Сергей Чернышев, научный руководитель Центрального аэрогидродинамического института имени Н.Е. Жуковского и вице-президент РАН, отвечает за весь спектр перспективного авиастроения в России. Кроме того, академик курирует со стороны академии вопросы, касающиеся космоса и развития Арктики. Накануне 70-летнего юбилея, который отмечается 15 мая, мы поговорили с ним о самом интересном.
— о факторах, способствовавших успешному поступлении и обучению выпускника средней школы Таджикистана в Московском физико-техническом институте.
— об опыте ученого в юности, когда он подвергался воздействию звуковых волн от сверхзвукового самолёта.
— какой смысл России иметь полярную орбитальную станцию?
Основоположник аэродинамики Николай Егорович Жуковский за пять лет до первого полета братьев Райт сказал: «Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы… Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума». Российские конструкторы доказывают этот тезис, опережая многих коллег в разработке перспективных летательных аппаратов. Сергей Леонидович Чернышев руководит научными исследованиями этого по-настоящему творческого процесса.
Место с развалинами военной техники нравится детям.
Сергей Леонидович, поведайте о своём детстве и юности.
Я появился на свет в деревне Малино под Москвой — самом близком к военной части поселении в Ступинском районе, где служил в то время мой отец Леонид Мефодьевич Чернышев. Сейчас можно говорить об этом открыто, тогда же всё было засекречено: в тех лесах размещались подразделения ПВО для защиты Москвы от потенциальных атак.
В пять лет военная служба переместила семью в Среднюю Азию. Сначала нас отправили в Туркмению, а потом в Атомград – так называли Чкаловск в Таджикистане. Там я учился с второго по восьмой класс. Отец, являясь главным инженером, контролировал боеготовность ракет, которые охраняли город. Иногда он брал меня в ангар, где стояли чистые покрашенные машины с установками. Их там было десятки… Я с нетерпением ждал момента, когда стану таким же, как папа – инженером.
То есть, сильные эмоции от деятельности родителя повлияли на ваше решение профессии?
С подмосковных времен меня сильно интересовала техника. На территории части, где жили, была свалка вышедшей из строя военной техники, очень притягательная для нас детей. Там мы находили много всего: старые осциллографы и приборы. Из них вытаскивали конденсаторы, слюду, конструировали что-то отдаленно напоминающее радиосистемы. Иногда хулиганили, конечно. Однажды, разбивая арматурой трубки осциллографов, осколок попал мне в бровь, хорошо, что не в глаз, до сих пор шрам остался.
В Чкаловске, будучи учеником обычной советской школы, я занимался в различных кружках, среди которых был авиамодельный. Там были доступны материалы из бальзы и двигатели. Я прошел все ступени — от простейших моделей с резиновыми моторами до радиоуправляемых. Государство проявляло заботу к молодежи, и мне кажется, что сегодня стоит взять на вооружение этот опыт.
— Почему Чкаловск называли Атомградом?
Возле него располагались огромные запасы урановой руды. Из этого места поступало ядерное топливо для первой советской атомной бомбы и атомохода «Ленин».
Кстати, обеспечение там было как в центре Москвы — никто даже слова «дефицит» или «недостаток» чего-либо не знал, всё было! Даже мороженое привозили московское за три тысячи километров, не говоря уже об остальных продуктах, одежде, предметах быта. Такую систему поддержки людей, занятых стратегически важным производством, создал ещё Лаврентий Берия, о чём узнали позже. Узнал я также и то, что для этого чудесного города-сада деревья и цветы подбирали сотрудники Главного ботанического сада Российской академии наук! Конечно, тогда не мог представить, что когда-нибудь войду в её президиум. (Улыбается.)
— Поступив после школы в московский Физтех — МФТИ, вы наверняка руководствовались не только увлечением авиамоделизмом.
