Развитие отечественного авиастроения
Сергей Алексеевич Чаплыгин
(1869–1942)
Выдающийся русский и советский учёный, один из основоположников современной гидро- и аэродинамики, академик АН СССР и Герой Социалистического Труда. Он был ближайшим учеником и соратником Николая Егоровича Жуковского, вместе с которым заложил фундамент авиационной науки.
Сергей Чаплыгин родился 5 апреля (24 марта) 1869 года в уездном городе Раненбурге Рязанской губернии (ныне это город Чаплыгин в Липецкой области). Его отец, купеческий сын, служил приказчиком в лавке и умер от холеры, когда мальчику было всего два года. Мать вскоре вышла замуж повторно и перевезла сына в Воронеж.
Уже в гимназии проявились его феноменальные способности и память. Он окончил Воронежскую гимназию с золотой медалью в 1886 году и поступил на физико-математический факультет Московского университета. Здесь его учителями стали такие корифеи, как А.Г. Столетов, Ф.А. Бредихин и, что самое важное, Н.Е. Жуковский, который сразу заметил талантливого студента. Университет Чаплыгин окончил с отличием в 1890 году и по рекомендации Жуковского был оставлен для подготовки к профессорскому званию.
Уже в гимназии проявились его феноменальные способности и память. Он окончил Воронежскую гимназию с золотой медалью в 1886 году и поступил на физико-математический факультет Московского университета. Здесь его учителями стали такие корифеи, как А.Г. Столетов, Ф.А. Бредихин и, что самое важное, Н.Е. Жуковский, который сразу заметил талантливого студента. Университет Чаплыгин окончил с отличием в 1890 году и по рекомендации Жуковского был оставлен для подготовки к профессорскому званию.
Научная деятельность Чаплыгина была многогранной, но ключевые работы относятся к механике жидкости и газа.
- Магистерская диссертация (1898): работа «О некоторых случаях движения твёрдого тела в жидкости» дала геометрическую интерпретацию движения тел в жидкости, по своей наглядности сравнимую с классическими построениями Пуансо. За эти исследования Петербургская Академия наук наградила его золотой медалью в 1899 году.
- Докторская диссертация (1903): работа «О газовых струях» стала настоящим прорывом. В ней Чаплыгин предложил метод исследования струйных течений газа при дозвуковых скоростях, что положило начало новой науке — газовой динамике. Современники не сразу оценили значение этой работы, но именно она заложила основы для расчёта полётов на больших скоростях.
- Теория крыла (1910−1914): совместно с Жуковским он работал над теорией подъёмной силы крыла. Его работа «Теория решётчатого крыла» (1914) также опередила своё время, найдя применение лишь десятилетия спустя.
Помимо науки, Чаплыгин вёл активную педагогическую и организационную деятельность.
- Преподавал в Московском университете, Московском высшем техническом училище, Императорском Московском инженерном училище (1896−1910 гг.) и других вузах.
- Был директором Московских высших женских курсов (1905−1918), которые под его руководством превратились в крупное высшее учебное заведение.
- В 1911 году покинул Московский университет в знак протеста против реакционных действий министра просвещения Кассо.
С 1918 года Чаплыгин по приглашению Жуковского активно участвовал в создании Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ). В 1921—1930 годах он был председателем коллегии ЦАГИ, а в 1928—1931 — директором-начальником института. До 1941 года руководил аэрогидродинамической лабораторией ЦАГИ.
В 1941 году, в начале Великой Отечественной войны, ЦАГИ был эвакуирован в Новосибирск, куда переехал и Чаплыгин. Там он скончался 8 октября 1942 года.
В 1941 году, в начале Великой Отечественной войны, ЦАГИ был эвакуирован в Новосибирск, куда переехал и Чаплыгин. Там он скончался 8 октября 1942 года.
Заслуги Чаплыгина были высоко оценены ещё при жизни:
- Академик АН СССР (1929, член-корреспондент с 1924).
- Герой Социалистического Труда (1941) — одна из первых наград такого уровня.
- Награждён двумя орденами Ленина и другими медалями
- Города Чаплыгин (бывший Раненбург).
- Сибирского НИИ авиации в Новосибирске.
- Кратера на обратной стороне Луны.
- Улиц, а также Мемориального музея-квартиры в Москве.
Работа «Теория решётчатого крыла» (1914)
Это фундаментальный труд Сергея Алексеевича Чаплыгина, который заложил основы теории обтекания решёток и на десятилетия опередил своё время. Она стала базой для расчёта не только авиационных винтов, но и турбин, компрессоров и других лопаточных машин.
Название работы напрямую связано с практической задачей авиации начала XX века. Чаплыгин поставил перед собой цель хотя бы приблизительно решить вопрос о «решётчатом крыле аэроплана».
