Весь мир отметил в 2003 г. выдающееся событие в своей истории — столетие первого управляемого полета самолета. Мы отдаем дань памяти и величайшего уважения двум людям, в которых счастливо сочетались способности механиков, конструкторов, ученых-экспериментаторов, наконец, бесстрашных первопроходцев — Орвилу и Вильбуру Райтам.
Владимир Дмитриев, директор Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского, лауреат Государственных премий СССР и РФ, премии правительства РФ, доктор технических наук, профессор
Главным итогом развития авиации является формирование современной авиатранспортной системы, связавшей страны и континенты, обеспечившей возможность жизни в труднодоступных районах планеты. Авиационный транспорт настолько органично вошел в нашу жизнь, что стал неосязаем, как неосязаем воздух, которым мы дышим. Малейшие препятствия для его функционирования сразу отражаются на жизни миллионов людей, что продемонстрировали кризисы 1970—2000-х гг., которые приводили к резкому сокращению авиаперевозок. Однако они же стали прекрасной иллюстрацией жизнеспособности воздушного транспорта.
Потребность в нем настолько велика, что восстановление авиаперевозок происходит в кратчайшее время — от нескольких месяцев до одного-двух лет. Роль авиации не ограничивается ее непосредственным применением. Долгое время самолет оставался наиболее сложным объектом, освоенным промышленностью. В нем сосредоточены высокотехнологичные системы — такие, как двигатель, система управления, системы связи, жизнеобеспечения и др. Под влиянием потребностей авиации начиная с 30х гг. XX века создавалась специальная металлургия, разрабатывались новые технологические процессы, развивалось производство приборов и оборудования. Неслучайно при формировании новых наукоемких отраслей (ракетно-космическая и атомная промышленность) авиационно-промышленный комплекс «поделился» своими высококвалифицированными кадрами, передал крупнейшие заводы, участвовал в научной и производственной кооперации при создании новых изделий. Необходимо особо отметить роль авиационной науки. Самолет является одним из наиболее наукоемких объектов. К примеру, создание эффективных крыльев и аэродинамической компоновки самолета в целом потребовало развития специального раздела механики — аэродинамики, опирающейся на достижения физики и прикладной математики. В области аэродинамики уже в 1910—20-е гг. работали выдающиеся ученые Н.Е. Жуковский, Л. Прандтль, Г. Глауэрт, С.В. Чаплыгин, Т. Карман и др. В ведущих авиационных державах начали работу крупные научно-исследовательские институты, превосходившие по своим масштабам научные центры других отраслей. В Российской Федерации в 1918 г., всего через 15 лет после первого полета самолета, был создан Центральный аэрогидродинамический институт, в котором сосредоточились исследования в области аэрогидродинамики, прочности авиационных конструкций, динамики полета. На базе института выросла авиационная промышленность государства, были организованы смежные научно-исследовательские институты и конструкторские бюро, выросло не одно поколение выдающихся ученых и конструкторов. За годы своей активной работы ЦАГИ превратился в крупнейший научный центр не только России, но и мира. Под влиянием двух факторов — потребностей развивающегося самолетостроения и углубления фундаментальных знаний — возникали новые научные направления: нестационарная аэродинамика, аэроупругость, динамическая прочность, теория управления летательным аппаратом, аэрогазодинамика больших скоростей полета. Расширение фронта научных работ сопровождалось созданием экспериментальной базы, обеспечивающей проведение исследований в новых направлениях.
