Что такое цаги в жуковском
История
Основатель ЦАГИ — профессор Императорского технического училища и Московского государственного университета Николай Егорович Жуковский — обладал очень глубокими познаниями в высшей математике и инженерных науках. Неудивительно, что вокруг этого человека сплотился коллектив студентов, одержимых идеей практического воздухоплавания. Его теоретические работы в области авиации, практический опыт создания аэродинамических труб в МГУ, ИМТУ и Кучино и проводившиеся в этих лабораториях исследования послужили фундаментом для развития авиационной науки в России.
В 1918 г. студенты и ученики Н.Е. Жуковского сумели убедить своего учителя обратиться к новым властям с предложением о создании в Советской России комплексного научного центра. Инициатива профессора Жуковского была поддержана руководителем Научно-технического отдела Высшего совета народного хозяйства Н.П. Горбуновым, и 1 декабря 1918 г. Центральный аэрогидродинамический институт (сокращенно — ЦАГИ) начал работу. После смерти Н.Е. Жуковского в 1921 г. ЦАГИ возглавил его соратник — С. А. Чаплыгин, видный ученый в области механики, внесший важнейший вклад в формирование научного облика института.
В последующие десятилетия структура ЦАГИ неоднократно менялась, оптимально приспосабливаясь к спектру решаемых задач и потребностям народного хозяйства, но в неприкосновенности оставалось одно — высочайшая научная школа и дух коллегиальности. Экспериментальная база института позволила в довоенный период проводить исследования по аэродинамике, гидродинамике, динамике полета и прочности летательных аппаратов. В ЦАГИ под руководством А.Н. Туполева в период1924—1936 гг. были созданы такие этапные для отечественной авиации самолеты, как ТБ-1, ТБ-3 и другие.
Интенсивная работа института, направленная в предвоенные годы, в первую очередь, на прогресс самолетостроения, проходила в тесном сотрудничестве с ОКБ и заводами. Еще в 1925 г. были завершены работы по формированию «Норм прочности самолетов» — важнейшего для развития авиации документа, который впоследствии постоянно совершенствовался по мере эволюции авиационной техники.
Для помощи конструкторам в ЦАГИ в 1937 г. был выпущен первый том «Справочника для конструкторов», в котором были систематизированы требования по аэродинамике самолета. «Гидромеханика гидросамолета» и «Прочность самолета» были изданы II и III томами в В условиях военного времени в 1943 г. ЦАГИ выпустил фундаментальное издание — «Руководство для конструкторов». Так результаты фундаментальных исследований внедрялись в повседневную работу конструкторов и проектантов, закладывая прочную основу научного подхода к самолетостроению.
Появление в середине гг. высокоскоростных самолетов-монопланов потребовало расширения экспериментальной базы института. Площадку для строительства нового комплекса экспериментальных установок выбрали в пойме Москвы-реки неподалеку от дачной платформы Отдых. Первый камень в основание нового ЦАГИ был заложен в 1935 г., а уже через четыре года в строй вступил блок больших труб Т-101 и Т-104. Совершенно новой установкой стала аэродинамическая труба переменного давления Т-106, позволявшая получать большие околозвуковые скорости.
Для сотрудников был построен жилой поселок, получивший в духе времени название Стаханов. Вскоре поселок стал городом центрального административного подчинения, который нарекли Жуковским, в честь основателя ЦАГИ. В 30–40-е гг. от ЦАГИ отделились ЦИАМ (1930 г.), ВИАМ (1932 г.), ЛИИ (1941 г.), ОКБ А.Н. Туполева (1936 г.), СибНИА (1946 г.) и ряд других, впоследствии всемирно известных организаций.
В годы Великой Отечественной войны ЦАГИ проводил инновационные исследования, направленные на повышение тактико-технических характеристик советских боевых самолетов, а также осуществлял модернизацию и совершенствование существующего авиационного парка. Естественно, особое внимание уделялось, в первую очередь, практическим запросам в соответствии с единственно правильным в то время лозунгом «Все для фронта, все для победы!» Но не останавливались и фундаментальные исследования, благодаря которым в первые послевоенные годы отечественная авиация совершила революционный скачок в область сверхзвуковых скоростей.
Чтобы не двигаться по этому пути вслепую, потребовалось создать арсенал новых аэродинамических труб и специальных стендов. Внедрению результатов исследований ученых ЦАГИ должны быть благодарны те десятки стран, куда экспортировались советские истребители МиГ-15, МиГ-17, МиГ-21, Су-7Б и др., а также зенитные ракетные комплексы. В конечном счете, тесный союз конструкторов ОКБ и ученых ЦАГИ обеспечил победы в небе Кореи, Северного Вьетнама, а позднее — Ближнего Востока. Аэродинамики и прочнисты ЦАГИ сказали решающее слово при создании всех самолетов — носителей стратегического ядерного оружия: от Ту-16 до Ту-160.
