Целевые показатели создания научно-технического задела в области развития авиационной науки
Наименование индикатора
|
Базовый уровень
|
Динамика целевых показателей
|
2010 г.
|
2015 г.
|
2020 г.
|
2025 г.
|
2030 г.
|
Уровень соответствия математических моделей образцам АТ (%)
|
30
|
45
|
60
|
75
|
95
|
Увеличение общего числа статей, вошедших в индексы цитируемости в (раз)
|
1
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
1.4
|
Количество зарегистрированных договоров об уступке патента и лицензионных договоров
|
10
|
15
|
25
|
40
|
50
|
Количество российских патентов, получаемых ежегодно по разделу «Наука и технологии»
|
40
|
65
|
75
|
85
|
90
|
Повышение удельной информативности типового эксперимента в (раз)
|
1
|
1.25
|
1.5
|
2.0
|
2.5
|
Сокращение удельных затрат на проведение типовых видов испытаний на (%)
|
100
|
10
|
20
|
30
|
40
|
Доля экспериментальной базы, соответствующая мировому уровню (%)
|
10
|
25
|
50
|
75
|
100
|
Количество вновь разработанных и внедренных технологий экспериментальных исследований, единиц
|
-
|
10
|
20
|
30
|
40
|
Сокращение сроков разработки АТ на (%)
|
100
|
15
|
30
|
50
|
65
|
ПОДДЕРЖКА ГОСУДАРСТВА
Авиация является одной из самых высокотехнологичных сфер деятельности человека, воплощающей в себе переводые достижения научной и инженерной мысли. Развивать собственное авиастроение под силу лишь немногим странам, поскольку эта отрасль требует значительного развития множества смежных областей, таких как материаловедения, электроника, агрегатостроение и др., а также высокого уровня науки.
Высокоразвитая авиация свидетельствует о мощи государства и приносит свои плоды в виде налоговых поступлений, трансфера авиационных технологий в другие отрасли экономики, высококвалифиционной занятости, а также позволяет решать социально значимые задачи.
Многие страны, которые претендуют на лидирующие позиции в мире, стремятся реализовать свои амбиции через поощрение развития собственной авиации, как военной так и гражданской. В гражданском сегменте в последние годы появились новые игроки, такие как Китай и Япония. Имеет планы по развитию гражданской авиации Индия. В этих странах, а также в ведущих авиастроительных державах - США, Европе, Канаде и Бразилии – везде действуют государственные программы развития авиастроения.
Гражданскую авиацию нельзя назвать сферой, которая может развиваться лишь по законам рынка и конкуренции. Бизнес не способен нести огромные инвестиции, необходимые для создания собственной авиапромышленности «с нуля». Здесь необходима и принципиально важна позиция государства, политическая воля к продвижению и содействованию этой отрасли.
В странах, где развита или интенсивно развивается гражданская авиация, она в любом случае в той или иной степени опирается на господдержку. Эта помощь принимает разнообразные формы: финансирание высокорисковых научных исследований, налоговые преференции, льготные кредиты, экспортное финансирование, субсидирования значимых авиаперевозок и другие меры вплоть до политического лоббирования интересов национальных авиапроизводителей.
О том, насколько чувствительным является данный вопрос, свидетельствуют судебные споры, идущие между двуму гигантами – Boeing и Airbus – по поводу законности получаемой от государства помощи.
В России после спада 90-х годов государство вновь обратило пристальное внимание на столь важную для нашей страны отрасль. В Концепции-2020 провозглашена цель «…создания высококонкурентной авиационной промышленности, возвращение ее на мировой рынок в качестве третьего производителя по объему гражданской продукции…».
Была принята и действует федеральная целевая программа «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года», реализуемая Министерством промышленности и торговли. В ее рамках значительный объем финансирования был выделен на создание нового регионального самолета Sukhoi Superjet, а также ближнесреднемагистрального МС-21. Ряд целевых программ по гражданской авиации реализуются по эгидой Министерства транспорта Российской Федерации. На момент составления данног документа готовится новая Государственная программа «Развитие авиационной промышленности» до 2025 года.
