Вклад института в дело Великой Победы

Предвоенные годы

Накануне войны ЦАГИ представлял собой один из крупнейших в мире авиационных научных центров. На рубеже 1920–1930-х годов институт обладал уникальной экспериментальной базой, которая являлась основой исследований в области аэро- и гидродинамики, располагая несколькими аэродинамическими трубами, среди которых выделялась труба Т-1-Т-2. Эта труба в 1920-х годах была крупнейшей в мире экспериментальной аэродинамической установкой. Кроме того, имелись лаборатории прочности авиационных конструкций, опытовый бассейн, где проводились исследования гидросамолётов и морских судов, авиамоторная лаборатория, лаборатория ветросиловых установок, лаборатория авиационных материалов, лаборатория летных испытаний и др.

В начале 1930-х годов стало ясно, что ввиду ограниченности площадей возможности ЦАГИ в Москве уже не могут в полной мере обеспечить научное сопровождение для создаваемых самолётов. Тогда, благодаря активным действиям начальника института Н.М. Харламова и главного конструктора А.Н. Туполева, правительство приняло решение построить научный авиационный центр в подмосковном посёлке Стаханово (ныне г.о. Жуковский).

В течение всего лишь нескольких лет вырос новый институт с большим количеством современнейших по тем временам установок. К 1941 году были построены так называемые модельные аэродинамические трубы Т-102 и Т-103, большие натурные трубы Т-101 и Т-104, штопорная аэродинамическая труба Т-105, зал статических испытаний на прочность конструкций самолётов. Велось строительство уникальной скоростной аэродинамической трубы Т-106 с высокой дозвуковой скоростью. Недалеко от ЦАГИ был построен большой аэродром, где проводил лётные испытания и исследования 8-й отдел ЦАГИ. На базе этого отдела в 1941 году образован Летно-исследовательский институт.

В предвоенные годы актуальным для всей авиапромышленности СССР стало создание нового поколения боевых самолётов, отвечавшим возросшим требованиям ВВС. В одном из приказов наркома авиационной промышленности СССР А.И. Шахурина в октябре 1940 года было записано: «Впредь практиковать непременную отработку в ЦАГИ каждого принимаемого в серию нового самолёта и прикрепление научных сотрудников ЦАГИ, ответственных за его усовершенствование. Начальнику ЦАГИ работу по исследованию и совершенствованию конкретных новых самолётов включить в план как 1940 года, так и 1941 года и считать эту работу важнейшей научно-исследовательской работой института».

ЦАГИ осуществлял экспериментальную работу, направленную на улучшение аэродинамики боевых серийных самолётов, двигательных установок, прочности летательных аппаратов, устойчивости и управляемости, динамики полёта самолёта, развитие расчётных методов. В апреле 1941 года нарком авиационной промышленности отдал приказ о передаче в ЦАГИ для всестороннего исследования в аэродинамических трубах по одному экземпляру самолётов Як-1, ЛаГГ-3, МиГ-3, Ил-2, Пе-2. Начальнику ЦАГИ тов. Петрову и начальнику ЛИИ тов. Громову предлагалось «обеспечить проведение всесторонних исследований в трубах и в полёте указанных самолётов».

Именно в это время начался ряд перспективных исследований. Одним из трудных вопросов для самолетостроителей было обеспечение хороших взлётно-посадочных свойств летательных аппаратов, удельная нагрузка на крыло которых в результате увеличения скорости непрерывно возрастала. Некоторые конструкторы пытались решить эту проблему, применяя изменяемую в полёте площадь крыла. В ЦАГИ проводились аэродинамические исследования подобных летательных аппаратов, работы по практической реализации идеи управления пограничным слоем для улучшения взлётно-посадочных характеристик самолётов, тогда же начались исследования по реализации ламинарного обтекания элементов конструкции самолётов, что обещало заметный выигрыш в лобовом аэродинамическом сопротивлении.

В институте внимательно изучали и иностранную технику. После покупки германских самолётов советской авиационной закупочной комиссией накануне войны в ЦАГИ были проведены испытания отдельных образцов этой техники в аэродинамических трубах и на стендах прочности. Такая работа дала много полезной информации. Подобная деятельность ЦАГИ продолжалась всю войну.

Военный период

Начавшаяся Великая Отечественная война застала ЦАГИ и ЛИИ за выполнением важнейших заданий Советского правительства и наркомата авиационной промышленности, имеющих оборонное значение. Перестройка работы ЦАГИ на военный лад заключалась в том, чтобы как можно быстрее завершить доводку и улучшение новых боевых серийных самолётов.

