Сибирский научно-исследовательский институт авиации (СибНИА им. С. А. Чаплыгина) ~ Жизнь

Недавно удалось побывать в СибНИА. Увидел испытания моделей летательных аппаратов и натурных образцов авиационной техники. Масштабно и интересно. Из-за большого объёма текста я поделил весь репортаж на две части. Рассказ будет особенно интересен тем, кому небезразлична тема авиации.

1. Ресурсные испытания фронтового бомбардировщика Су-34.

Вид на отсек левого двигателя, выполненного с применением высокопрочного и термостойкого титана. Пряди проводов ведут от сотен тензометрических датчиков, предназначенных для контроля напряжений в конструкции самолёта, к системе регистрации данных.

Вадим Махоров

Что такое СибНИА?

СибНИА — крупнейший научно-исследовательский центр авиационной науки на Востоке России.
Специалисты института занимаются фундаментальными, поисковыми и прикладными исследованиями, испытаниями авиационной и космической техники, оказывают различные научно-технические услуги. В СибНИА также разрабатывают, модернизируют и ремонтируют лёгкие самолёты. Осуществляют сопровождение летательных аппаратов (сокращённо — ЛА) в эксплуатации.

Основными направлениями исследований являются аэродинамические и прочностные. Также активно развиваются лётные испытания, о которых я надеюсь рассказать позже.

2. Бюст основателя СибНИА Сергея Алексеевича Чаплыгина на территории института.

Слева от бюста за деревьями — дорожка к его могиле: С. А. Чаплыгин умер 8 октября 1942 года, оставив завещание похоронить себя на территории основанного им филиала, что и было выполнено. В 1969 году, к 100-летию великого русского аэродинамика институту было присвоено его имя.

Могила, бюст и прилегающая к ним территория являются историческим памятником (мемориалом) республиканского значения, внесённым в государственный реестр. Нынешний коллектив СибНИА дорожит своей историей и бережно относится к наследию своих предшественников.

Коротко расскажу о создании и нынешних возможностях СибНИА:

Институт, как самостоятельная организация, создан сразу после войны (09.07.1946) Постановлением Совета Министров СССР № 1593-684 на базе Новосибирского филиала № 2 Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Николая Егоровича Жуковского (ЦАГИ). Филиал был образован 19.08.1941 Постановлением Государственного Комитета Обороны СССР № 513 в связи с эвакуацией предприятий и организаций на Восток СССР.

В 1941–1942 годах работы по проектированию и строительству корпусов лабораторий, а также работу учёных и специалистов, эвакуированных из ЦАГИ, возглавил один из основоположников аэродинамики — академик, Герой Социалистического Труда, Заслуженный деятель науки Сергей Алексеевич Чаплыгин.

За прошедшее с момента создания время институт превратился в крупнейший авиационный центр с коллективом высококлассных специалистов и мощной экспериментальной базой, позволяющей проводить статические, усталостные и динамические испытания ЛА весом до 500 тонн, агрегатов и фрагментов конструкций, аэродинамические исследования по разработке облика ЛА, доводке разрабатываемых перспективных ЛА, а также серийно выпускаемых изделий авиатехники, лётные испытания серийных и опытных ЛА, авиационного оборудования.

В России за Уралом СибНИА — единственный в своём роде, ничего подобного больше на этой территории нет.
В европейской части страны, в городе Жуковском под Москвой с 1918 года работает ЦАГИ.

Чем занимается институт сейчас?

Некоторые фотофрагменты его рабочих будней я предлагаю вашему вниманию.

3. Аэродинамическая труба Т-203.

В области аэродинамических исследований СибНИА использует две аэродинамических трубы. Первая — только что прошедшая капитальный ремонт труба малых дозвуковых скоростей Т-203 с открытой рабочей частью и скоростью воздушного потока до 90 м/с.

Она была привезена из ЦАГИ во время эвакуации, запущена в эксплуатацию в 1944 году, отлично работает до сих пор, а теперь и выглядит как новенькая.

Для справки: скорость звука в воздухе при нормальных атмосферных условиях на уровне моря — 330 м/с.

4. В аэродинамических трубах проводят исследования по отработке аэродинамической компоновки (или, проще говоря, внешней формы) ЛА.

Мне разрешили сфотографировать процесс установки в рабочей части трубы модели лёгкого самолёта-амфибии с «шелковинками» (белыми ниточками), наклеенными на выкрашенной для контраста в чёрный цвет поверхности для визуализации её обтекания потоком воздуха.

Из «инструментов» есть ещё аэродинамические весы — серьёзного размера конструкции, катающиеся по рельсам. Весы предназначены для получения информации о силах, действующих на модель по трём пространственным осям X, Y, Z и моментах относительно них же.

5. На фото так называемый «срыв потока» на поверхности крыла.

