— Кирилл Иванович, 2023 год — юбилейный для Центрального аэрогидродинамического института. С какими результатами мы подошли к 105-летнему рубежу? Расскажите, пожалуйста, о наиболее знаковых и актуальных научно-исследовательских проектах, над которыми работали и продолжают трудиться ученые ЦАГИ.

— Прежде всего надо сказать о государственном задании, реализуемом под руководством НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» по заказу Минпромторга России.

В 2023 году нам было поручено выполнить госзадание по развитию испытательной и полигонной базы института с соответствующей научной темой «Развитие технологий, методов и средств в обеспечение использования и совершенствования испытательной и полигонной базы в области аэродинамики, прочности, динамики полета, гидродинамики и аэроакустики летательных аппаратов».

Цели этой научной работы — техническое, технологическое, методическое, информационно-измерительное, инструментальное и метрологическое обеспечение совершенствования объектов экспериментальной базы для испытаний по аэродинамике, прочности, динамике полета, гидродинамике, аэроакустике летательных аппаратов, а также развитие соответствующих методов и технологий эксперимента. Это позволит осуществлять перспективные научно-исследовательские работы на уровне, во многом превосходящем мировой.

В настоящее время по госзаданию в институте выполняется 34 научные темы, из которых в области аэрогидродинамики — восемь работ, акустики — четыре, прочности — семь, безопасности полетов — четыре, средств измерений и метрологии — восемь, автоматизации проектных работ — три. Их выполнение направлено в том числе и на достижение показателей, установленных в госзадании и характеризу­ющих качество научной работы ЦАГИ.

Необходимо отметить, что все показатели государственного задания ЦАГИ, установленные на 2023 год, выполнены.

Коротко остановлюсь на комплексных научно-технологических проектах (КНТП), которые мы также реализуем под руководством НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского».

В рамках выполнения КНТП «Интеграл» проводятся комплексные исследования по формированию облика перспективных гражданских самолетов, предназначенных для решения задач региональных и дальнемагистральных перевозок. Данные исследования подразумевают комплексную интеграцию технологий и технических решений, обеспечивающих высокий уровень летно-технических характеристик.

В частности, для перспективного регионального самолета с энергетическим управлением обтеканием мы рассматриваем возможность применения электрической распределенной силовой установки с импеллерными движителями. Это существенно расширит условия базирования и одновременного обеспечения высокой крейсерской скорости полета.

В рамках исследований перспективного дальнемагистрального самолета рассмотрен ряд компоновок широкофюзеляжных самолетов, предназначенных для перевозки 250 пассажиров на дальность 8500 км. В результате комплексной оценки, включавшей анализ аэродинамических, весовых, летно-технических, эксплуатационных и технологических показателей, для дальнейшей проработки выбрана компоновка самолета с овальным поперечным сечением фюзеляжа и интегральным наплывом в корне крыла, расположенного по схеме «среднеплан».

В 2023 году ЦАГИ приступил к реализации комплекса проекта сверхзвукового гражданского самолета (СГС), направленного на разработку технологий в обеспечение создания СГС. Отмечу основные задачи: это обеспечение приемлемого уровня звукового удара при сверхзвуковом полете и шума на местности при полете на режимах взлета и посадки, высоких аэродинамических и газодинамических характеристик. Для комплексной отработки всех технических решений началась разработка демонстратора комплекса технологий «Стриж», уточнена его аэродинамическая компоновка, определены основные характеристики, разработана эскизная конструкторская документация в части основных агрегатов планера.

Также один из значимых КНТП — проект по созданию принципиально новой конструктивно-аэродинамической схемы демонстратора технологий винтокрылого беспилотного летательного аппарата для городских агломераций со струйной системой управления и электрическими (гибридными) силовыми установками.

Отличительной особенностью предложенной аэродинамической схемы является концепция управления угловым положением вертолета с помощью специальной струйной системы (интегрированной с системой охлаждения силовой установки). Компактная соосная схема обеспечивает высокую точность пилотирования и устойчивость к ветровым возмущениям в ограниченном пространстве. Отсутствие автоматов перекоса, безредукторный привод несущих винтов обеспечивают максимальную простоту и надежность конструкции несущей системы и аппарата в целом.

