Зарождение экспериментальной аэродинамики в СССР

За рубежом, а в последние годы и в нашей стране, можно услышать утверждение, что в 1920-е гг. научно-технический прогресс в СССР происходил исключительно за счет использования зарубежного опыта, приобретения иностранной техники и оборудования. В данной статье, однако, будет сделана попытка показать, что даже в трудные для страны годы после Гражданской войны советские ученые и конструкторы самостоятельно создавали уникальные образцы оборудования, в частности авиационного. В качестве примера мы рассмотрим историю создания комбинированной аэродинамической трубы T-I-II.

Этот объект, и по сей день размещающийся в здании Экспериментального аэродинамического отдела (ЭАО) Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) им. проф. Н.Е. Жуковского в Москве, был спроектирован в под руководством С.А. Чаплыгина и А.Н. Туполева [1]. Фактически здание ЭАО построено в 1925 г., а первый пробный пуск потока воздуха в T-I-II произведен 31 декабря 1925 г.; однако официально она была принята в эксплуатацию 1 октября 1927 г. [2]. Здание ЭАО, сложенное из красного кирпича, состояло из двух различающихся по размеру помещений кубической и полуцилиндрической форм с пристроенной 32-метровой башней квадратного сечения, завершавшейся смотровой площадкой с установкой для испытаний воздушных винтов. Аэродинамическая труба T-I-II располагалась в центральной части здания и составляла единое целое с его стенами и кровлей; в поперечном сечении она имела форму восьмигранника. В левом крыле здания были размещены вспомогательные помещения для обслуживания элементов аэродинамической установки трубы, а также помещения, предназначенные для подготовки опытов - препараторская и мастерская. В правом крыле находились административные и рабочие кабинеты, мастерские, фотолаборатория, чертежные комнаты и другие помещения обслуживающего персонала. Верхние помещения башни занимала лаборатория ветряных двигателей; ее внутренняя часть представляла собой вертикальную шахту высотой 29 м, которую предполагалось использовать для экспериментов с вертикально падающими объектами.

Аэродинамическая труба T-I-II позволяла исследовать явления, связанные с силовым воздействием потока воздуха на предметы и тела различных форм и назначений. Благодаря ее уникальной конструкции в ней можно было проводить аэродинамические эксперименты различных типов: с одной стороны - опыты с моделями масштаба 1/10 для малых самолетов и 1/25 для больших при скорости воздушного потока 75-104 м/с и диаметре рабочей части 3 м; с другой - с натурными элементами самолета (фюзеляжем, винтами и т.д.) при скорости воздушного потока 25-35 м/с и диаметре рабочей части 6 м.

Перед началом строительства T-I-II в лабораториях МВТУ была изготовлена ее действующая модель в 1/8 величины, названная НК-1 (по первым буквам “Научного комитета” (НК) Управления ВВС страны, выделившего средства на ее создание). НК-1 обслуживала нужды авиационной промышленности до окончания постройки комплекса ЦАГИ и большой трубы T-I-II [3].

Было сделано все для максимальной оптимизации отдельных конструктивных элементов и параметров проектируемой трубы (всасывающего коллектора, диффузора, угла его раструба, спрямления потока за вентилятором). Решение о постройке T-I-II в закрытом зале было принято для того, чтобы в условиях российского климата предохранить ее от влияния внешней среды. Окончательная схема трубы включала 1-й коллектор, рабочую часть, 1-й диффузор, вентилятор, 2-й диффузор и обратный канал.

Идея сделать аэродинамическую трубу разъединяющейся, похожей на телескоп, принадлежит К.А. Ушакову и Г.М. Мусинянцу. Она возникла в связи с тем, что поток воздуха, замедляющийся к концу первого диффузора, при переходе во вторую рабочую часть получался неравномерным, и только проектирование и установка соответствующего коллектора перед второй рабочей частью решили эту проблему. Кроме того, перед первой и второй рабочими частями была установлена спрямляющая воздушный поток решетка - так называемый “хонейкомб” (от английского honeycomb - пчелиные соты) для получения равномерного потока воздуха [4].

В связи с недостатком металла в стране в качестве строительного материала было решено применять для основных конструкций трубы дерево, для внешней оболочки здания - кирпич, умеренное количество бетона и железобетона, а металл - только для силовых опорных конструктивных элементов. Технические требования к конструкции трубы разработал инженер А.М. Черемухин; под его же руководством проводилось детальное проектирование конструкции ее элементов. Строительные и архитектурные вопросы решал профессор МВТУ А.В. Кузнецов и его ученики: Г.Г. Карлсен проводил исследования и расчеты деревянных конструкций, А.С. Фисенко, И.С. Николаев и Б.В. Гладков разрабатывали необычный архитектурный облик здания ЭАО для трубы T-I-II. Диффузор трубы набирался из 23 ферм по диаметру сечения трубы и имевших форму восьмиугольников. Предварительные расчеты всех элементов ферм на модели, выполненной в масштабе 1:10, проверил А.М. Черемухин [5].

Другое по технологическим наукам

Научные проблемы создания высокоточного оружия флота
Объективно обусловленный законами цивилизации прогресс научной мысли и производительных сил, в развитии которого проходили образование, становление и эволюция отечественного регулярного военного флота, определил не только предпосылки, но и научно-производственную базу создания в XVIIIв. одного из ...