Технические науки авиационная наука и техника

В дореволюц. России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909- 1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4-моторный самолёт-гигант «Русский витязь» И. И. Сикорского (1913). Опыт применения самолётов в 1-й мировой войне 1914-18 продемонстрировал потенциальные возможности авиации и способствовал бурному её развитию. Наряду с использованием иностр. самолётов (гл. обр. франц. и англ.) в России применялись и самолёты отечеств, конструкций. В 1913-18 Сикорский разработал неск. вариантов тяжёлых 4-моторных самолётов «Илья Муромец» (выпускались серийно). Малые производств, мощности полукустарных авиазаводов, необходимость покупать самолёты за границей, отсутствие собств. моторостроения сказывались на общем состоянии авиации в России.

В нач. 20 в. проводились теоретич. исследования и экспериментальные работы в области аэродинамики и прочности самолёта. Основополагающие труды Н. Е. Жуковского оказали значит, влияние на развитие авиац. науки (им выведена формула для определения подъёмной силы, создана теория винта и т. д.). С. А. Чаплыгин заложил основы аэродинамики больших скоростей, развил теорию крыла. Их труды, а также работы их учеников (А. Н. Туполева, Б. Н. Юрьева, В. П. Ветчинкина, К. А. Ушакова, Г. М. Мусинянца, Г. X. Сабинина) позволили начать конструирование самолётов на науч. основе.

В первые годы после победы Окт. революции 1917 на авиац. з-дах налаживалось произ-во самолётов по трофейным образцам, одновременно приобретались лицензии на постройку самолётов иностр. марок. Коммунистич. партия и Сов. пр-во уделяли большое внимание развитию авиации. В Нар. комиссариате по воен. и мор. делам была создана Коллегия возд. флота, при к-рой в апр. 1918 по указанию В. И. Ленина организован Отдел по применению авиации в нар. х-ве; в мае создано Гл. управление рабочекрест. Красного возд. флота, а в июне СНК издал декрет о национализации авиац. предприятий. В том же году в Москве основан Центр, аэрогидродинамич. ин-т (ЦАГИ), к-рый возглавил Жуковский; ЦАГИ стал науч. базой для стр-ва самолётов. В 1919 создан Моск. авиац. техникум, преобразованный в 1922 в Воен.-возд. инж. академию им. Н. Е. Жуковского. В февр. 1923 СТО при СНК СССР принял пост. «О возложении технич. надзора за возд. линиями на Главное управление возд. флота и об организации Совета по гражд. авиации». Это постановление положило начало планомерному стр-ву социалпстич. Гражд. возд. флота. На механич. ф-те Моск. высшего технич. уч-ща (МВТУ) было создано аэромеханич. отделение (1925), преобразованное последовательно в аэромеханич. ф-т, Высшее аэромеханич. уч-ще, а затем в Моск. авиац. ин-т (МАИ) им. С. Орджоникидзе (1930). В 20-х гг. были организованы первые КБ по самолётостроению: Туполева (в ЦАГИ), Н. Н. Поликарпова и Григоровича (при з-де «Дукс»). Первыми сов. самолётами были АНТ-1, И-1 (1923), АК-1 «Латышский стрелок» (1924).

Конструкция самолётов была деревянная, с полотняной обшивкой крыльев и оперения. Переход с дерева на металл явился важным этапом в развитии авиации. Была создана спец. комиссия по металлич. самолётостроению (Туполев, И. И. Сидорин, В. М. Петляков, А. И. Путилов, И. И. Погосский и др.). Несмотря на трудности становления в условиях 20-х гг. цельнометаллич. самолётостроения, были созданы первый цельнометаллич. самолёт АНТ-2 (1924) и первый серийный самолёт из нового материала - кольчугалюминия АНТ-3 (1925).

