Яндекс.Метрика

Люди практической науки

19.03.2014

«Моя работа - это большая и лучшая часть моей жизни...»

Интервью с Евгением Владимировичем Арнаутовым (ГНЦ «Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова» (ЛИИ).

Е.В. Арнаутов – заместитель начальника научно-исследовательского отделения (НИО-2) по научной работе, начальник лаборатории летных прочностных испытаний самолетов ОАО «Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова». Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, автор и соавтор 58 печатных работ (включая две монографии) и четырех изобретений, 89 научно-технических отчетов. Работает в ЛИИ на протяжении 50 лет.

За проведенные под руководством Е.В. Арнаутова исследования и разработку аппаратно-программного комплекса «Флаттер-тест» для обеспечения летных флаттерных испытаний ему в 2011 году присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники и присвоено звание лауреата.

«Записался в судомодельный кружок, но перешел в авиамодельный…»

…Первое, что я помню в жизни – послевоенный Кишинев, куда мой отец, офицер-пограничник, переехал с семьей сразу после войны. В памяти остались яркие картины того периода, они развертываются, как кадры киноленты. Вот мы, шестилетние дети, бегаем по стенам «развалок», как тогда назывались разбомбленные здания… В городе не работает водопровод, и мама носит воду ведрами за два квартала на семью из пяти человек… Отец рассказывает, что на работе на столах стоят графины с сухим вином вместо воды … Послевоенный голод: на крылечке сидит приехавшая из деревни молдаванка, у которой на обед только горький перец и соль, и ходят нищие, готовые взять даже картофельные очистки… Бестолковый дворник находит во дворе гранату-лимонку и дает нам в качестве игрушки – славу Богу, отец одного из детей увидел и отобрал, потом поехал на реку и там наглушил много рыбы, которую мы после с удовольствием ели… Помню большую радость, с которой встречали колонну танков, они с красными знаменами возвращались после победы из Германии… А вот по улице идет колонна пленных немцев, которые обменивают на хлеб свои поделки (свистульки, деревянные игрушки и прочее)... Этих картин из детства не забыть никогда.

В пятом классе я записался в судомодельный кружок Дворца пионеров, но долго там не продержался – перешел в кружок авиамодельный, который был расположен рядом. Это стало переломным моментом в моей судьбе, вся дальнейшая жизнь оказалась связана с авиацией. В шестом классе я сделал модель-копию самолета УТ-1, дальше пошли летающие модели планеров, резиномоторные, кордовые, акробатические и таймерные модели. Занимался уже в авиаспортклубе ДОСААФ. Тогда же мне присвоили первый спортивный разряд по авиамоделизму, уже в седьмом классе руководил авиамодельным кружком в пионерлагере, а в девятом участвовал во всесоюзных соревнованиях.

Когда пришла пора выбирать, где получать высшее образование, сомнений не было – конечно, Московский авиационный институт, куда я и поступил на самолетостроительный факультет. Первые годы было не до авиамоделей (хотя в МАИ имелась такая секция), надо было освоить все предметы, и освоить хорошо, чтобы остаться в институте. Надо сказать, что не все выдержали это испытание. На четвертом курсе стало полегче, но и мои интересы были уже более серьезными – пришел в студенческое КБ, где мы проектировали под руководством преподавателей настоящий планер. Студенческая жизнь была полна интересных событий и своих радостей, несмотря на небольшую стипендию (295 рублей на первом курсе, что примерно равно 3000-4000 рублей по нынешним временам). При этом удавалось не только питаться, но и ездить в зал Чайковского на концерты по абонементу. К тому же столовая на территории института была льготная, на столах, как и по всей стране, хлеб был бесплатным, а у нас еще и салат из капусты можно было есть без ограничений. Конечно, помогали родители.

«В ЛИИ мне очень повезло с руководителем…»

На шестом курсе, в 1963-м, после военных лагерей в авиачасти под Смоленском (в местах, где впоследствии разбился самолет польского президента), я был распределен на преддипломную практику в Летно-исследовательский институт (ЛИИ) в Жуковском. Начал одновременно работать там техником и писать диплом. Темой проекта был сверхзвуковой пассажирский самолет, а специальная часть посвящалась акустическому нагружению конструкции. Это была новая и весьма интересная проблема для авиации – как обеспечить ресурс, а иногда и целостность конструкции при высоких частотах вибраций? Подобные вопросы актуальны и сегодня.

