Вертолёт, 2006 №2

Для подтверждения полученных результатов по проектному заданию кафедры в 5 отделении ЦАГИ была изготовлена и в 1959 году испытана в аэродинамической трубе Т-105 установка «Винт в кольце». Экспериментальные и расчетные данные дали удовлетворительное совпадение, что позволило совместно с ЦАГИ вести проектировочные исследования летающих платформ и джипов. К середине 60-х годов интерес к этим аппаратам угас из-за больших километровых расходов топлива. Однако в последующие годы теория «винта в кольце» продолжала развиваться применительно к фенестронам одновинтовых вертолетов, комбинированным аппаратам типа вертолет-самолет, имеющим в своем составе несущую систему «винт в кольце», дистанционно пилотируемым привязным и свободно летающим аппаратам.

В дальнейшем коллектив преподавателей и сотрудников кафедры вел научные исследования в области преобразуемых аппаратов вертикального взлета и посадки различных схем. В аэродинамическом цикле выполнялись работы по созданию новых методов аэродинамического расчета вертолетов, построению математических моделей НВ при вертикальном снижении в режимах вихревого кольца и др.

Модель четырехвинтовой летающей платформы

Модель тяжелой транспортной летающей платформы

К 1968 году произошло разделение первого факультета МАИ на факультеты самолето- и вертолетостроения и ракетно-космический факультеты. К этому времени на кафедре «Конструкции и проектирование вертолетов» определились два научных направления: экспериментально-проектировочные исследования преобразуемых летательных аппаратов с НВ со струйными закрылками (научный руководитель доцент В.Н. Далин) и проектно-конструкторские исследования самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) с поворотными винтами и крыльями (руководитель доцент Ф.П. Курочкин). На кафедре сформировался аэродинамический цикл (руководитель доцент В.И. Шайдаков), который обслуживал оба направления и проводил самостоятельные исследования. Работал студенческий аэродинамический кружок, принимавший активное участие в научно-исследовательской работе.

Словом, все было подготовлено к организации на базе кафедры самостоятельного научно-исследовательского подразделения. В 1970 году приказом МАП и Минвуза СССР такое подразделение в составе научно-исследовательского сектора МАИ было создано. «Родилась» отраслевая научноисследовательская лаборатория по перспективному проектированию вертолетов, ее научным руководителем стал профессор И.П. Братухин. В роли заказчика, определяющего научную тематику лаборатории, выступал ЦАГИ. Лаборатория получила соответствующее финансирование и штаты, материально-техническое обеспечение, лабораторное и станочное оборудование.

В последующие годы в лаборатории проводились масштабные научно-исследовательские работы. По первому направлению они велись особенно широко. Экспериментально-проектировочными исследованиями преобразуемых летательных аппаратов с НВ со струйными закрылками сотрудники кафедры занимались в течение 20 лет, были защищены докторская диссертация (В.Н. Далин) и кандидатские (О.А. Завалов, А.Д. Козачук и В.Н. Переверзев). До 1985 года шли исследования и по второму направлению (проектно-конструкторские исследования самолетов вертикального взлета и посадки с поворотными винтами), по результатам работы изданы две монографии и защищена докторская диссертация (Ф.П. Курочкин). Работы по этому направлению велись конструкторским коллективом кафедры по планам отраслевой лаборатории и ЦАГИ. К проектным разработкам широко привлекались студенты-дипломники.

Целью исследований по первому направлению была оценка возможностей и эффективности применения НВ с управляемой циркуляцией на преобразуемых аппаратах вертикального взлета и посадки (АВВП) различного типа. Исполнителями работ были В.И. Шайдаков, Ю.М. Игнаткин, В.М. Монашев, О.А. Завалов, В.Д. Новиков, Б.Л. Артамонов, В.Н. Переверзев, А.Д. Козачук. На первом этапе проводились экспериментальные исследования по оптимизации профиля со струйным закрылком. Исследования велись в аэродинамической трубе Т-1 МАИ на моделях отсеков лопастей со щелевым соплом в хвостовой части профиля.

В 1971-80 гг. проводились теоретические исследования НВ с управляемой циркуляцией и проектные исследования по применению этого винта на вертолетах различного типа. Были разработаны методы аэродинамического расчета таких НВ и проведена оценка их энергетического совершенства. Выполнены проектные исследования эффективности применения НВ на многоцелевом, сверхтяжелом и скоростном вертолетах.

В 1981-83 гг. в аэродинамической трубе Т-1 МАИ проводилось изучение способов управления НВ посредством циклического выдува из щелевого сопла лопасти. Проведены стендовые исследования нестационарных характеристик воздушного тракта лопасти и определены потребные законы управления циклическим выдувом из щелевого сопла лопасти. В 1984-90 гг. на их основе велись проектно-изыскательские исследования винтокрылого АВВП с НВ, преобразуемым в Х-образное крыло.

Вследствие возникновения большой зоны обратного обтекания на отступающей лопасти во время остановки НВ возникла необходимость применения специального квазиэллиптического профиля с выдувом струй воздуха на переднюю и заднюю кромки. Аэродинамические характеристики такого профиля путем продувок отсека лопасти в аэродинамической трубе Т-102 и трансзвуковой аэродинамической трубе Т-106 ЦАГИ были определены в диапазоне чисел М = 0,1–0,85.

Для проектных исследований были разработаны методы и проведены расчеты аэродинамических характеристик НВ с управляемой циркуляцией как на вертолетных режимах, так и на режиме торможения вращения. Проведены проектировочные исследования АВВП с останавливаемым НВ, преобразуемым в Х-образное крыло, дана оценка эффективности применяемой несущей системы.

В семидесятых годах в связи с успехами электронно-вычислительной техники начинают интенсивно развиваться методы машинного проектирования (САПР) вертолетов. В связи с этим возникла необходимость в разработке специальных методов многокритериальной оценки эффективности вертолетов различного назначения и программ оптимизации их параметров, включающих в себя аэродинамические блоки. Исследования по этому направлению (научный руководитель доцент Ю.С. Богданов) велись в отраслевой лаборатории до 1988 года, их результаты были применены в работе вертолетных ОКБ.