Краткий исторический обзор
Развитие методов летных испытаний и исследований неразрывно связано с общим ростом авиационной техники и науки. Еще при выпуске в воздух первого в мире самолета А. Ф. Можайского и последующих опытных самолетов русских конструкторов (Я. М. Гаккеля, А. А. Пороховщикова и др.) приходилось весьма тщательно продумывать методику первых испытательных полетов. Естественно, что в то время на первом плане стояли вопросы безопасности полета и весьма приближенной качественной оценки поведения самолета в воздухе. Оценка летно-тактических качеств не производилась. Отсутствовала контрольноизмерительная аппаратура. Приборное оборудование сводилось в основном к самым простым контрольным приборам мотора. Очень часто отсутствовал даже такой элементарный основной прибор, как указатель скорости самолета.
Первая мировая война 1914—1917 гг. послужила толчком к развитию самолетостроения. К 1 ноября 1916 г. в России было построено около 2000 самолетов і. Строились в большом количестве знаменитые отечественные самолеты «Илья Муромец» и гидросамолеты М-5 (конструкции Д. П. Григоровича). Боевое применение самолетов потребовало при испытании простейшей оценки летно-тактических качеств самолета. Эти два обстоятельства — расширение выпуска самолетов и необходимость оценки их качества — привели к разработке методики сдаточных и с п ы т а н и й. В то время каждый выпускаемый самолет подвергался испытаниям по следующей простой программе: измерялось время подъема до 100, 200 и 500 м производилось планирование с убранным газом; для оценки маневренности производились правые и левые развороты; давалась качественная оценка продольной устойчивости; на некоторых типах самолетов производились испытания на продолжительность полета. Никакого приведения к единым общим условиям не производилось. Максимальная скорость не проверялась.
Таким образом в то время еще не существовало научно разработанной методики испытаний, так как сама авиационная наука была еще очень молода. Несмотря на то, что к этому времени в России уже существовала школа знаменитых русских
1 Ряд исторических сведений был сообщен авторам инж. А. С. Вишневецким.
ученых, основоположников авиационной науки Н. Е. Жуков ского и С. А. Чаплыгина, и была в основном разработана теория крыла и винта, все же аэродинамика, в особенности экспериментальная аэродинамика, еще не могла дать прочной базы для научной разработки методов испытаний самолетов.
Великая Октябрьская Социалистическая революция дала мощный толчок отечественному самолетостроению и авиационной науке. Декретом Совета Народных Комиссаров от 28 июня 1918 г. была национализирована авиационная промышленность. В декабре 1918 г. по постановлению правительства, подписанному В. И. Лениным, был организован Центральный Аэро-Гидро — динамический институт, в котором были сосредоточены основные научные силы авиации и который после постройки и оборудования целого ряда лабораторий стал мощным научным центром авиации. Одновременно развивается и конструкторская мысль. Закладываются первые советские самолеты конструкции А. Н. Туполева, Д. П. Григоровича, Н. Н. Поликарпова и др.
В это время начинает развертываться первая серьезная летноисследовательская работа. В марте 1918 г. была организована «Летучая л а б о р а т о р и я». Ее научным руководителем являлся непосредственно Н. Е. Жуковский, придававший летноисследовательской работе очень большое значение. Основные работы в этой лаборатории проводил известный ученик и соратник Н. Е. Жуковского — В. П. Ветчинкин. В этой лаборатории были исследованы вопросы парашютирования и посадки самолетов, основные боевые фигуры (виражи, спирали, перевороты, пикирование и выход из него, петля Нестерова и др.)* Такое подробное исследование маневренности самолетов в полете было произведено впервые. Особенно необходимо отметить широкое применение простейшего перегрузочного прибора. Эти исследования дали обширный материал для расчета самолета на прочность, а впоследствии — для создания первых советских норм прочности. С тех пор все нормы прочности, как правило, уточняют по материалам, полученным при летных испытаниях.
В 1920 г. был организован Летный отдел Главного Управления воздушного флота, основными задачами которого были: летная испытательная и исследовательская работа, метеорологические исследования атмосферы, разработка вопросов аэрофотосъемки, испытания спецоборудования и вооружения, разработка радиосвязи и аэронавигации.
В эти же годы большая работа по методике летных испытаний была развернута в Институте инженеров Красного воздушного флота, преобразованном в 1922 г. в Военно-Воздушную Академию имени Н. Е. Жуковского. В лаборатории летных испытаний Академии в 1924—1925 гг. была разработана первая методика летных испытаний самолетов, изложенная в официальном издании «Практическое руководство к испытанию сухопутных и морских аэропланов». По
этой методике в 1925—1930 гг. испытывались десятки новых опытных самолетов.
