создано в гражданской. Речь уже идет о многорежимных двигательных установках, двух или трехконтурных.

— Без форсажных камер?

• Да, много вариантов разных рассматривается, но так или иначе для такого рода летательных аппаратов двигателей сейчас нет нигде. И важно, что мы сначала формируем требования к летательному аппарату в целом, потом уже переходим к формированию требований к отдельным компонентам — планеру, двигателю, бортовому оборудованию, а также к системе управления воздушным движением, потому что это тоже одна из проблем. Я не знаю, может быть, для кого-то это секрет, но особенность эксплуатации Ту-144 заключалась в том, что иногда диспетчеры не успевали отреагировать на его появление в зоне ответственности. Скорость передвижения была такова, что диспетчер просто констатировал факт того, что самолет вошел в зону, и это приводит к необходимости формирования новых подходов и в управлении воздушным движением.

— Давайте спрогнозируем, в каком промежутке времени появятся сверхзвуковые пассажирские летательные аппараты, чтобы, например, простой гражданин мог себе позволить полетать на таком самолете?

Продувка модели XB-1(сверхзвукового самолёта).

• Ну, наверное, если быть более-менее реалистичными, то я думаю, что это 2025-2030-е годы. Демонстраторы появятся раньше – где-то 2021 год, а в 2023-м, наверное, можно будет говорить о прототипе.

— Как вы считаете, учитывая курс на импортозамещение, насколько реально создать такой самолет исключительно из отечественных комплектующих и есть ли в этом смысл?

• Если говорить про создание самолета исключительно для отечественного рынка, в этом есть большой смысл с той точки зрения, что мы сможем гармонично развить все те отрасли, которые традиционно входят в сектор под названием авиастроение. Если брать в расчет возможность продажи лайнеров за рубеж, то необходимо сертифицировать борт в Европе или Америке для продажи на соответствующих рынках. Поэтому вопрос не в том, что у нас нет тех или иных комплектующих и материалов. Скорее всего, они есть, просто сертификация их за рубежом — это отдельная, самостоятельная проблема.

— Известно, что ваша самая старая аэродинамическая труба была построена еще в довоенное время и до сих пор функционирует. Все хорошо, но это крайне большой срок. Не потеряла ли она актуальность? Отстаем ли мы в этой области от зарубежных коллег или, наоборот, опережаем?

• Ну я, пожалуй, так отвечу: определенный паритет наблюдается, то есть по каким-то установкам наши трубы и наши стенды действительно являются уникальными в мире, по каким-то мы уже начинаем отставать в зависимости от конъюнктуры рынка или тех исследований, которые мы проводили. Например, в ЦАГИ нет криогенных труб, которые уже построены в Европе и которые уже строят, скажем, в Китае. Криогенная труба позволяет еще больше приблизиться к моделированию реальных условий полета, меньше ошибаться и, соответственно, затрачивать меньше времени при доводке тех или иных проектов летательных аппаратов, довольствуясь только лишь трубным экспериментом и не переходя к летным, которые существенно дороже и рискованнее. Финансирование, которое выделяют европейские страны и Китай для развития этой тематики, серьезным образом превосходит то, которое мы можем себе позволить, и, соответственно, это отставание, вероятнее всего, будет наблюдаться. Мы эти опасения везде высказываем и везде говорим, что ЦАГИ — это действительно национальное достояние, эти установки и стенды строила вся страна в свое время и процесс модернизации и создания новых установок обеспечивает национальную и технологическую безопасность в будущем.

— Сейчас есть какие-то модернизационные работы?

• Конечно, работы идут. Другое дело, что, наверное, не в том объеме, как нам бы хотелось. Сейчас мы инициировали новый проект по сверхзвуковым трубам, который получил одобрение, по нашей информации. Он позволит существенно продвинуть аэродинамику в современных условиях и воссоздать в ЦАГИ этот центр превосходства.

— А в какие сроки планируется реализовать этот проект?

• Пять-семь лет примерно планируется на реализацию. В зависимости от принятия решений. То есть у нас проект сформирован только в этом году. Предложения нами поданы, дальше уже, наверное, зависит от органов исполнительной власти, как быстро все эти заявки будут доведены до уровня контрактов, ассигнований и так далее.

— Давайте поговорим про конкретные проекты. Что можно сказать о новой модификации Superjet?

Работы по созданию модификации самолета SSJ100 c уменьшенной пассажировместимостью активно ведутся. К самолету предъявлено два набора требований: требования со стороны коммерческого авиаперевозчика S7 Group и требования со стороны государственного заказчика. Исходя из приоритетности требований государственного заказчика, работы по программе SSJ75 были разделены на два этапа.
На первом этапе разрабатывается самолет, представляющий собой модификацию SSJ100 с минимальными изменениями – уменьшение длины фюзеляжа и значительное уменьшение доли систем и компонентов, импортируемых из-за рубежа.

На втором этапе предусматривается создание самолета, удовлетворяющего требованиям коммерческих авиакомпаний с улучшением основных летно-технических характеристик путем внедрения большего количества изменений в конструкцию и использования ряда инновационных технологий, в частности, нового крыла увеличенного удлинения и применения новых инновационных материалов.

К настоящему моменту закончены работы стадии технического предложения (аванпроекта) для самолета первого этапа, которые заключались в предварительном определении технического облика конструкции самолета, его систем и агрегатов планера в соответствии с предъявленными требованиями.

Далее будет выполняться комплекс работ по расчетно-экспериментальному обоснованию прочности и ресурса всех вносимых изменений в конструкции самолета SSJ75 первого этапа, а также работы по инновационным решениям для самолетов второго этапа.