Кроме того, ведутся проекты по разработке нового поколения гражданских самолетов с лучшими летно-техническими и эксплуатационными характеристиками. В рамках этих проектов рассматриваются как обычные компоновочные и конструктивно-силовые схемы (проекты SJ-100), так и перспективные схемы (проекты МС-21). Большой объем расчетных и экспериментальных исследований посвящен композитным и металлокомпозитным нетрадиционным конструкциям планера перспективных самолетов следующего поколения (проекты «Порыв», «МА-Комплекс», «MANGo», «Интеграл», «СГС»). В них рассматриваются новые конструктивно-силовые схемы, получившие название про-композитные и бионические. В результате современные композиционные материалы могут в большей степени реализовать свои преимущества. Решение данных задач осуществляется в глубокой кооперации с рядом отраслевых институтов и вузов, таких как ВИАМ, ЦИАМ, ЦНИИСМ, ГосНИИАС, СибНИА, МФТИ, МАИ, КНИТУ-КАИ и др.

Большой объем работ в 2023 году был связан с созданием стенда и проведением первой очереди ресурсных испытаний планера самолета SJ-100. Первый этап испытаний самолета в объеме 12 000 лабораторных полетов был завершен в заданный срок, что позволило получить данные, в том числе для выполнения первого полета и обоснования начального назначенного ресурса.

Еще одни знаковые исследования — натурные эксперименты по наземной гонке двигателя ПД-14 с измерением отклика конструкции на воздействие шума от реактивной струи (совместно с ПАО «Яковлев»). Они позволили подтвердить характеристики усталостной долговечности, полученные ранее при испытаниях конструктивно-подобных образцов на вибростендах и агрегатов в реверберационной камере РК-1500. В отечественной практике подобный эксперимент был реализован впервые. При полномасштабных летных испытаниях одновременно регистрировались уровни звукового давления, виброускорения и деформации в критических сечениях конструкции.

Масштабный пласт работ был связан с продолжением сертификации российской вертолетной техники: введением главных изменений по вертолету Ми-171А3 в пассажирской и поисково-спасательной конфигурации, модернизированному варианту вертолета «Ансат» и получением сертификата ограниченной категории для беспилотной авиационной системы вертолетного типа БАС-200.

Разработана и испытана в аэродинамической трубе аэродинамическая компоновка лопастей несущего винта вертолета нового поколения. Достигнутые характеристики аэродинамики и аэроупругости, а также технология одношагового формования лопасти подтверждены летными испытаниями на экспериментальном вертолете Ми-24ЛЛ ПСВ — летающей лаборатории перспективного скоростного вертолета.

Кроме того, испытания продемонстрировали низкие уровни вибраций вертолета с новым несущим винтом, что в перспективе позволяет повысить уровень комфорта для экипажа и пассажиров.

Указанные наработки ЦАГИ в настоящее время внедряются на новейших моделях вертолетов.

Продолжилась исследовательская деятельность в интересах повышения летно-технических характеристик вертолета «Ансат». Специа­листы ЦАГИ провели экспериментальные исследования новых аэродинамических компоновок несущего и рулевого винтов летательного аппарата.

— Вопросы импортозамещения всегда находились в центре внимания ученых ЦАГИ; особую актуальность они приобрели в связи с изменением геополитической ситуации и введением антироссийских экономических санкций. Как в общем и целом поменялось направление работ?

— Действительно, вопрос импортозамещения в Российской Федерации в настоящее время очень актуален. Сейчас мы работаем в такое время, когда на наших глазах идет активное развитие отечественного производства, внед­рение новых программных продуктов наших разработчиков, появление новых направлений и разработок российской продукции. Наш институт, являясь одним из крупнейших научно-исследовательских учреждений в стране, также испытал на себе последствия санкционной политики недружественных к России стран. ЦАГИ уже приобрел положительный опыт работы с российскими производителями при закупке и последующей эксплуатации электронных компонентов, композитных и иных полимерных материалов, гидравлического оборудования, разработок в сфере ИT-технологий и программного обеспечения, продукции металлургической промышленности и многого другого.