Большую роль сыграли методы летных испытаний при подготовке больших перелетов новых советских самолетов АНТ-3, АНТ-4, АНТ-6, АК-1 и др. в Западную Европу, Азию и Америку (летчики М. М. Громов, С. А. Шестаков).
После окончания восстановительного периода и в годы развертывания социалистической индустриализации нашей Родины большевистская партия и советское правительство уделяли особое внимание преобразованию нашей страны в мощную авиационную державу. Решающую роль в этом сыграло личное внимание товарища Сталина, с огромной любовью и заботливостью растившего нашу авиацию. В годы первых Сталинских пятилеток создается крупнейшая авиационная промышленность. Советский Военно-Воздушный флот становится мощным оплотом обороны первого в мире социалистического государства. Растет Гражданский воздушный флот. Широкое развитие сети научно-исследовательских институтов и авиационных учебных заведений поднимает на новую ступень культуру авиационной науки и техники в нашей стране, в том числе и методику летных испытаний.
В это время начала усиленно развертываться летно-исследовательская работа. Начинает широко внедряться новая аппаратура; если до этого периода испытания и исследования базировались в основном на обычной бортовой аппаратуре, то в начале 30-х годов появляется много типов приборов, специально предназначенных для исследовательской работы. В первой половине 30-х годов появляются специальные типы барографов, спидографов, самописцев отклонения рулей и ряд других приборов. Уточняются методы тарировки, совершенствуются специальные установки для проверки и тарировки приборов.
В связи с резко увеличившимся выпуском самолетов потребовалось для сравнительной их оценки приводить их летные данные к условиям стандартной атмосферы, что производилось в основном по методу «высоты по плотности». Но вскоре выяснилось, что этот метод недостаточно точен и необходимо пересмотреть методику приведения.
Методика испытаний для определения основных летно-тактических качеств — максимальной скорости, скороподъемности, дальности, взлетно-посадочных свойств — претерпевает коренные изменения: уточняются методы километража; методика приведения основных параметров производится уже с учетом специфических законов изменения мощности двигателя при изменении температуры и давления окружающего воздуха; разрабатывается новый очень точный, простой и наглядный метод оборотов, сыгравший большую роль в методике испытаний самолетов с двигателями без наддува и с винтами фиксированного шага.
Одновременно происходит перелом в методах и тематике летной работы. Если раньше летная работа ограничивалась в основном испытаниями самолетов, то в начале 30-х годов широко развертываются научно-исследовательские работы. К этому времени налаживается работа по изучению в полете н е — установившегося движения, по количественной оценке устойчивости и управляемости, взлетно — посадочных свойств, штопора и маневренности. Тогда же была разработана методика определения поляры самолета и характеристик винтов и созданы первые методы определения распределения нагрузки по частям самолета.
Эти новые методы были созданы школой советских ученых и инженеров: В. С. Пышновым, Б. Т. Горошенко, А. Н. Журав — ченко, В. Л. Александровым, А. В. Чесаловым, С. Г. Козловым, Ю. А. Победоносцевым, Б. Н. Егоровым, Г. С. Калачевым, Ю. К. Станкевичем, С. И. Афанасьевым, А. А. Кравцовым и др.
Большую роль в развитии новых методов летных испытаний сыграло тесное содружество научных работников с летчик а- ми-испытателями. Особенно следует отметить творческую деятельность известных летчиков-испытателей В. П. Чкалова, М. М. Громова, А. Ф. Анисимова, А. Б. Юмашева, Б. Л. Бух — гольца, Г. Ф. Байдукова, И. Ф. Петрова, В. С. Степанчонка, А. И. Никашина и др.
Новая методика испытаний оказала существенную помощь при подготовке знаменитых перелетов наших летчиков на самолетах АНТ-6 и АНТ-25 по Сталинскому маршруту (1936 г.), на Северный полюс (1937 г.) и через полюс в Северную Америку (1937 г.). Можно утверждать, что доводка самолета АНТ-25, на котором была произведена большая часть перелетов, значительно затянулась бы, если бы к этому времени не были созданы новые, совершенные методы испытаний, позволившие сделать точную оценку самолета, указать его слабые места и произвести доводку в нужном направлении. С этого момента методика летных испытаний тесно увязывается с доводкой нового опытного самолета.
Во второй половине 30-х годо-в происходит новый качественный перелом в развитии нашей авиации. Появление двигателей с наддувом, винтов изменяемого шага с автоматическим регулированием, убирающегося шасси и капотов нового типа, а также общее улучшение аэродинамики вызвали новое увеличение скорости, скороподъемности и высоты. Этот качественный сдвиг и появление новой техники повлекли за собой развитие новых методов летных испытаний. Разрабатывается новая методика приведения к стандартным условиям для двигателей с наддувом и винтами с изменяемым шагом; вводится поправка на сжимаемость при измерении скорости; в связи с ростом потолка разрабатываются методы изучения в полете систем
питания топливом, охлаждения и смазки двигателя и оценки высотности систем двигательной установки; разрабатываются методы испытаний всасывающей системы двигателя и оценки его высотности.
