Труба Т-128 — важнейшая промышленная установка в арсенале экспериментальной базы российского центра авиационной науки. Эта трансзвуковая аэродинамическая труба переменной плотности с компрессорным приводом — крупнейшая в Восточном полушарии и третья в мире по размеру рабочей части. И по сей день она — единственная в мире с регулированной перфорацией стенок рабочей части. В ней проведено более 60 тысяч испытаний по заказам российских и зарубежных предприятий и научных центров. В числе испытанных здесь моделей — воздушно-космическая система «Энергия-Буран» и легендарные истребители Су-27 и МиГ-29.

Репортаж 2020 года Елены Бионышевой специально для "Сделано у нас".

Об уникальном испытательном комплексе рассказал начальник научной экспериментальной лаборатории отделения аэродинамики и динамики ракет Антон Роальдович Горбушин.

— Как была создана Т-128 и в чем ее особенности?

— Труба Т-128 построена в 1982 году под руководством Лыжина Олега Валерьевича, руководителя подразделения, которое занимается проектированием экспериментальных установок. В то время на испытания в аэродинамические трубы ЦАГИ стояла очередь из заказчиков на несколько месяцев. Это особенно впечатляет с учетом того, что в 70-е годы разработка аппарата занимала около года. Новая труба была призвана решить эту проблему и создавалась с расчетом на 25 тысяч испытаний в год.

В строительстве трубы приняли участие 160 предприятий 12-ти министерств и ведомств Советского Союза. Были использованы все имевшиеся на тот момент знания и технологии, что позволило сделать установку в некотором роде уникальной. Так, впервые в мировой практике была реализована схема четырехсторонней многосекционной регулируемой перфорации стенок рабочей части. Для обеспечения до-, транс- и сверхзвуковых скоростей в Т-128 используется регулируемое сопло и рабочая часть с перфорированными или щелевыми стенками. Были спроектированы пять сменных рабочих частей трубы, что позволило расширить экспериментальные возможности и увеличить производительность установки.

Подбирая размер перфорации, можно погасить отражение от стенок волн сжатия и разрежения, возникающих при обтекании модели при сверхзвуковых скоростях потока. Программное управление перфорацией совместно с разработанными методиками испытаний позволяют практически исключить влияние границ потока на аэродинамические характеристики испытываемых моделей. Благодаря этому условия трубных испытаний приближены к условиям полета в неограниченном пространстве — то есть, в небе.

И по сей день эта труба — единственная в мире с регулированной перфорацией стенок рабочей части. Среди других ее особенностей — система автоотсоса, регулируемое сопло и мощность привода 100 мегаватт. Первый пуск компрессорной установки — «сердца» Т-128 — состоялся в декабре 1982 года, а официальной датой рождения аэродинамической трубы считается 1983 год.

— Проводилась ли с тех пор модернизация трубы?

— Да, в рамках государственных проектов. В рамках развития экспериментальной базы ЦАГИ модернизация идет уже несколько лет. Производится замена секций воздухоохладительной системы, был также запущен проект по замене электродвигателей. Несмотря на возраст, Т-128 на сегодняшний день остается самой современной трансзвуковой установкой классического типа.

— Достаточно ли научно-технического потенциала Т-128 для покрытия всех современных задач в ее диапазоне скоростей?

— Еще не было задачи, с которой бы мы не справились. При этом мы работаем во всех областях техники: испытываем гражданские и военные самолеты, ракеты и воздушно-космическую технику. В трубе можно испытывать модели длиной до 3 метров и размахом крыла до 2,2 метров при числах Маха от 0,15 до 1,7. Длина ее рабочей части — 12 м, а поперечное сечение — 2,75 на 2,75 м.

Важный показатель совершенства аэродинамической установки — величина достигаемых чисел Рейнольдса, которые свидетельствует, насколько полное моделирование может обеспечить труба. Со значениями вплоть до 20 млн Т-128 опережает основных конкурентов. По мнению наших зарубежных заказчиков, проводивших исследования в различных трубах, качество результатов в нашей трубе — высочайшее в мире.

— В каких международных научно-исследовательских проектах вы участвуете?

Мы сотрудничаем с научно-исследовательскими центрами и конструкторскими бюро Германии, Великобритании, Бразилии, США, Франции, Японии и других стран. Среди зарубежных заказчиков практически все лидеры индустрии — Airbus, Boeing, Embraer, Японская авиастроительная корпорация, Китайский центр аэродинамических исследований, Индийское авиационное агентство и многие другие.