Создание авиац. пром-сти явилось одной из гл. задач 1-го пятилетнего плана (1929-32). Для развёртывания н.-и. работ из ЦАГИ были выделены: отдел авиац. материалов, преобразованный затем во Всесоюзный ин-т авиац. материалов (ВИАМ); винтомоторный отдел (после слияния с авиац. отделом Научно-исследовательского автомоб. и автомоторного ин-та стал Центр, ин-том авиац. моторостроения - ЦИАМ). Наряду с крупными КБ Туполева и Поликарпова имелись небольшие КБ К. А. Калинина, Григоровича, Путилова, А. С. Яковлева, В. Б. Шаврова, Г. М. Бериева и др. Сов. лётчики на самолётах отечеств, конструкций совершили перелёты, прославившие Сов. Союз (В. П. Чкалов, М. М. Громов, В. К. Коккинаки, М. В. Водопьянов, В. С. Гризодубова и др.).

В 30-х гг. в самолётостроении произошли важные качеств, изменения. Существенно улучшились лётные данные, решены проблемы флаттера и выхода из штопора; создание Поликарповым самолёта И-16 положило начало распространению в авиации истребителей монопланной схемы. Стали применяться убирающиеся в полёте шасси, герметичная кабина, турбокомпрессор для повышения высотности, механизация крыла, усовершенствованная винтомоторная установка, пушка, стреляющая через винт, потайная клёпка, новые высокопрочные материалы и т. д. Конструкторы ЦАГИ продолжали начатые в 1925-26 работы по созданию вертолётов (ЦАГИ 1-ЭА). Было построено неск. опытных аппаратов одновинтовой схемы под общим руководством Юрьева, а затем И. П. Братухина («Омега» и др.); наметился путь дальнейшего прогресса и усовершенствования вертолётов и создания машин, пригодных к практич. эксплуатации.

В 1939 ЦК ВКП(б) и пр-во приняли пост. чО реконструкции существующих и стр-ве новых самолётных з-дов»; был организован Нар. комиссариат авиац. пром-сти. Конструирование самолётов поручили КБ А. А. Архангельского, С. В. Ильюшина, С. А. Лавочкина, Ар. И. Микояна, Петлякова, П. О. Сухого. В результате теоретич. и экспериментальных исследований (в аэродинамич. трубах и др. установках) были определены более совершенные формы мн. элементов самолётов, обеспечивающие малое лобовое сопротивление, хорошие пилотажные и взлётно-посадочные качества; построены истребители ЛаГГ-3, МиГ-3, Як-1, бомбардировщики Пе-2, Пе-8, Су-2, Ил-4, СБ, штурмовик Ил-2 с высокими лётно-технич. характеристиками.

В конце 30-х гг. при крупных моторных з-дах были созданы КБ (ставшие позднее самостоят, опытными организациями), к-рые возглавили А. А. Никулин, В. Я. Климов, С. К. Туманский, А. Д. Швецов, В. А. Добрынин и др. Эти коллективы сосредоточили усилия на разработке и доводке новых конструкций авиац. моторов, а ЦИАМ обеспечивал научно-технич. помощь в их проектировании. К началу Великой Отечеств, войны 1941-45 скорость истребителей достигла 600-650 км/ч, потолок - 11-12 км; скорость бомбардировщиков 550 км/ч, дальность полёта 3-4 тыс. км, бомбовая нагрузка 4 т.

В годы войны, несмотря на трудности, возникшие вследствие эвакуации, авиац. пром-сть успешно снабжала фронт самолётами. Появились лёгкие, манёвренные, хорошо вооружённые истребители, штурмовики и бомбардировщики (Як-3, Ла-5, Ил-6, Ил-8, Пе-3, Ту-2 и др.). При разработке конструкций новых самолётов учитывалась потребность их серийного произ-ва и возможность последующих модификаций, исходя из требований воен. обстановки и условий эксплуатации. Обеспечивая нужды фронта, авиац. пром-сть только в 1943, напр., дала армии 35 тыс. боевых самолётов.

