В Московском авиационном институте работает единственная в мире кафедра, где ведётся комплексная подготовка специалистов в области вертолётостроения – кафедра 102 «Проектирование вертолётов». В этом году для её студентов было открыто новое образовательное пространство и проведена трансформация лаборатории с натурными образцами вертолётной техники. Корреспондент ИА «Научная Россия» Янина Хужина побывала на кафедре и пообщалась с её заведующим Александром Бельским.
Александр Бельский – доктор технических наук, профессор и заведующий кафедрой 102 «Проектирование вертолётов» Московского авиационного института, заместитель исполнительного директора по науке и инновационному развитию, заместитель генерального конструктора по вертолётным комплексам специального назначения, комплексам авиационного вооружения и обороны вертолётов АО «НЦВ Миль и Камов», профессор кафедры «Лазерные и радиолокационные системы» факультета «Оптико-электронное приборостроение» МГТУ им. Н. Э. Баумана.
– Какими знаниями в первую очередь должен обладать человек, проектирующий вертолёты?
– Самыми разными, но прежде всего ― знанием законов аэродинамики и динамики полёта таких сложных летательных аппаратов, как вертолёт. Важно также понимать, как работает система управления вертолётом, разбираться в конструкторских задачах и компоновочных решениях вертолётов. Вертолётная отрасль развивается очень стремительно. За последнее время в мире были разработаны и реализованы абсолютно новые схемотехнические решения летательных аппаратов вертикального взлёта и посадки. Умение разработчика быстро осваивать передовые исследования и научно-технические наработки в сфере вертолётостроения имеет большое значение для своевременного создания новых типов вертолётной техники.
– В чём уникальность вертолёта как транспортного средства?
– В том, что эксплуатация винтокрылого летательного аппарата – вертолёта – не требует наличия стационарных аэродромов и взлётно-посадочных полос. Вертолёт может вертикально взлетать и так же вертикально садиться на любую твёрдую поверхность, в том числе на неподготовленную. Для него место посадки не имеет принципиального значения: отдельные типы вертолётов приземляются на подготовленные вертолётные площадки или на твёрдую поверхность земли, другие – на палубу корабля, третьи ― на буровые платформы и т.п.
Современные методики аэродинамических расчётов, возможности математического моделирования позволяют формировать технические облики и проектировать винтокрылые летательные аппараты под различные тактико-технические требования как военных, так и гражданских заказчиков и формировать оптимальные компоновочные проработки и конструктивные решения винтокрылых летательных аппаратов нового поколения.
Вертолёт Ка-226Т с российским двигателем получит сертификат в 2025 году
– Но в то же время вертолёт имеет свои специфические ограничения: относительно небольшая высота полёта, сильная зависимость от погодных условий…
– Любой летательный аппарат имеет ограничения для полётов, но я не думаю, что у вертолёта их больше, чем, например, у самолёта. Действительно, вертолёты совершают свои полёты на разной высоте, диапазон полётов ― от 5 м до 5 км. Кроме того, вертолёт может эксплуатироваться в достаточно жёстких климатических и географических условиях. Это могут быть северные широты, высокогорье, моря, южные широты. Пилотажно-навигационные комплексы и бортовые системы технического зрения должны давать экипажу исчерпывающую информацию о текущей ситуации, что гарантирует возможность безопасного пилотирования и выполнения поставленных задач экипажем на разных скоростях и в различных условиях эксплуатации.
– Каких, например?
– Я расскажу об одном очень показательном случае. В 2007 году впервые в истории авиации на вертолётах был совершён полёт от Южной Америки до Антарктиды и обратно. Пилоты преодолели в общей сложности 9 тыс. км. Этот межконтинентальный перелёт совершили два вертолёта Ми-8 с российским экипажем на борту. Это был уникальный рейс. Перелёт и посадка в Антарктиду прошли относительно легко, но путь обратно проходил в абсолютно неблагоприятных условиях: дули очень сильные ветры, в Магеллановом проливе поднимались большие волны, бушевал шторм. Добавьте к этому сильный мороз – и вы поймёте, что условия были действительно очень суровыми. Пилотам пришлось несколько раз менять высоту полёта и лететь над облаками, над сложными воздушными потоками. Тем не менее всё обошлось и экипаж благополучно добрался до Южной Америки.
