От бесшумных самолетов до личного авиатранспорта: интервью с генеральным директором ЦАГИ Кириллом Сыпало

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского вот уже более 100 лет не только обеспечивает безопасность самолетов и воздушных судов, но и двигает авиационную отрасль вперед. О том, как и над чем работают сегодня ученые ЦАГИ, какие удивительные проекты нас ждут в ближайшем будущем и что потенциально может произойти с авиаотраслью в будущем отдаленном, корреспондент «Научной России» узнал у генерального директора ЦАГИ члена-корреспондента РАН Кирилла Ивановича Сыпало.

— Какая роль отведена научной деятельности ЦАГИ в развитии авиационной отрасли? И какие основные направления вы могли бы в ней выделить?

— Роль была определена 105 лет тому назад, когда декретом В.И. Ленина был создан ЦАГИ. Это был первый системный прикладной институт, преобразивший сумму фундаментальных знаний о науке воздухоплавания в практическое их применение в области авиастроения. Происходило, по сути говоря, становление и образование новой отрасли. С тех пор мы стараемся соответствовать тому декрету.

Наша задача ― создание научного фундамента, на котором основана современная авиационно-ракетно-космическая промышленность; разработка методик и проведение испытаний, обеспечивающих безопасность и высокие эксплуатационные характеристики нашей авиационной техники; развитие новых численных методов для этих же целей. Все летательные аппараты так или иначе проходили через ЦАГИ.

В ЦАГИ существуют три основных направления, три кита. Первое ― это аэродинамика, гидродинамика из названия нашего института. Она обеспечивает научные подходы, связанные с изучением физики атмосферы, процессов динамики жидкости и газа. Неслучайно Андрей Николаевич Туполев, один из основателей ЦАГИ, всегда говорил по поводу будущего ЦАГИ: «Берегите атмосферу! Пока есть атмосфера, человек будет в ней летать». Будет предмет деятельности ЦАГИ.

Второй столп, на котором стоит ЦАГИ и за который мы несем ответственность, ― это прочность авиационных конструкций. И это, пожалуй, самая важная наша работа с практической точки зрения. Потому что все мы, летая самолетами, хотим быть уверенными в их безопасности, в том, что ничего с ними не случится. Здесь можно выделить целый комплекс испытаний, расчетов, заключений в области статической, динамической прочности, тепловой и, самое главное, усталостной прочности, которые как раз гарантируют требуемый ресурс авиационных конструкций.

И третье важнейшее направление, которое изначально было наиболее актуальным, ― это динамика полета, гарантирующая безопасность воздушного судна с точки зрения эволюции в атмосфере. За сотню лет у этого направления появились дополнения. Прежде всего, очень важный компонент ― аэроакустика. Сейчас вопрос экологического воздействия, в том числе и акустического, зачастую выходит на первый план, особенно при эксплуатации воздушных судов в условиях больших городов. Вопрос полетов ночью стал для мира одним из серьезных вызовов, потому что воздушные суда не должны нарушать комфорт жителей. Эти вопросы сейчас становятся одними из наиболее важных как раз для того, чтобы воздушный транспорт вошел в нашу повседневную жизнь в виде не только сконцентрированных аэропортов, но и личного транспорта.

— Какие фундаментальные науки и исследования лежат в основе ваших разработок?

— В глобальном смысле это, конечно, физика. При этом ― вся, может быть, за исключением ядерной, хотя и эти компоненты уже начинают постепенно входить в жизнь в связи с появлением новых энергетических установок, в том числе атомных батареек. А так это прежде всего механика, царица классической физики.

Неслучайно центр механики где-то в начале XX в. переместился сюда, в ЦАГИ. Тогда была создана так называемая теоретическая группа ЦАГИ под руководством академика Сергея Алексеевича Чаплыгина, куда вошла целая россыпь талантов, ставших впоследствии основой Академией наук СССР. Я могу бесконечно перечислять имена, действительно представляющие собой гордость страны. Это прежде всего Мстислав Всеволодович Келдыш, который работал в научно-теоретическом отделе ЦАГИ, а впоследствии в отделении прочности решил проблему флаттера и шимми для самолетов.

Мы изучаем все подразделы механики. Механику жидкости и газа, аэродинамику как ее практическое следствие. Механику твердого тела, когда речь заходит о твердых конструкциях, об их прочности, об их свойствах. Теорию управления, когда мы говорим о динамике полета, об оптимальных законах управления движением летательных аппаратов, в том числе и о безопасности летательных аппаратов.

Появляются и науки о материалах, неразрывно связанных с прочностью авиационных конструкций, возникают новые методы измерений. У нас очень серьезное метрологическое обеспечение, первые серьезные измерительные системы в Советском Союзе начинали выстраиваться именно в ЦАГИ.

