Науково-дослідний комплекс фізичного моделювання режимів польоту літаків Національного аерокосмічного університету імені М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”

hai5

Комплекс науково-дослідних установок та обладнання для фізичного моделювання режимів польоту літаків Міжгалузевого науково-дослідного інституту проблем фізичного моделювання режимів польоту літаків Національного аерокосмічного університету імені М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” (НДІ ПФМ ХАІ) входить до переліку наукових об’єктів, що становлять національне надбання України.

Науково-дослідний комплекс фізичного моделювання режимів польоту літаків, розташований у спеціальних та універсальних приміщеннях, являє собою сукупність унікальних методичних та технічних засобів,  що забезпечують наукові дослідження та практичну реалізацію методів проектування, виготовлення та льотних випробувань динамічно подібних літаючих моделей сучасних літаків, а також створення багатоцільових безпілотних літальних апаратів. До складу комплексу входять:

−        програмно-апаратний комплекс проектування авіаційної техніки, збору та обробки інформації о польотах;

−        цифрова обчислювальна система напівнатурного моделювання динаміки польоту літальних апаратів;

−        вібраційний стенд ВДС-10 визначення частотних характеристик летального апарата із системою керування;

−        мобільний ракетний стартовий комплекс (пускова установка, пульт керування польотом, апаратура стеження за польотом, засоби оперативного зв’язку та інше);

−        автомобільний стартовий комплекс СК-100 (автомобіль, пускова установка, пульт керування стартовими діями, засоби керування польотом, засоби зв’язку та інше);

−        мобільна пневматична пускова установка безпілотних літальних апаратів;

−        стенд перевірки маса-інерційних характеристик літаючих лабораторій;

−        стенд відпрацювання засобів посадки експериментальних літальних апаратів;

−        діючі зразки динамічно подібних літаючих моделей сучасних літаків та експериментальні безпілотні літальні апарати НДІ ПФМ ХАІ;

−        автоматизований комплекс математичного моделювання динаміки польоту, а також - комплекти контрольно-вимірювальної апаратури, складально-технологічне оснащення, спецобладнання і верстати для виробництва літаючих моделей літальних апаратів, ангари № 1 і № 2, у яких розміщуються комплекси науково-дослідного та виробничого обладнання. 

Один із шляхів підвищення ефективності досліджень, що сприяє зменшенню витрат та скороченню строків реалізації програм створення нової авіаційної та космічної техніки, є фізичне моделювання небезпечних режимів польоту створюваних ракетно-космічних та авіаційно-космічних комплексів за допомогою автоматично керованих динамічно подібних літаючих моделей. Такі моделі здатні надати випереджаючий експериментальний матеріал стосовно динамічних характеристик створюваних виробів, сприяти прийняттю оптимальних технічних рішень та складанню прогнозів на стадії технічних пропозицій та ескізного проектування.

Особливість цього наукового напрямку полягає в тому, що традиційні методи експериментальної аеродинаміки та математичного моделювання не дозволяють дослідити комплекс проблем, пов'язаних із складним рухом літаючого апарату у повітряному просторі (політ на критичних кутах атаки, звалювання, особливі види флатера, старт космічного апарата із авіаційного носія та таке інше). Відсутність вірогідної інформації у проектувальників веде до помилок, котрі виявляються тільки під час польоту натурного літального апарата, що веде до невиправданих матеріальних та моральних витрат. Літаючі моделі дозволяють виявити ці помилки ще до побудови натурного літального апарату, оперативно внести до проекту необхідні корективи, підвищити якість і глибину його пророблення, знизити технічний ризик, прискорити введення до експлуатації нових авіаційних та космічних виробів.

Літаюча динамічно подібна модель являє собою відносно недорогий безпілотний літальний апарат багаторазового застосування, здатний виконувати автономний чи дистанційно пілотований політ за заданою програмою, та забезпечити реєстрацію та передачу інформації в польоті до землі. Конструкція моделі виконана строго відповідно до вимог теорії подібності до маси, моментам інерції, жорсткості, геометрії, законам керування, адекватно відображає характеристики майбутнього моделюючого літального апарата.

hai3

Перспективність цих досліджень дозволило Мінавиапрому СРСР вийти в Уряд із пропозицією про створення НДІ з метою  підвищення рівня фундаментальних та прикладних робіт у авіаційній науці, а також впровадження прогресивної технології та нових методів досліджень льотних характеристик літаків у авіаційну промисловість Постановою ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР № 45 від 16.01.89 р. був створений на базі галузевих лабораторій Харківського авіаційного інституту Науково-дослідний інститут проблем фізичного моделювання режимів польоту літаків.

Особливістю науково-дослідного комплексу та напрацьованої технології фізичного моделювання режимів польоту літака є можливість реалізації випереджаючих досліджень льотних характеристик літаків що проектуються без ризику для льотних екіпажів та дослідних машин.

НДІ ПФМ ХАІ був єдиним в Радянському Союзі науковим центром, який освоїв методику фізичного моделювання режимів польоту літаків з допомогою великомасштабних вільнолітаючих моделей. У світі подібні роботи раніше проводилися тільки  у дослідному центрі  NASA США. Інтерес до неї проявляють всі країни, що створюють авіаційну техніку, але складність та великій обсяг робіт по створенню потрібної науково-технічної бази поки що стримують у них розвиток подібних досліджень. З 1977 по 1993 рік НДІ ПФМ ХАІ виконав програми створення серій великомасштабних моделей та проведення на них випереджаючих льотних досліджень  літаків Су-7Б, Су-27, Су-27УБ, Су-27К, Су-31, Су-35, МіГ-29, МіГ-29УБ, МіГ-1.42,  С-22,  М-55, а  у 1997-1998  роках  завершені  льотні випробування літака С-37. Отримані експериментальні матеріали дозволили суттєво знизити вартість створення нових літаків, підвищити їх бойову ефективність та безпеку льотних випробувань. Літаки Су-27 і МіГ-29 загальноприйнято вважалися кращими у світі.

hai4

Крім основних питань покращення аеродинаміки нової техніки проводились досліди: надманевреності, флатера, живучості літаків, ефективності засобів поразки, керування вектором тяги, бокової підйомної сили та інше. За оцінкою американських спеціалістів, застосування метода досліджувань за допомогою динамічно подібних літаючих моделей дозволяє зберегти в крайньому разі один експериментальний екземпляр створюваної нової техніки. Наприклад, вартість бойового експериментального літака, в залежності від класу, дорівнює більше 100 млн. доларів США. Якщо порівняти цю суму з витратами на створення моделей та проведення на них льотних досліджень (250-750 тис. дол. США), не важко оцінити економічний ефект від використання  методу.

Останніми роками НДІ ПФМ ХАІ тісно  співпрацює з ДП „Антонов”, ДККБ „Луч”, ДПКБ „Південне”, Міністерством оборони України, виконуючі теми „Алтаєць”, „Дніпро”, „Кречет”, а також зі Службою безпеки України. Перспективним напрямком науково-технічної діяльності НДІ ПФМ ХАІ є розробка безпілотних літальних апаратів, що  відповідає сучасним тенденціям розвитку світової авіації. Безпілотні апарати здатні з високою ефективністю та відносно невеликими витратами вирішувати задачі як спеціального так і загальногосподарського призначення. В НДІ ПФМ розроблені і знаходяться в стадії експериментального виробництва ряд безпілотних апаратів різних класів, в тому числі і міні-БЛА – всього більш 10-ти різних типів.

hai6

Джерело: Міністерство освіти та науки України.