На верхней поверхности левой консоли «летящей» с большим углом атаки модели по поведению «шелковинок» явно наблюдается срыв потока (интенсивные завихрения, иначе называемые турбулентностью), что в реальном полёте приводит к значительному падению подъёмной силы крыла и проблемам с управляемостью вплоть до сваливания и штопора.

6. Аэродинамическая труба Т-205М.

Вторая из имеющихся в СибНИА аэродинамических труб — транс- и сверхзвуковая со скоростью потока до 1,7 Маха.
Если один Мах равен одной скорости звука, то 1,7 — это 560 м/с или 2020 км/ч. Неплохо, однако…
В данный момент труба находится на капитальном ремонте, после которого скорость потока в ней будет достигать двух Махов!

На снимке видна шарообразная капсула закрытой рабочей части, в центре которой (в открытом люке) можно рассмотреть наружные детали самóй рабочей части сечением 0,6 х 0,6 м и длиной 2,4 м, где располагаются модели, подобные лежащим на переднем плане. Они изготавливаются из металлических сплавов ввиду больших нагрузок от сверхзвукового воздушного потока (скоростной напор достигает 3 тонн на квадратный метр!).

7. В СибНИА работало немало выдающихся учёных и талантливых инженеров. Среди них — авиаконструктор Роберт Людвигович Бартини.

Бартини был разносторонне одарённым человеком, выходцем из семьи итальянского барона и убеждённым коммунистом. По мнению хорошо знавших его людей, ряд мест биографии Роберта Бартини окутаны завесой тайны.

Под его руководством разработаны рекордные самолёты «Сталь-6» (1932) и «Сталь-7» (1937) и его модификации, «Дальний арктический разведчик» (1935). Работая в СибНИА в 1952–1957 годах, он создал проект сверхзвукового стратегического бомбардировщика-ракетоносца А-57 (1957) с уникальной аэродинамической компоновкой, проекты сверхзвуковых самолётов, самолётов-амфибий вертикального взлёта и посадки, экранопланов.

На большом плакате, висящем над выходом из помещения аэродинамической трубы Т-203 — изображение Бартини с кулаком, сжатым в символическом революционном интернациональном жесте, рядом — его лозунг, которому он следовал всю свою жизнь, посвятив её тому, чтобы советские самолёты были лучшими в мире и «…летали быстрее чёрных».

Аэродинамики СибНИА внесли значительный вклад в развитие отечественной авиации.

Они провели исследования и участвовали (в процессе самостоятельных и совместных со специалистами ЦАГИ работ) в создании аэродинамической компоновки самолётов различных типов (в том числе всемирно известного истребителя Су-27 и его модификаций, а также одних из лучших в мире спортивных акробатических самолётов семейства Су-26 и их модификаций), всех типов экранопланов, других ЛА, созданных в СССР и России.

За создание Су-27 и Су-26 бывший главный аэродинамик СибНИА Станислав Тиморкаевич Кашафутдинов дважды (в 1996 и 2003 годах) удостоен Государственной премии России вместе с несколькими ведущими специалистами ОКБ Павла Осиповича Сухого и ЦАГИ — это признание заслуг всего возглавлявшегося им в тот момент коллектива и показатель высокого уровня проводимых в СибНИА исследований. За работы по Су-26 Государственную премию получил и Сергей Григорьевич Деришев — бывший начальник отделения аэродинамики и динамики полёта ЛА.

8. Стенд ресурсных испытаний регионального пассажирского самолёта «Sukhoi SuperJet-100» (SSJ-100).

Основным по масштабам и объёмам проводимых работ направлением деятельности СибНИА продолжает оставаться исследование прочности авиационных конструкций. В институте занимаются проблемами статической, усталостной, тепловой и динамической прочности. Для этого служат три корпуса-стенда общей площадью 15 400 м2, комплекс копров с воспроизводимым усилием на стойку шасси от 75 кг до 150 тонн, комплекс испытательных машин с воспроизводимым усилием на испытываемый образец до 1 тысячи тонн и другое оборудование.

Стенд SSJ находится в испытательном корпусе № 2/6. Размеры корпуса — 86 × 21 × 30 м, площадь силового потолка— 500 м2, площадь силового пола — 1 800 м2, максимальная взлётная масса испытываемых самолётов — 150 тонн, их максимальные габариты— 60 × 30 × 18 м.

Самолёт SSJ разработан ЗАО «Гражданские самолёты Сухого» (ЗАО «ГСС») для замены советских машин типа Ту-134 и т. п. Строится на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении имени Юрия Алексеевича Гагарина (КнААПО им. Ю. А. Гагарина) в кооперации с Новосибирским авиационным производственным объединением имени Валерия Павловича Чкалова (НАПО им. В. П. Чкалова) и Воронежским авиастроительным обществом (ВАСО).