После войны в воен. и гражд. авиации наметился переход от поршневых двигателей к реактивным. В СССР разработка воздушно-реактивных двигателей (ВРД) была начата ещё в кон. 30-х гг. (Б. С. Стечкин создал теорию ВРД). В 1943-44 А. М. Люлька разработал проект первого сов. турбореактивного двигателя (ТРД). Проводились эксперименты с применением жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) - полёты ракетоплана РП-318 в 1940 (С. П. Королёв) и самолёта БИ-1 (А. Я. Березняк и А. М. Исаев) в 1942. В 1945 начались полёты самолётов И-250 (ОКБ Микояна) и Су-5 с мотокомпрессорным двигателем. Но эти два направления не получили дальнейшего развития из-за большого удельного расхода топлива в ЖРД и из-за огранич. возможностей мотокомпрессорных двигателей. Применение ТРД обеспечило быстрый прогресс авиации. Созданием самолётов МиГ-9 и Як-15 (1946) было положено начало практич. применению реактивных двигателей в сов. авиации. С 1947 началось серийное произ-во реактивных истребителей МиГ-15.

Одновременно велись работы по снижению веса конструкции и улучшению аэродинамич. качества, снижению потерь на охлаждение и т. д. Создание стреловидного крыла - важный этап в развитии реактивной авиации. Большое значение для развития авиац. науки имело получение в аэродинамич. трубе с перфорированными стенками рабочей части околозвуковой скорости потока с непрерывным переходом через скорость звука (ЦАГИ, 1947). Особенно важными для практики были результаты исследований аэродинамики стреловидных крыльев и крыльев малого удлинения, а также устойчивости и управляемости самолётов с крыльями и оперением новых форм, что в сочетании с использованием ТРД обеспечило достижение околозвуковых скоростей, а в дальнейшем и значительно превышающих их. Ла-160 (1947) - первый сов. экспериментальный самолёт со стреловидным крылом (скорость до 1050 км/ч). Ла-176, на к-ром в 1948 была достигнута скорость звука, имел крыло увеличенной стреловидности (45°).

В кон. 40 - нач. 50-х гг. в области исследования больших скоростей работали М. В. Келдыш, С. А. Христианович, Г. И. Петров, М. Д. Миллионщиков, Л. И. Седов. Исследования В. В. Стру-мииского, Г. П. Свищева, А. А. Дородницына, Г. С. Бюшгенса и др. учёных позволили разработать новые формы крыльев, органы управления, оперение околозвуковых самолётов. В области прочности самолётных конструкций работали А. И. Макаревский, В. Н. Беляев, А. М. Черёмухин и др.

В нач. 50-х гг. были созданы самолёты: Ил-28 - тактич. бомбардировщик, Як-25 - всепогодный истребитель-перехватчик; М-4, М-6 (В. М. Мясищев), Ту-16 - дальние стратегич. бомбардировщики. Появились вертолёты конструкции М. Л. Миля - Ми-1 и Ми-4, Н. И. Камова - Ка-15, Ка-16 и др., в кон. 50 - нач. 60-х гг.- Ми-6, Ми-8, Ми-10, в коя. 60-х гг.- Ми-12, Ка-25, Ка-26. В 50-х гг. благодаря успехам в аэродинамике и двигателестроении авиация стала сверхзвуковой. Для экспериментальных исследований рациональной компоновки сверхзвуковых самолётов были построены новые аэродинамич. трубы и спец. установки для изучения сверхзвуковых диффузоров, сопел и испытаний моделей на флаттер. Необходимые аэродинамич. характеристики достигались применением тонких треугольных крыльев и крыльев большой стреловидности. Первый сов. серийный сверхзвуковой самолёт Миг-19 имел скорость до 1450 км/ч. Учёные приступили к решению проблемы т. н. теплового барьера и обеспечения длит, полёта на гиперзвуковых скоростях. В 1954 впервые в СССР был применён титан в элементах крыла и др. теплонапряжённых агрегатах, а также освоена технология изготовления титановых конструкций.

50-60-е гг. ознаменовались дальнейшим повышением лётно-тактич. данных боевых самолётов, что было обусловлено достижениями отечеств, авиац. науки в области аэрогазодинамики, прочности, систем управления, технологич. процессов, в создании конструкц. материалов и развитием двигателестроения, приборостроения и ряда смежных отраслей пром-сти. Сверхзвуковые самолёты оснащаются мощными, лёгкими, экономичными двигателями, созданными в коллективах, руководимых Туманским, Люлькой, Добрыниным, Н. Д. Кузнецовым, П. А. Соловьёвым, А. Г. Ивченко. На возд. парадах в Тушине (1961) и Домодедове (1967) были продемонстрированы новейшие образцы боевой авиац. техники, среди них сверхзвуковые: истребитель МиГ-21, многоцелевой Як-28, истребитель-бомбардировщик Су-7, стратегич. бомбардировщик-ракетоносец М-50 (Мясищев). Были впервые показаны самолёты вертик. взлёта и посадки н лёгкие истребители с изменяемой геометрией крыла в полёте. К сер. 60-х гг. скорость полёта самолётов достигла 3000- 3500 км/ч, потолок - св. 30 км, дальность - св. 10 тыс. км (с дозаправкой горючего в воздухе она стала ещё больше).