Источником проблемы импортозамещения является то, что при реализации проектов создания новых отечественных пассажирских самолетов предполагалась широкая кооперация с зарубежными партнерами. Сегодня обязательства по поставкам импортных комплектующих нашими уже бывшими партнерами нарушены в связи с введением санкций. Это касается не только сложных агрегатов и отдельных самолетных систем, но и конструкционных материалов, механического крепежа, стекол, кресел и др. Российская промышленность обладает достаточными возможностями по замене материалов элементов крепежа на отечественные аналоги. Необходимо лишь обеспечить их серийное производство в нужном объеме и осуществить соответствующие экспериментальные проверки их прочностных характеристик. Такие компетенции и технические возможности имеются в том числе и в лабораториях нашего института.

Так, в новейшем отечественном магистральном самолете МС-21 конструкция крыла выполнена из композиционных материалов, которые обладают высокими прочностными характеристиками и меньшим удельным весом по сравнению с металлическими аналогами. Первоначально крыло самолета изготавливалось из импортных компонентов. Авиалайнер с таким крылом прошел все необходимые этапы стендовых и летных испытаний, был сертифицирован и готов к началу серийного производства и эксплуатации. В связи с введением санкций на поставку зарубежных композиционных материалов возникла острая необходимость в их замене на отечественные аналоги и разработке соответствующих технологических решений. Это позволило бы обеспечить прочность конструкции крыла на уровне, сопоставимом с импортным. Для реализации такой задачи специалисты ПАО «Яковлев» и АО «Аэрокомпозит» совместно с сотрудниками ЦАГИ в короткие сроки выполнили большой объем исследовательских и экспериментальных работ. Проведены статические и ресурсные испытания как элементов конструкции, так и натурных силовых кессонов крыла, в том числе с учетом негативных факторов внешней среды и возможных в эксплуатации повреждений. Выполненные испытания подтвердили требуемые характеристики прочности крыла, которые оказались по некоторым параметрам лучше импортного аналога. Самолет с отечественным крылом получил сертификат летной годности, сейчас решаются вопросы о его серийном производстве.

Отдельной строкой выделю задачу, связанную с импортозамещением программных продуктов для CAE-анализа (Computer-aided engineering — использование программного обеспечения для расчета характеристик и поведения изделия с целью их улучшения или решения возникших технических проблем). Официальная покупка зарубежных программных продуктов в настоящее время недоступна, да и ранее большинство программ из-за рубежа поставлялось нам в виде «черных ящиков». Проверить и оценить, какие именно физико-математические модели, параметры и константы в них заложены, не представлялось возможным. В рамках деятельности по приоритетному технологическому направлению, возглавляемому научным руководителем ЦАГИ, вице-президентом РАН, академиком РАН Сергеем Чернышевым, в течение последних лет проводился цикл работ по созданию прикладного отечественного программного обеспечения для CAE-анализа. Накопленный в институте научно-технический задел позволил подойти к созданию программно-аппаратного комплекса, состоящего из отечественных решений, в рамках начатого в конце 2022 года проекта, финансируемого Минцифры России через Фонд «Сколково».

Создание отечественных программных модулей невозможно без проведения их валидации. В данном направлении продолжается большая работа по формированию валидационного базиса отечественных тестовых случаев. Причем тестирование проходят не только созданные в ЦАГИ программные продукты, но и разработки других отраслевых организаций, институтов РАН, вузов и предприятий ОПК. На основе всестороннего анализа и сравнения удается установить границы применимости каждого из методов и достигаемую точность получаемых результатов. Данная работа будет продолжаться и охватывать все большее количество направлений для валидации и, как следствие, участвующих организаций и программных продуктов.

— В 2024 году 300-летний юбилей отмечает Российская академия наук. Сотрудничество РАН и ЦАГИ обусловлено как историческим контекстом, так и современными реалиями. Научная составляющая всегда была определяющим фактором в деятельности ведущего центра авиационной науки. Какие основные совместные проекты наших организаций Вы бы выделили?