В связи с ухудшением положения на фронте для эвакуации ЦАГИ была организована подготовка филиалов в Казани и Новосибирске. Осенью 1941 года установки, которые не были эвакуированы, были подготовлены к уничтожению. Германия планировала использовать базу института: на картах немецких лётчиков ЦАГИ обозначался как объект, не подлежащий бомбардировке.

В период войны задача совершенствования серийных образцов техники стала первоочередной и для авиационной науки. Значительную роль в улучшении характеристик отечественных самолётов сыграл новый комплекс лабораторий ЦАГИ — аэродинамические трубы Т-101 и Т-104 стали основными экспериментальными установками, в которых испытывались почти все серийные и многие опытные самолёты.

Работу по качественному улучшению лётных и тактико-технических характеристик боевых самолётов ЦАГИ проводил совместно с КБ. Причём характерная особенность этой работы состояла в том, что предлагаемые мероприятия по улучшению конструкции должны быть легко реализуемыми в серийном производстве без его перестройки. Одним из главных направлений совершенствования серийных боевых машин являлось улучшение их аэродинамических характеристик за счёт снижения аэродинамического лобового сопротивления.

Часть рекомендаций ЦАГИ реализовывалась непосредственно в условиях фронта. Сотрудники института выезжали в боевые части и проводили занятия с инженерно-техническим составом по разъяснению сути улучшающих мероприятий и методах их реализации в полевых условиях. ЦАГИ разработал мероприятия по ремонту винтов в полевых условиях, по улучшению чистоты отделки поверхности самолётов, по благоприятному размещению камуфляжной окраски в полевых условиях.

Рекомендации ЦАГИ по улучшению аэродинамики самолётов давали ряд сопутствующих благоприятных эффектов. В частности, благодаря улучшению герметизации уменьшалось аэродинамическое сопротивление и существенно повышалась пожарная безопасность, тем самым увеличивалась живучесть. Нередко улучшение аэродинамики сопровождалось улучшением характеристик управляемости и манёвренности.

Неудержимый «Яшка»: работы, направленные на повышение скорости полёта Як-1 и Як-3 и продление срока службы

· 40 000 самолётов марки «Як» построено за период войны;

· 74 мировых рекорда установлено;

· самолёты пилотировали лётчики полка Нормандия-Неман.

Улучшение аэродинамики винтов стало возможным за счёт герметизации щелей и создания индивидуальных реактивных выхлопных патрубков на каждый цилиндр. Эти меры повысили максимальную скорость самолета до 725 км/ч. Такой скоростью не обладал ни один самолёт в мире.

Боевым машинам приходилось взлетать с пыльных аэродромов. Пыль попадала в двигатель, убивая его за 20–25 часов работы. Очень важно было создать фильтр, препятствующий попаданию пыли и при этом не снижающий характеристик самолёта. В ЦАГИ разработали специальный фильтрующий элемент, который с лихвой оправдал себя.

В 1944 году в институте проводились испытания Як-7 с крылом из отечественных ламинарных профилей, разработанных Г.П. Свищёвым. Отработанные принципы компоновки легли в основу создания крыльев новых самолётов.

Укрощение МиГов: повышение устойчивости и управляемости МиГ-3

· МиГ-3 стал первым самолётом, который испытывался в натурную величину в новых трубах ЦАГИ Т-101 и Т-104.

К началу войны МиГи считались машинами нового поколения и имели превосходные показатели скорости. Это были именно те истребители, которые в первые часы войны отправились встречать Люфтваффе. На этом самолёте начинал свою карьеру выдающийся лётчик А.И. Покрышкин.

Тем не менее МиГ-3 имел «капризный» нрав, был труден в пилотировании и обладал рядом недостатков по манёвренности на малых и средних высотах. Сильной стороной МиГ-3 была взаимозаменяемость деталей: из двух—трех поломанных машин было нетрудно собрать одну.

Работы ЦАГИ в первую очередь были направлены на улучшение пилотажных характеристик самолёта при манёврах на больших углах атаки, увеличение дальности полёта и повышение живучести конструкции.

Как фронтовой истребитель МиГ-3 использовался недолго: к середине войны этот самолёт перешёл на службу в систему ПВО и, в частности, охранял рубежи Москвы.

«Лавочкин»: улучшение лётно-технических характеристик

· 22 500 истребителей ЛаГГ-3, Ла-5 и Ла-7 изготовлено и отправлено на фронт за годы войны.