В то время уже было известно, что крыло с закруглённым передним и острым задним краем (профиль Жуковского) создаёт хорошую подъёмную силу. Чаплыгин предположил, что система из нескольких параллельных пластин (или профилей), то есть «решётка», может оказаться более устойчивой в полёте, чем сплошное крыло такого же размера. Его предварительные опыты, проведённые совместно с М. М. Икониновым в университетской лаборатории, подтверждали это предположение.
В то время уже было известно, что крыло с закруглённым передним и острым задним краем (профиль Жуковского) создаёт хорошую подъёмную силу. Чаплыгин предположил, что система из нескольких параллельных пластин (или профилей), то есть «решётка», может оказаться более устойчивой в полёте, чем сплошное крыло такого же размера. Его предварительные опыты, проведённые совместно с М. М. Икониновым в университетской лаборатории, подтверждали это предположение.
С математической точки зрения Чаплыгин решил задачу об обтекании бесконечной плоской решётки, состоящей из параллельных пластинок одинаковой ширины, плоскопараллельным потоком.
Используя аппарат теории функций комплексного переменного (конформные отображения), он:
Используя аппарат теории функций комплексного переменного (конформные отображения), он:
- Построил аналитическое решение для поля скоростей и давлений вокруг такой решётки.
- Получил формулы, связывающие геометрические параметры решётки (ширину пластин, расстояние между ними, их взаимный сдвиг) с аэродинамическими силами, действующими на неё.
- Важно отметить, что, хотя модель рассматривала бесконечную решётку, Чаплыгин понимал её ограничения. Он писал, что теория «лишь с недостаточным приближением может быть перенесена на случай решётки с конечным числом перьев», но тот же анализ решает и вопрос о многопланном крыле (биплане, триплане) аэроплана.
Значение этой работы вышло далеко за рамки первоначальной авиационной задачи.
Интересно, что сам Чаплыгин осознавал перспективность своего метода, отмечая, что его «громадное преимущество заключается в том, что он не делается сложнее при переходе к другим более трудным задачам».
- Основа теории лопаточных машин: Главный результат — теория обтекания решёток циркуляционным потоком — стал базой для расчёта воздушных винтов, турбин, компрессоров и других гидравлических машин. Это признавали крупнейшие учёные, в частности президент АН СССР М.В. Келдыш.
- Предтеча механизации крыла: Идеи, заложенные в работе, послужили началом исследования механизированного крыла — крыла, снабжённого предкрылком, закрылком, щитком и другими приспособлениями для управления аэродинамическими силами. Эти устройства, позволяющие увеличить подъёмную силу и снизить посадочную скорость, широко применяются на современных самолётах.
- Научное первородство: Первые двумерные задачи теории гидродинамических решёток были поставлены и решены именно в работах Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина, которых по праву считают основоположниками этой теории.
Интересно, что сам Чаплыгин осознавал перспективность своего метода, отмечая, что его «громадное преимущество заключается в том, что он не делается сложнее при переходе к другим более трудным задачам».
Василий Петрович Баландин
(1904–1973)
Один из ключевых организаторов советской авиационной промышленности, чья карьера стала примером стремительного взлёта от рабочего до руководителя всесоюзного масштаба. Его главным делом стало руководство Уфимским моторостроительным заводом в годы Великой Отечественной войны, где было налажено производство двигателей для большинства советских истребителей.
Василий Баландин родился 28 декабря 1904 года (по другим данным, 15 сентября) в посёлке Лосиноостровский (ныне в черте Москвы) в семье железнодорожника. С детства он начал работать: был разносчиком газет, а с 1918 года — подённым ремонтным рабочим на станции Лосиноостровская.
В 1922 году он был направлен на рабфак при Московском институте инженеров путей сообщения, который окончил в 1924-м. Затем учился в Московском институте инженеров транспорта (МИИТ), окончив его в 1929 году по специальности инженера путей сообщения. Член ВКП (б) с 1925 года.
В 1922 году он был направлен на рабфак при Московском институте инженеров путей сообщения, который окончил в 1924-м. Затем учился в Московском институте инженеров транспорта (МИИТ), окончив его в 1929 году по специальности инженера путей сообщения. Член ВКП (б) с 1925 года.
После института Баландин работал на Туркестано-Сибирской железной дороге и Муромском паровозоремонтном заводе. В ноябре 1930 года он был призван в Красную армию и как «военный производственник» направлен на Рыбинский моторный завод № 26.
Здесь его карьера развивалась стремительно:
Здесь его карьера развивалась стремительно:
- Начал слесарем-сборщиком, затем стал начальником сборочного цеха.
- В 1936 году внедрил в сборочном цехе конвейерную сборку моторов — впервые в СССР, подобных конвейеров не было тогда и за рубежом.