В ЛИИ мне, как и всем моим товарищам, молодым специалистам, очень повезло с руководителем. Лабораторию летных прочностных испытаний самолетов, куда я попал, возглавлял Михаил Давыдович Клячко, тогда кандидат технических наук, потом он стал доктором, профессором, лауреатом Государственной премии. Вообще, нашей лаборатории, повторюсь, везло на руководителей, в частности, в разные годы ее возглавляли бывшие начальники ЦАГИ Иван Кузьмич Проценко и Сергей Николаевич Шишкин. В этой лаборатории я прошел ступени творческого роста: инженер, старший инженер, старший научный сотрудник, начальник сектора, заместитель начальника лаборатории…

Летные испытания по оценке акустического нагружения (АН) конструкции велись интенсивно, мне довелось участвовать в 43-х летных программах. Исследования проводились на разных типах самолетов (всего 25 типов), начиная от легких военных и кончая тяжелыми гражданскими. Изучали воздействие от шума винта и струи двигателя, от аэродинамических источников при отрывном обтекании и других факторов. Проведенные испытания позволили получить данные для уточнения ресурса конструкции, выявить причины случаев усталостных повреждений, разработать мероприятия по их предотвращению, оценить эффективность этих мероприятий. О значимости результатов говорят, например, такие факты: по итогам испытаний дорабатывался весь парк самолетов МиГ-25 (крыло и воздухозаборник), а для изготовления модифицированного элерона самолета Су-7Б был построен специальный цех на одном из серийных заводов. Рекомендации по снижению АН были обобщены и вошли составной частью в методику летных испытаний (ЛИ), разработанную специалистами лаборатории. Впервые был изучен ряд новых явлений физики акустического нагружения и работы конструкции - изменения спектров и распределения суммарных уровней АН по поверхности в зависимости от типа источника и конфигурации самолета, влияние конструктивных мероприятий на характер напряжений и др. В частности, удалось выявить, что:

- при отрывном обтекании крыла (наиболее мощного источника акустического нагружения) с ростом угла атаки наблюдается более быстрый рост низкочастотных составляющих по сравнению с высокочастотными, что важно с точки зрения наработки ресурса;

- акустический коэффициент (отношение среднеквадратических пульсаций давления к скоростному напору) в следе от впереди расположенных частей самолета при переходе через трансзвук в ряде случаев растет, а не падает, как обычно при отрыве на поверхности;

- при торможении двигателем на малом газе АН в хвостовой части фюзеляжа может быть больше, чем на полном форсаже, что обусловлено влиянием обтекания в районе среза двигателя;

- скольжение на стреловидное крыло приводит к добавочному (до двух раз) росту акустических нагрузок.

«Не все хорошо, что просто…»

У нас были разработаны основы методики оценки повторяемости акустических нагрузок, развитие которой, однако, сдерживалось недостаточной изученностью взаимовлияния высоких и низких частот (статической нагрузки) и сложностью синхронной записи сигналов от датчиков тензорозеток при высоких частотах. Впервые были выполнены оценки пространственной корреляции напряжений и нагрузок, необходимые для выявления физики АН.

Отмечу интересный факт, который мы установили, изучая акустические нагрузки. Думаю, что это утверждение справедливо для случаев, когда речь идет о прочностных характеристиках конструкций, а, пожалуй, и для жизни в целом: «не все хорошо, что просто». Казалось, чего проще – утолстить обшивку, и вибрации снизятся. Но при этом возрастает нагрузка на подкрепления, и они повреждаются. Утолстить подкрепления – трещит обшивка, утолстить и то и другое - растет масса! Поэтому оптимальные решения могут быть получены только после детального анализа форм колебаний, установления корреляционных связей нагрузок и вибраций в отдельных точках конструкции.

Для успешного проведения прочностных исследований потребовалось создать и развить ряд других направлений работы ЛИИ, в первую очередь, комплекс средств измерений. Естественно, многие задачи решались в различных подразделениях ЛИИ, но руководящая роль прочнистов была велика: составление технических заданий, апробация и аттестация аппаратуры, участие в ее доводке – все это было за нами. В итоге были созданы системы точной магнитной записи, согласующие устройства для тензометрии, виброметрии и измерения пульсаций давления, различные типы датчиков: бездренажные для измерения пульсаций давления, приклеиваемые акселерометры и многое другое. Параллельно в НПО «Сфера» (Ленинград) с некоторым сдвигом по времени и с использованием опыта ЛИИ была разработана система «Гамма», включающая аналогичные измерительные и регистрирующие компоненты. Все эти виды измерительных средств нашли широкое применение в ЛИИ и в организациях авиапрома.

