Авиация и космонавтика 2013 09 - Журнал Авиация и космонавтика - Страница 4

4

Руководство ЦАГИ, в принципе, не возражало против совместных исследований в этом направлении, поэтому, как и полагается в подобных случаях, были составлены соответствующие планы совместных работ. К сожалению, широкому сотрудничеству ОКБ с головным отраслевым институтом препятствовал ряд объективных и субъективных факторов, таких, к примеру, как большая загрузка ЦАГИ плановыми работами по тематике других смежных организаций и ограниченность производственных ресурсов самого ОКБ.

Модель МТ10-1 на испытаниях в АДТТ-1 МАИ

С.Т. Кашафутдинов, ведущий специалист

Дело в том, что в те годы для ОКБ проводить в ЦАГИ научные и исследовательские работы, напрямую не относящиеся к основной деятельности, было совсем непросто. Институт был серьезно занят плановыми продувками по тематике как авиационных, так и ракетных «фирм», образно говоря, к трубе стояла «большая очередь», и «свободных мест» в этой очереди не было. Планы продувок составлялись заранее, в них распределялисьлимиты трубочасов по каждой АДТ на все организации, а для новых работ нужно было соответствующее обоснование, нужны были лимиты денег и ресурсов. Аэродинамические продувки являются отнюдь не самым дешевым мероприятием. С другой стороны, проблема заключалась в ограниченности ресурсов самого ОКБ. Для изготовления новых моделей необходимо было серьезно задействовать модельное производство, а производственные мощности ОКБ в этом отношении были сильно ограничены. Изготовление продувочных моделей требовало исключительно высокой квалификации персонала, а рабочих рук не хватало даже для выполнения текущих заказов.

В результате, на начальном этапе, контакты ОКБ с ЦАГИ по части исследовательских работ были существенно ограничены. В 1971–1973 гг. в ЦАГИ продувались только те модели, которые изготавливались непосредственно в модельном производстве ОКБ.

Для проведения углубленного изучения выбранного варианта аэродинамической компоновки ОКБ П.О. Сухого пришлось изыскивать иные возможности. К началу 70-х у аэродинамиков ОКБ были налажены неплохие связи со многими научными центрами страны — МАИ, Сиб. НИА, ИПМ им. М.В. Келдыша и др. В результате, по ТЗ ОКБ с 1971 г. на договорной основе в МАИ, на базе малоскоростной аэродинамической трубы Т-1 начались систематические исследования физической картины обтекания крыла сложной формы с корневым наплывом. На первом этапе продувались упрощенные модели плоских крыльев, изготовленных из листового материала, с различными в плановой проекции формами передних кромок. В 1972 г. в ОКБ изготовили для МАИ специальную дренированную модель оживального крыла с деформацией срединной поверхности. Возможность изучения структуры распределения давления по поверхности крыла в большой степени помогла понять физическую картину явлений, возникающих на крыле. Стало понятно, что на крыле, оснащенном наплывом, кроме кромочного вихря образуется еще один вихрь, сходящий с наплыва, за счет которого осуществляется дополнительная подъемная сила. Наличие этого дополнительного вихря и характер его взаимодействия с кромочным вихрем при изменении условий полета полностью определяли все основные особенности аэродинамики изучаемого варианта компоновки, поэтому все дальнейшие исследования были посвящены углубленному изучению именно этой вихревой структуры.

Всего за первые три года совместной работы в МАИ были достаточно подробно исследованы 5 тематических и 1 дренированная модель крыла.

С 1973 г. начались активные работы по Су-27 совместно с новосибирским Сиб. НИА. В этом НИИ имелась малоскоростная АДТ, а также трансзвуковая труба. Но самым важным для ОКБ являлось то, что в Сиб. НИА имелось собственное достаточно мощное модельное производство, где можно было оперативно изготавливать тематические модели, предназначенные для испытаний. Таким образом, в лице Сиб. НИАОКБ Сухого получило активного союзника в проведении серии тематических исследований по Су-27. Работы в Сиб. НИА с самого начала приобрели высокий темп, только в течение первого года были изготовлены и исследованы сразу четыре полных модели. Программа исследований со стороны ОКБ была построена таким образом, что первые продувки моделей в Сиб. НИА по сути, повторяли работы, ранее выполненные в МАИ, это было необходимо для проверки сходимости полученных результатов.

Следует отметить, что все работы, выполнявшиеся в институте, по крайней мере на начальном этапе работ, проводились в строгом соответствии сТЗ заказчика: модели изготавливались по чертежам ОКБ, программы испытаний составлялись и утверждались совместно с аэродинамиками ОКБ, а полученные материалы продувок оперативно присылались в Москву для совместного обсуждения и составления программ дальнейших совместных изысканий. В работах по Су-27 отСиб. НИАпринималиучастие С.Т. Кашафутдинов, В.В. Кондакова, Г.Н. Блинов, и другие.

Со стороны ОКБ работы по изучению выбранной аэродинамической компоновки были разделены следующим образом: в ЦАГИ и Сиб. НИА исследования проводились на моделях проектируемого самолета с многочисленными вариантами элементов компоновки и на тематических моделях, а в МАИ с целью поисковых исследований отдельных фрагментов компоновки проводились продувки на схематических тематических моделях.

На этой фотографии хорошо видны вихри, сходящие с наплыва крыла истребителя Су-35

Аэродинамические исследования 1971 г. 1972 г. 1973 г. Всего В ЦАГИ 2/41 2/26 5/183 9/250 В Сиб. НИА - - 4/140 4/140 В МАИ 2/36 2/81 2/79 6/196 Всего 4/77 4/107 11/402 19/586

В целом, динамику проведения исследований по тематике Су-27 в рамках одних только поисковых работ в 1971–1973 гг. иллюстрирует таблица, в которой в числителе указано число построенных моделей, а в знаменателе — количество трубочасов, затраченных на их продувки (см. таблицу).

Для решения ряда прикладных задач аэродинамики в интересах Су-27 был привлечен научный потенциал ИПМ им. М.В. Келдыша АН СССР. Коллектив ученых предоставил ОКБ возможность построения трехмерной модели обтекания самолета для любой произвольной точки компоновки. К сожалению, исходя из существенно ограниченной производительности имевшихся на тот момент ЭВМ и соответствующего программного обеспечения, расчеты производились только для сверхзвуковых режимов полета. Тем не менее, во многих случаях использование этой методики позволило ОКБ избежать непроизводительных затрат, связанных с дополнительными трубными испытаниями моделей. Приведем только один пример: создание такой картины для килей самолета позволило выявить присутствие на самолете кроме основной вихревой системы, включающей наплывный и кромочный вихри, наличие еще двух, довольно слабых вихрей, сходящих с основания носовой части самолета. Дополнительное изучение этой проблемы показало, что на больших числах М эти вихри «ложились» на кили, приводя к существенному снижению путевой устойчивости. Знание сути проблемы позволило аэродинамикам выработать реальные пути решения этой проблемы.