Сейчас мы принимаем участие в разработке российско-китайского широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета CR929, который совместно создают ПАО «Объединенная авиастроительная корпорация» и «Китайская корпорация гражданского авиастроения». Недавно завершился очередной этап экспериментов в нашей Т-128, до этого аналогичные исследования прошли в ЕС и КНР. Для нас это уникальная возможность сопоставить результаты испытаний одной и той же модели в аэродинамических трубах нескольких стран.

Но, конечно, львиная доля испытаний была проведена для российских заказчиков, включая модели специзделий. Из отечественных моделей в Т-128 проходили испытания такие пассажирские самолеты, как МС-21, «Сухой» SuperJet SSJ100, Ту-334, Ту-324, Ту-204, Ил-96, а также военных Су-27, МиГ-29 и самолета пятого поколения Су-57.

— Какова главная цель вашей работы?

Испытания можно разделить на 2 составляющие: создание научно-технического задела (работа на перспективу) и испытания моделей разрабатываемых летательных аппаратов. Ключевая задача испытаний в трубах — обеспечение безопасности полета. По результатам проверки в трубе определяются допустимые диапазоны полета по углам атаки, скольжения, скорости и разрабатывается система управления самолетом, не позволяющая превысить допустимые значения. Кроме того, в аэродинамических трубах измеряют нагрузки на элементы модели летательного аппарата, которые закладывают в расчет на прочность конструкции. Результаты испытаний являются одной из составляющих материалов, на основании которых ЦАГИ дает разрешение на первый вылет летательного аппарата.

Кстати, подписаться на сообщество «Сделано у нас» на Пикабу можно тут, а телеграм проекта здесь

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ) — один из крупнейших отечественных и мировых научных центров.

История самых масштабных аэродинамических труб Т-101 и Т-104 в России и в мире началась с августа 1939 года: именно тогда здесь были проведены первые пуски построенных в кратчайшие сроки установок — всего за три года. Для советской промышленности это стало поистине революционным событием, в корне изменившем подход к испытаниям самолетов и другой техники, в том числе и не авиационной.

Начавшаяся осенью того же года Вторая мировая война, а спустя два года Великая Отечественная война сделали деятельность ЦАГИ еще более востребованной. Все усилия Института сосредоточились на ключевой для страны цели — отражении атаки фашистских захватчиков. Именно в ЦАГИ были испытаны все самолеты, участвовавшие в боевых действиях. Помимо тестирования отечественных разработок здесь подробно исследовали истребители союзников и трофейные самолеты Германии. Экипажи аэродинамических труб работали в три смены — и Советский Союз обеспечил себе превосходство в воздушном пространстве. «Германия готовилась к войне, и поэтому на момент ее начала мы от них отставали, — рассказывает начальник отдела отделения аэродинамики силовых установок ЦАГИ Анатолий Иванович Сойнов. — Но за счет круглосуточной напряженной работы труб Т-101 и Т-104 мы уже в 1941-42 году догнали самолеты противника по скорости и маневренности, а во время битвы на Курской дуге небо уже было нашим».

В мирное время роль ЦАГИ не уменьшилась. Институт стал сердцем развития советской авиапромышленности. Ключевые достижения ЦАГИ тесно связаны с историей страны. Здесь проходили тестирование не только все выпускаемые в Советском Союзе самолеты, вертолеты, турбовинтовые двигатели и винтовые движители воздушных судов, но и космические корабли и спутники. Несомненно, ЦАГИ не обошел стороной и один из самых масштабных проектов прошлого века, в который были вовлечены более тысячи советских предприятий, — космическая программа «Энергия» — «Буран». Перед институтом стоял целый ряд непростых задач: разработать рекомендации по аэродинамическому облику и конструкции аппаратов, изучить тепловые режимы полета и оценить аэродинамические характеристики. Все они были выполнены на высшем уровне: в 1988 году возвращаемый космический корабль «Буран» осуществил уникальную посадку в автоматическом режиме, с исключительной точностью выйдя на начало взлетно-посадочной полосы.

Специалисты ЦАГИ занимались и решением более «приземленных» вопросов. В трубах «продували» мосты, здания и архитектурные сооружения, парусные суда и корабли, вагоны и автомобили. Среди неожиданных «подопытных» объектов — специальные корабельные антенны, парашюты и альпинистские палатки для штурма Эвереста. Кроме того, аэродинамические трубы успели «засветиться» в нескольких кинолентах — например, «Черная молния», «Небесная жизнь» и «Дедушка моей мечты».