К этому же периоду относится разработка количественных нормативов устойчивости и управляемости, а также разработка новых методов изучения боковой устойчивости в полете.
Значительно расширяется круг специалистов по методике летных испытаний. Кроме указанных ранее лиц, вопросам методики летных испытаний посвящают свои работы В. Ф. Болотников, В. Н. Сагинов, Н. С. Строев, А. Е. Донов, В. А. Булин — ский, В. В. Косточкин, Н. Б. Марьямов, Н. И. Тихонов, М. И. Герасимов, С. П. Щербаков, Г. С. Кириллин и др., а также летчики-испытатели А. Н. Гринчик, С. П. Супрун и др.
Итоги работ этого периода подытоживаются в книгах А. В. Чесалова «Испытания опытных самолетов» (Труды ЦАГИ„ 1938), «Справочник авиаконструктора» (ЦАГИ, 1937), Б. Н. Егоров «Летные испытания самолетов» (Оборонгиз, 1941) и в ряде руководств и инструкций.
Разработанные за этот период методы летных испытаний сыграли очень большую роль во время Великой Отечественной войны. С одной стороны, эти методы позволили контролировать и поддерживать на должной высоте качество серийной продукции, а с другой,— выявлять недостатки и возможности улучшения летно-тактических свойств боевых самолетов.
Во время Великой Отечественной войны появилось много новых образцов самолетов и двигателей прославленных советских конструкторов С. В. Ильюшина, С. А. Лавочкина, А. И. Микояна, А. Н. Туполева, А. С. Яковлева, В. Я. Климова, А. А. Ми — кулина, А. Д. Швецова и др. К концу войны скорости боевых самолетов достигли цифры порядка 600—700 км/час, сильно возросли дальность и высотность. В связи с этим непрестанно совершенствовалась и методика летных испытаний, главным образом в направлении уточнения старых методов. За это время были уточнены методы приведения летных данных с учетом регулирования систем охлаждения, окончательно разработаны методы испытаний системы топливопитания, водяной и масляной систем, уточнены методы определения высотности двигателя и качества всасывающей системы самолета и двигателя, созданы методы испытаний пылеулавливающих фильтров, разработаны методы испытаний двигателя с комбинированным наддувом.
Послевоенный период характеризуется бурным развитием реактивной авиации. В связи с появлением турбореактивных двигателей резко возросли скорости самолетов. Появилось новое аэродинамическое качество — влияние сжимаемости воздуха и числа М. В связи с этим пришлось пересматривать и
всю методику летных испытаний. Появляются новые методы тарировки указателя скорости — радиолокационный, фотокино — теодолитный, барометрический. Разработаны новые типы приемников для определения давления и скорости. Уточнены методы определения скорости самолета. Развиты новые методы приведения летных данных самолетов с ТРД к стандартным условиям. Появились методы испытаний двигателей в полете. Разработаны новые методы испытаний на устойчивость при больших скоростях, в частности, методы определения волнового кризиса и его влияния на устойчивость.
Из этого краткого исторического очерка видно, что отечественная методика летных испытаний и исследований развивалась в тесной связи с общим развитием авиационной отечественной техники. Это и естественно в нашей стране, где теория неразрывно связана с практикой, где наука поставлена на службу социалистического строительства и укрепления обороноспособности страны. Наша методика строится таким образом, чтобы не только установить контроль за выполнением конструкторами тактико-технических требований, но и помочь конструкторам и заводам глубоко проанализировать характеристики их объектов и найти возможности их улучшения. В этом наша методика резко отличается от методики испытаний в капиталистических странах, где каждая фирма держит в секрете свои достижения и открытия; естественно, что в зарубежных условиях и не может широко развернуться методическая научная мысль.
Методика летных испытаний неразрывно связана с вопросами доводки опытной и серийной продукции, ибо только на базе серьезного обследования в полете можно улучшить самолет и его оборудование.
В настоящее время методы летных исследований начали приобретать все большее и большее значение наряду с методами эксперимента на наземных установках (аэродинамических трубах, стендах и т. п.). В этих методах заложены большие потенциальные возможности предвидения и изучения техники будущего. Укажем, например, на возможность изучения аэродинамических форм и работы двигателей на больших скоростях полета при помощи летающих моделей. Целый ряд вопросов может быть наилучшим образом решен при помощи исследований в полете. Таким образом методика летных испытаний получила и самодовлеющее научное значение.