Безусловно, мне легко давались физика с математикой. Еще учась в школе, я зачитывался журналом «Квант», который своевременно привозили в Таджикистан. В нем преподаватели и аспиранты Физтеха публиковали задачки для проверки сил желающих. На обратной стороне журнала периодически появлялись рекламные объявления-приглашения поступать в вуз. Задачи я решал, отправлял в редакцию, и вскоре получил приглашение в заочную физико-математическую школу МФТИ. К окончанию школы я знал, что поступлю в этот институт на факультет аэромеханики и летательной техники. Туда и поступил. Неожиданностью стало то, что факультет находится не в Долгопрудном, как другие, а в Жуковском. Так я оказался в этом городе авиаторов сначала как студент, а потом стал его постоянным жителем, сотрудником ЦАГИ.
Звуковой удар
В чём заключались ваши первоначальные задачи в ЦАГИ?
Профессор Леонид Михайлович Шкадов, мой научный руководитель, поручил мне исследовать высокоскоростной пассажирский транспорт будущего.
— Сверхзвукового самолета?
Выпуск Ту-144, как и французского «Конкорда», прекратили из-за проблемы звукового удара. Многие страны запрещали им полеты над своими территориями именно из-за этого удара, который был сильнее, чем у реактивных военных самолетов. Кроме того, самолеты были слишком энергозатратными и много топлива расходовали. Мы работали над решением этих проблем. После окончания МФТИ с красным дипломом в 1980-х годах я вошел в группу компании «Сухой» по созданию бизнес-джета — самолета для деловых людей, который летает быстрее скорости звука. Группой в конструкторском бюро руководил тогда будущий академик и генеральный конструктор Михаил Асланович Погосян. В задачу входило показать, что звуковой удар при переходе авиалайнера на сверхзвуковой режим полета не опасен для человека. Я принимал участие в летнем эксперименте на полигоне, где испытывали влияние этого удара, находясь на земле.
— А что было источником звукового удара?
— Пролетающие над нами сверхзвуковые истребители.
— К какому же выводу вы пришли тогда?
Мы осознали, что подобные звуковые удары необходимо каким-либо способом смягчать: если ночью над спящим городом прогремит несколько таких мощных хлопков, люди не окажут благодарности. Тогда мы приступили к оптимизации конфигурации самолёта для уменьшения интенсивности звукового удара. Позже эта работа вошла в состав докторской диссертации и монографии, получившей название «Звуковой удар».
Демонстратор технологий
Расскажите о конструктивном решении, реализованном в новом сверхзвуковом пассажирском самолете.
В новом самолете применена новая аэродинамика, формы и компоновка. Под компоновкой понимается особое расположение двигателей. Обычно двигатель находится под крылом, а здесь расположен над фюзеляжем, сверху, прямо на крыше носовой части самолета. Такое расположение позволяет избежать распространения ударных волн, которые генерирует двигатель, точнее его входное устройство — воздухозаборник, вниз.
Эти испытания можно считать настоящим сюрпризом ко дню рождения!
За десятилетний период состоялось множество испытаний макетов самолетов в аэродинамических трубах.
— А когда все же полетит новый лайнер?
В ближайшие годы завершатся работы по созданию летнего демонстратора технологий, и начнется подготовка к взлету. Это уменьшенный вариант будущего сверхзвукового лайнера, сохраняющий основные его характеристики. Демонстратор необходим для проверки новых технологий, используемых в самолете. Без этой стадии было бы рискованно сразу строить реальный пассажирский самолет из-за большого количества инноваций в проекте «сверхзвуковика».
— Размер тут не важен?
— Из параметров малого модели можно пересчитать характеристики большого самолета, это отдельная наука, которую специалисты ЦАГИ освоили за долгие годы работы. Например, в аэродинамических трубах мы продуваем уменьшенные копии самолета и получаем данные по силам и моментам, действующим на модель, распределение давления и температуры на ее поверхности, особенности обтекания (наличие отрывных зон, области перехода пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентный) и др. Все эти данные с помощью теории подобия, разработанной в ЦАГИ, переносятся на реальные условия полета полноразмерного самолета.