В 50-е гг. количеств, и качеств, изменения произошли в гражд. авиации. Начиная с 1958 увеличиваются темпы роста и объём пасс, перевозок на самолётах с ТРД, одновременно растёт самолётный парк. Так, напр., 88% перевозок в 1958 было выполнено на самолётах с поршневыми двигателями, в 1965 такой же объём перевозок был выполнен на самолётах с реактивными двигателями. Существенные изменения претерпели лётно-технич. и экономич. показатели пасс, самолётов, особенно скорости полёта (увеличились примерно в 2 раза)и теоретич. производительности (в 4-5 раз). К нач. 60-х гг. в СССР эксплуатировались 7 типов пасс, самолётов с реактивными двигателями: в 1955 совершил первый полёт пасс, самолёт Ту-104 с двигателями Микулина, в 1957-61 появились самолёты Ил-18, Ан-10, Ан-24 с двигателями Ивченко, Ту-114 с двигателями Кузнецова, Ту-124 и Ту-134 с двигателями Соловьёва. В 1965 был построен один из самых больших в мире трансп. самолётов конструкции О. К. Антонова Ан-22 (Антей). Важным направлением повышения надёжности и безопасности полётов пасс, самолётов явилось внедрение указателей и ограничителей опасных режимов, резервирование и дублирование в системах управления самолётами, автоматич. систем слепой посадки. Большое внимание уделяется также улучшению взлётно-посадочных характеристик и созданию аварийных задерживающих систем на аэродромах. В нач. 70-х гг. на трассы Аэрофлота вышли новые возд. лайнеры Ту-154, Ил-62М, Ту-134А, Як-40. В дек. 1975 состоялся первый эксплуатац. полёт сверхзвукового пасс, самолёта Ту-144. В кон. 1976 состоялся первый полёт самолёта Ил-86 («аэробуса») - одного из крупнейших пасс, самолётов мира. Одновременно с развитием пасс, авиации, с созданием грандиозного возд. пути над всей страной интенсивно развивается авиация спец. применения: с.-х., противопожарная, санитарная, метеорологич. и др.

Крупнейшие конструкторские коллективы возглавляют ныне О. К. Антонов, Р. А. Беляков (ОКБ им. Ар. И. Микояна), В. М. Мясищев, Г. В. Новожилов (ОКБ им. С. В. Ильюшина), А. А. Туполев (ОКБ им. А. Н. Туполева), А. С. Яковлев, М. Н. Тищенко (ОКБ им. М. Л. Миля), В. А. Лотарёв (ОКБ А. Г. Ивченко), А. К. Константинов (ОКБ Г. М. Бериева), С. В. Михеев (ОКБ им. Н. И. Камова) и др. В «Основных направлениях развития нар. х-ва СССР на 1976-80 гг.» предусматривается проведение экспериментальных и н.-и. работ по созданию новых самолётов и вертолётов с лётно-технич. и экономич. характеристиками, соответствующими перспективным требованиям гражд. авиации.

Периодич. издания. Результаты исследований в области аэродинамики и прочности самолётов и др. летат. аппаратов публикуются в печатных изданиях ЦАГИ: «Трудах», «Учёных записках» и др.; вопросы развития возд. транспорта, экономики и технич. прогресса гражд. авиации, применения авиации в нар. х-ве освещаются в журнале Мин-ва гражд. авиации СССР «Гражданская авиация» (с 1931), опыт освоения и боевого применения авиац. техники - в журнале Сов. ВВС «Авиация и космонавтика» (с 1918) и др. изданиях.

См. также Авиация. А. А. Архангельский.