Между тем наступала эра компьютеризации. Для обработки данных по виброакустическому нагружению сначала использовались универсальные ЭВМ. Я начинал работать на машинах М-20 и М-220, сам программировал, данные тогда вводились вручную, объем обрабатываемой информации был очень мал, точность невысока… Поэтому в ЛИИ были введены специализированные системы для анализа высокочастотных процессов «Испытатель», затем «Темп-ВЧ». Мне пришлось «отойти» от прочностных задач и заняться алгоритмической начинкой этих систем. В результате большой группой программистов была реализована библиотека типовых рабочих программ корреляционного и спектрального анализа, практически впервые в стране был применен алгоритм быстрого преобразования Фурье. Также были составлены требования к составу и техническим характеристикам систем обработки – по канальности, опросности, средствам фильтрации и т.д. После реализации этих требований приходилось неоднократно выезжать в командировки вместе со специалистами нашего вычислительного центра для приемки аппаратно-программных комплексов, которые являлись сердцем системы «Темп-ВЧ» и разрабатывались в Киеве. Потом несколько лет ушло на их доводку в ЛИИ. Созданные системы такого уровня не удалось повторить ни в одной организации авиапрома, и они в течение многих лет успешно применялись при летных испытаниях и исследованиях.

Специальный цикл работ (1980 – 1990 гг.) был посвящен исследованию средств наземных частотных испытаний в целях подготовки и сопровождения летных испытаний по оценке виброакустической нагруженности. Многие из этих средств запатентованы, они позволяют обоснованно выбирать места наклейки датчиков, упростить идентификацию модели нагружения и решить ряд других задач.

Принимая во внимание накопленный опыт по обработке данных, меня пригласили в аспирантуру ЛИИ читать курс «Анализ и цифровая обработка сигналов», который я веду до сих пор. В 1986 – 1992 гг. был ученым секретарем докторского совета ЛИИ, в разные годы руководил аспирантами.

«В летных испытаниях удалось получить ранее недостижимые результаты…»

В 1993 г. я возглавил лабораторию, в которую пришел еще студентом, а в 1998-м по совместительству стал заместителем начальника НИО-2 по вопросам измерительной и вычислительной техники. С этого периода больше времени стали занимать административные дела, однако кое-что удавалось сделать самому или принять участие в конкретных исследованиях и разработках. В частности, существенно были улучшены алгоритмы обработки случайных процессов, они были реализованы программистами для нового программного комплекса. Большой вклад был внесен в создание в ЛИИ бортовой информационно-измерительной системы нового поколения ИИС-КТ, где последние буквы есть аббревиатура от «компьютерного типа». Хотя на самом деле по техническому заданию система определена как компьютерно-ориентированная, что по существу означает переход от аналога к цифре, запрограммированную управляемость и применение твердотельной памяти. Кассета с твердотельной памятью после полета подстыковывалась к ПЭВМ, поэтому бортовая информация без потери точности сохранялась и далее подвергалась обработке. Сейчас этим никого не удивишь, но на момент начала создания системы, когда, кстати, я был ее главным конструктором, в систему было заложено много новых идей.

Другим весьма важным и актуальным проектом было исследование, разработка и внедрение в практику новых бортовых средств для активного флаттерного эксперимента. Подобные средства применялись и ранее, когда для подтверждения безопасности полета самолета от явлений аэроупругости используют искусственное возбуждение колебаний конструкции. Но это были аналоговые системы, не обладающие нужной точностью и управляемостью. Переход на «цифру» позволил не только на два порядка поднять точность тестовых сигналов, расширить диапазон частот (вплоть до нуля герц), существенно повысить управляемость процессом задания сигналов, но главное – формировать сигналы любого вида. В итоге в летных испытаниях удалось получить ранее недостижимые результаты по идентификации опасных форм колебаний самолета в полете. Кроме того, стали доступными данные для оценки передаточных характеристик конструкции на «дофлаттерных» частотах, которые весьма важны для ресурса при полете самолета в «болтанку». Созданный аппаратно-программный комплекс был назван «Флаттер-тест», его характеристики соответствуют лучшим мировым аналогам, а по ряду параметров превосходят их.