Советские истребители ЛаГГ-3, Ла-5 и Ла-7 оказались поразительно живучими и надёжными самолётами. Они внесли значительный вклад в победу в Курской битве и в боях за Сталинград. На них летали герои Советского Союза А.И. Покрышкин, А.П. Маресьев, И.Н. Кожедуб.

Работы ЦАГИ над улучшением лётно-технических характеристик Ла-5 позволили увеличить его скорость с 575 до 680 км/ч и поднять потолок полёта с 9 700 до 11 000 м.

Институт вёл работы над переводом Ла-7 на винты с отечественными профилями, разработанные Я.М. Серебрийским, Р.И. Штенбергом, П.П. Красильщиковым, и Г.П. Свищёвым. В результате Ла-7 стал первым советским самолётом, превзошедшим по своим параметрам вражеский Мессершмитт.

«Пешка»: самолёт-герой родом из ЦАГИ

· 11 200 Пе-2 изготовлено за годы войны.

Советский бомбардировщик Пе-2 стал прообразом самолета — героя из фильма «Хроники пикирующего бомбардировщика» по мотивам одноимённой повести Владимира Кунина, который во время войны летал штурманом на этой машине.

Создатель этого самолёта, конструктор В.М. Петляков, трудился в ЦАГИ с 1920 по 1930 год, возглавлял конструкторский отдел, а затем занимал должность первого заместителя директора завода опытных конструкций.

Пе-2 прошёл испытания в основных установках ЦАГИ, которые позволили увеличить его живучесть и улучшить боевые характеристики. Проводились исследования на флаттер, велись работы по сокращению дистанции взлёта с применением пороховых ускорителей. Благодаря работам, проведённым в ЦАГИ, максимальная скорость Пе-2 выросла с 485 до 547 км/ч, а скороподъёмность сократилась с 10,5 до 8,5 минут для достижения высоты в 5 000 м.

В годы войны для Пе-2 была выдвинута революционная по тем временам идея — оснастить самолёт шасси на воздушной подушке, однако данная новация не дошла до использования в серийном производстве.

Летающие танки марки «Ил»

· 36 183 Ил-2 изготовлено за годы войны. Это самый массовый боевой самолёт в мире.

До С.В. Ильюшина военную авиацию «одевали» в броню, что существенно увеличивало вес воздушного судна. Ильюшин предложил сделать подобную защиту не бесполезным грузом, а компонентом конструкции — так родилась идея бронекорпуса. В нём «спрятались» от обстрела двигатель и система его охлаждения, а также масляные и топливные системы. Броня различалась по толщине в зависимости от того, насколько подвержено атаке или уязвимо было место её расположения на воздушном судне.

Самолеты Ильюшина по своим характеристикам больше походили на танки, способные, ко всему прочему, хорошо летать.

«Чёрная смерть», «чума», «мясник», «бетонный самолёт» — столько устрашающих прозвищ не имел ни один военный самолёт СССР. Штурмовик Ил-2 приобрёл такой имидж благодаря удивительному сочетанию высокой огневой мощи, возможности точного поражения наземных целей и повышенной живучести, которая достигалась за счет новой брони.

Многие лётчики в бою забывали, что Ил-2 — это штурмовик, поэтому пикировали на нём и резко выводили его из этого состояния. В результате могли образоваться перегрузки, способные разрушить самолёт. В связи с этим в ЦАГИ крылу Ил-2 предали небольшую стреловидность, что смещало центровку немного вперёд. За счет этого управление штурмовиком в буквальном смысле «загрубили». В итоге лётчик чисто физически не мог вывести самолёт на опасные углы атаки при пилотировании.

Также в годы войны в институте был проведён анализ проточности Ил-2, необходимый для того, чтобы установить причины отдельных случаев разрушения крыльев в воздухе. Выяснилось, что проблема заключается в некачественных материалах и неудовлетворительной технологии изготовления. Для устранения обнаруженных недостатков учёные провели ряд испытаний по улучшению прочности самолёта.

Также была оптимизирована форма обтекания крупнокалиберных пушек, подвешенных под крылом Ил-2, и определена рациональная форма фонаря кабины пилота.

КБ С.В. Ильюшина исправно вело работу по созданию штурмовиков нового поколения путём установки на них более мощных двигателей и лучшего вооружения, изменения компоновки самолёта и получения более высоких скоростей и дальности полёта. Модификациями Ил-2 стали самолёты Ил-8 и Ил-10, последний вышел в серийное производство в 1941 году.

«Ту»: человек и самолёт

· 2 527 бомбардировщиков изготовлено за годы войны.

Крылатая машина отличалась простотой пилотирования, в том числе и с одним неработающим двигателем.