— Одним из важнейших принципов проведения научных исследований в ЦАГИ является сочетание прикладных и фундаментальных работ, и институты РАН вносят здесь свой значимый вклад.

Так, совместно с Пермским федеральным исследовательским центром Уральского отделения РАН в рамках научного центра мирового уровня «Сверхзвук» (НЦМУ «Сверхзвук») успешно решаются фундаментальные и прикладные задачи по развитию методов мониторинга состояния элементов конструкций летательных аппаратов, изготовленных из металлокомпозитных материалов с использованием оптоволоконных систем. Решение перечисленных задач значительно повысит безопасность и надежность эксплуатации современных и перспективных композитных и металлокомпозитных конструкций.

Совместно с Институтом биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН осуществляется разработка и практическая валидация ультра­звуковых методов высокого разрешения для оценки микроструктурных изменений в армированных углепластиках под действием внешних нагрузок. Успешное решение этой задачи упростит, удешевит и сделает более надежным мониторинг технического состояния на основе ультразвуковых методов.

В рамках НЦМУ «Сверхзвук» совместно с Институтом прикладной механики РАН мы ведем работы по моделированию модифицированных композитов с аномально высокими демпфирующими свойствами на основе вискоризованных волокон. Решение этой задачи призвано повысить надежность композитных конструкций в высоконагруженных зонах и весовую эффективность существующих и перспективных авиаконструкций.

Мы планируем расширять взаимодействие с институтами РАН. Так, помимо перечисленных исследований, предполагается совместно с Институтом проблем машиноведения РАН осуществить ряд фундаментальных исследований для разработки концепции рациональных высоконагруженных металлокомпозитных соединений.

Отмечу сотрудничество ЦАГИ с институтами РАН в области проблем аэроакустики (ИГиЛ СО РАН, ИПМ РАН, ФИАН, ОИВТ РАН, ВЦ РАН). В этом направлении я бы выделил прежде всего работы, относящиеся к пониманию процессов аэродинамической генерации шума турбулентными потоками, в основе которых лежит проблема турбулентности, являющаяся до сих пор нерешенной задачей современной физики в целом. Поэтому взаимодействие в области понимания механизмов возникновения турбулентности и в области управления этими механизмами, а значит, и шумом, очень значимо для ЦАГИ.

Вместе с Институтом прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН выполнены научно-исследовательские работы по развитию отечественного программного комплекса NOISEtte. Сформирована технология деформации сеток, позволяющая в расчете моделировать движение сложных динамических систем, таких как несущий и рулевой винт, с учетом их деформации и махового движения, выполнены расчеты аэродинамических и акустических характеристик несущих винтов вертолетов на различных режимах полета с изменением общего и циклического шага.

Работа «Взаимодействие вихревых течений с твердыми поверхностями» направлена на исследование эволюции вихревых структур вблизи твердых поверхностей, создание методов корректного решения задач взаимодействия вихревых структур с твердыми поверхностями. Помимо фундаментальной направленности, проект имеет большое прикладное значение. Его реализация позволит решить ряд авиационных проблем, в том числе связанных с определением характеристик вихревого течения в месте стыка крыла с фюзеляжем, что в дальнейшем повлияет на увеличение топливной эффективности летательного аппарата.

Хотелось бы также заострить внимание на двух стратегически важных для института соглашениях, которые были подписаны в рамках прошедшего в декабре 2023 года Международного конгресса по аэронавтике (подробнее о конгрессе читайте в рубрике «Событие» — прим. ред.). Первое соглашение — о сотрудничестве между НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» и Российской академией наук. Благодаря этому документу будет осуществляться плодотворное взаимодействие в научной, научно-технической, инновационной, экспертной и информационно-аналитической деятельности в целях содействия развитию науки и технологий в авиастроении.