В 2011 году Росавиацией реализованы меры государственной финансовой поддержки авиатранспортной отрасли в общей сумме 7,3 млрд. рублей. Из них наиболее востребованными и существенно оказывающими системное влияние на развитие авиатранспортной отрасли являлись субсидии. В рамках программы государственной поддержки доступности воздушных перевозок между Дальним Востоком и европейской частью страны, профинансированной в объеме 2,5 млрд. рублей, в 2011 году перевезено более 371 тыс. пассажиров по 30 субсидируемым маршрутам.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
РАЗВИТИЕ ОБЛИКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Под редакцией С.В.Ляпунова (ЦАГИ)
 Достаточно длительный эволюционный путь развития гражданской авиации привел к формированию традиционного (классического) облика летательных аппаратов. Например, в классе дальних магистральных самолетов классическая схема планера с суперкритическим крылом большого удлинения позволяет реализовать высокий уровень аэродинамического качества (Кмах= 20-22).
Эволюционные шаги в сторону увеличения аэродинамического качества ЛА в рамках классической схемы близки к исчерпанию, так как ни дальнейшее увеличение удлинения трапециевидного крыла, ни оптимизация его геометрических обводов, ни меры по снижению волнового сопротивления, являющегося достаточно малым, не могут обеспечить желаемого уровня улучшения летно-технических характеристик.
К наиболее эффективным средствам дальнейшего развития ЛА классической схемы, как же как и ЛА других схем, можно отнести расширение использования композиционных материалов в нагруженных частях конструкции планера, что позволит повысить весовое совершенство, некоторый эффект может быть получен в результате оптимизации расположения двигателей и совершенствования взлетно-посадочной механизации.
В связи с этим в перспективе следует ожидать повышение внимания к исследованиям нетрадиционных компоновок летательных аппаратов главный, принцип формирования которых связан с процессами интеграции. Интеграция может объединять крыло и фюзеляж в направлении развития крыла (схема «летающее крыло») или в направлении развития фюзеляжа (схема с несущим фюзеляжем). Видоизменяться может и конфигурация силовой установки, глубже интегрируясь с компоновкой планера, как это предполагается, например, в схеме с распределенной силовой установкой.
 Преимуществом схемы «летающее крыло» является повышенное аэродинамическое качество, которое в силу геометрических особенностей компоновки самолета может составлять 22.5-24 единицы. Кроме того, схема «летающее крыло» дает уникальную возможность экранирования шума двигателей, если их расположить на верхней поверхности крыла вблизи задней кромки. Снижение суммарного по трем контрольным точкам уровня шума за счет реализации «малошумной» компоновки может составить 30 - 35 EPNдБ.
Определенными положительными свойствами могут обладать схемы самолета с сочлененным крылом, такое схемное решение может позволить при приемлемых весовых издержках заметно увеличить размах крыла, что снижает индуктивное сопротивление самолета.
 История развития гражданской авиационной техники показывает, что в определенные периоды мирового развития, характеризуемые резким ростом цен на углеродные топлива, возрастает интерес к винтовым магистральным самолетам. Применение винтовой силовой установки может обеспечить экономию расхода топлива, но при этом проблемными становятся вопросы обеспечения надежности силовой установки, достаточной скорости крейсерского полета, допустимого шума внутри пассажирской кабины и на местности. В перспективе можно ожидать кардинальных сдвигов в области улучшения эксплуатационных характеристик винтовых силовых установок, что связано с разработкой технологий open rotor (силовая установка с открытым винтом).