— Как за границей решаются проблемы создания сверхзвуковых пассажирских самолетов?
В США в январе 2025 года компания Boom Supersonic подняла в воздух демонстратор технологий Boom XB-1. Второй проект летного демонстратора технологий X-59 разрабатывается под патронажем NASA компанией Lockheed Martin. Самолет уже прошел этап выкатки из ангара и должен взлететь в этом году. Кстати, замечу, что он очень напоминает наш, описанный в моей книге 2010 года издания и более ранних статьях… До этого у них было много разных идей по уменьшению звукового удара, в чем-то весьма сюрреалистических, абсолютно не реализуемых. И вот представьте, что я почувствовал, когда увидел похожую на нашу модель во время испытаний их сверхзвукового самолета в NASA! Такой же двигатель, расположенный сверху фюзеляжа, такое же крыло с двойной V-образностью, как у чайки, изогнутый фюзеляж…
— Значит, вы просмотрели мои работы?
— Возможно. Такая информация была открытой для всех. Наш принцип — публикации учеными своих результатов, особенно в признанных за рубежом изданиях, для повышения показателей эффективности научных достижений.
— Это правильно, по вашему мнению?
Обмен научными данными — часть привычного процесса, мы также много черпаем из периодических изданий. Было бы не так обидно ученым, если бы опубликованные идеи быстро воплощались в жизнь у нас в стране. Ведь получается, что мы с идеями идём впереди, а пользуются ими раньше другие. Свой проект нового сверхзвукового пассажирского самолета, проработанный в чертежах около четверти века назад и дополненный новыми инновационными идеями за последние 10-15 лет, будет реализован к 2030 году. Не думаю, что американцы будут тянуть с аналогичной проблемой так же долго. Или те же китайцы, которые способны реализовать идею от макета до летающего образца за полтора-два года.
Самолет-вертолет
Несмотря ни на что, научный прогресс продолжается. Что ещё помимо сверхзвуковой авиации может предложить российское авиастроение?
В авиастроении всё чаще применяют новые композитные материалы для силовой конструкции самолёта. Благодаря этому в будущем возможно снизить массу воздушного судна, что позволит перевозить больше пассажиров или использовать более экономичные двигатели.
Традиционные конструкции самолетов исчерпали свой потенциал в области аэродинамической эффективности. Для увеличения скорости, снижения веса, повышения отношения подъемной силы к сопротивлению, а также безопасности необходимо перейти к нетрадиционным формам. Разрабатываются высокоинтегральные компоновки, например, летающее крыло, которое предложено было в ЦАГИ более 30 лет назад. При такой конструкции аэродинамическая эффективность сразу же возрастает на 25–30 процентов за счет отсутствия четко выраженного фюзеляжа и уменьшения индуктивного сопротивления самолета.
— Говорили, что в Жуковском разрабатывают проект вертолёта с возможностью остановить винт. Поделитесь информацией об этом проекте, пожалуйста.
Потребность в городских такси-вертолётах, которые могли бы приземляться на ограниченных площадках и разгоняться быстрее обычных вертолетов (текущая скорость около 300 километров в час), породила эту идею. Такой аппарат мог бы подниматься вверх с помощью винта, а на достигнутой высоте переключать его в статичное состояние — крыло для горизонтального полёта, подобно самолёту. Для тяги в горизонтальном направлении у него будут дополнительные двигатели.
— Какова может быть скорость такого летательного аппарата?
Скорость её достигает семисот километров в час. За десять-пятнадцать минут она проходит сто километров.
«С РОС нам откроется вся Арктика»
— К концу апреля глава государства сообщил о готовящемся к реализации национальном проекте в сфере космонавтики. Как эксперт РАН, являющейся одним из главных участников по заказу космических разработок для Роскосмоса, каковы ваши представления о его приоритетах?
