Ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») исследовали прочностные характеристики пилона отечественного двигателя ПД-14 в составе композитного кессона крыла перспективного авиалайнера МС-21. Работа проводилась в рамках программы импортозамещения по контракту с ПАО «Корпорация «Иркут».
Пилон, выполненный из титановых сплавов и стали, имеет форму балки и крепится к силовой части крыла с помощью нескольких узлов навески. На первом этапе специалисты отделения статической и тепловой прочности ФАУ «ЦАГИ» провели цикл экспериментальных исследований на способность агрегата выдержать нагрузки, возникающие на взлетно-посадочных режимах и при различных маневрах самолета в полете. Было реализовано восемь случаев нагружения до эксплуатационного и максимального расчетного уровней. В итоге доказана требуемая прочность конструкции пилона и узлов его навески.
Следующим шагом стали испытания на случай аварийной посадки, при котором двигатель, согласно нормативам Федеральных авиационных правил, должен отделяться от летательного аппарата. Это необходимо для исключения утечки и возгорания топлива, что обеспечивает безопасность пассажиров в условиях аварийных посадок. В ходе прочностных исследований к агрегату было приложено порядка 110% от максимальной расчетной нагрузки с демонстрацией безопасного отделения двигателя с частью пилона от конструкции крыла самолета.
«Мы продолжаем исследования прочности отечественных компонентов перспективного среднемагистрального авиалайнера МС-21. Одним из основных агрегатов этого самолета является двигатель ПД-14. Конструкция его пилона значительно отличается от аналогичного элемента западного PW-1400G, ранее использовавшегося на МС-21. Это относится и к узлам навески, а также принципам, заложенным в системе безопасного отделения двигателя летательного аппарата. Проведенные испытания доказали высокую прочность и эффективность конструктивного элемента — он показал себя наилучшим образом», — рассказал заместитель начальника отделения статической и тепловой прочности ФАУ «ЦАГИ» Михаил Лимонин.
МС-21 — пассажирский самолет нового поколения вместимостью от 163 до 211 пассажиров, ориентированный на самый массовый сегмент рынка авиаперевозок. Летательный аппарат обеспечит пассажирам качественно новый уровень комфорта благодаря самому большому в классе узкофюзеляжных самолетов поперечному сечению фюзеляжа. По своим летно-техническим данным и экономичности самолет МС-21 превосходит существующие аналоги. Прежде всего — благодаря крылу из полимерных композиционных материалов, впервые в мире созданному для узкофюзеляжных самолетов вместимостью свыше 130 пассажиров.

Проведение испытаний при создании образцов вертолетной техники традиционно является одним из ключевых направлений деятельности Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Примером таких работ служат проведенные в августе 2022 года квалификационные статические испытания пассажирского вертолетного кресла КВ-2, разработанного ООО «Аэро Стайл».
Испытания проводились на площадке лаборатории статических испытаний натурных конструкций Испытательного центра «Прочность» ЦАГИ. Кресло КВ-2 планируется устанавливать на Ми-171А3 — первом отечественном вертолете, предназначенном для перевозки пассажиров и грузов над морем. В конструкции КВ-2 заложено использование современных материалов и технологий. Кресло отличается улучшенными весовыми характеристиками и усовершенствованной эргономикой.
В ходе квалификационных испытаний специалисты лаборатории подвергли кресло нагрузкам, которые действуют в эксплуатации, в том числе в условиях аварийной посадки. Также испытывались узлы крепления кресла к полу вертолета и привязной системы к креслу. В результате было получено экспериментальное подтверждение соответствия конструкции разработанного изделия требованиям, применяемым к данному типу комплектующего изделия.
«На основании комплекса успешно пройденных испытаний разработчиком — ООО „Аэро Стайл“ — будет получено Свидетельство о годности комплектующего изделия, выдаваемого Росавицией в подтверждение того, что кресло КВ-2 одобрено для установки на отечественные гражданские пассажирские вертолеты», — отметил начальник отдела отделения статической и тепловой прочности ФАУ «ЦАГИ» Виктор Цыганков.

Ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») активно участвуют в развитии отечественного самолетостроения. В современных условиях, когда определяющим фактором является технологическая независимость ключевых для развития страны отраслей, требуются новые подходы к реализации этой масштабной задачи.
Один из перспективных проектов гражданской авиации, над которым работают специалисты ЦАГИ, — это тяжелый транспортный самолет «Слон». В настоящее время проводится совершенствование его аэродинамической компоновки и апробация ряда новых технических решений. Работы выполняются по государственному контракту с Министерством промышленности и торговли Российской Федерации в рамках НИР «Технологии-транспорт—2».
Для того чтобы повысить топливную эффективность и улучшить эксплуатационные свойства самолета, специалисты института разработали и изготовили ряд модификаций элементов летательного аппарата. Это различные варианты законцовок крыла, альтернативное поперечное сечение фюзеляжа, уменьшенный по размерам обтекатель стыка крыла с фюзеляжем и новые пилоны с мотогондолами. Их влияние на аэродинамику модели было оценено во время недавно проведенного цикла исследований.
Особое внимание в ходе испытаний уделялось законцовкам крыла различной конфигурации. Применение серповидных и удлиненных концевых аэродинамических поверхностей показало ожидаемый рост аэродинамического качества модели на крейсерских режимах полета. Также были исследованы укороченные варианты законцовок.
«На данном этапе исследований однозначный выбор между вариантами законцовок делать рано. Для первых двух типов в дальнейшем потребуется устанавливать на крыло механизм складывания. Это сделает самолет тяжелее, сложнее в исполнении и дороже в производстве. Но их внедрение, безусловно, положительно скажется на его аэродинамике в целом. Применение укороченных законцовок приведет к незначительному снижению дальности полета, но в то же время позволит облегчить массу конструкции. При этом сохранятся несущие свойства крыла. Сокращение размаха крыла позволит летательному аппарату базироваться в большем числе аэропортов», — рассказал научный сотрудник Центра комплексной интеграции технологий ФАУ «ЦАГИ» Александр Крутов.
Испытания также показали, что расширение транспортных возможностей самолета, связанное с увеличением размеров фюзеляжа, не влечет за собой существенного ухудшения аэродинамических характеристик. Модифицированный обтекатель стыка крыла с фюзеляжем за счет меньших размеров и упрощенной формы позволяет удешевить производство, при этом практически не ухудшая аэродинамическое качество. Модификация пилонов и мотогондол позволила снизить негативное влияние на обтекание нижней поверхности крыла.
Полученные результаты испытаний подтвердили расчетную эффективность модификаций. Проведенная работа дополнила научно-технический задел по проекту тяжелого транспортного самолета «Слон», который также может быть использован в других разработках.
Проект направлен на исследование технологий перспективного транспортного самолета для замены тяжелого дальнего транспортного воздушного судна Ан-124 «Руслан». Этот летательный аппарат будет предназначен для перевозки тяжелых и крупногабаритных грузов на дальность порядка 7 тыс. км со скоростью 850 км/ч. Потребная длина взлетно-посадочной полосы — 3 км. Максимальная коммерческая нагрузка — 180 т (для сравнения у Ан-124 — 120 т). «Слон» проектируется под российские перспективные двухконтурные турбореактивные двигатели ПД-35.

В Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») завершились испытания модели ближнемагистрального самолета SSJ-NEW с российскими двигателями ПД-8. Работы выполнялись по заказу корпорации «Иркут» (входит в ПАО «ОАК» Госкорпорации Ростех).
Ученые ЦАГИ изучили аэродинамические характеристики модели самолета SSJ-NEW с гондолами нового двигателя ПД-8 отечественной разработки, которым планируется заменить устанавливавшиеся ранее зарубежные SaM-146. Еще одной целью экспериментов стало определение оптимальных углов установки вихрегенераторов на мотогондолах двигателей ПД-8.
Испытания проводились в трансзвуковой трубе ЦАГИ на крейсерских режимах полета при числах Маха 0,75–0,82. Помимо весовых исследований была проведена визуализация обтекания методом масляной пленки в области сочленения крыла, пилона и мотогондолы для выявления возможных областей неблагоприятной интерференции. Визуализация показала отсутствие неблагоприятных эффектов в зоне установки мотогондолы ПД-8.
«Это важный этап на пути к летным испытаниям самолета SSJ-NEW, которые мы рассчитываем начать уже в следующем году. Высокие аэродинамические свойства SSJ-NEW с российским двигателем подтверждены, и после испытаний опытного образца двигателя на летающей лаборатории Ил-76 мы готовы будем совместно с коллегами из ОДК начать работы по интеграции новой силовой установки на самолет», — подчеркнул заместитель генерального директора ОАК по гражданской авиации — генеральный директор корпорации «Иркут» Андрей Богинский.
«Исследования позволили дополнить банк аэродинамических характеристик воздушного судна. Мы подтвердили, что компоновка SSJ-NEW с перспективным российским двигателем ПД-8 имеет аэродинамическое качество, не хуже, чем с исходным двигателем. Кроме того, в результате проведенного комплекса работ в ЦАГИ, которому предшествовали испытания в малоскоростной аэродинамической трубе СибНИА имени С.А. Чаплыгина, было выбрано оптимальное положение вихрегенераторов на мотогондолах двигателей ПД-8», — отметил заместитель начальника отделения аэродинамики самолетов ФАУ «ЦАГИ» Иван Чернышев.
Следующий этап работ пройдет весной 2023 года. Специалистам института предстоит проведение экспериментальных исследований для подтверждения расчетных результатов по улучшению аэродинамических характеристик механизации крыла и оценке влияния числа Рейнольдса.