Несмотря на национальную принадлежность экспериментальных установок и ограничения в обмене информацией, связанные с тем, что они используются для разработки как гражданской, так и военной авиационной техники, можно говорить об интернациональности экспериментального комплекса. Во-первых, в 1920—30-е гг. имелась возможность познакомиться с экспериментальными установками в ходе довольно активного обмена научными делегациями. После Второй мировой войны СССР и США изучили достижения Германии в этой области. Советский Союз помогал Китаю создать свою аэродинамическую экспериментальную базу, предоставляя техническую документацию и оборудование. Аэродинамические экспериментальные установки имеют очень длительный жизненный цикл, исчисляемый многими десятилетиями. На московской территории ЦАГИ работает аэродинамическая труба, построенная еще при Н.Е. Жуковском, «опытовый» гидроканал, созданный в 30-е гг. «Возраст» аэродинамических труб для натурных испытаний, имеющихся в подмосковном городе Жуковский — Т-101 и Т-104, превышает 60 лет. Недавно отмечен 60-летний юбилей одной из лучших в мире (в своем классе) аэродинамических труб — Т-106. Однако преклонный возраст экспериментальных установок вовсе не означает, что они застыли на том техническом уровне, на котором были построены. Проводится постоянная модернизация испытательного оборудования, средств обработки результатов, систем управления испытаниями. Но главный элемент установок — контур трубы, в котором создается поток воздуха — остается почти неизменным. Сосредоточение экспериментального комплекса в одном научном центре — ЦАГИ, где одновременно проводятся фундаментальные и промышленные исследования, позволило обеспечить прогресс отечественной авиации и ракетной техники. Подводя итоги столетнему развитию мировой авиации, важно оценить, что стало истинным достижением, а какие проекты не оправдали ожиданий и почему. Несомненным успехом является создание семейства современных магистральных пассажирских самолетов. Их история начинается с первых реактивных пассажирских самолетов 1950-х гг. — Ту104 (Советский Союз), «Комета» (Великобритания), «Каравелла» (Франция), «Боинг-707» (США). В достижениях гражданского самолетостроения сконцентрированы усилия всего авиастроительного комплекса, который за 50 лет развития реактивных пассажирских самолетов сумел приблизиться к теоретическим пределам по многим характеристикам, определяющим технический уровень самолета. Будущее магистральных самолетов — предмет постоянного анализа для авиационных специалистов. В нем прежде всего заинтересованы фирмы, выпускающие пассажирские самолеты. В последнее время предлагается сравнительно немного принципиально новых проектов. Каждый из них становится событием десятилетия. Так, близка к завершению разработка сверхбольшого самолета А-380, который превзойдет, наконец, по размерам и пассажировместимости самолет 1970-х гг. XX столетия — «Боинг-747». Технические проблемы создания решены, но будущее гиганта А-380 зависит от его коммерческой эффективности. Как известно, для возврата средств, вложенных в разработку, необходима продажа 120—140 экземпляров. «Эрбас» уже имеет от авиакомпаний более 120 заказов на самолет А-380, что позволяет рассчитывать на успешную реализацию программы. Но современная конъюнктура рынка авиатехники, на котором развиваются кризисные явления, таит в себе немало неожиданностей. В современном пассажирском авиатранспорте окончательный вердикт выносит реальная экономика. Интересен анализ более раннего проекта — сверхзвукового пассажирского самолета. В 1960-е гг. программы разработки сверхзвуковых пассажирских самолетов — Ту-144 (Советский Союз) и «Конкорда» (консорциум авиастроительных фирм Франции и Великобритании) — имели очень высокий приоритет. Государства затратили на создание каждого из этих самолетов около 2,5 млрд долл. (нужно учесть, что это соответствует 9 млрд долл. 2000 года). В результате была решена сложнейшая научно-техническая проблема, разработаны и доведены до эксплуатации самолеты с уникальными летными данными, но они не открыли новый этап как в самолетостроении, так и в авиационном транспорте. В чем причина такой крупной неудачи? Можно с уверенностью сказать, что она кроется в неправильном прогнозе потребностей в таком виде транспорта. Бесспорно, есть люди, готовые платить большие деньги за сэкономленное время.