— Какие из проектов, реализуемых сейчас в ЦАГИ, вызывают ваш особый интерес?

— Жизнь у нас очень интересная, многоплановая. В составе НИЦ им. Н.Е. Жуковского, куда ЦАГИ входит с 2015 г., нам удалось реализовать несколько очень интересных проектов. Мы получили государственное задание и можем выстраивать свои поисковые исследования на плановой основе. Большой интерес вызывает вопрос модернизации нашей экспериментальной базы с точки зрения методов измерений, цифровых экспериментов, развития численных методов. Все это направлено, во-первых, на повышение качества эксперимента, снижение его стоимости, сокращение сроков выпуска авиационной техники. Во-вторых, нам удалось снова вернуться к теме создания так называемых демонстраторов технологий, то есть тех объектов, которые представляют собой экспериментальную, опытную авиацию.

Когда-то Владимир Михайлович Месищев, будучи директором ЦАГИ, начинал реализовывать здесь эту концепцию. Он был известен как творец необычных летательных аппаратов, экспериментальных, которые впоследствии дали плоды в виде огромного количества технических решений, нашедших воплощение в современной авиационной технике. Сейчас нам удалось реализовать целый ряд очень интересных проектов по созданию демонстраторов, магистральных, региональных самолетов, в том числе с распределенной и гибридной силовой установкой. И, конечно, наше давно лелеемое детище ― проект демонстратора сверхзвукового самолета. Мы много об этом говорим на площадках Минобрнауки, помогающего нам заниматься фундаментальными исследованиями. Мы делаем демонстратор и проект демонстраторов целого семейства лентокрылых летательных аппаратов, новых перспективных схем, скоростных, беспилотных, простых и дешевых, которые впоследствии можно будет использовать, как мы надеемся, в виде аэротакси.

И еще есть целый ряд работ, которые мы традиционно ведем с промышленностью. Это разработка и доведение магистральных самолетов. Суперджет МС-21, новые проекты, новые транспортные самолеты. В общем, сейчас много новой интересной работы. Очень сложно остановиться на каком-то конкретном проекте.

— В последние годы стали очень активно развиваться технологии искусственного интеллекта. Повсеместно применяются умные технологии. Нашли ли они свое применение, свое место в авиационной отрасли?

— Мы их применяем с осторожностью. В большинстве случаев, когда говорят о технологиях искусственного интеллекта, подразумевают так называемые нейронные сети, представляющие собой просто аппроксимацию большого количества данных с неким предсказанием. И здесь очень важно понимать, что мы не всегда можем знать, с какой точностью и каким вообще может получиться результат. Применение этих методов в той отрасли, которая касается жизни людей, требует большой осторожности. Мы внедряем, пробуем, смотрим, сравниваем, верифицируем и валидируем с теми результатами, которые мы получаем при помощи других методов или в реальном летном эксперименте.

Что касается умных технологий, вся история создания автопилотов и соответствующих систем управления летательных аппаратов всегда была связана именно с интеллектуальными технологиями. Постоянно разрабатываются новые алгоритмы адаптивного, робастного управления, которые мы широко используем в современной гражданской технике, не говоря уже, естественно, о военном применении.

— Какие научные открытия могли бы значительно повлиять на технологическое развитие авиационной отрасли?

— Авиационная наука сейчас находится в зоне насыщения. Многое известно, все-таки уже более 100 лет люди достаточно плотно занимаются изучением теории полета как таковой. Многое мы умеем не просто испытывать, а считать, предсказывать. Но тем не менее есть ряд очень интересных направлений, где можно ожидать достаточно серьезных изменений техники.

Прежде всего, это новые виды топлива и экономичность двигателей. Возможность перемещения в пространстве с большими скоростями, но с меньшей стоимостью, прежде всего связана именно с двигателями и движителями, которые реализуют энергию, получаемую при использовании топлива. Вряд ли в ближайшее время будет придумана антигравитация, сопротивление атмосферы остается сопротивлением атмосферы. От этого никуда не уйти.

Это новые материалы, которые позволят со временем, как мы надеемся, решить проблему весового совершенства. Потому что сейчас около половины веса ― это, собственно, вес самого летательного аппарата. Нам бы хотелось очень серьезно поработать именно над этим. Это умные конструкции с материалами, которые умеют самовосстанавливаться, самозалечиваться. Я понимаю, что это пока звучит немножко фантастично, однако какие-то проработки здесь уже есть.

Ну и, конечно, полностью автономные летательные аппараты, роботы, которые позволят совершенно иначе воспринять уже авиационно-транспортную систему. Как в фильмах будущего вроде «Пятого элемента» или «Звездных войн», где воздушное пространство заполнено самодвижущимися летательными аппаратами. Когда-нибудь мы из двухмерной плоскости передвижений, в которой до сих пор находимся, сможем перейти в третье измерение, так называемый пятый океан.