В академии действует Научный совет РАН по космосу, который определяет направления перспективных научных исследований в космической области, изучает связи Солнца с Землей и планеты Солнечной системы. Особое значение имеет исследование Луны, ближайшего спутника нашей планеты. Предложение РАН по научному космосу готово и согласовано со всеми заинтересованными организациями.
Как реагируют академики на стремление некоторых российских активистов отправиться сначала на Марс, сотрудничая с Илоном Маском?
Путешествие к Марсу сопряжено с серьезными проблемами выживания человека из-за повышенной космической радиации и длительной невесомости. Ученые считают, что радиация во время полета к Марсу и обратно будет близка к предельно допустимой для человека. Необходимы дополнительные медико-биологические исследования. В настоящее время нет транспортного средства, способного доставить людей на Марс с необходимым оборудованием. Российское научное сообщество склоняется к тренировке на Луне. Она ближе, но некоторые проблемы, такие как повышенная радиация и гипомагнитная среда, схожи с марсианскими. Можно было бы создать обитаемую станцию на Луне. В программе исследования космоса, в которой участвует Российская академия наук, присутствует автоматическое изучение нашего естественного спутника.
Ученые обращают внимание на Венеру, которая может помочь понять развитие Вселенной и мироздания. Знания в области освоения дальнего космоса есть как у США, так и у России. В области медико-биологических исследований длительного пребывания человека в космосе Россия опережает других.
Какое, по мнению Совета РАН по космосу, главное предназначение новой станции?
Российская орбитальная станция — дополнительный ключ к расширению деятельности в космосе. На заседании Совета РАН обсудили выбор полярной орбиты, включая медико-биологический аспект. Полет на этой орбите повлияет на человека радиацией сильнее, чем на МКС. Полученные данные станут ценным материалом для науки и понимания возможности будущих миссий, в том числе к Марсу. Это не означает риски для здоровья: миссии на станции с полярным наклонением будут короче, чем на МКС. Нужно продуманно подходить к режиму работы человека при таком наклонении. Сначала запустим на такую орбиту биоспутник-лабораторию «Бион-М» №2 с лабораторными животными.
— Когда планируется его запуск?
С июля по сентябрь. Дальше уже поздно, так как при возвращении животных может наступить мороз и привести к гибели.
Какие ещё возможности открывает перед нами новая станция помимо ценных сведений о влиянии повышенной радиации на тело?
Эта станция даст возможность увидеть всю территорию России, которую с орбиты пока можно наблюдать лишь частично — всего 10 процентов. Благодаря РОС откроются вся Арктика и Северный морской путь.
Территория России увеличилась на более чем миллион квадратных километров.
— Так как мы уже говорим об Арктике, расскажите, пожалуйста, почему она так значима для России?
Арктика – кладезь полезных ископаемых. По расчетам ученых, около 54% мировых запасов морской нефти и газа сосредоточены в Северном Ледовитом океане. В Тихом океане такого количества не выявлено: от 5 до 7%.
— Этот арктический резерв располагается на нашей земле?
Большая часть его расположена в России. Благодаря ученым Российской академии наук в 2019 году ООН признала дальнейшее расширение границ нашего континентального шельфа в Северном Ледовитом океане, на 1,2 миллиона (!) квадратных километров. В результате совместной работы геофизиков, геохимиков и полярников к России были присоединены хребет Ломоносова, поднятие Менделеева, южная оконечность хребта Гаккеля и зона Северного полюса.
В Арктике в рамках деятельности Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» функционируют 359 сейсмостанций, а за ближайшие десять лет планируется построить ещё 114. Станции позволяют детально изучать сейсмическую активность, движение вечной мерзлоты, вулканическую активность, в том числе на территориях Арктической зоны. Арктика, как обозначил на последнем Арктическом форуме в Мурманске президент Владимир Путин, — это стратегия, зона повышенных национальных интересов, и не только в плане ресурсов, но и в сфере национальной безопасности.