Но, как оказалось, их не так много, как предполагали. Позиция США — как государства, так и самолетостроительных фирм — в создании сверхзвукового пассажирского самолета была более гибкой, чем европейская. Правительство США финансировало разработку сверхзвукового пассажирского самолета с большей пассажировместимостью и более высокой скоростью полета, чем у европейского самолета. Были затрачены большие средства — около 1,5 млрд долл. — после чего работы прекратили. Фирмы сосредоточились на более прагматичных проектах широкофюзеляжных самолетов, с которыми они завоевали и долго удерживали лидерство на мировом рынке. Есть несколько научно-технических проблем, которые разрабатываются десятилетиями, но не выходят на уровень промышленных изделий. К ним относятся разработка летательных аппаратов вертикального взлета и посадки с большой крейсерской скоростью полета (конвертируемых летательных аппаратов) и решение проблемы гиперзвукового полета. Проблема вертикального взлета и посадки была решена в 1930—40-е гг., когда нарисованный еще Леонардо да Винчи вертолет достиг стадии промышленного производства и применения. Однако использующийся в нем принцип создания подъемной силы и продольной (пропульсивной) силы одним агрегатом — несущим винтом, имеет естественные ограничения по эффективности. В результате вертолет уступает самолету по двум важным показателям — скорости полета и затратам топлива на единицу производимой транспортной работы (тонно-километр). С 1960-х гг. предложены десятки способов изменения направления тяги силовой установки, которые в принципе позволяют построить конвертируемые летательные аппараты. Однако возникающие технические проблемы до сих пор препятствуют их доводке и внедрению в эксплуатацию. В 1980-90-х гг. XX в. в Советском Союзе был создан уникальный сверхзвуковой самолет вертикального взлета и посадки — Як-41, предназначенный для корабельного базирования. По своему техническому уровню Як-41 не имел аналогов в авиационном мире. Ничего подобного этому самолету создано не было. Но, к сожалению, из-за финансовых сложностей он не был пущен в серию. Создание летательного аппарата с крейсерской гиперзвуковой скоростью полета представляет собой еще более грандиозную проблему. Если перелистать пожелтевшие страницы авиационных журналов 1960х гг., поражает обилие публикаций о проектах гиперзвуковых самолетов. У современников возникало впечатление, что они появятся в самое ближайшее время. Это впечатление подкреплялось быстрым ростом максимальной скорости полета самолетов, за 15 лет увеличившейся в три раза и приблизившейся к порогу гиперзвукового диапазона. Но прошло 40 лет, и с позиций современных знаний, значительно расширившихся за это время, можно уверенно сказать, что практическая авиация перешагнет гиперзвуковой рубеж не ранее, чем через 20—30 лет, и только в том случае, если значительно возрастет интенсивность исследований, будут создаваться экспериментальные аппараты для проведения натурных испытаний. И все-таки наибольший интерес представляет прогноз развития авиации. Современные знания и методология прогнозирования не позволяют дать достоверную картину того, что может быть реализовано, допустим, через 50 лет. Это связано с возможностью открытия новых физических явлений и разработки на их основе принципиально новых материалов, систем, принципов проектирования. С другой стороны, облик авиации 2010-х гг. достаточно полно определяется существующим парком летательных аппаратов и теми проектами, которые сейчас разрабатываются. Поэтому предметом прогнозирования могут быть летательные аппараты, разработка которых закончится в 2020—40-е гг. Можно с уверенностью сказать, что в этот период будет, наконец, решена проблема создания эффективных конвертируемых летательных аппаратов и они начнут последовательно завоевывать свое место в военной авиации, авиации МЧС, а затем и в гражданской авиатранспортной системе. Их развитие особенно важно для России, имеющей громадные пространства с недостаточно развитой транспортной инфраструктурой. Авиационная промышленность России является одной из наиболее наукоемких, высокотехнологичных и системообразующих отраслей промышленности. Мощный научно-технический и производственный потенциал авиапромышленности создает предпосылки для серьезного экономического подъема России и сохранения за страной статуса ведущей авиационной державы.
Журнал «Бюджет» №12 декабрь 2003 г.
