Авиационная наука и техника

  В дореволюционной России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909—1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4-моторный самолёт-гигант «Русский витязь» И. И. Сикорского (1913). Опыт применения самолётов в 1-й мировой войне 1914—18 продемонстрировал потенциальные возможности авиации и способствовал бурному её развитию. Наряду с использованием иностранных самолётов (главным образом французских и английских) в России применялись и самолёты отечественных конструкций. В 1913—18 Сикорский разработал несколько вариантов тяжёлых 4-моторных самолётов «Илья Муромец» (выпускались серийно). Малые производственные мощности полукустарных авиазаводов, необходимость покупать самолёты за границей, отсутствие собственного моторостроения сказывались на общем состоянии авиации в России.

  В начале 20 в. проводились теоретические исследования и экспериментальные работы в области аэродинамики и прочности самолёта. Основополагающие труды Н. Е. Жуковского оказали значительное влияние на развитие авиационной науки (им выведена формула для определения подъёмной силы, создана теория винта и т. д.). С. А. Чаплыгин заложил основы аэродинамики больших скоростей, развил теорию крыла. Их труды, а также работы их учеников (А. Н. Туполева, Б. Н. Юрьева, В. П. Ветчинкина, К. А. Ушакова, Г. М. Мусинянца, Г. Х. Сабинина) позволили начать конструирование самолётов на научной основе.

  В первые годы после победы Октябрьской революции 1917 на авиационных заводах налаживалось производство самолётов по трофейным образцам, одновременно приобретались лицензии на постройку самолётов иностранных марок. Коммунистическая партия и Советское правительство уделяли большое внимание развитию авиации. В Народном комиссариате по военным и морским делам была создана Коллегия воздушного флота, при которой в апреле 1918 по указанию В. И. Ленина организован Отдел по применению авиации в народном хозяйстве; в мае создано Главное управление рабоче-крестьянского Красного воздушного флота, а в июне СНК издал декрет о национализации авиационных предприятий. В том же году в Москве основан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), который возглавил Жуковский; ЦАГИ стал научной базой для строительства самолётов. В 1919 создан Московский авиационный техникум, преобразованный в 1922 в военно-воздушную инженерную академию им. Н. Е. Жуковского. В феврале 1923 СТО при СНК СССР принял постановление «О возложении технического надзора за воздушными линиями на Главное управление воздушного флота и об организации Совета по гражданской авиации». Это постановление положило начало планомерному строительству социалистического Гражданского воздушного флота. На механическом факультете Московского высшего технического училища (МВТУ) было создано аэромеханическое отделение (1925), преобразованное последовательно в аэромеханический факультет, Высшее аэромеханическое училище, а затем в Московский авиационный институт (МАИ) им. С. Орджоникидзе (1930). В 20-х гг. были организованы первые КБ по самолётостроению: Туполева (в ЦАГИ), Н. Н. Поликарпова и Григоровича (при заводе «Дукс»). Первыми советскими самолётами были АНТ-1, И-1 (1923), АК-1 «Латышский стрелок» (1924).

  Конструкция самолётов была деревянная, с полотняной обшивкой крыльев и оперения. Переход с дерева на металл явился важным этапом в развитии авиации. Была создана специальная комиссия по металлическому самолётостроению (Туполев, И. И. Сидорин, В. М. Петляков, А. И. Путилов, И. И. Погосский и др.). Несмотря на трудности становления в условиях 20-х гг. цельнометаллических самолётостроения, были созданы первый цельнометаллический самолёт ЛНТ-2 (1924) и первый серийный самолёт из нового материала — кольчугалюминия АНТ-З (1925).

  Создание авиационной промышленности явилось одной из главных задач 1-го пятилетнего плана (1929—32). Для развёртывания научно-исследовательских работ из ЦАГИ были выделены: отдел авиационных материалов, преобразованный затем во Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ); винтомоторный отдел (после слияния с авиационным отделом Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института стал Центральным институтом авиационной моторостроения — ЦИАМ). Наряду с крупными КБ Туполева и Поликарпова имелись небольшие КБ К. А. Калинина, Григоровича, Путилова, А. С. Яковлева, В. Б. Шаврова, Г. М. Бериева и др. Советские лётчики на самолётах отечеств. конструкций совершили перелёты, прославившие Советский Союз (В. П. Чкалов, М. М. Громов, В. К. Коккинаки, М. В. Водопьянов, В. С. Гризодубова и др.).