На сегодняшний день в стенах ЦАГИ по-прежнему испытывают практически каждый летательный аппарат, способный подняться в воздух, и занимаются решением актуальных проблем авиастроения. «У нас есть три вида исследований: теоретические, экспериментальные и расчетные, — рассказывает Лысенков Александр Валерьевич начальник отдела вычислительной аэродинамики — Многие специалисты говорят, что сейчас все можно посчитать численно. Мы эту точку зрения не разделяем: проведение натурных испытаний вместе с численными позволяет получить больший объем информации. В Европе, например, несколько лет назад резко уменьшили количество экспериментов и перешли на расчеты — и недостатки обнаруживались уже при сертификации самолетов. Сейчас там заново возрождают экспериментальные методики, и мировая тенденция — проводить натурные испытания вместе с численными, чтобы предотвратить возможные проблемы.

Ученые и инженеры института не только тестируют летательные аппараты, но и занимаются решением актуальных проблем авиации. Так, они ищут способы «лечения» флаттера — колебаний элементов конструкции при достижении аппаратом определенной скорости. «Это грозное явление может разрушить самолет за очень короткий промежуток времени, — поясняет главный специалист отделения аэроупругости ЦАГИ Сергей Васильевич Шалаев. — В ходе испытаний каждого самолета определяется критическая скорость возникновения флаттера, и она должна быть гораздо выше эксплуатационной скорости».

Экспериментальные исследования флаттера проводятся на динамически подобных моделях, одна из которых собирается в ЦАГИ сейчас. «Впервые в отечественной практике на такой модели расположены имитаторы работающих двигателей, сделанные с теми же массово-инерционными характеристиками и вращающиеся так же, как настоящие двигатели на самолетах», — поделился С.В. Шалаев. Также в институте исследуют «адаптивные» материалы и компоненты летательных аппаратов, участвуют в разработке высокоэффективных несущих винтов для вертолетов нового поколения — и это лишь немногие из вопросов, над которыми ведется работа в аэродинамических трубах.

Сегодня в институте более шестидесяти экспериментальных установок, и многие из них не имеют аналогов в мире. В аэродинамических трубах ЦАГИ реально воссоздать полет при практически любых условиях и скоростях — от сравнимых со скоростью ветра до превышающих скорость звука в 25 раз.

Одна из старейших и при этом самая впечатляющая из установок — Т-101. Это самая большая дозвуковая аэродинамическая труба в Европе с эллиптическим соплом 24 на 14 метров, где развивается скорость потока до 52 метров в секунду. Грандиозные размеры позволяет испытывать в ней не только модели, но и прототипы самолетов и вертолетов с длиной фюзеляжа до 30 м и размахом крыльев до 18 метров. Это одна из самых «востребованных» площадок в ЦАГИ, используемая в частности для испытаний беспилотных летательных аппаратов. «Недавно Россия отставала по беспилотникам, а сейчас мы уже догнали зарубежные разработки — рассказывает начальник отдела отделения аэродинамики силовых установок ФГУП «ЦАГИ» Анатолий Иванович Сойнов. -Также в трубе проходят испытания вертолетные винты, ветросиловые установки, здания и сооружения. Но основной нашей задачей является определение аэродинамических и прочностных характеристик перспективных самолетов разного типа».

Ровесница Т-101 — аэродинамическая труба Т-104, построенная для испытаний натурных двигателей, — имеет сопло диаметром 7 метров и разгоняет воздух до 100 м/с. Здесь были проведены проверки практических всех отечественных турбовинтовых двигателей, воздухозаборников, винтов самолетов и вертолетов. На специальных крупномасштабных моделях были определены характеристики аэроупругости и прочности всех опытных российских самолетов.

Ученые с мировым именем, побывавшие в стенах ЦАГИ, высоко отзывались не только о его техническом оснащении, но и о талантах российских коллег. За многолетнюю историю института здесь работали и продолжают работать немало известных инженеров и исследователей. «В ЦАГИ довольно много молодых сотрудников, для которых мы создаем привлекательные условия труда и предлагаем интересные задачи, — делится Лысенков Александр Валерьевич, начальник отдела вычислительной аэродинамики. ФГУП «ЦАГИ». — Любой достойный специалист может найти себе работу у нас».

Кстати, подписаться на сообщество «Сделано у нас» на Пикабу можно тут, а телеграм проекта здесь

В январе 1940 года были начаты лётные испытания экспериментального винтокрыла ЦАГИ 11-ЭА ПВ конструкции Ивана Павловича Братухина. Проводил испытания винтокрыла в качестве лётчика - инженер Д.И. Савельев, а руководил испытаниями В.П. Лаписов.

Немного предыстории:

Проектирование этого винтокрыла, получившего наименование ЦАГИ 11-ЭА, было начато в 1934 году. Это был двухместный одновинтовой "вертолёт-винтокрыл" комбинированной схемы. Реактивный крутящий момент от несущего винта уравновешивался тягой двух винтов изменяемого шага, расположенных с боков фюзеляжа на концах небольших крыльев.

