Новости

16.12.2018 20:46
Рубрика: Общество

Гибрид на электрической тяге

Куда летит конструкторская мысль, выясняем у первых лиц в Жуковском
Мир отметил 100-летие крупнейшего центра авиационной науки - легендарного Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ). Именно здесь впервые в мировой практике объединились фундаментальный научный поиск, прикладные исследования, конструкторские разработки, производство и испытания опытных летательных аппаратов.

Куда летит конструкторская мысль сегодня? Как будет развиваться российская авиационная наука? Какие самолеты станут действительно революционным технологическим рывком? Об этом корреспондент "РГ" беседует с генеральным директором Национального исследовательского центра "Институт имени Н.Е. Жуковского", доктором технических наук Андреем Дутовым и генеральным директором ЦАГИ, член-корреспондентом РАН Кириллом Сыпало.

Андрей Владимирович, ваш центр объединил ЦАГИ, несколько ведущих институтов и полигонов, которые ведут исследования по созданию перспективных летательных аппаратов. Почему возникла такая необходимость?

Андрей Дутов: Что такое Центр сегодня? Это 12,5 тысячи специалистов, 11 тысяч объектов экспериментальной базы. Инфраструктура, которая обеспечивает существование авиационной промышленности как таковой. Сегодня нужно понимать: есть экспериментальная база, есть ученые - есть отрасль. Нет - значит, и отрасли не будет.

Но в чем парадокс? Если необходимость реформирования фундаментальной академической науки всегда обсуждалась очень широко, то прикладная долгое время оставалась "на обочине". Между тем в авиастроении точкой опоры для КБ всегда были отраслевые научно-исследовательские институты. Именно здесь формируется научно-технический задел, без которого о прорывных продуктах можно только мечтать.

Колоссальные научные школы, колоссальные расходы кристаллизуются прежде всего в экспериментальной базе. Содержание такого комплекса - задача государственная. Заставить повесить все эти расходы на промышленность - априори сделать неконкурентоспособной будущую продукцию авиастроения. Но факт остается фактом: за прикладную науку у нас никто не отвечает.

Она что, выпала из законодательной базы?

Андрей Дутов: Выпала вообще! Так, ее нет в функциональных обязанностях министерства науки и высшего образования, которое занимается фундаментальными и поисковыми исследованиями. В положении минпромторга тоже не прописана: ведомство отвечает исключительно за производство, "штуки". Результат? Разорвана цепочка жизненного цикла изделий.

Решение вопросов стратегического планирования, перспективного взгляда на технику, систему исследований, объединенную политику в области науки и технологии привели к тому, что возникла идея: сделать единый центр прикладной авиационной науки. Чтобы была определена ее роль и место в системе создания сложнейшей техники. Мы генерируем идеи, пробиваем их в правительстве.

12,5 тысячи специалистов и 11 тысяч объектов экспериментальной базы - вот что такое НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского"

Приведу пример из истории. Министр советского авиапрома Петр Дементьев никогда не принимал решения без обсуждения вопроса с учеными и конструкторами. Говорил: основной доклад Туполева (или Сухого, в зависимости от тематики), и обязательно содоклад с точки зрения научно-технического сопровождения. Так было принято. Мы мечтаем, чтобы это восстановить.

Почему это так важно?

Андрей Дутов: Я считаю, что наступает звездный час науки. Именно от того, как она отработает сейчас, какой будет сделан научно-технический задел, во многом зависит будущее. Многие технологии находятся на "точках насыщения". Около 2025 года ожидается технологический скачок в авиастроении. Так, в планах авиапроизводителей к 2035 году получить 50-местный полностью электрический региональный пассажирский самолет. Разработан 500-киловаттный электрический двигатель. В следующем году надеемся провести первый полет. Мы опережаем таких серьезных конкурентов, как Siemens, Airbus. Прототип двигателя уже был продемонстрирован на гидроавиасалоне в Геленджике и на МАКСе. Он станет первым шагом на пути к созданию полностью электрического самолета. Что касается боевой авиации, то однозначно это будет торжество гиперзвука.

Что дает новая модель организации прикладной науки, которую развивает ваш Центр?

Андрей Дутов: Начнем с того, что необходимо навести порядок в терминах, в законодательстве, да и в умах. Удивительно, но даже ученые нередко путают, какой же наукой они занимаются. Та же путаница - и в программах государственной поддержки, и в критериях, по которым оценивается результативность научных исследований.

Есть фундаментальная наука, она открывает новые законы природы и общества. От этих новых знаний еще рано требовать практической пользы. А есть наука прикладная, и вот она уже должна быть нацелена на решение практических задач национальной экономики и обороны. Ее продукт - технологии, на основе которых можно проектировать новые товары и услуги, вооружения. Если речь идет о прикладных исследованиях, тут нужно думать о полезности результатов для достижения целей развития отрасли.