— Недавно двигатель ПД-14 получил сертификат типа и его планируется использовать на разных летательных аппаратах, в частности, на МС-21. Вы каким-то образом участвуете в работе по испытаниям самолета с этим двигателем?

• Да. Сейчас в нашей трубе продувается модель МС-21 с воздухозаборниками и гондолой ПД-14. Задача ЦАГИ — это как раз интеграция двигательной установки и планера. И воздухозаборники и мотогондола для двигателей МС-21 — это совместная разработка ЦАГИ, ЦИАМ и ОДК. Сейчас эта работа ведется активным образом и в том числе в рамках сертификационных испытаний МС-21.

— С недавнего времени на слуху проблема с использованием транспортных самолетов Ан-124 «Руслан». Заявлялось, что ЦАГИ разрабатывает некий концепт перспективного самолета на замену этому сверхтяжелому транспортнику. Так ли это?

• Действительно, есть такие планы по заказу компании «Волга-Днепр». Проект «Слон» есть в рамках контракта с Минпромторгом. Эта модель делается с расчетом на двигатель ПД-35. Продувки модели «Слона» в ЦАГИ прошли. В результате исследований предполагается выработать рекомендации для конструкторских бюро по аэродинамической компоновке, конструктивно-силовой схеме, системе управления такого перспективного тяжелого транспортного самолета, то есть это системная работа, которую ЦАГИ ведет.

— Перейдем к космической тематике. Когда начнутся продувки в ЦАГИ модели новой российской ракеты «Союз-5»?

• В настоящее время между Роскосмосом и РКК «Энергия» идет согласование технического задания на разработку новой РН «Союз-5». ЦАГИ, ЦСКБ «Прогресс», ЦНИИМаш и ряд других организаций будут соисполнителями этой работы. Задача ЦАГИ — отработка проблем аэродинамики, тепла и динамики полета.
• В частности, предполагается большой цикл экспериментальных исследований аэродинамических характеристик, распределения давления и пульсаций давления на крупномасштабных моделях РН «Союз-5» в основных аэродинамических трубах ЦАГИ. Предполагаемая дата начала работ — февраль 2019 года.

— Что касается перспективного космического корабля «Федерация», есть ли какие-то результаты по продувкам модели этого корабля?

• В ЦАГИ по контракту с РКК «Энергия» выполняется большой цикл экспериментальных исследований аэродинамических характеристик, распределения давления и пульсаций давления на крупномасштабных моделях космического корабля «Федерация» как в составе РН на этапе выведения, так и в изолированном полете на этапе возвращения с орбиты.
• Уже получены результаты испытаний в больших аэродинамических трубах Т-128, Т-109 в диапазоне чисел Маха 0,4 – 3,5. Анализируются результаты исследований в гиперзвуковой трубе Т-117 теплового воздействия на модель космического корабля «Федерация» при числах Маха, равных 7,5 и 10,5 на расчетной траектории возвращения с орбиты. В вакуумных установках ЦАГИ проводятся экспериментальные исследования воздействия разреженной атмосферы на поверхность аппарата при полете на высотах более 100 километров. Начались модельные испытания приводнения капсулы «Федерация». В 2019-2020 годах планируется ряд экспериментальных и расчетных исследований проблем атмосферного участка полета космического корабля «Федерация».

Выполняли ли вы работы в интересах частных космических компаний, например, S7, «КосмоКурс», «Лин Индастриал»?

• В настоящее время ЦАГИ готовит договор с компанией S7 на разработку новой РН (предварительное название «Союз-7»), в которой возвращение первой ступени будет осуществляться ракетодинамическим способом (аналогично РН «Фолкон»).

— Участвовал ли ЦАГИ в выборе формы для российского спускаемого аппарата совместной с Европой миссии «Экзомарс-2020»?

• ЦАГИ активно работал по проекту «ЭкзоМарс». Работы выполнялись по договору между НПО им. С.А. Лавочкина и ЦАГИ в рамках программы сотрудничества с Европейским космическим агентством. Для выполнения научных целей проекта «ЭкзоМарс» планируется доставка десантного модуля ДМ-20 с полезной нагрузкой на поверхность планеты Марс. Главная цель работы — экспериментальное определение аэродинамических характеристик и распределения теплового потока по поверхности десантного модуля ДМ-20 при гиперзвуковых значениях числа Маха М для расчетов траектории спуска ДМ в атмосфере Марса. Для выполнения поставленных задач в ЦАГИ были спроектированы и изготовлены весовая и тепловая модели десантного модуля ДМ-20 и проведены их испытания в аэродинамической трубе Т-117 на режимах с числами М = 7.5, 10.5 , 14. В диапазоне углов атаки 0–25° определены коэффициенты аэродинамических сил и моментов. С помощью интерферометра получены картины обтекания модели. Одновременно с весовыми испытаниями на модели производилась визуализация поверхностных линий тока. Распределение теплового потока получено методами термоиндикаторов плавления и поверхностных термопар при углах атаки 0–10°. Проведен сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных и сделан прогноз аэродинамических характеристик десантного модуля ДМ-20 в условиях натурного полета в атмосфере Марса.

— Выполняли ли вы продувки зарубежной космической техники для определения эффективности примененных в них конструкторских решений? Какой техники?

• В 2005-2007 годах ЦАГИ по контракту с Французским космическим центром (CNES) выполнил большой цикл экспериментальных исследований аэродинамических характеристик и распределения давления на модели космического аппарата Pre-X. Испытания проходили в аэродинамических трубах ЦАГИ – Т-128, Т-116 и Т-117 почти во всем диапазоне (М=0.5 — 10.5) атмосферного участка полета аппарата Pre-X. В 2014 году этот аппарат под маркировкой IXV совершил успешный космический полет и возвращение на Землю.

Источники: ria.ru от 21.12.2018