Возможность быстрого перемещения на короткие расстояния внутри мегаполисов и между городами приобретает особую актуальность в наши дни. А значит, возрастает потребность в создании небольших летательных аппаратов, которые выполняют такие функции.
Ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») провели испытания модели конвертоплана вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат предназначен для полета в условиях плотной городской застройки. Заказчик работ — компания ООО «Бартини Дизайн».
Корпус модели конвертоплана представляет собой несущее обтекаемое тело, впереди и сзади которого на пилонах размещены четыре поворотных десятилопастных вентиляторных движителя (устройства для преобразования работы двигателя в тягу конвертоплана).
Эксперименты проходили в аэродинамической трубе малых скоростей ЦАГИ. Модель испытывалась в полной конфигурации с работающими и неработающими движителями. Кроме того, испытывались изолированные движители. В результате исследований специалисты института определили аэродинамические характеристики модели на взлетно-посадочных, крейсерских и переходных режимах полета, а также выполнили визуализацию течения на поверхности модели методом шелковинок.
Полученные аэродинамические характеристики модели и изолированных движителей будут использованы при отработке компоновки конвертоплана вертикального взлета и посадки.
Следующий этап испытаний запланирован на весну будущего года. Ученым ЦАГИ предстоит выполнить цикл экспериментов в интересах совершенствования аэродинамического облика перспективного летательного аппарата.
Конвертоплан вертикального взлета и посадки, разработанный фирмой ООО «Бартини Дизайн», предназначен для полета в условиях плотной городской застройки. Планируется, что аппарат, имеющий четыре поворотных вентиляторных движителя, будет перевозить 2–4 человека, на высоте до 3000 м со скоростью до 300 км/ч и дальностью 150 км.

Каждый новый самолет, прежде чем поднимется в небо, проходит множество исследований, главная цель которых — подтвердить безопасность пассажиров и самого воздушного судна практически в любой полетной ситуации. Одна из них — вынужденная посадка летательного аппарата на воду. Цикл испытаний на аварийное приводнение модели турбовинтового регионального самолета ТВРС-44 «Ладога» завершился в Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Заказчик работ — АО «Уральский завод гражданской авиации».
Специалисты научно-исследовательского центра аэрогидродинамики ФАУ «ЦАГИ» на базе комплекса «Дубна» успешно провели серию катапультных испытаний динамически подобной модели самолета. Такие исследования позволяют получить более достоверные данные по сравнению с расчетными методами.
«В ходе эксперимента перед нами стояла задача собрать максимум экспериментальных данных о поведении модели самолета при посадке и возникающих при этом перегрузках. Для этого мы закрепляли модель самолета на разгонной каретке катапульты и задавали различные начальные значения центровок, углов тангажа и скоростей приводнения. Далее запускали модель в режиме аварийной посадки на воду. Всего провели более 100 пусков при разных начальных параметрах», — рассказал инженер научно-исследовательского центра аэрогидродинамики ФАУ «ЦАГИ» Александр Максютов.
Затем специалисты института провели обработку данных, полученных с бортовой регистрирующей аппаратуры, установленной на модели, а также с видеофиксации эксперимента. На их основе ученые определили условия аварийного приводнения самолета — начальные углы тангажа, горизонтальные скорости и др., которые соответствуют наиболее безопасной посадке как на спокойную воду, так и на взволнованную поверхность. Результаты исследований могут быть использованы при разработке Заключения о возможности вынужденного приводнения самолета «Ладога».
ТВРС-44 «Ладога» — турбовинтовой региональный самолет, разрабатываемый АО «Уральский завод гражданской авиации». Предполагается, что он будет вмещать 40–44 пассажира. Самолет должен восполнить пробел в отечественной линейке пассажирских самолетов. Его серийное производство планируется начать в 2025 году.