В конструкции будущих ЛА могут быть реализованы технические решения, полученные в результате исследований в принципиально новой области, связанной с поиском и отработкой технологий управления течениями с помощью усовершенствования известных или применения новых физических принципов, таких как использование локального выдува/отсоса воздуха, микроэлектромеханических устройств, различных разрядов. Данные технологии могут использоваться, например, для уменьшения аэродинамического сопротивления (в т.ч. путем ламинаризации обтекания), для активного управления обтеканием ЛА, адаптации ЛА к изменяющимся условиям полета, уменьшения шума на местности и выброса вредных веществ в атмосферу, снижения уровня звукового удара. Исследования этих технологий находятся на первых уровнях готовности, поэтому их практическое применение можно ожидать только в среднесрочной и дальней перспективе.
Актуальной задачей уже сегодня является разработка воздушного транспорта на альтернативном топливе. Наиболее кардинальным шагом в этом направлении является переход к экологически чистому жидководородному топливу. Использование жидкого водорода в качестве топлива приведет к существенному изменению облика ЛА. Для размещения водородного топлива низкой плотности потребуются емкие криогенные баки, расположенные, например, в верхней части фюзеляжа. Наличие на борту мощного хладоресурса, которым обладает жидководородное топливо, открывает возможности для реализации технологий, направленных на снижение аэродинамического сопротивления при охлаждении смачиваемой потоком поверхности самолета. Другим направлением использования сверхнизких температур (20-60 К) может стать применение электродвигателей, использующих эффект сверхпроводимости, для привода винта-вентилятора, установленного в хвостовой части фюзеляжа.
 Анализ тенденций развития самолетов деловой авиации показывает, что мировое авиастроение близко к освоению нового типа транспорта для деловых поездок - сверхзвукового делового самолета (СДС).
Основные технические проблемы СДС будут связаны с вопросами обеспечения приемлемых летно-технических характеристик самолета при выполнении прогнозируемых достаточно жестких требований к авиаэкологии. Главные факторы, определяющие облик СДС, вытекают из необходимости снижения до допустимых уровней звукового удара при полете со сверхзвуковой скоростью и шума на местности при выполнении взлета и посадки. Характерной особенностью аэродинамической компоновки СДС является вытянутая в продольном направлении форма самолета. Различной может быть форма крыла в плане (крыло большой стреловидности или малой стреловидности), схема размещения горизонтального оперения (нормальная схема и схема утка) и двигателей. Требование обеспечения допустимого уровня шума на местности приводит к компоновочным решениям по интеграции планера и двигателей СДС, в которых элементы компоновки планера экранируют распространение шума двигателей.
Преимуществом трапециевидного крыла малой стреловидности может являться использование аэродинамических профилей, обеспечивающих при сверхзвуковой скорости естественное ламинарное обтекание почти на 80% хорды (технология Natural Laminar Flow), что приводит к существенному снижению сопротивления трения.
Завершение эксплуатации сверхзвуковых пассажирских самолетов Concorde лишило возможности совершать быстрые перелеты авиапассажирам, для которых фактор времени является достаточно важным или престижным. Исследования рынка показывают, что сверхзвуковой пассажирский самолет (СПС) может пользоваться популярностью даже при его значительно более высокой цене по сравнению с дозвуковыми аналогами.
Основная проблема, препятствующая внедрению СПС в эксплуатацию, связана с физическим законом, в соответствии с которым интенсивность звукового удара, сопровождающего полет ЛА на сверхзвуковой скорости, непосредственно зависит от величины полетного веса ЛА. Поэтому сверхзвуковые деловые самолеты вместимостью 6 – 10 пассажиров имеют шансы вписаться в допустимые уровни звукового удара, а для двухсот местного СПС данная задача может стать неразрешимой.
 Приоритетным направлением развития авиации является создание гиперзвуковых ЛА. В ближней перспективе актуальными могут стать направления разработки авиационно-космических систем (АКС типа МАКС), а также ступенчатых аэрокосмических систем с ЖРД для межконтинентальных перелетов.
К этому классу также могут быть отнесены туристические суборбитальные системы, предназначенные для кратковременного выхода на космические высоты.