– Какой предельной скорости может достигать вертолёт и какое максимальное расстояние он может преодолеть за один полёт?
– В настоящее время максимальная скорость вертолётов составляет 300-350 км/ч. Но перед разработчиками новой вертолётной техники стоит задача, чтобы уже в ближайшем будущем с 2030 по 2040 годы винтокрылые летательные аппараты достигали максимальной скорости 450-500 км/ч, а их крейсерская скорость была в диапазоне 400-450 км/ч. То есть скорость винтокрылых летательных аппаратов нового поколения должна быть увеличена примерно в 1,7 раза. Такие же требования выдвигаются для продолжительности и дальности полёта. Продолжительность полёта на современных вертолётах – до 4-5 часов, и задача на ближайшую перспективу – увеличить это время до 7-10 часов. Дальность беспосадочного перелёта на современных вертолётах – 400-500 км (без дополнительных топливных баков), а для перспективных винтокрылых летательных аппаратов она должна составить около 1-1,5 тыс. км.
Вертолёт ATM-121 – наш ответ Airbus
– Вы сказали о том, что вертолёты постоянно совершенствуются. На какие характеристики специалисты делают упор в первую очередь?
– Последние тенденции развития вертолётной техники на ближнесрочную и среднесрочную перспективы требуют от разработчиков винтокрылых летательных аппаратов более глубоко решать задачи, связанные в первую очередь с аэродинамикой вертолёта, повышением лётно-технических характеристик (скорость, дальность, продолжительность полёта), а также с эксплуатационными и функциональными характеристиками, отвечающими за безопасность полёта, с учётом высоких требований по экологичности и применения современных методов внутренней диагностики.
В последние годы перед разработчиками винтокрылых летательных аппаратов также стоит задача обеспечить транспортную доступность и осуществление транспортных перевозок в отдалённые регионы России, то есть задача транспортной связанности территории нашей страны. Решение этого вопроса напрямую связано с повышением эксплуатационных характеристик основных агрегатов вертолётов и расширением функциональных характеристик всех систем бортового оборудования.
Как известно, многие типы вертолётов создаются под требования конкретных заказчиков, входящих в структуры Минтранса России, Минобороны России, МВД, МЧС и других. При этом главными требованиями для всех типов винтокрылых летательных аппаратов остаются и будут оставаться безопасность пилотирования и эксплуатационная надёжность. Эти требования относятся как к гражданским транспортным вертолётам (пассажирским и грузопассажирским), так и к военным и специальным типам вертолётов. Поэтому модернизация современных и создание новых типов вертолётов гражданского, двойного и военного назначений будут направлены в первую очередь на выполнение повышенных требований к лётно-техническим, эксплуатационным и функциональным характеристикам, а для гражданских модификаций дополнительно должны решаться задачи экологичности, комфортности при перевозке пассажиров и т.п.
«Армия-2023»: «Вертолёты России» представили модульный Ка-226Т
– Давайте поговорим непосредственно о людях, выполняющих все эти задачи. Расскажите, пожалуйста, подробнее о работе кафедры 102 «Проектирование вертолётов» МАИ.
– Кафедра была создана в 1952 году. Одним из её основателей был поистине легендарный человек ― советский учёный-авиатор академик Борис Николаевич Юрьев. Сотрудники кафедры на протяжении многих лет участвовали в разработке вертолётной техники для нашей отечественной вертолётной индустрии, сотрудничая с конструкторским бюро М. Л. Миля и Н. И. Камова, принимали непосредственное участие в разработке многих легендарных вертолётов серий «Ми» и «Ка». В настоящее время на кафедре выполняются научно-исследовательские работы в сотрудничестве с Национальным центром вертолётостроения им. М. Л. Миля и Н. И. Камова, а также с другими профильными организациями, например ФАУ «ЦАГИ», АО «Кронштадт» и т.д.
Основная деятельность кафедры – проведение аэродинамических расчётов, формирование конструктивно-компоновочных решений технических обликов винтокрылых летательных аппаратов, проведение специальных расчётов пилотируемой и беспилотной вертолётной техники для критических режимов эксплуатации (например, срывное обтекание лопастей, левое вращение, «посадка на палубу» и т.д.). Существенно расширяется учебно-методическая деятельность кафедры в области как базового образования, так и дополнительного профессионального образования.