Каковы, по вашему мнению, на данный момент приоритетные научно-исследовательские проекты для Арктики?
Развитие Северного морского пути — ключевой суперпроект, который создаст транспортный коридор и связность территории. Это повлечет за собой развитие экономики региона. Следовательно, нужно думать о предоставлении населению новых видах наземного и воздушного транспорта, связи, а также новых источниках энергии. Малые АЭС отлично подходят в качестве последних. В Якутии уже запущен пилотный образец, дальше требуется только масштабирование сети. Все это входит в программу развития Арктики, разработанную с активным участием Российской академии наук.
Школа руководителей
Исполнительные органы руководствуются советами Российской академии наук?
Конечно, поскольку закон, предоставивший Академии наук статус экспертной организации, был принят еще в 2013 году. Разработчики любых наукоемких проектов, будь то освоение космоса или Арктики, рано или поздно придут на экспертизу в Российскую академию наук. Поэтому лучше сразу прислушаться к мнению РАН по тому или иному вопросу. По всем ключевым направлениям ведущие академики входят в тематические государственные комиссии: я, например, вхожу в президиум Государственной комиссии по развитию Арктики и Дальнего Востока под председательством Юрия Петровича Трутнева. Поэтому здесь многое зависит от нашей активности.
— В конце 1980-х — начале 1990-х вы окончили две школы руководителей: в России и в США (Мичиганский университет). Что из американской управленческой практики оказалось наиболее полезным?
Главное, что я тогда усвоил, — совершенно иной подход к делу в рамках рыночной экономики. Даже работая в научно-исследовательском институте, нужно создавать научные продукты, компьютерные программы или технологии, которые были бы востребованы обществом. К сожалению, нам до сих пор не хватает навыков продвижения результатов.
В Америке запомнилась картина: на обочине дороги стоят дети с маленьким столиком и продают лимонад по доллару за стаканчик. Что же это за напиток? Простая вода, лед, выжатый лимон и немного сахара. С детства каждый учится предпринимательству и конкуренции, дополняя, улучшая свой продукт: украсят столик или добавят цвета в лимонад. А у нас всегда считалось зазорным продавать то, что создано тобой или твоей командой…
Вы давали лекции в университетах Америки. Чем студенты здесь отличаются от американских?
Lecturing at Stanford and other US universities, я удивился, насколько превосходит наше образование и наука их уровень. Даже по простым вопросам, которые задавали после лекции молодые люди, некоторые из которых уже были учеными, это было заметно. Получали такие ученые по 5–6 тысяч долларов в месяц, а у нас многие и 100 долларов были рады.
Какое Ваше мнение о сегодняшних молодых людях?
Как заведующий кафедрой МФТИ, могу сказать: молодёжь очень способная. Конечно, иногда грустим, что мы были умнее нынешних студентов и аспирантов, но это не их вина, а результат нашей системы образования, основанной на западной Болонской системе и ЕГЭ. Но таланты не исчезли — ребята всё равно побеждают на международных олимпиадах.
— Абитуриенты все еще стремятся на IT-специальности?
Конкурс на бюджетные места очень высокий — 300 баллов максимум мало, нужны еще победы на олимпиадах. На специальностях по высокоточным системам станкостроения, где нужно создавать не только ПО, хорошо знать физику, конкурс такой, что троечник поступит. Спрашивается, а кто же будет создавать реальное оборудование для производства?! В моём времени, к примеру, физика была в вузе номер один, а сейчас становится предметом второстепенным.
Прошлым годом Министерство науки и высшего образования пересмотрело условия поступления на технические направления, объявив физику необходимым для сдачи экзаменов.
Хорошо, что в профильном министерстве задумались над проблемой и начали что-то менять. Но всё встанет на свои места, когда физиков, благодаря высокому заработку и выделенному жилью, ощутит общество как крайне нужных.
Автор: Наталья Веденеева
Фотография предоставлена Еленой Либрик из журнала «Научная Россия».