  В 30-х гг. в самолётостроении произошли важные качественные изменения. Существенно улучшились лётные данные, решены проблемы флаттера и выхода из штопора; создание Поликарповым самолёта И-16 положило начало распространению в авиации истребителей монопланной схемы. Стали применяться убирающиеся в полёте шасси, герметичная кабина, турбокомпрессор для повышения высотности, механизация крыла, усовершенствованная винтомоторная установка, пушка, стреляющая через винт, потайная клёпка, новые высокопрочные материалы и т. д. Конструкторы ЦАГИ продолжали начатые в 1925—26 работы по созданию вертолётов (ЦАГИ 1-ЭА). Было построено несколько опытных аппаратов одновинтовой схемы под общим руководством Юрьева, а затем И. П. Братухина («Омега» и др.); наметился путь дальнейшего прогресса и усовершенствования вертолётов и создания машин, пригодных к практической эксплуатации.

  В 1939 ЦК ВКП(б) и правительство приняли постановление «О реконструкции существующих и строительстве новых самолётных заводов»; был организован Народный комиссариат авиационной промышленности. Конструирование самолётов поручили КБ А. А. Архангельского, С. В. Ильюшина, С. А. Лавочкина, Ар. И. Микояна, Петлякова, П. О. Сухого. В результате теоретических и экспериментальных исследований (в аэродинамических трубах и других установках) были определены более совершенные формы многих элементов самолётов, обеспечивающие малое лобовое сопротивление, хорошие пилотажные и взлётно-посадочные качества; построены истребители ЛаГГ-3, МиГ-3, Як-1, бомбардировщики Пе-2, Пе-8, Су-2, Ил-4, С Б, штурмовик Ил-2 с высокими лётно-техническими характеристиками.

  В конце 30-х гг. при крупных моторных заводах были созданы КБ (ставшие позднее самостоятельными опытными организациями), которые возглавили А. А. Микулин, В. Я. Климов, С. К. Туманский, А. Д. Швецов, В. А. Добрынин и др. Эти коллективы сосредоточили усилия на разработке и доводке новых конструкций авиационных моторов, а ЦИАМ обеспечивал научно-техническая помощь в их проектировании. К началу Великой Отечественной войны 1941—45 скорость истребителей достигла 600—650 км/ч, потолок — 11—12 км; скорость бомбардировщиков 550 км/ч, дальность полёта 3—4 тыс. км, бомбовая нагрузка 4 т.

  В годы войны, несмотря на трудности, возникшие вследствие эвакуации, авиационная промышленность успешно снабжала фронт самолётами. Появились лёгкие, манёвренные, хорошо вооружённые истребители, штурмовики и бомбардировщики (Як-3, Ла-5, Ил-6, Ил-8, Пе-3, Ту-2 и др.). При разработке конструкций новых самолётов учитывалась потребность их серийного производства и возможность последующих модификаций, исходя из требований военной обстановки и условий эксплуатации. Обеспечивая нужды фронта, авиационная промышленность только в 1943, например, дала армии 35 тыс. боевых самолётов.

  После войны в военной и гражданской авиации наметился переход от поршневых двигателей к реактивным. В СССР разработка воздушно-реактивных двигателей (ВРД) была начата ещё в конце 30-х гг. (Б. С. Стечкин создал теорию ВРД). В 1943—44 А. М. Люлька разработал проект первого советского турбореактивного двигателя (ТРД). Проводились эксперименты с применением жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) — полёты ракетоплана РП-318 в 1940 (С. П. Королев) и самолёта БИ-1 (А. Я. Березняк и А. М. Исаев) в 1942. В 1945 начались полёты самолётов И-250 (ОКБ Микояна) и Су-5 с мотокомпрессорным двигателем. Но эти два направления не получили дальнейшего развития из-за большого удельного расхода топлива в ЖРД и из-за ограниченных возможностей мотокомпрессорных двигателей. Применение ТРД обеспечило быстрый прогресс авиации. Созданием самолётов МиГ-9 и Як-15 (1946) было положено начало практическому применению реактивных двигателей в советской авиации. С 1947 началось серийное производство реактивных истребителей МиГ-15.