Становление ракетной техники в СССР также не прошло без участия ЦАГИ. Более того, очередное расширение экспериментальной базы института, прошедшее на рубеже 1950–1960-х гг., было направлено как раз на создание новых установок, обеспечивающих гиперзвуковые скорости потока и моделирующих такие сложнейшие процессы, как аэродинамический нагрев при входе летательного аппарата в атмосферу, распространение ударных волн и многое другое. Была построена целая серия газодинамических установок и аэродинамических труб, рассчитанных на достижение скоростей обтекания в диапазоне чисел М=8—20; лаборатории теплопрочностных испытаний и испытаний на выносливость; усовершенствовалась энергетическая база института.
Этапными для института стали исследования аэродинамики и динамики полета самолетов с крылом изменяемой геометрии. Успешно решив проблемы устойчивости и управляемости, прочности и аэроупругости и доказав преимущества подобной компоновки, ЦАГИ дал путевку в жизнь таким многорежимным самолетам, как МиГ-23, Су-24 и Ту-160.
Проведение исследований по этим и другим машинам стимулировало развитие вычислительной базы института и формирование направления численных методов расчетов в газодинамике и прочности.
Важный вклад внесли специалисты ЦАГИ в создание пассажирских и транспортных самолетов нового поколения Ил-96,Ту-204 и Ан-124. Применение сверхкритических профилей позволило улучшить аэродинамические характеристики крыла и, как следствие, повысить экономичность этих самолетов. Решение проблемы флаттера самолетов Ил-96 и Ту-204, напрямую связанное с безопасностью полетов, было найдено в результате совместных исследований ЦАГИ, ЛИИ и ОКБ.
Самой крупномасштабной работой двух последних десятилетий, проведенной с привлечением всех подразделений института, стало создание воздушно-космического самолета «Буран». Достаточно сказать, что для исследования его теплозащиты была построена натурная тепло-прочностная вакуумная камера ТПВК диаметром 14 м и длиной 30 м! Были решены проблемы акустической прочности, построения алгоритмов автоматической системы управления и многое другое. Блестящий летный дебют «Бурана» состоялся за полмесяца до семидесятилетия ЦАГИ.
В 1994 г. указом президента Российской Федерации ЦАГИ получил статус Государственного научного центра. Символично, что документ о регистрации имеет № 1!
Научные заслуги коллектива ЦАГИ несомненны, и давно уже имена многих его сотрудников вписаны золотыми буквами в историю мировой авиации. Не менее важным достижением является создание системы научных исследований, позволяющей избегать дублирования и распыления средств. При этом не остается без внимания ни один аспект создания летательных аппаратов. Разумное сочетание объектовых работ с фундаментальными исследованиями сформировало тот задел, благодаря которому и сегодня, в условиях многолетнего кризиса оборонной промышленности, российская авиационная техника вопреки всему сохраняет по ряду направлений ведущие позиции в мире.
За большой вклад в развитие авиационно-космической науки и техники ЦАГИ награжден орденами Трудового Красного Знамени (1926 г.), Красного Знамени (1933 г.), орденом Ленина (1945 г.), Почетной грамотой Президиума Верховного Совета РСФСР (1968 г.), орденом Октябрьской Революции (1971 г.). В 1998 г. ЦАГИ объявлена благодарность президента Российской Федерации.
С 2014 года ЦАГИ, наряду с ЦИАМ, ГосНИИАС, СибНИА и ГкНИПАС, входит в состав Национального исследовательского центра «Институт имени Н.Е. Жуковского», выполняющего роль единого центра управления отечественной прикладной наукой в авиационной сфере для формирования опережающего научно-технического задела на основе принципов междисциплинарной конвергенции наук и межотраслевой интеграции технологий.
Об институте
Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского» — один из крупнейших в мире центров авиационной науки. Впервые в мировой практике институт объединил фундаментальный научный поиск, прикладные исследования, конструкторские разработки, производство и испытания опытных летательных аппаратов.
В ЦАГИ разрабатываются концепции перспективных летательных аппаратов, новые аэродинамические компоновки самолетов и вертолетов, конструктивно-силовые схемы, критерии оценки устойчивости и управляемости летательных аппаратов, стандарты в области прочности, теория флаттера, проводятся фундаментальные и прикладные теоретические и экспериментальные исследования в области авиационной, ракетной и космической техники.
