Вклад Р.Л. Бартини в авиационную науку

Флоров И Ф.

огатые бурными событиями юношеские годы привели Роберта Людвиговича Бартини осенью 1923 г. в ряды Красного Воздушного Флота. В 20-е годы Роберт Людвигович успешно сочетает инженерно- организаторскую деятельность в частях и соединениях ВВС РККА с конструкторской и научной деятельностью.

Деятельность Роберта Людвиговича как учёного и конструктора следует рассматривать как единое целое, поэтому в моём кратком сообщении о его научной деятельности в области авиационной науки я постараюсь напомнить об этом.

Известные мне результаты теоретических и экспериментальных исследований Роберта Людвиговича опубликованы примерно в 100 работах: журнальных статьях, отчётах и докладах. Они посвящены актуальным вопросам авиационного материаловедения и технологии, теоретической аэрогидродинамики и динамики по-лёта, новым аэродинамическим схемам летательных аппаратов и силовым установкам, эксплуатации и обобщённым критериям

оценки самолётов с позиций аэродинамики и применения. Самая краткая аннотация этих работ заняла бы много времени, их более чем достаточно для присуждения Роберту Людвиговичу высшей учёной степени.

Я остановлюсь лишь на четырёх, как мне кажется, наиболее ин- тересных направлениях научной деятельности Роберта Людвиго- т вича в области авиационной науки.

Издавна внимание учёных и конструкторов привлекала связь между формой профиля крыла и его аэродинамическими характеристиками.

Разработанная им серия профилей, построенных по уравнению типа у = m (f(x) - х)а была испытана в ЦАГИ в 20-х годах. Они обладали очень хорошими характеристиками. В 1931 г. Роберт Людвигович опубликовал статью на эту тему . На основании анализа уравнения линий тока сжимаемого околозвукового потока газа, обтекающего крыло, был предложен метод аналитического задания контура профиля щелевых дужек.

Этот метод был с большим успехом использован при построении профиля крыла самолётов конструкции Р. Бартини «Дар», «Сталь-6» и «Сталь-7», на которых были достигнуты рекордные для своего времени скорости. В 40-х и 50-х годах Роберт Людвигович продолжает развивать методы аналитического задания контуров тел, обтекаемых потоком сжимаемого газа, вводя в уравнения расчётное число Маха полёта в качестве одного из параметров. Оказалось, что «лучшие дужки», получившие наиболее широкое применение в практике авиастроения, очень точно описываются уравнениями Бартини. Таким образом, уравнения Бартини содер- жат информацию о некотором обобщённом контуре. На этой базе с участием П.С. Кочеткова и А.Е. Лебедева был разработан метод аналитического задания гладких поверхностей, положенный в основу подобных работ в отечественном авиастроении. По этому w методу были проведены вычисления вспомогательных таблиц на г ЭВМ. Этот метод аналитического задания поверхностей самолётов, в том числе и поверхностей крыла и оперения всех самолётов, спроектированных Робертм Людвиговичем, принёс большой положительный эффект.

Одной из характерных особенностей научного и конструкторского почерка Роберта Людвиговича, проходящей через многие его работы, является «широкая» точка зрения на роль, которую может играть силовая установка в определении облика самолёта. В противоположность распространённому взгляду на силовую установку только как на тяговое устройство, Роберт Людвигович ещё в ранних своих работах искал пути расширения её функций и таких форм сочетания её с планером, которые приводили бы к повышению совершенства самолёта в целом. В этом отношении классическая силовая установка «дореактивной эры» - поршневой мотор-винт не располагала большими возможностями. Однако Роберту Людвиговичу удалось найти пути использования даже этих небольших возможностей. Его внимание привлёк эффект винта в кольце. Для самолёта ДАР его конструкции им был разработан вариант кольцевого центроплана, игравшего роль кольца для двух соосных винтов. Тяговое усилие такого органического сочетания планера и винтов на 30% превышало тягу изолированной силовой установки, при этом крыло сохраняло высокие несущие свойства. В своё время этот «эффект Бартини» вызвал большой интерес в научных кругах5.

Забегая вперёд, замечу, что в эру реактивных двигателей, в особенности в последнее десятилетие, тема тесного взаимодействия между силовой установкой, планером и воздушным потоком, стала доминирующей в исследованиях Роберта Людвиговича. Его работы привлекли внимание к этой теме ведущих научно- исследовательских институтов и конструкторских организаций страны.

Остославский И.В., Матвеев B.H. О работе винта, помещённого в кольце. «Труды ЦАГИ», вып. 248, 1935 г. Ещё в начале 40-х годов Роберт Людвигович разрабатывает проект сверхзвукового реактивного перехватчика. Стреловидное крыло, ламинаризированные дужки, отсос пограничного слоя, обеспечивающий сохранение ламинарного обтекания почти до 70% хорды, характеризует этот проект как смелый научный поиск новых путей развития авиации.

Ещё более интересным направлением его научной деятельности в этот период были исследования аэродинамики крыла сверхзвукового самолёта. Известно, что при переходе от дозвуковой к сверхзвуковой скорости полёта аэродинамический фокус плоского крыла перемещается назад, что для крыльев малого удлинения, характерных для сверхзвуковых самолётов, с их относительно большими хордами, создаёт огромные, по сравнению с обычными дозвуковыми самолётами, пикирующие моменты. Если осуществлять сверхзвуковой самолёт по обычной схеме «крыло-фюзеляж- хвост», то потери на балансировку самолёта в сверхзвуковом полёте значительно уменьшают его аэродинамическое качество.

Смелая идея Роберта Людвиговича заключалась не только в том, чтобы найти пути уменьшения этого «зла», но и обратить «зло в добро». Теоретические обобщения, подкреплённые экспериментальными исследованиями, привели к блестящему решению этой задачи.

Была показана возможность создания самобалансирующегося сверхзвукового крыла с минимальным суммарным волновым и индуктивным сопротивлением на заданном угле атаки, оптимизиро-ванного по форме в плане и деформации срединной поверхности. Эти исследования на много лет опережали как отечественные, так

и зарубежные работы по аэродинамике неплоских сверхзвуковых крыльев.

Наконец, я бы хотел охарактеризовать деятельность Роберта Людвиговича в области авиационной науки и техники в 60-е годы, точнее то главное направление в его деятельности, которому он уделял наибольшее внимание в течение прошедшего десятилетия. На заре авиации её удовлетворяли лужок или опушка, в изобилии существовавшие в естественных природных условиях. По мере увеличения скорости полёта, потребные размеры лётного поля росли, а увеличение грузоподъёмности самолётов и требования регулярности воздушного движения привели к бетонным покрытиям современных взлётно- посадочных полос, протянувшихся на несколько километров. Вернуть авиации её былую неприхотливость к аэродрому, обеспечить ей взлёт и посадку на суше и воде в течение круглого года. Вот цель тех работ, которые были выполнены Робертм Людвиговичем в последнее десятилетие.

В этих работах, как и во всех последующих, теоретические изыскания и эксперимент тесно переплетались с разработкой схем и конструкцией летательных аппаратов.

Опережающий характер деятельности Роберта Людвиговича Бартини хорошо виден на примере развития скоростной авиации, где его самолёты нередко на десятки лет опережали мировой уровень авиационной техники.

Снова заглядывая далеко вперёд, поднимая целину сложнейшего взаимодействия реактивных струй и входных устройств силовой установки с обводами планера, Роберт Людвигович раскрывал новые возможности самолётов будущего и привлекал внимание к этим вопросам многих научных работников и инженеров.