Академики - о самолете будущего.
Когда в студии программы «Очевидно. Вероятно» на ОТР встретились два академика - ведущий этой передачи директор Института системного программирования РАН Арутюн Аветисян и вице-президент Российской академии наук Сергей Чернышев, разговор быстро вышел далеко за рамки обозначенной темы «Когда мы полетим на сверхзвуковом самолете?». По сути, речь шла о возможностях современной науки, которая, как показала дискуссия, по-прежнему способна справиться с проблемами мирового уровня.
Сегодня сверхзвуковая авиация вновь становится зоной глобальной технологической конкуренции. Это испытательный полигон для технологий будущего. Многие из найденных здесь решений затем приходят и в обычную гражданскую авиацию.
Для полноценного участия в сверхзвуковой гонке необходимо одновременно решать сложнейшие задачи в области аэродинамики, материаловедения, двигателестроения, цифрового моделирования, экологии и искусственного интеллекта. В этих условиях участие Российской академии наук, координирующей фундаментальные исследования в стране, придает отечественным проектам характер системной исследовательской программы.
Научный руководитель Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е.Жуковского С.Чернышев участвует в работе экспертных структур, сопровождающих государственные программы развития авиационной промышленности. При этом ЦАГИ и институты Российской академии наук ведут совместные исследования по широкому спектру направлений - от фундаментальной аэродинамики и прочности материалов до интеллектуальных систем управления перспективными летательными аппаратами.
Начиная разговор, Сергей Леонидович отметил, что внешне пассажирские самолеты за последние десятилетия изменились не так уж сильно: длинный фюзеляж, крыло, двигатели под крылом или в хвостовой части. Но внутренний технологический прогресс оказался колоссальным.
Если у первых самолетов удельная нагрузка на крыло составляла около 100 килограммов на квадратный метр, то сегодня она достигает 700-800. Это означает совершенно иной уровень аэродинамики и коэффициент подъемной силы, принципиально другие требования к конструкции.
Аэродинамика остается главным вызовом авиации уже больше ста лет. Конструкция самолета должна одновременно обеспечивать большую подъемную силу и низкое сопротивление воздуха. В сверхзвуковом полете эта задача становится особенно сложной.
По словам С.Чернышева, мировая авиационная наука постепенно подходит к пределу возможностей классической схемы самолета. Поэтому сегодня исследователи ищут принципиально новые компоновки. Одно из наиболее перспективных направлений - концепция «летающего крыла», в разработке которой российская научная школа оказалась среди пионеров.
Фактически речь идет о самолете, где фюзеляж плавно переходит в крыло, образуя единую аэродинамическую поверхность. Такая схема позволяет резко - на 25-30% - снизить сопротивление. Для гражданской авиации это означает снижение расхода топлива, уменьшение выбросов и возможность создания машин нового поколения.
Но форма - только половина дела. Второй революционный фактор - материалы. Первые самолеты были деревянными, на смену дереву пришел алюминий, сегодня настала эра композитов. Углеволокно позволяет создавать целые крупные элементы без клепки, радикально упрощая технологию.
Именно на стыке новых аэродинамических схем, современных материалов и цифровых технологий сегодня рождаются проекты авиации будущего. Один из них - сверхзвуковой гражданский самолет нового поколения «Стриж», ставший центральной темой разговора.
Этот самолет разрабатывается в ЦАГИ как наследник легендарного Ту-144 - первого в мире сверхзвукового пассажирского лайнера. Но между машинами - почти шесть десятилетий научного прогресса.
«Стриж» должен летать со скоростью около 1900 километров в час - почти вдвое быстрее скорости звука. При этом ключевая задача проекта не просто повторить достижения прошлого, а решить проблемы, которые фактически погубили первое поколение сверхзвуковых пассажирских самолетов.
Легендарные Ту-144 и Concorde стали инженерным триумфом своего времени - конца 1960-х, но оказались слишком шумными, слишком дорогими в эксплуатации и слишком сложными с точки зрения инфраструктуры и безопасности. Уровень технологий того времени не позволял обеспечить необходимую эффективность и надежность.
Сегодня ситуация меняется. Новые методы моделирования, цифровое проектирование, современные материалы и достижения аэродинамики позволяют говорить уже о втором поколении сверхзвуковых гражданских самолетов.
В проекте «Стриж» инженеры серьезно переработали саму аэродинамическую концепцию машины. Одна из наиболее заметных особенностей - расположение двигателей над крылом. Такая схема позволяет ослаблять ударную волну и снижать шум, распространяющийся к земле. Меняется и форма фюзеляжа: он становится переменного сечения и приобретает сложную изогнутую геометрию. Даже крыло получает двойную форму, оптимизированную под сверхзвуковой режим. Все это - результат многолетних исследований в области аэродинамики.
Академик А.Аветисян, прекрасно понимающий реальные ограничения искусственного интеллекта, задался вопросом: насколько допустимо передавать управление самолетом интеллектуальным системам? Ведь искусственный интеллект во многом остается «черным ящиком», поведение которого не всегда можно предсказать.
Элементы искусственного интеллекта уже давно используются в современной авиации, пояснил С.Чернышев. Речь идет прежде всего о системах интеллектуальной поддержки экипажа. Нейросетевые алгоритмы анализируют действия пилота, прогнозируют последствия решений и предупреждают о потенциальных ошибках. Но главное здесь, что машина не принимает окончательное решение вместо человека.
Академик Чернышев не пытался поддержать иллюзию скорого технологического чуда. По его словам, создание серийного сверхзвукового делового самолета потребует еще многих лет работы, но принципиально важно, что Россия сохраняет позиции в узком клубе стран, способных вести такие исследования. В мире сегодня лишь несколько государств продолжают серьезную работу над гражданским сверхзвуком.
В финале разговора А.Аветисян сформулировал, пожалуй, главный вывод всей дискуссии. Хотя массовое производство современных самолетов зависит от экономики и промышленной кооперации, и здесь у нашей страны есть проблемы, но передний край авиационной науки Россия продолжает удерживать.
А значит, мечта о полете из Москвы во Владивосток за два-три часа перешла из области фантастики в разряд научных задач, над которыми работают академические институты, инженеры и конструкторы.
Надежда ВОЛЧКОВА
Обложка: https://new.ras.ru