Очевидно, что появление этой схемы, представляющей собой сочетание вертолёта и автожира, стало возможным на основе опыта создания советских автожиров. Это был первый в мире "крылатый вертолёт": взлетая и приземляясь как обычный вертолёт, он при горизонтальном полёте обращался в автожир.

На этом аппарате был установлен авиационный двигатель водяного охлаждения Curtiss V-1570 "Conqueror" мощностью 630 л. с. Несущий винт ЦАГИ 11-ЭА. представлял собой комбинацию двух трёхлопастных винтов, вращавшихся в одной плоскости.

Один из этих винтов (условно названный подъёмным винтом) диаметром 15,4 м имел три лопасти и создавал подъёмную силу, необходимую для полёта. Второй винт (условно названный винтом управления) диаметром 9,2 м имел три лопасти и предназначался для управления вертолётом.В середине 1936 года была закончена постройка винтокрыла, и он был перевезён на аэродром для лётных испытаний. После тщательной проверки и регулировки всех агрегатов и аппарата в целом начались испытания с запуском двигателя; вертолёт во время этих испытаний был на глухой привязи на специально оборудованной "якорной" площадке.

В начале 1938 года было принято решение внести в конструкцию винтокрыла значительные изменения, меняющие даже ранее принятую принципиальную схему аппарата. Так как изменения, внесённые в конструкцию ЦАГИ 11-ЭА, были весьма существенны, то он после этих переделок получил новую марку: ЦАГИ 11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант).

В декабре 1939 года аппарат на аэродроме был собран, отрегулирован и проверен, и в начале 1940 года были начаты его лётные испытания. После многочисленных рулёжек на земле в октябре 1940 года Д.И. Савельев начал совершать первые свободные подъёмы. Самым неприятным было то, что стоявший на аппарате двигатель был уже основательно изношен и имел малый ресурс, а заменить его было нечем. Несмотря на ограничения, фактическая высота подъёма доходила до 30 м. Постепенно осваивая аппарат и совершая на нём длительные полёты, Д.И.Савельев стал переходить на поступательное передвижение с небольшой горизонтальной скоростью. Хотя интенсивность лётных испытаний в зимние месяцы резко снизилась, всё же к весне 1941 года лётные качества и возможности винтокрыла ЦАГИ 11-ЭА ПВ были достаточно полно выявлены. Подобная оценка возможностей винтокрыла давала основание надеяться, что расчётные данные могли быть в будущем достигнуты.Однако непредвиденный случай приостановил все дальнейшие испытания: после одного из полётов была обнаружена стружка в масляном фильтре. Потребовалась переборка двигателя. В связи с отсутствием запасного двигателя это было равносильно полной консервации аппарата.

Следует отметить, что и сейчас, схема этого винтокрыла представляет некоторый заманчивый интерес, особенно судя по последним разработкам французских "вертолётопроизводителей" - в частности винтокрыл Airbus Racer.

источник: https://vk.com/wall-223685384_3303

Памятник первому советскому вертолёту ЦАГИ-1ЭА, серия снимков сделанных мной прошлой осенью на вертодроме "Горка".

В конце 1928 года в ЦАГИ было начато рабочее проектирование вертолёта одновинтовой схемы, предложенной ещё в 1909 - 1912 годах Борисом Николаевичем Юрьевым. Все работы по созданию вертолёта вначале проводились специальной группой, а затем секцией особых конструкций экспериментально-аэродинамического отдела ЦАГИ.

ЦАГИ 1-ЭА - это одноместный, одновинтовой, двухмоторный вертолёт. Реактивный момент несущего винта уравновешивался на нём при помощи четырёх рулевых винтов, размещённых попарно в носовой и хвостовой частях фюзеляжа.Силовая установка вертолёта представляла собой два ротативных двигателя М-2 мощностью 120 л. с. каждый, которые были установлены по обеим сторонам центральной части фюзеляжа таким образом, что своим носкам они были обращены внутрь фюзеляжа. Полёты вертолёта ЦАГИ 1-ЭА проводились систематически в течение 1930 - 1934 годов. Бессменным лётчиком-испытателем вертолёта был Алексей Михайлович Черёмухин. В полёте 1 августа наибольшая высота была 160 м, 3 августа - 230 м и 5 августа - 285 м. Наконец,14 августа 1932 года была достигнута высота 605 м. Для того времени это был выдающийся результат. Официально зарегистрированный рекорд высоты полёта, принадлежавший итальянскому вертолёту Асканио, был всего лишь 18 м. Даже вновь зарегистрированный спустя четыре года (1936 г.) мировой рекорд высоты полёта вертолёта Бреге-Доран составлял всего 158 м.

источник: https://vk.com/wall-223685384_3285