Второй документ — соглашение о создании консорциума научного центра мирового уровня «Передовые авиационные технологии для авиационно-космической техники». Целью программы консорциума является максимально эффективное использование инструмента создания и трансфера прорывных знаний и технологических решений в перспективные технические проекты авиационно-космической отрасли с расширенной предметной областью исследований. Подписантами выступили представители руководства НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», РАН, ЦАГИ, Госкорпорации «Ростех», ЦИАМ имени П.И. Баранова, ГосНИИАС, ПФИЦ УрО РАН, ИПМ имени М.В. Келдыша РАН, МАИ, МГТУ имени Н.Э. Баумана и др.

— Бесспорно, главная ценность ЦАГИ — это его сотрудники. Кто составляет основу коллектива? Каково соотношение научных и ненаучных специалистов в нашей организации? Какие мероприятия ведутся по привлечению молодежи, а также удержанию кадрового резерва в стенах института?

— Для любой организации персонал является главным и наиболее ценным его ресурсом. И ЦАГИ не является исключением. Ядро нашего коллектива — это прежде всего ученые. Они являются незаменимой основой, движущей силой нашего государственного научного центра.

Высококвалифицированные научные и инженерно-технические кадры занимаются научными исследованиями и разработками, создают новые идеи, продукты, процессы, методы и системы, а также управляют указанными видами деятельности.

Вместе с тем неотъемлемой частью коллектива института является вспомогательный и административно-управленческий персонал, работники социальной сферы. Это рабочие и специалисты, благодаря которым функционирует и развивается экспериментальная база, поддерживается состояние зданий и сооружений, а также обеспечивается транспортное сопровождение деятельности института. Это работники планово-экономических, финансовых и кадровых служб, служб материально-технического обеспечения и юридического сопровождения, медицинский персонал, работники детского сада, общежития, столовой, ОзК «Салют».

Для успешного функционирования и развития любого предприятия необходимо выстраи­вать систему преемственности поколений и подготовки молодых кадров. В связи с этим важно обеспечить взаимодействие с образовательными организациями различного уровня (школы, техникумы, колледжи, вузы). В настоящее время между ЦАГИ и образовательными организациями различного уровня ведется активная и повседневная работа по таким направлениям, как программы целевого обучения и трудоустройства студентов профильных вузов, организация практической подготовки студентов образовательных организаций высшего и среднего профессионального образования под руководством ведущих ученых и специалистов института и многим другим.

В целях мотивации и развития кадрового потенциала в институте предусмотрены ежемесячные (стимулирующие) надбавки в размере 6 000 рублей молодым специалистам, поступившим на работу в ЦАГИ непосредственно после окончания института; реализация утвержденной программы «Улучшение жилищных условий работников ЦАГИ с целью закрепления высококвалифицированных кадров и привлечения молодых ученых и специалистов» и другое.

Инженерно-техническим работникам, непосредственно участвующим в научной деятельности института и выразившим желание перевода на научные должности, оказывается поддержка в подготовке к участию в конкурсах на замещение вакантных должностей научных работников. Для выявления творчески активных и талантливых инженеров института, повышения престижа инженерного труда, пропаганды достижений и опыта лучших специалистов ежегодно проводится конкурс «Инженер года», победители которого участвуют во всероссийском конкурсе. Каждый год организуются научно-практические конференции по различным направлениям, институтские конкурсы на лучшие работы.

Отдельно скажу о кадровом резерве института. Он формируется из работников практически всех подразделений, что позволяет при необходимости оперативно решать вопросы эффективной расстановки кадров.

Включение в кадровый резерв носит комплекс материальных и нематериальных стимулов. Так, в материальную мотивацию входит премирование, полная или частичная оплата услуг и мероприятий, а также осуществление иных выплат работникам института в рамках реализации социальной политики. Среди нематериальных стимулов — продвижение по карьерной лестнице; возможность пройти обучение и повысить квалификацию в корпоративном университете управления персоналом института, позиционировать ЦАГИ на различных (в том числе международных) научно-технических, культурно-массовых и спортивных мероприятиях; публикация информационных материалов в корпоративных и отраслевых СМИ.

Работа с кадровым резервом — это долгосрочная инвестиция в персонал, являющаяся инструментом эффективной управленческой и кадровой политики.