На Ту-2 КБ А.Н. Туполева впервые применило кессонную конструкцию крыла, обеспечивавшую жёсткость при пикировании и защиту от флаттера.

Самолёт существенно превосходил Пе-2 в бомбовой нагрузке, стрелковом вооружении, дальности полёта, потолка, скорости и скороподъёмности. Серийно было построено 80 машин, однако в конце 1942 года производство Ту-2 заменили на Як-9. В 1943 году серийное производство модернизированного Ту-2 было восстановлено.

Бомбардировщику пришлось осваивать ещё несколько фронтовых «профессий». Вооружённый фотокамерами, он использовался для воздушной разведки. Внешняя подвеска торпед превращала его в торпедоносец Ту-2Т, а установка носовой пушки 37-го и 45-го калибров позволяла Ту-2Ш эффективно уничтожать передний край противника. Ту-2, оснащенный более мощным двигателем, выступал в роли истребителя. Все эти машины отличились при штурме Кёнигсберга и Берлина.

***

По заданию наркома авиапромышленности СССР и главкома ВВС в ЦАГИ были подготовлены документы нормативного и справочного характера: разработаны инструкции по более совершенному и качественному изготовлению и приёму самолётов на заводах, по боевой эксплуатации и полевому ремонту их на фронте. Подготовлена информация по анализу авиационных аварий и катастроф, что содействовало предупреждению и исключению повторения подобных случаев.

Крупнейшей работой является «Руководство для конструкторов» — фундаментальный труд, в котором сосредоточены основные результаты исследований ЦАГИ, сопровождённые обширными справочными данными по характеристикам крыловых и винтовых профилей различных типов, аэродинамическому сопротивлению различных элементов самолёта и т.д. Приведена исчерпывающая информация, необходимая для аэродинамического проектирования самолётов с поршневыми двигателями, даны указания по аэродинамической компоновке самолёта, давались методы аэродинамического проектирования винтов. Особое внимание в исследованиях ЦАГИ уделялось улучшению работы систем охлаждения моторов и систем всасывания воздуха.

Большое значение имели работы ЦАГИ по прочности авиационных конструкций. В зале статических испытаний исследовалась прочность почти всех самолётов. Совместная работа ЦАГИ и КБ способствовала обеспечению прочности и живучести отечественных самолётов. Тогда же были выявлены новые особенности работы конструкций (выносливость), вылившиеся в целое направление исследований по обеспечению ресурса.

В ЦАГИ всегда внимательно относились к зарубежному опыту самолетостроения. В аэродинамических трубах института и на стендах прочности испытывались многие образцы иностранной техники. За время войны было проведено несколько научно-технических конференций с докладами ведущих учёных по результатам исследований скоростных самолётов и их улучшению. В 1943 году был организован демонстрационный зал для выставки новых боевых самолётов. Выставлялись также трофейные машины противника с показом их характеристик и боевые самолёты союзников.

Работа ЦАГИ в тот период заключалась не только в удовлетворении текущих нужд авиапромышленности и вооруженных сил, были и мирные проекты, рассчитанные на перспективу. В 1944 году совместно с КБ С.В. Ильюшина начато исследование по отработке аэродинамической компоновки нового пассажирского самолета Ил-12. Создавались скоростные профили крыла, исследовались особенности обтекания крыла на больших дозвуковых скоростях, проводились исследования по управлению пограничным слоем, что обещало существенное улучшение взлётно-посадочных характеристик.

О совершенствовании боевой техники и иные работы

В ЦАГИ выполнялась исключительно важная научно-исследовательская работа по улучшению многих образцов боевой техники и боеприпасов сухопутных войск, ВМФ и ВВС:

· по повышению точности стрельбы реактивными снарядами для гвардейских минометов «Катюша»;

· по улучшению систем охлаждения танковых моторов (в 2–3 раза был повышен обмен воздуха в боевых отсеках танка Т-34 и самоходной установки СУ-100);

· по улучшению управляемости подводных лодок на малых скоростях и повышению мореходных качеств торпедных катеров;

· по конструированию и совершенствованию аэростатов заграждения;

· по оптимизации формы и снижению сопротивления подвески авиационного бомбового вооружения и реактивных снарядов РС-82.

Помимо этого, были проведены испытания льда на прочность и даны обоснованные рекомендации по эксплуатации ледовых дорог.

Во время войны и сразу после ее окончания вёлся целый ряд закрытых работ. О них в ЦАГИ даже некоторые руководители не были информированы: знали только исполнители. Их результаты мало известны и сейчас, когда с них сняты все грифы секретности.