  Одновременно велись работы по снижению веса конструкции и улучшению аэродинамического качества, снижению потерь на охлаждение и т. д. Создание стреловидного крыла — важный этап в развитии реактивной авиации. Большое значение для развития авиационной науки имело получение в аэродинамической трубе с перфорированными стенками рабочей части околозвуковой скорости потока с непрерывным переходом через скорость звука (ЦАГИ, 1947). Особенно важными для практики были результаты исследований аэродинамики стреловидных крыльев и крыльев малого удлинения, а также устойчивости и управляемости самолётов с крыльями и оперением новых форм, что в сочетании с использованием ТРД обеспечило достижение околозвуковых скоростей, а в дальнейшем и значительно превышающих их. Ла-160 (1947) — первый советский экспериментальный самолёт со стреловидным крылом (скорость до 1050 км/ч). Ла-176, на котором в 1948 была достигнута скорость звука, имел крыло увеличенной стреловидности (45°).

  В конце 40 — начале 50-х гг. в области исследования больших скоростей работали М. В. Келдыш, С. А. Христианович, Г. И. Петров, М. Д. Миллионщиков, Л. И. Седов. Исследования В. В. Струминского, Г. П. Свищева, А. А. Дородницына, Г. С. Бюшгенса и других учёных позволили разработать новые формы крыльев, органы управления, оперение околозвуковых самолётов. В области прочности самолётных конструкций работали А. И. Макаревский, В. Н. Беляев, А. М. Черёмухин и др.

  В начале 50-х гг. были созданы самолёты: Ил-28 — тактический бомбардировщик, Як-25 — всепогодный истребитель-перехватчик; М-4, М-6 (В. М. Мясищев), Ту-16 — дальние стратегические бомбардировщики. Появились вертолёты конструкции М. Л. Миля — Ми-1 и Ми-4, Н. И. Камова — Ка-15, Ка-16 и др., в конце 50 — начале 60-х гг.— Ми-6, Ми-8, Ми-10, в конце 60-х гг.— Ми-12, Ка-25, Ка-26. В 50-х гг. благодаря успехам в аэродинамике и двигателестроении авиация стала сверхзвуковой. Для экспериментальных исследований рациональной компоновки сверхзвуковых самолётов были построены новые аэродинамические трубы и специальные установки для изучения сверхзвуковых диффузоров, сопел и испытаний моделей на флаттер. Необходимые аэродинамические характеристики достигались применением тонких треугольных крыльев и крыльев большой стреловидности. Первый советский серийный сверхзвуковой самолёт Миг-19 имел скорость до 1450 км/ч. Учёные приступили к решению проблемы т. н. теплового барьера и обеспечения длит. полёта на гиперзвуковых скоростях. В 1954 впервые в СССР был применен титан в элементах крыла и других теплонапряжённых агрегатах, а также освоена технология изготовления титановых конструкций.

  50—60-е гг. ознаменовались дальнейшим повышением лётно-тактических данных боевых самолётов, что было обусловлено достижениями отечественной авиационной науки в области аэрогазодинамики, прочности, систем управления, технологических процессов, в создании конструкционных материалов и развитием двигателестроения, приборостроения и ряда смежных отраслей промышленности. Сверхзвуковые самолёты оснащаются мощными, лёгкими, экономичными двигателями, созданными в коллективах, руководимых Туманским, Люлькой, Добрыниным, Н. Д. Кузнецовым, П. А. Соловьевым, А. Г. Ивченко. На воздушных парадах в Тушине (1961) и Домодедове (1967) были продемонстрированы новейшие образцы боевой авиационной техники, среди них сверхзвуковые: истребитель МиГ-21, многоцелевой Як-28, истребитель-бомбардировщик Су-7, стратегический бомбардировщик-ракетоносец М-50 (Мясищев). Были впервые показаны самолёты вертикального взлёта и посадки и лёгкие истребители с изменяемой геометрией крыла в полёте. К середине 60-х гг. скорость полёта самолётов достигла 3000— 3500 км/ч, потолок — свыше 30 км, дальность — свыше 10 тыс. км (с дозаправкой горючего в воздухе она стала ещё больше).