Разрабатываете, к примеру, новую технологию в гражданском авиастроении? Отлично, давайте оценим, какой вклад она внесет в повышение доступности и качества авиаперевозок, в показатели безопасности и экологии, в конкурентоспособность отечественной авиатехники, доходы от ее продаж и т.д. Когда будут такие объективные оценки, уже можно выбирать приоритеты. А это необходимо, поскольку на все возможные технологии ресурсов не хватит.

Если есть объективные количественные оценки полезности технологий, можно сконцентрировать ограниченные ресурсы на ключевых направлениях инновационного развития, не в ущерб технологической безопасности России. Для того чтобы прикладные исследования целенаправленно планировались, а их результаты оценивались объективно и содержательно, потребуются изменения правил формирования госпрограмм, мониторинга их выполнения. Кроме того, адекватный ответ на требования к перспективным технологиям уже не удастся дать, замыкаясь лишь в одной области техники.

Прорыв часто получается на стыке отраслей. И, наоборот, разработка сложных прорывных технологий вряд ли окупится, если они будут применяться лишь в одной отрасли. Если уж новая технология создана, следует применять ее как можно шире, наращивать серийность изделий, в которых она используется. Вот почему мы считаем, что целесообразно внести изменения в нормативно-правовую базу функционирования национальных исследовательских центров, отвечающих на главные "большие вызовы". Необходимо расширение сферы их деятельности, придающее им межотраслевой и междисциплинарный характер.

Много говорят о необходимости опережающего научно-технического задела в авиастроении. О чем прежде всего речь?

Кирилл Сыпало: ЦАГИ был создан сто лет назад именно как системный институт в области изучения воздуха и воды. Собственно говоря, с того времени началась история авиации именно как отрасли. ЦАГИ стал "мостиком" между изучением фундаментальных явлений, процессов и конкретными промышленными решениями, воплощенными в летательных аппаратах, образцах техники. И всегда опережающий научно-технический задел предшествовал появлению целого семейства самолетов, унаследовавших эту технологию.

Возьмем рекордный АНТ-25, спроектированный в ЦАГИ еще до войны. Разработанная конструкция кессона крыла, обеспечивающая высокие несущие способности, надолго прописалась в поколениях бомбардировщиков. В том числе на Западе. И даже на знаменитом американском самолете-разведчике U-2, на котором сбили Пауэрса.

Прототип двигателя, что был показан на гидроавиасалоне в Геленджике и на авиасалоне Макс, станет первым шагом на пути к созданию полностью электрического самолета

Или если говорить о теории сверхкритичного профиля крыла, который тоже был разработан в ЦАГИ: он позволил на 100 километров увеличить скорость магистральных самолетов! Скачок произошел в 60-70-е годы. Но до сих пор это используется и у нас, и за рубежом.

Поэтому когда мы говорим об опережающем "заделе", мы говорим о совокупности знаний и технологического базиса, которые должны быть наработаны до создания образца. В этом принципиальная позиция и НИЦ им. Жуковского, и институтов, входящих в его состав. Но сейчас, к сожалению, авиационные программы, как правило, начинаются со стадии ОКР. А что это значит? В рамках работы уже над конкретным образцом приходится что-то доисследовать, доизучать. Это увеличивает сроки, стоимость проекта, поскольку нередко приходится пересматривать конструкторские решения.

Ученые убеждены: электрический самолет станет прорывом, сопоставимым с переходом от винтовой к реактивной авиации. А почему во всем мире дело пока не пошло дальше экспериментальных моделей?

Кирилл Сыпало: Не до конца отработан комплекс технологий. Авиация всегда задает наивысшие требования - и по безопасности, и по экономичности.

Один из вариантов сверхзвукового делового самолета недавно показали на выставке в Геленджике. А через два-три года, как говорят, будет построен летный демонстратор?

Кирилл Сыпало: Летный демонстратор имеет разные стадии. Есть демонстратор, который идею демонстрирует. Есть демонстратор, который в идеале может стать прототипом. Мы, конечно, всегда стремимся к тому, чтобы демонстратор сделать как можно ближе к прототипу. Когда мы говорим про 2-3 года, это означает, что у нас будет масштабная модель, которая будет отражать все основные технологические, конструктивные моменты: чтобы можно на уровне научно-технического задела проработать все идеи.

Может ли искусственный интеллект заменить пилота?

Кирилл Сыпало: Искусственный интеллект - это не обязательно полностью замена человека. Есть очень много технологий, которые связаны с тем, что человеку может быть не подвластно или очень сложно для управления. Одна из знаковых работ ЦАГИ в части роботизации - система контроля самолета по состоянию. Конструкции крыла, панели фюзеляжа насыщаются большим количеством датчиков. Информация от них анализируется, накапливается и по мере достижения неких пороговых значений сигнализирует эксплуатантам о необходимости проведения плановых или внеплановых ремонтов, техобслуживания, замен. Сейчас это основной показатель коммерческой стоимости самолета.