Институт оснащен уникальной экспериментальной базой, способной в наземных условиях моделировать полет летательных аппаратов при скоростях от 10 м/с до значений, соответствующих М=25.
В течение последних лет в ЦАГИ достигнуты весомые результаты в решении проблем аэродинамики, динамики полета и систем управления, а также статической прочности, ресурса и надежности летательных аппаратов.
Основные направления деятельности ЦАГИ:
Научно-технический задел
В ЦАГИ создан научно-технический задел по следующим направлениям:
Акустика
разработаны мероприятия по обеспечению выполнения перспективных требований ИКАО по шуму.
Результаты фундаментальных исследований легли в основу определения облика магистральных самолетов нового поколения и обеспечили их высокую экономичность.
В своих аэродинамических трубах ЦАГИ выполняет комплексные модельные и натурные испытания по отработке оптимальных форм автомобилей всех типов, железнодорожных составов, поездов метрополитена и аппаратов на воздушной подушке. Исследуются ветровые нагрузки на высотные здания, мосты, крупногабаритные оболочки, ведется поиск экологически оптимальных вариантов застройки городских микрорайонов.
Богатый опыт создания специальных измерительных приборов позволил специалистам ЦАГИ разработать гамму промышленных тензодинамометров и термопреобразователей.
Для нефтегазового комплекса страны в ЦАГИ разработаны методики определения остаточного ресурса магистральных трубопроводов и оценки усталости и живучести сварных соединений газопроводов.
Возросший интерес к экологически чистым возобновляемым источникам энергии вызвал бурный интерес к ветросиловым установкам, в связи с чем в ЦАГИ получили дальнейшее развитие аэродинамические и прочностные исследования ветроколес пропеллерного и вертикально-осевого типа.
Институт располагает комплексом методов и программ расчета ветро-силовых установок, возможностями испытания их моделей в аэродинамических трубах. По результатам работы ЦАГИ проведена сертификация ВЭУ ЭСО-0020 для длительной эксплуатации.
В ЦАГИ разработан комплекс экспериментально-расчетных исследований прочности и ресурса конструкций мостов и высотных сооружений, находящихся под интенсивным воздействием ветровых нагрузок.
Совместная работа специалистов института с проектировщиками позволяет обеспечить оптимальную материалоемкость сооружений и их устойчивость.
Примером внедрения результатов работы ЦАГИ являются монумент Победы на Поклонной горе в Москве, мосты через реки Белая, Обь и Москва.
ЦАГИ является признанным лидером в аэродинамическом проектировании вентиляторов и компрессоров различных схем и типоразмеров.
Расчетные методы и наличие уникальных испытательных стендов, современной вычислительной техники и развитых комплексов математических моделей гарантируют создание высокоэффективных вентиляторов, оптимальных для заданной компоновки по габаритам, массе, энергопотреблению и акустическим требованиям.
ЦАГИ: взлетная площадка наших воздушных побед
Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ) — один из крупнейших отечественных и мировых научных центров.
История самых масштабных аэродинамических труб Т-101 и Т-104 в России и в мире началась с августа 1939 года: именно тогда здесь были проведены первые пуски построенных в кратчайшие сроки установок — всего за три года. Для советской промышленности это стало поистине революционным событием, в корне изменившем подход к испытаниям самолетов и другой техники, в том числе и не авиационной.
Начавшаяся осенью того же года Вторая мировая война, а спустя два года Великая Отечественная война сделали деятельность ЦАГИ еще более востребованной. Все усилия Института сосредоточились на ключевой для страны цели — отражении атаки фашистских захватчиков. Именно в ЦАГИ были испытаны все самолеты, участвовавшие в боевых действиях. Помимо тестирования отечественных разработок здесь подробно исследовали истребители союзников и трофейные самолеты Германии. Экипажи аэродинамических труб работали в три смены — и Советский Союз обеспечил себе превосходство в воздушном пространстве. «Германия готовилась к войне, и поэтому на момент ее начала мы от них отставали, — рассказывает начальник отдела отделения аэродинамики силовых установок ЦАГИ Анатолий Иванович Сойнов. — Но за счет круглосуточной напряженной работы труб Т-101 и Т-104 мы уже в 1941-42 году догнали самолеты противника по скорости и маневренности, а во время битвы на Курской дуге небо уже было нашим».