Одной из важных задач для такой большой страны, как Россия, является обеспечение транспортной доступности между регионами и внутри них. Среди путей решения этой задачи — развитие авиационного сообщения средней и малой дальности. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») активно участвует в работах по созданию и совершенствованию региональных воздушных судов. Одна из них — исследования турбовинтового регионального самолета ТВРС-44 «Ладога», которые проходят по заказу АО «Уральский завод гражданской авиации».
Ученые ЦАГИ успешно завершили комплекс испытаний модели летательного аппарата, в том числе на больших углах атаки и в свободном штопоре. Специалисты-аэродинамики выявили режимы штопора модели, возникающие при отклонении органов управления в различные положения. Они изучили влияние на характеристики штопора изменения массово-инерционных характеристик, например, положения центра масс модели, а также конфигурации взлетно-посадочной механизации крыла. Чем устойчивее режим штопора и больше значения углов атаки и угловых скоростей, тем сложнее методы пилотирования для вывода модели из штопора.
«В ходе испытаний мы установили, при каких положениях всех органов управления возможно возникновение устойчивых режимов штопора самолета. Также были исследованы различные методы пилотирования самолета для вывода из этих режимов штопора. В результате установлены методы, которые обеспечивают выход самолета из штопора с требуемыми характеристиками запаздывания. Их можно рекомендовать при составлении заключения ЦАГИ к летным испытаниям самолета на большие углы атаки и сваливание», — прокомментировал начальник сектора научно-исследовательского центра комплексных исследований и разработок винтокрылых летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ» Денис Дець.
ТВРС-44 «Ладога» — турбовинтовой региональный самолет на 40–44 пассажирских места, разрабатываемый АО «Уральский завод гражданской авиации». Самолет должен восполнить пробел в отечественной линейке пассажирских самолетов. Его серийное производство планируется начать в 2025 году.

Малая авиация — важный отраслевой сегмент, имеющий особую актуальность в Российской Федерации. Современные условия диктуют новые вызовы и требования к летательным аппаратам местных воздушных линий. В исследованиях, направленных на создание новейших отечественных разработок в этой области, задействован и Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).
Специалисты ЦАГИ завершили этап испытаний двухлопастного воздушного винта для дополнительной распределенной электрической силовой установки (РЭСУ) самолета местных воздушных линий. Эта технология предназначена для увеличения подъемной силы крыла на взлетно-посадочных режимах за счет его обдува струями винтов РЭСУ. В результате уменьшится взлетная и посадочная дистанции летательного аппарата. Это позволит использовать для эксплуатации воздушного судна большее количество аэродромов и, как следствие, сделает его полеты более доступными для удаленных регионов России.
Работы проводятся в рамках НИР «Исследования перспективных инновационных технологий и обликов летательных аппаратов, обеспечивающие создание конструктивно-технологической платформы самолетов малой авиации нового поколения», координируемой ФГБУ «НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского».
Специалисты института разработали аэродинамический проект воздушного винта, спроектировали, изготовили и испытали его модель.
Экспериментальные исследования модели проведены в большой аэродинамической трубе малых скоростей Т-104. Для проведения испытаний использовался специальный стенд для исследования воздушных винтов ВП-107. Испытания проведены при различных углах установки лопастей в диапазоне скоростей от 0 до 80 м/с.
Предварительный анализ результатов подтвердил соответствие экспериментальных значений расчетным. Получены высокие для винта фиксированного шага значения коэффициентов тяги, мощности и полезного действия.
«ЦАГИ в нескольких научно-исследовательских работах показал целесообразность использования дополнительной РЭСУ для улучшения характеристик базирования самолетов малой авиации. Воздушный винт является одним из ключевых элементов данной технологии, который обеспечивает ее высокую энергетическую и, как следствие, весовую эффективность», — прокомментировал научный руководитель НИР, заместитель начальника центра комплексной интеграции технологий ФАУ «ЦАГИ» — руководитель программ реализации научных проектов авиации общего назначения и воздухоплавательной техники Андрей Дунаевский.