В настоящее время кафедра готовит инженеров по специальности «Самолёто- и вертолётостроение». После окончания университета наши выпускники находят работу в НИИ, ОКБ и на предприятиях, занятых созданием опытных и серийных вертолётов и других типов летательных аппаратов. Каждый год несколько лучших выпускников поступают в аспирантуру МАИ. Кафедра «Проектирование вертолётов» МАИ ― это единственная в мире кафедра, где есть комплексная подготовка специалистов в области вертолётостроения. В целом за годы существования на кафедре были выполнены тысячи работ в области вертолётостроения и выпущено около трёх тысяч специалистов.
От палубного Ка-10 до гражданских вертолётов Николая Камова
– Каково основное назначение вертолётов, где они используются чаще всего?
– Вертолёты востребованы практически везде. Сложно назвать такую сферу, где вертолёты бы не использовались. Вертолёты необходимы как для гражданских транспортных перевозок, так и для военных миссий. Они незаменимы в МЧС (например, при тушении пожаров), есть медицинские модификации вертолётов, вертолёты используются также в сельскохозяйственном, рыбно-промышленном и лесном секторах, на офшорных шельфах, применяются в экологическом мониторинге лесов, полей и морей, в газодобывающей отрасли, в мониторинге нефтепроводов и газопроводов, в освоении Арктики и Антарктики и многих других сферах.
– Чтобы учиться на легендарной кафедре 102, нужно обладать техническим складом ума? И что это вообще такое, на ваш взгляд?
– Я думаю, что технический склад ума – это прежде всего способность творчески мыслить и принимать оригинальные решения. Познания в области техники, изучение законов кинематики и динамики, а также знание физики внутренних процессов агрегатов и систем вертолёта требуют достаточно глубокого подхода и высоких компетенций специалистов, которые очень важны для проектирования новой вертолётной техники и реализации технических идей.
– А в чём конкретно проявляется эта творческая составляющая?
– В умении правильно проводить научные исследования, грамотно выполнять конструкторские расчёты и моделирование, в способности формировать дизайн-облики вертолётов нового типа с учётом условий их эксплуатации, в понимании ключевых элементов летательного аппарата и в реализации многих других требований. Часто необходимо просто ощутить самого себя рядом с проектируемым вертолётом нового типа, который ты решил создать. Тогда и результат будет, несомненно.
– Стать с вертолётом одним целым?
– Да, с точки зрения конструктора и инженерного понимания проектирования вертолёта так действительно можно сказать. Вертолётная техника сегодня неотделима от экипажа, от пилота. Но тенденции развития вертолётной техники направлены на создание опционально пилотируемых, роботизированных и беспилотных летательных аппаратов вертолётного типа. Эти направления сейчас активно развиваются, поэтому такие задачи будут ставиться и решаться на кафедре вертолётостроения МАИ в ближайшее время.
На базе Ка-226Т создадут вертолёт для сельского хозяйства
– Откуда берутся идеи в области проектирования вертолётов?
– Наука, как известно, никогда не стоит на месте. Для того чтобы те или иные практические решения воплотились в жизнь, необходимы огромная теоретическая база и работа коллектива инженеров и учёных. На кафедре будут развиваться новые направления исследований в области вертолётостроения, и это должно способствовать достижению новых результатов – как ожидаемых, так и неожиданных. К новым направлениям прикладных исследований я бы отнёс в первую очередь внедрение в конструкцию перспективных винтокрылых летательных аппаратов комбинированных, гибридных или электрических силовых установок, разработку вариативных трансмиссий, применение новых методов проектирования с учётом диагностики и прогностики технического состояния агрегатов и силовых конструкций вертолётов, прогрессивных расчётно-теоретических исследований с применением CFD-методов и методов мультидисциплинарной оптимизации.
– Повлияли ли санкции на работу вашей кафедры?
– Да, конечно. Нам необходимо переходить с зарубежных расчётных программ на отечественные, учитывать применение отечественных материалов и комплектующих, включая элементную базу, сырьё и материалы.
– С какой самой большой трудностью вы столкнулись в процессе импортозамещения?