В мирное время роль ЦАГИ не уменьшилась. Институт стал сердцем развития советской авиапромышленности. Ключевые достижения ЦАГИ тесно связаны с историей страны. Здесь проходили тестирование не только все выпускаемые в Советском Союзе самолеты, вертолеты, турбовинтовые двигатели и винтовые движители воздушных судов, но и космические корабли и спутники. Несомненно, ЦАГИ не обошел стороной и один из самых масштабных проектов прошлого века, в который были вовлечены более тысячи советских предприятий, — космическая программа «Энергия» — «Буран». Перед институтом стоял целый ряд непростых задач: разработать рекомендации по аэродинамическому облику и конструкции аппаратов, изучить тепловые режимы полета и оценить аэродинамические характеристики. Все они были выполнены на высшем уровне: в 1988 году возвращаемый космический корабль «Буран» осуществил уникальную посадку в автоматическом режиме, с исключительной точностью выйдя на начало взлетно-посадочной полосы.
Специалисты ЦАГИ занимались и решением более «приземленных» вопросов. В трубах «продували» мосты, здания и архитектурные сооружения, парусные суда и корабли, вагоны и автомобили. Среди неожиданных «подопытных» объектов — специальные корабельные антенны, парашюты и альпинистские палатки для штурма Эвереста. Кроме того, аэродинамические трубы успели «засветиться» в нескольких кинолентах — например, «Черная молния», «Небесная жизнь» и «Дедушка моей мечты».
На сегодняшний день в стенах ЦАГИ по-прежнему испытывают практически каждый летательный аппарат, способный подняться в воздух, и занимаются решением актуальных проблем авиастроения. «У нас есть три вида исследований: теоретические, экспериментальные и расчетные, — рассказывает Лысенков Александр Валерьевич начальник отдела вычислительной аэродинамики — Многие специалисты говорят, что сейчас все можно посчитать численно. Мы эту точку зрения не разделяем: проведение натурных испытаний вместе с численными позволяет получить больший объем информации. В Европе, например, несколько лет назад резко уменьшили количество экспериментов и перешли на расчеты — и недостатки обнаруживались уже при сертификации самолетов. Сейчас там заново возрождают экспериментальные методики, и мировая тенденция — проводить натурные испытания вместе с численными, чтобы предотвратить возможные проблемы.
Ученые и инженеры института не только тестируют летательные аппараты, но и занимаются решением актуальных проблем авиации. Так, они ищут способы «лечения» флаттера — колебаний элементов конструкции при достижении аппаратом определенной скорости. «Это грозное явление может разрушить самолет за очень короткий промежуток времени, — поясняет главный специалист отделения аэроупругости ЦАГИ Сергей Васильевич Шалаев. — В ходе испытаний каждого самолета определяется критическая скорость возникновения флаттера, и она должна быть гораздо выше эксплуатационной скорости».
Экспериментальные исследования флаттера проводятся на динамически подобных моделях, одна из которых собирается в ЦАГИ сейчас. «Впервые в отечественной практике на такой модели расположены имитаторы работающих двигателей, сделанные с теми же массово-инерционными характеристиками и вращающиеся так же, как настоящие двигатели на самолетах», — поделился С.В. Шалаев. Также в институте исследуют «адаптивные» материалы и компоненты летательных аппаратов, участвуют в разработке высокоэффективных несущих винтов для вертолетов нового поколения — и это лишь немногие из вопросов, над которыми ведется работа в аэродинамических трубах.
Сегодня в институте более шестидесяти экспериментальных установок, и многие из них не имеют аналогов в мире. В аэродинамических трубах ЦАГИ реально воссоздать полет при практически любых условиях и скоростях — от сравнимых со скоростью ветра до превышающих скорость звука в 25 раз.
Ровесница Т-101 — аэродинамическая труба Т-104, построенная для испытаний натурных двигателей, — имеет сопло диаметром 7 метров и разгоняет воздух до 100 м/с. Здесь были проведены проверки практических всех отечественных турбовинтовых двигателей, воздухозаборников, винтов самолетов и вертолетов. На специальных крупномасштабных моделях были определены характеристики аэроупругости и прочности всех опытных российских самолетов.
Ученые с мировым именем, побывавшие в стенах ЦАГИ, высоко отзывались не только о его техническом оснащении, но и о талантах российских коллег. За многолетнюю историю института здесь работали и продолжают работать немало известных инженеров и исследователей. «В ЦАГИ довольно много молодых сотрудников, для которых мы создаем привлекательные условия труда и предлагаем интересные задачи, — делится Лысенков Александр Валерьевич, начальник отдела вычислительной аэродинамики. ФГУП «ЦАГИ». — Любой достойный специалист может найти себе работу у нас».
Фото и текст: Бионышева Елена