Создание импортозамещенной версии ближнемагистрального пассажирского самолета SSJ-NEW является очередным вызовом для российской авиационной отрасли. Замена иностранных комплектующих отечественными, установка перспективного двигателя ПД-8, новейших систем бортового оборудования – далеко не полный перечень усовершенствований воздушного судна. Введение авиалайнера в эксплуатацию обеспечит связанность регионов страны.
В Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ, входит в НИЦ «Институт имени профессора Н.Е. Жуковского») ведется комплекс аэродинамических и прочностных исследований самолета SSJ-NEW по заказу разработчика – филиала «Региональные самолеты» ПАО «Корпорация «Иркут». Так, в середине июня завершились испытания динамически подобной модели летательного аппарата с двигателем ПД-8 на флаттер. Это одно из наиболее опасных явлений в аэроупругости, при котором может произойти разрушение несущих поверхностей самолета или его органов управления.
«Наша основная цель – спрогнозировать появление флаттера в полете SSJ-NEW во всем летном диапазоне скоростей. По итогам исследований производитель, основываясь на заключении ЦАГИ, сможет гарантированно исключить возникновение негативных явлений аэроупругости на самолете», – рассказал заместитель начальника отделения норм прочности, нагрузок и аэроупругости ФАУ «ЦАГИ» по проведению эксперимента – начальник лаборатории Михаил Пронин.
Ученые изучили риски возникновения флаттера во всем летном диапазоне самолета. Для этого моделировалось поведение воздушного судна в режиме крейсерского полета: при скорости потока до 50 м/с (при пересчете на скорость самолета – до 900 км/ч) варьировалась жесткость навески двигателя, приводов органов управления, загрузка крыла топливом и коммерческая нагрузка в фюзеляже. Это позволило понять, как меняются флаттерные характеристики при разных конфигурациях самолета.
Результаты проведенных работ показали отсутствие флаттера во всем исследованном диапазоне скоростей и параметров конструкции, что говорит о безопасности самолета на всех режимах полета. Ученые института продолжат исследование конструкции проектируемого SSJ-NEW для предотвращения опасных явлений аэроупругости.
В данный момент идет подготовка к испытаниям по исследованию аэроупругой устойчивости: взаимодействия упругого планера SSJ-NEW и системы управления.
 

Курс на глобальное импортозамещение в авиационной отрасли касается не только производства отечественных запчастей и самолетов, но и концептуальной разработки авиалайнеров будущего. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») активно вовлечен в этот процесс. Один из векторов деятельности — исследования перспективных аэродинамических компоновок магистральных самолетов. В фокусе внимания ученых центра авиационной науки — отработка новой интегральной компоновки и повышение топливной эффективности разрабатываемых гражданских воздушных судов.
В интересах этой задачи специалисты Центра комплексной интеграции технологий ФАУ «ЦАГИ» разработали концепции дальнемагистрального самолета, которые, помимо экономии топлива, нацелены на увеличение полезных внутренних объемов лайнера. Для реализации новой компоновки ученые ищут оптимальные решения в области аэродинамического и конструкторско-технологического проектирования. Работы ведутся в рамках НИР «Интеграл-МС», координируемой ФГБУ «НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского».
На первом этапе исследований специалисты спроектировали полумодель исследуемой компоновки. Следующим шагом стало ее изготовление в научно-техническом центре ФАУ «ЦАГИ». Она полностью создана по аддитивной технологии. Высоконагруженные элементы — сердечник фюзеляжа и кессон консоли крыла — «выращены» из металлического порошка, а аэродинамический обвес, включающий фюзеляж, переднюю и заднюю кромки крыла, напечатаны из пластика. Использование аддитивной технологии позволило существенно снизить расходы на изготовление модели, ускорить производство объекта, имеющего сложную геометрию крыла и наплыва. В дальнейшем по такой технологии планируется «вырастить» элементы взлетно-посадочной механизации крыла.
Применение полумодели позволило провести испытания при значениях числа Рейнольдса, характерных для более крупных моделей. В ходе прошедшего этапа аэродинамических исследований была отработана методика испытаний полумодели, получены суммарные аэродинамические характеристики компоновки в крейсерской конфигурации крыла. Ученые центра авиационной науки изучили влияние мотогондолы и основной опоры шасси на аэродинамику. В процессе испытаний угол атаки модели доходил до 36 градусов, благодаря чему удалось проанализировать поведение модели на закритических режимах полета. Эксперименты проходили в диапазоне скоростей от 20 до 60 м/с. Полученные результаты согласуются с предварительными расчетными оценками.
На последующих этапах ученым предстоит исследовать модель с взлетно-посадочной механизацией крыла, а также с имитацией работы силовой установки.