- В 1937 году стал техническим директором, а в 1938-м — директором завода.
- В 1939 году, не оставляя директорской должности, был назначен заместителем наркома авиационной промышленности СССР.
- За заслуги в организации производства завод получил орден Ленина, а Баландина в коллективе называли «эталонным директором».
В начале июня 1941 года Баландин был необоснованно арестован по ложному доносу. Он провёл под следствием около двух месяцев. Однако начало войны изменило ситуацию: фронту срочно требовались авиационные двигатели. По ходатайству наркома авиапромышленности А.И. Шахурина, авиаконструктора А.С. Яковлева и других руководителей, по личному распоряжению И.В. Сталина Баландин был освобождён и восстановлен в должности.
В августе 1941 года Баландин был назначен директором строящегося Уфимского моторного завода № 384. Уже в декабре 1941 года на его базе был создан объединённый завод № 26, в который вошли эвакуированные предприятия из Рыбинска, Ленинграда, Москвы и Воронежа.
Под руководством Баландина в кратчайшие сроки было организовано крупное поточное производство авиационных моторов:
Под руководством Баландина в кратчайшие сроки было организовано крупное поточное производство авиационных моторов:
- М-105, М-105ПА — для истребителей Як-1, Як-3, Як-7, Як-9 и бомбардировщика Пе-2.
- ВК-107А, ВК-107ПФ, ВК-108 — более мощные двигатели для модернизированных истребителей.
- Герой Социалистического Труда (Указ от 16 сентября 1945 года) — за выдающийся вклад в обеспечение фронта авиадвигателями.
- Генерал-майор инженерно-авиационной службы (1944).
- Четыре ордена Ленина (1936, 1943, 1945, 1945).
- Три ордена Трудового Красного Знамени (1954, 1964, 1969).
- Орден Красной Звезды (1939).
С 1946 по 1953 год Баландин работал заместителем министра, а с 1953 по 1957 год — первым заместителем министра авиационной промышленности СССР. С 1958 по 1970 год занимал должность заместителя Председателя Госплана РСФСР.
Скончался Василий Петрович Баландин 23 марта 1973 года в Москве.
Скончался Василий Петрович Баландин 23 марта 1973 года в Москве.
Двигатели М-105 и М-107
М-105 и М-107 — это семейства советских поршневых авиационных двигателей, созданных в ОКБ-26 под руководством Владимира Яковлевича Климова. Они стали «сердцем» многих истребителей и бомбардировщиков Великой Отечественной войны и сыграли ключевую роль в истории Уфимского моторостроительного завода, которым руководил Василий Баландин.
Самолет Як-1Б «Ртищевский железнодорожник».
М-105 — это 12-цилиндровый V-образный четырёхтактный поршневой двигатель жидкостного охлаждения. Он был разработан в конце 1930-х годов как глубокая модернизация более раннего мотора М-103, который, в свою очередь, восходил к испанскому Hispano-Suiza 12Y.
- Мощность: 1100−1300 л.с. в зависимости от модификации.
- Объём: около 35 литров.
- Степень сжатия: 7,1.
- Сухой вес: около 600 кг.
Мотор отличался высокой культурой производства и был довольно надёжным, хотя и требовал квалифицированного обслуживания. Его главный недостаток — склонность к перегреву на ранних сериях и необходимость тщательной регулировки карбюраторов.
- М-105П — базовый вариант для истребителей (Як-1, ЛаГГ-3).
- М-105ПА — форсированный по наддуву, устанавливался на Як-1, Як-7, Як-9.
- М-105ПФ — самый массовый вариант (форсированный, с улучшенным нагнетателем). Именно он стоял на Як-3, Як-9 и Пе-2.
- М-105Р — для бомбардировщиков (с редуктором под винт другого диаметра).
М-107 — это дальнейшее развитие линии М-105, попытка создать значительно более мощный двигатель за счёт повышения степени сжатия, оборотов и наддува. Работы велись с 1940 года, но доводка затянулась.
- Мощность: 1600−1650 л.с. на взлёте.
- Степень сжатия: 10,0 (против 7,1 у М-105).
- Обороты: до 3200 об/мин.
Тем не менее, именно на базе М-107 впоследствии были созданы ВК-107А и ВК-108 — моторы, которые ставились на Як-3 (опытные) и Як-9У. ВК-107А развивал до 1650 л.с. и считался одним из самых мощных советских поршневых моторов войны, но массовым так и не стал.
Именно М-105 стал тем мотором, который в годы войны выпускал Уфимский завод № 26 под руководством Баландина. За годы войны было произведено более 97 000 двигателей этого семейства. М-107 выпускался там же, но в значительно меньших количествах и с большими трудностями.