Первая из этих работ состояла в усовершенствовании реактивных снарядов — знаменитых «Катюш» и «Андрюш». Задача возникла внезапно. В конце 1941 года первого заместителя начальника ЦАГИ С.А. Христиановича вызвали в оборонный отдел ЦК и дали срочное задание — уменьшить рассеивание неуправляемых реактивных снарядов гвардейских миномётов. При этом ставили условие: никаких существенных переделок, поскольку снаряды уже запущены в большую серию. Сергей Алексеевич рассказывал, что на его вопрос «Что же, покропить их святой водой?» был ответ «Да, что-то в этом роде».

Разброс траекторий при пуске был большой, из-за чего заметно снижалась эффективность поражения. С.А. Христианович поручил проанализировать динамику полёта М.Р. Гантмахеру и Л.М. Левину. Анализ показал, что главная часть отклонения возникала на активном участке полёта при работе недостаточно стабильного порохового двигателя. В числе ограниченного круга исполнителей был инженер-конструктор И.И. Слезингер, который предложил очень простое решение — выдув небольшой части струи при работе двигателя через косое отверстие, вследствие чего снаряд получал вращение, которое усредняло и в результате компенсировало отклонение от требуемой траектории. В результате проведённых под руководством С.А. Христиановича исследований был получен поразительный эффект — сокращение отклонения в три раза. Военные с восторгом приняли это решение — оно требовало минимальных переделок снаряда. Проведённая работа была высоко оценена правительством — Сталинской премией и рядом высоких орденов.

О совершенствовании экспериментальной базы

«Без огромной экспериментальной технической базы невозможна реализация научных идей, никакие расчёты не могут быть осуществлены», — написал С.А. Христианович в своих воспоминаниях.

Следуя этому принципу, коллектив ЦАГИ в годы войны колоссальным трудом создал установку, опередившую время, — аэродинамическую трубу Т-106, которая позволила приблизиться к звуковому барьеру (диапазон чисел Маха — 0,15–0,9), а в последующем и преодолеть его и совершить крупные достижения в развитии отечественной военной и гражданской авиации.

Труба Т-106, уступающая по размерам трубам Т-101 и Т-104, связана с легендарными фамилиями. Одним из организаторов строительства Т-106 был А.Н. Туполев. По его инициативе над проектами трубы работали в России и США, при этом одним из видных консультантов в этом процессе выступал известный учёный Теодор фон Карман. Победила отечественная разработка, выполненная под руководством Г.Н. Абрамовича и К.К. Баумана.

В июле — августе 1938 года на территории нового ЦАГИ в посёлке Стаханово начались строительные работы по возведению Т-106. Прошло пять лет, и уже в декабре 1942 года трубу сдали в эксплуатацию, а в июле 1943 года состоялся её первый промышленный пуск.

Это могло произойти раньше, если бы не наступление гитлеровских войск на Москву. По этой причине создание Т-106 приостановили в октябре 1941 года, когда ЦАГИ был эвакуирован и трубился уже в тылу, руководство института подготовило приказ о минировании здания трубы, а все оборудование было собрано для перевоза в Новосибирск, чтобы ничего не досталось врагу. В апреле 1942 года сотрудники ЦАГИ, вернувшись из эвакуации, принялись за завершение этого масштабного проекта.

По своим характеристикам новая установка в силу своей универсальности существенно опережала зарубежных конкурентов. В трубе Т-106 объединялись характеристики трубы больших скоростей и трубы переменного давления для максимально достоверного воспроизведения натурных условий. Это определило и облик установки: закрытая рабочая часть, герметичный контур, двухступенчатый компрессор.

Испытания в Т-106 дали возможность учёным вступить в эру исследований полётов при больших дозвуковых скоростях. С 1943 года все самолёты проходили испытания в Т-106 на определение уровня аэродинамического качества.

Труба спасала работников от лютой стужи в условиях экономии энергии в холодные времена. Из воспоминаний К.П. Петрова: «В рабочих помещениях было лишь так тепло, чтобы не заморозить систему отопления. Вся смена укладывалась поперёк рабочей части, металлические стенки которой нагревались во время работы (во время эксперимента температура воздуха в трубе могла достигать 50°С). Так труба стала спасительницей для цаговцев в холодную стужу военных лет».

В те годы институт обрёл трубу, из которой впоследствии «вылетела» вся реактивная авиация. Даже сегодня Т-106 является одной из самых востребованных установок ЦАГИ.

По материалам альбома «ЦАГИ в Великой Отечественной войне» и журнала «Новости ЦАГИ» при содействии Демонстрационного центра

Вернуться к списку