ДЛЯ СОЗДАНИЯ САМОЛЕТОВ БУДУЩЕГО
Большая часть разработок Института теоретической и прикладной механики СО РАН связана с высокоскоростными летательными аппаратами и основана на экспериментальных и теоретических исследованиях в этой области. ИТПМ располагает единственной в системе РАН аэрогазодинамической базой, включающей комплекс аэродинамических труб, перекрывающих диапазон скоростей современной авиации, ракетно-космической техники и летательных аппаратов будущего.
В. Макарова, «НВС»
 |
| А. Н. Шиплюк и В. И. Звегинцев рассматривают проект новой установки.
|
Одна из уникальных установок федерального значения — аэродинамическая труба адиабатического сжатия АТ-303 — создавалась в 1995-2000 гг. совместными усилиями трех институтов СО РАН: Теоретической и прикладной механики, Гидродинамики, КТИ гидроимпульсной техники. Уникальность АТ-303 заключается в возможности воспроизведения натурных значений числа Рейнольдса в гиперзвуковом диапазоне скоростей за счет высокого давления рабочего газа в форкамере (до 3000 атмосфер) и в высокой степени чистоты потока, так как в нем отсутствуют диссоциация рабочего газа, а также химические и механические примеси.
Место «прописки» АТ-303 — лаборатория гиперзвуковых технологий ИТПМ. Ее заведующий доктор физико-математических наук А. Н. Шиплюк рассказывает о выполняемых работах.
— Основные задачи лаборатории — исследование гиперзвуковых течений и создание установок и методов для соответствующих экспериментов.
Общепризнанно, что для высокоскоростных летательных аппаратов различного назначения наиболее перспективными двигателями, работающими в атмосфере Земли на разгонном и маршевом участках траектории полета с числами Маха более 4, представляются гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД). В качестве топлива ГПВРД должен использовать смесь горючего и окислителя, причем окислитель (кислород) забирается прямо из воздуха, что позволяет значительно снизить массу аппарата. В этом двигателе нет турбин, необходимых для нагнетания воздуха в камеру сжигания топлива, вместо этого давление в ней создается встречным потоком воздуха за счет уже набранной высокой скорости самолета. Этот принцип может быть использован как для разработки гиперзвуковых самолетов, способных за 3-4 часа достигать любой точки планеты, так и для создания более экономичных средств доставки на околоземную орбиту.
 |
| Начальник установки А. В. Новиков командовал ремонтом стратегических бомбардировщиков, теперь он управляет АТ-303.
|
Для создания самолетов будущего надо решить множество проблем, связанных со снижением сопротивления летательного аппарата, теплозащитой, обеспечением высокой эффективности работы самого двигателя. Многие эксперименты возможно вести на нашем оборудовании. Установок у нас много, но самая большая, конечно, гиперзвуковая труба АТ-303. Она применяется для исследования фундаментальных и прикладных проблем, связанных с обеспечением продолжительного полета перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов с прямоточными воздушно-реактивными двигателями в плотных слоях атмосферы.
Научный сотрудник лаборатории д.т.н. В. И. Звегинцев — один из основателей направления исследования гиперзвуковых течений в ИТПМ. Еще в конце 1970-х гг. он провел успешные испытания модельного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя в установке кратковременного действия. Сейчас этим направлением многие занимаются: российские исследователи, американцы, китайцы. От мирового уровня мы не отстаем. Уже несколько лет ведутся совместные работы с известной компанией «Боинг» и другими зарубежными фирмами. Европейское космическое агентство высоко оценивает наши работы: выполняем для них исследования по гранту МНТЦ по программе «Эксперт».
 |
| М.н.с. Д. Г. Наливайченко, техник А. П. Пелипенко и технолог В. И. Назаров обсуждают подготовку экспериментов в АТ-303.
|
Аэродинамическая труба АТ-303 активно эксплуатируется: за последние семь лет сделано более двух тысяч пусков. При этом выявились недостатки установки. Основной — ограничено время эксперимента и диапазон скоростей из-за нехватки размеров источника рабочего газа. Но мы можем создать более совершенную установку, поскольку знаем досконально все слабые стороны этой трубы, знаем, как исключить недостатки. Работа предстоит большая — фактически, строительство новой трубы. Наша задача — сделать так, чтобы она была не больше и не сложнее, но расширяла возможности для ведения экспериментов. Главное — более широкий диапазон чисел Маха. Сейчас на АТ-303 выполняются работы при числах Маха от 8 до 14. Мы планируем расширение рабочего диапазона по числам Маха от 6 до 20 и увеличение минимального времени работы до 100 миллисекунд.
 |
| Газгольдерная ИТПМ со сжатым воздухом для работы классических аэродинамических труб. Баллоны со сжатым воздухом для АТ-303 — гораздо меньше.
|
Планы у нас основательные. Но реальное создание новой трубы во многом зависит от того, найдем или нет финансирование. Хотя уже появились обращения из-за рубежа: Китай, Индия готовы оплатить проектирование такие установок. Конечно, хотелось бы в первую очередь выполнить эту работу здесь, на родине.
Мы делали и делаем небольшие установки для обучения студентов основам сверхзвуковой аэродинамики и газовой динамики. Четыре таких установки поставлены в зарубежные университеты и, к сожалению, только одна — в российский университет.
На примере нашей лаборатории хорошо видно, насколько переплетены фундаментальные исследования с прикладными работами. На основе опыта работы по созданию и эксплуатации импульсных аэродинамических установок д.т.н. В. И. Звегинцев начал использовать периодические импульсные сверхзвуковые струи для промышленных задач. Теперь наши сотрудники хорошо известны своими разработками с использованием пневмоимпульсных технологий. Запатентованы системы очистки отопительных систем, внутренних поверхностей трубопроводов. Эти прикладные задачи удалось решить с помощью мощного ударно-волнового воздействия воздушной импульсной струи из специально созданного пневмогенератора. Технология уже нашла применение на разных объектах. В частности, в прошлом году пневмоимпульсная система очистки установлена на сети трубопроводов Красноярского алюминиевого завода.
Фото В. Новикова
стр. 5
| 