Этот экземпляр, серийный № 95006, прибыл в СибНИА 3 ноября 2008 года на борту самого грузоподъёмного в мире серийного транспортного самолёта Ан-124 «Руслан», разработки ОКБ Олега Константиновича Антонова, который, кстати, был первым начальником СибНИА в 1946 году после его преобразования из филиала ЦАГИ в самостоятельную организацию.

Задача специалистов СибНИА — воспроизвести в лабораторных условиях все возможные факторы, которые будут действовать на подобный самолёт в течение всего срока его реальной эксплуатации. То есть заставить самолёт прожить в ускоренном темпе свою нелёгкую лётную жизнь (в данном случае — более 40 тысяч лётных часов), не отрываясь от земли, «принеся себя в жертву» ради безопасности пассажиров и экипажей его собратьев, которые с 21 апреля 2011 года (даты начала эксплуатации) провели в небе уже достаточно много времени.

То же самое относится и к другим самолётам, испытываемым в СибНИА.

Металлический короб, который сильно портит эстетику снимка, защищает окружающих от поражения фрагментами конструкции самолёта и стенда при возможном взрывном разрушении фюзеляжа во время испытаний на герметичность с имитацией перепадов давления во время набора самолётом высоты.

9. Система наддува фюзеляжа.

На снимке выше вы можете видеть трубопроводы системы наддува фюзеляжа.

Для того, чтобы мы чувствовали себя комфортно в качестве пассажиров самолёта, летящего на любой высоте, в салоне системой жизнеобеспечения поддерживается давление, близкое к нормальному атмосферному. Следовательно, фюзеляж на большой высоте в разреженном воздухе представляет собой как бы надутый шарик, готовый при появлении повреждения в любой момент лопнуть.

Если я вас напугал и отбил всякое желание летать, прошу меня простить и читать дальше.

Для того, чтобы мы с вами, вылетев из пункта А, прибыли в пункт Б здоровыми и невредимыми, и работают скромные труженики закрытого от посторонних глаз предприятия под названием СибНИА, определяя проблемные места испытываемой конструкции ЛА и помогая разработчикам и эксплуатантам избегать возможных проблем, осуществляя затем необходимое сопровождение «изделий» в течение всего их жизненного цикла.

10. SSJ-100 «без декора».

Так выглядит, без лишних деталей, конструкция пассажирского салона.

Можно рассмотреть входную дверь в салон, значительно отличающуюся по конструкции от двери нашей, например, квартиры. :) Она обязательно должна открываться наружу по правилам безопасности, хотя, с точки зрения простоты обеспечения герметичности притвора, лучше было бы наоборот — большую часть полёта воздух давит, и очень сильно, на неё изнутри. Оттого и пришлось конструкторам хорошо поработать. Результат налицо…

11. А это уже система нагружения.

Мы с вами видим нижнюю поверхность левой консоли крыла с отклонённой механизацией. На переднем плане гидроцилиндры двунаправленного действия, иначе называемые не вполне благозвучным словом силовозбудители. Они, управляемые компьютерами по специальной программе, воспроизводят эксплуатационные нагрузки на самолёт через определённые места его конструкции. Их работа контролируется уникальными блоками управления и защиты, разработанными специалистами СибНИА и не имеющими аналогов в мире (на снимке блоков не видно).

12. Система тензометрирования.

На правой консоли SSJ видны блоки системы тензометрирования.

Для того чтобы понять, какие напряжения испытывает тот или иной агрегат самолётной конструкции, она в проблемных местах вся уклеена тензодатчиками — маленькими плоскими штуковинами, преобразующими собственную деформацию в изменение электрического сигнала, передающегося в реальном масштабе времени по проводам в систему накопления и обработки информации и позволяющего судить о напряжённо-деформированном состоянии конструкции. В результате ясно видна общая картина напряжений во всех контролируемых зонах и, соответственно, возникающие повреждения.

13. Коллектор гидравлической системы стенда.

Стенд ресурсных испытаний состоит из множества систем, среди которых одной из важнейших является гидравлическая. С помощью её элементов по командам автоматизированной системы управления (АСУ) формируются усилия, передаваемые непосредственно или через механическую часть (рычáжку) на конструкцию ЛА. Собственная, самая современная маслонасосная станция стенда подаёт в систему 3600 литров гидравлической жидкости в минуту.

Специалисты-гидравлики в СибНИА — профессионалы высокого класса. Разрабатываемое ими оборудование находится на мировом уровне, а крайние (в авиации не жалуют слово «последние») их разработки не имеют аналогов в мире.

14. Ведущий инженер по испытаниям самолёта за пультом АСУ — автоматизированной системы управления стендом SSJ.

На этом хочу закончить первую часть. Во второй части будет подробный фоторепортаж про крупнейший в стране зал статических и ресурсных испытаний натурных авиационных конструкций, в котором на данный момент проходят испытания истребители Су-34, Су-27, Су-33 и тд. Ниже несколько фотографий для привлечения внимания :)