В более отдаленной перспективе можно ожидать разработку административных или специальных типов гиперзвуковых ЛА с крейсерским числом М не более 6 (полет с использованием ПВРД). Может ставиться задача разработки АКС типа МИГАКС с гиперзвуковым самолетом-разгонщиком с ПВРД (с числом М разделения до 6). В настоящее время полет одноразовых аппаратов с ПВРД является освоенным. Для создания многоразовых изделий, совершающих длительный полет с ПВРД, необходима отработка новых образцов конструкции, включая «горячую» или охлаждаемую. В отдаленной перспективе (после 2030 года) можно ожидать появления пассажирских гиперзвуковых самолетов с крейсерским числом М > 6 (полет с использованием ГПВРД), а также одноступенчатых ВКС типа Ту-2000 и NASP с многорежимным ГПВРД. Другим актуальным направлением дальней перспективы может являться разработка аппаратов, предназначенных для спуска в атмосфере других планет.
Тенденции развития винтокрылых ЛА гражданского применения будут определяться стремлением достигнуть скорости крейсерского полета и уровня комфорта близких к самолетам региональной авиации. Одним из актуальных направлений развития ВКЛА является разработка перспективных скоростных вертолетов (ПСВ) с крейсерской скоростью 450-490 км/час и ЛА конвертируемых схем. Технологическая база для создания перспективных скоростных вертолетов, предусматривающая радикальные изменения в облике аппарата, находится в состоянии разработки, поэтому период внедрения в эксплуатацию скоростных аппаратов подобного типа вероятнее всего наступит не раньше 2020 года. В качестве возможных схемных решений ПСВ рассматриваются варианты, как с одновинтовым, так и соосным несущим винтом. Характерной особенностью ПСВ может стать наличие толкающего винта, создающего дополнительную тягу.
В ближней перспективе, можно ставить задачу разработки отечественного вертолета с увеличенной крейсерской скоростью полета. Несущая система вертолета, состоящая из одиночного винта, имеющего усовершенствованные аэродинамическую компоновку лопастей и втулку, будет включать газоструйную систему с управляемым вектором тяги для компенсации реактивного момента (газоструйная система создания пропульсивной силы). Указанные технологии, в основном доведенные до высокой степени готовности, позволят увеличить крейсерскую скорость полета до 350 – 400 км/час и обеспечат дальность полета 600 – 700 км.
Конвертируемые ЛА, обладающие уникальной способностью сочетать преимущества вертикальной взлет - посадки и крейсерского полета с опорой на крыло, могут получить в будущем достаточно широкое применение. Конвертопланы могут расширить модельный ряд многоцелевых ЛА, успешно выполняя многочисленные задачи транспортной поддержки, например, при добыче нефти в шельфовой зоне, доставляя на достаточно отдаленные нефтевышки различные грузы и персонал.
Технические задачи освоения технологий конвертируемых ЛА, как в настоящее время, так и в будущем направлены на решение проблем обеспечения безопасности эксплуатации. Возможно, новый этап в развитии аппаратов данного типа будет связан с разработкой электрифицированных силовых установок.
К авиационной технике, допускающей безаэродромное базирование, кроме традиционных вертокрылых летательных аппаратов, относится амфибийная авиатехника (самолеты, вертолеты) и ЛА с шасси высокой проходимости или шасси на воздушной подушке. К числу актуальных направлений развития данного типа ЛА можно отнести исследования по отработке компоновочных решений, интегрирующих воздушную подушку в конструкцию планера.
Предвидеть облик летательных аппаратов достаточно отдаленного будущего, невозможно без привлечения идей, которые находятся сейчас на стадии формирования. ЛА будущего, возможно, будут обладать уникальной способностью адаптации к условиям полета вплоть до радикального изменения формы. Обеспечить такую способность помогут материалы с памятью, которые меняют форму - сжимаясь или удлиняясь - под действием, например, термоэлектрических эффектов. Использование такого уникального материала позволит создавать универсальные трансформные ЛА, меняющие свою конфигурацию в зависимости от режима полета: малые взлетно-посадочные скорости, длительный полет на максимальную дальность, полет с максимальной скоростью.
РАЗВИТИЕ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК
|