  В 50-е гг. количеств. и качеств. изменения произошли в гражданской авиации. Начиная с 1958, увеличиваются темпы роста и объём пассажирских перевозок на самолётах с ТРД, одновременно растет самолётный парк. Так, например, 88% перевозок в 1958 было выполнено на самолётах с поршневыми двигателями, в 1965 такой же объём перевозок был выполнен на самолётах с реактивными двигателями. Существенные изменения претерпели лётно-технические и экономические показатели  пассажирских самолётов, особенно скорости полёта (увеличились примерно в 2 раза) и теоретической производительности (в 4—5 раз). К началу 60-х гг. в СССР эксплуатировались 7 типов  пассажирских самолётов с реактивными двигателями: в 1955 совершил первый полёт пассажирский самолёт Ту-104 с двигателями Микулина, в 1957—61 появились самолёты Ил-18, Ан-10, Ан-24 с двигателями Ивченко, Ту-114 с двигателями Кузнецова, Ту-124 и Ту-134 с двигателями Соловьева. В 1965 был построен один из самых больших в мире транспортных самолётов конструкции О. К. Антонова Ан-22 («Антей»). Важным направлением повышения надёжности и безопасности полётов  пассажирских самолётов явилось внедрение указателей и ограничителей опасных режимов, резервирование и дублирование в системах управления самолётами, автоматический систем слепой посадки. Большое внимание уделяется также улучшению взлётно-посадочных характеристик и созданию аварийных задерживающих систем на аэродромах. В начале 70-х гг. на трассы Аэрофлота вышли новые воздушные лайнеры Ту-154, Ил-62М, Ту-134А, Як-40. В декабре 1975 состоялся первый эксплуатационный полёт сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-144. В конце 1976 состоялся первый полёт самолёта Ил-86 («аэробуса») — одного из крупнейших пассажирских самолётов мира. Одновременно с развитием пассажирской авиации, с созданием грандиозного воздушного пути над всей страной интенсивно развивается авиация специального применения: сельскохозяйственная, противопожарная, санитарная, метеорологическая и др.

  Крупнейшие конструкторские коллективы возглавляют ныне О. К. Антонов, Р. А. Беляков (ОКБ им. Ар. И. Микояна), В. М. Мясищев, Г. В. Новожилов (ОКБ им. С. В. Ильюшина), А. А. Туполев (ОКБ им. А. Н. Туполева), А. С. Яковлев, М. Н. Тищенко (ОКБ им. М. Л. Миля), В. А. Лотарёв (ОКБ А. Г. Ивченко), А. К. Константинов (ОКБ Г. М. Бериева), С. В. Михеев (ОКБ им. Н. И. Камова) и др. В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—80 гг.» предусматривается проведение экспериментальных и научно-исследовательских работ по созданию новых самолётов и вертолётов с лётно-техническими и экономическими характеристиками, соответствующими перспективным требованиям гражданской авиации.

  Периодические издания. Результаты исследований в области аэродинамики и прочности самолётов и других летательных аппаратов публикуются в печатных изданиях ЦАГИ: «Трудах», «Учёных записках» и др.; вопросы развития воздушного транспорта, экономики и технического прогресса гражданской авиации, применения авиации в народном хозяйстве освещаются в журнале министерства гражданской авиации СССР «Гражданская авиация» (с 1931), опыт освоения и боевого применения авиационной техники — в журнале Советских ВВС «Авиация и космонавтика» (с 1918) и других изданиях. См. также Авиация.

  А. А. Архангельский.

Технические науки
Авиационная наука и техника
Ракетостроение и космонавтика
Энергетическая наука и техника
Электротехника
Электроника, радиотехника и электросвязь
Техническая кибернетика.
Вычислительная техника
Машиноведение и технология производства машин
Металлургическая наука, техника и технология
Строительная наука и техника