Мы за испытания, где разумно сочетаются вычислительные методы, трубные эксперименты и летные

Исследования активно переходят на "цифру". Наука сокращает натурные испытания?

Андрей Дутов: У нас есть свои суперкомпьютеры. ЦАГИ и ЦИАМ находятся на острие всех технологических новшеств в этой области. Но нельзя оцифровать все. Все равно апогеем всех исследований остается натурный эксперимент. В свое время был случай, когда иностранная компания, проведя численные расчеты, решила отказаться от натурных экспериментов. Закончилось это тем, что испытания все же пришлось проводить, а сроки программы сдвигать. Цифровизация, 3Д-моделирование - это все красиво. Но все равно нужно искусство человека провести эксперимент, управлять потоками, чтобы доказать: да, это безопасно.

Кирилл Сыпало: Ярким примером здесь может послужить пример нашей сквозной цифровой технологии. Это цифровой комплекс проектирования, производства и испытаний аэродинамических моделей. Здесь разумное сочетание цифрового моделирования и "ручного управления", когда мы вместе с КБ отрабатываем цифровой двойник изделия. Потом на основании двойника делаем модель. Она оснащается подвижными органами управления, собственной системой управления и дальше передается на испытания в трубу.

Такая технология, например, позволила отказаться от летного эксперимента на штопор или сваливание по программе испытания модели МС-21. Подобные испытания всегда очень опасны с точки зрения потери самого воздушного судна и риска для жизни пилотов. Могу сказать, что летное испытание на большие углы сваливания МС-21 полностью подтвердило те характеристики, которые были получены в нашем эксперименте с моделью.

Так что мы за испытания, где разумно сочетаются вычислительные методы, трубные эксперименты и летные. За цифровые эталоны таких испытаний должен отвечать ЦАГИ. Это тот технологический базис, без которого новую технику не создашь.

Комплексная система ситуационного моделирования входит сюда?

Кирилл Сыпало: Нет, это дальнейшее развитие. Прежде чем начинать что-то делать, надо сначала понять, что мы хотим, можем и как это сделать оптимально. Комплексная система ситуационного моделирования как раз отвечает за возможности, анализ и синтез авиатранспортной системы в целом. В ее рамках можно проанализировать существующий авиапарк и сформулировать требования к его улучшению. Сейчас продается именно услуга, а не просто штуки воздушных судов.

Есть предел научно-конструкторской и инженерной мысли?

Андрей Дутов: В мыслях предела нет - это точно. Но и земной шар имеет определенные параметры. И наш организм имеет определенные ограничения. Вся авиатранспортная система должна защищать пассажира: чтобы он чувствовал себя комфортно на любой высоте, при любых скоростях. В этом есть самое большое ограничение.

Концепции самолетов будущего

Электролет - самолет на электрической тяге. Экономичный, на 30-40 процентов менее шумный, чем традиционный.

Сверхзвуковой деловой самолет на 8-12 мест. Должен появиться в 2024-2026 годах. Скорость - 1,7-2,8 Маха.

Тяжелый транспортный самолет интегральной схемы - гибрид экраноплана и тяжелого транспортника. Для межконтинентальной (до 6 тысяч км) транспортировки грузов до 500 т.

Реактивный административный самолет - с повышенным уровнем комфорта. Высота салона - более 1,9 м. Сможет преодолевать 4200 км с 3 пассажирами и 3200 км - с 6.

Легкий многоцелевой самолет короткого взлета и посадки - способен летать с небольших аэродромов, низкий расход топлива.

Самолет местных воздушных авиалиний с гибридной силовой установкой - повышенный уровень комфорта на борту.

Двухфюзеляжный самолет - для перевозки грузов до 40 т на спецпилоне под крылом. Возможнный носитель космических аппаратов.

Легкий конвертируемый самолет - на 50 пассажиров или 6 т груза. Скорость - 480 км/ч. Может заменить Ан-24 и Ан-26.

Фото: "Небо. Молодость. Жуковский". Издательство "Вегапринт"

"Небо. Молодость. Жуковский" - так называется красочный фотоальбом, выпущенный издательством "ВегаПринт", где под одной обложкой удалось собрать редкие, в том числе не публиковавшиеся ранее снимки об истории ЦАГИ, ЛИИ и города Жуковский, а также видовую и репортажную съемку, выполненную на земле и в воздухе большим коллективом авторов - фотолюбителями и профессионалами, включая летчиков-испытателей и мастеров воздушного пилотажа. Несколько фотографий из нового альбома иллюстрируют эту публикацию, а еще дюжина ярких сюжетов представлена в фотогалерее на сайте "Российской газеты".

Общество Наука Экономика Транспорт Авиатранспорт
Добавьте RG.RU 
в избранные источники