– Пожалуй, самая сложная задача ― это переход на отечественное программное обеспечение. Последнее время практически все расчёты выполнялись на зарубежном ПО. Сейчас мы постепенно будем переходить на аналоги российских разработчиков. Второе – это отечественные агрегаты для вертолётов и, в первую очередь, новое поколение газотурбинных двигателей.
– В России есть организации, которые могли бы взяться за эту работу?
– Они, конечно же, есть, но нужно понимать, что создание любого двигателя по сложности и срокам почти сравнимо с созданием летательного аппарата. Реализация двигательного проекта требует очень длительного времени, большого количества теоретических расчётов и прикладных решений, развития технологий и т.д. Для создания полноценного двигателя вертолёта требуется около десяти лет. Этой задачей сейчас занимаются в «Объединённой двигателестроительной корпорации», но нужны время и, конечно, соответствующее финансирование.
– Такая задержка в производстве двигателей может негативно повлиять на развитие вертолётостроения в нашей стране?
– Мы смотрим на эту ситуацию положительно, зная, что в ближайшее время будут созданы отечественные двигатели для более лёгких типов вертолётов (с максимальным взлётным весом 3–4 т и 6–8 т). На базе этих двигателей будут проектироваться винтокрылые летательные аппараты до 2030 года. Такие разработки ведутся. Необходимо и создание газотурбинных двигателей в классе 4–5 тыс. лошадиных сил для тяжёлых типов перспективных винтокрылых летательных аппаратов (с максимальным взлётным весом 12–15 т).
100% отечественный вертолёт «Ансат» вернётся на рынок в 2024 году
– Надеюсь, что мы увидим результаты этой работы в скором времени! Расскажите, пожалуйста, о том, как вы пришли к проектированию вертолётов? С детства увлекались летательными аппаратами?
– Как ни странно, нет. Я сам по основному образованию физик. Долгое время работал в области оптико-электронного приборостроения в ракетно-космической сфере. В 2010 году меня пригласили в КБ «МВЗ М. Л. Миля» на должность заместителя генерального конструктора. До этого я имел опыт работы на руководящих должностях и даже в области вертолётной техники в части создания прицельных систем. С 2010 года по настоящее время я работаю в АО «НЦВ Миль и Камов» (холдинг «Вертолёты России») в должностях заместителя исполнительного директора по науке и инновационному развитию и заместителя генерального конструктора. Кафедру 102 «Проектирование вертолётов» МАИ мне предложили возглавить в 2021 году. До этого я был преподавателем спецкурса для магистров в МГТУ им. Н. Э. Баумана, на кафедре РЛ-2. Решение перейти из МГТУ в МАИ не было простым для меня. Но оно принято. В этом году исполнилось два года, как я возглавляю кафедру 102.
– Ваши образование и опыт преподавания физики помогают в этом деле?
– Конечно! Как любой физик, я привык глубоко анализировать решения моих коллег и часто задаю вопросы, нетривиальные для сферы вертолётостроения. За прошедшие два года я узнал много нового о проектировании вертолётной техники. Сейчас у меня уже три аспиранта, чьи работы посвящены новым решениям для создания вертолётной техники нового поколения. Очень хочу, чтобы в будущем мои аспиранты занимались своими задачами не в одиночку, а объединялись в небольшие коллективы и работали над системными проектами, решая целый комплекс вопросов в области проектирования вертолётов.
Источник:Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук
По теме:
Ми-171А3 Aurus, Ми-38 и модернизированный «Ансат» на саммите
Холдинг «Вертолеты России» Госкорпорации Ростех продемонстрировал для участников и гостей саммита БРИКС в Казани новую модификацию вертолета Ми-171А3 Aurus, многоцелевой Ми-38, модернизированный «Ансат», […]
Вертолёт с двигателем ВК-650В впервые поднялся в воздух
15 октября 2024 года на площадке Национального центра вертолётостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова в подмосковном Томилино совершил первый […]
Ми-8МТВ-1 переданы Государственной транспортной лизинговой компании
Холдинг «Вертолеты России» Госкорпорации Ростех передал четыре вертолета Ми-8МТВ-1 Государственной транспортной лизинговой компании (ГТЛК). Машины изготовлены на Казанском вертолетном заводе и предназначены […]