Во всех наших исследованиях, разработках и проектах принимали участие сотни людей, специалистов ЛИИ и других организаций. Я рад, что сотрудничал и сотрудничаю с ними, и безмерно благодарен им, ведь моя работа – это большая и лучшая часть моей жизни. Упомяну лишь некоторые, наиболее значимые имена по конкретным направлениям: по исследованиям виброакустического нагружения – М.Н. Лучинский, Б.В. Морогов; по аэроупругости – М.Д. Клячко, С.И. Калабухов, Е.И. Желтоухов, В.М. Столбикова; по информационно-измерительным системам и комплексу «Флаттер-тест» - В.П. Шведов, В.Ф. Серов, С.В. Еремин, Б.Л. Домогатский, Г.И. Буранов, А.Д. Бокарев, А.Ф. Галаев, Р.С. Брехов, И.В. Солдатенков, В.А. Котляров; по системам обработки данных – З.А. Павлова, Э.Г. Левтеев, Н.А. Моисеев, И.В. Васильева. Самых добрых слов заслуживают летчики ЛИИ – Амет-Хан Султан, Ю.А. Гарнаев, О.В. Гудков, А.А. Щербаков, И.П. Волк, Л.Д. Рыбиков, Г.Я. Васин, В.Г. Гордиенко.

Достойные результаты в исследованиях вопросов виброакустического нагружения и прочности дало сотрудничество со специалистам других организаций, такими, как А.И. Панкратов, Н.А. Мозжерова, В.Л. Райхер (ЦАГИ), И.Н. Сказко (ОКБ Микояна), В.Б. Лоим (ОКБ Туполева), А.В. Врачев (ОКБ Ильюшина), Р.Г. Абдрашитов (ОКБ Сухого), В.Я. Воробьев (ГосНИИГА)…

Мой многолетний опыт показывает, что достижение весомых научных результатов, их осознание происходит в моменты большого вдохновения, однако оно невозможно без столь же большого труда, сбора и анализа материалов. Чем скорее это поймешь, тем больше сумеешь сделать в науке, и хотелось бы, чтобы это твердо усвоили молодые специалисты. Которых сейчас, увы, немного… Необходимый для развития науки процесс пополнения молодыми кадрами идет сложно, хотя руководство и старается изменить ситуацию в лучшую сторону.

А мы, инженерно-технические и научные работники старшего поколения, любим свою работу, трепетно относимся к традициям ЛИИ и надеемся, что они будут продолжены.

Основные публикации, проекты и изобретения Е.В. Арнаутова:

М.Д. Клячко, Е.В. Арнаутов. Летные прочностные испытания самолетов. Динамические нагрузки. Справочник. – М., Машиностроение, 1984.

М.Д. Клячко, Е.В. Арнаутов. Летные прочностные испытания самолетов. Статические нагрузки. Справочник. – М., Машиностроение, 1985.

Л.С. Куравский, Е.В. Арнаутов. Об одном подходе к вычислению собственных тонов подкрепленных тонкостенных конструкций. // “Sound and Vibration”, №150(1), 1991.

Е.В. Арнаутов, М.Н. Лучинский, В.А. Калабухова. Летные исследования акустического нагружения конструкции самолетов. – ЛИИ, Труды НТК по безопасности полетов, 1991.

Е.В. Арнаутов, А.Т. Усов, К.Л. Юшин. Опыт проведения летных прочностных испытаний самолетов. // Труды МНТК «Авиационные технологии 2000», 1997.

Е.В. Арнаутов. Летные прочностные испытания самолетов.// «ЛИИ им. М.М. Громова (события и люди)». – М., Машиностроение2001.

Е.В. Арнаутов. Летные прочностные испытания. // Энциклопедия «Авиация». – М., Машиностроение – МАИ, 2002.

Е.В. Арнаутов, М.Н. Лучинский. Явления, возникающие при некоторых отрывных течениях на несущих поверхностях. // «Техника воздушного флота», №4, 2003.

Е.В. Арнаутов, М.Н. Лучинский. О точности оценок индивидуального расхода ресурса тонкостенных частей и трубопроводов самолета. // «Авиационная промышленность», №3, 2007.

Е.В. Арнаутов, С.И. Калабухов и др. Исследование явлений аэроупругости самолета в полете с применением комплекса «Флаттер-тест»».// Труды 11-й Российско-Китайской конференции «Фундаментальные задачи аэродинамики, прочности, динамики и безопасности полетов ЛА». – ЦАГИ, 2011.

Е.В. Арнаутов, М.Н. Лучинский. Развитие летных исследований виброакустического нагружения конструкции самолетов // Труды конференции по прочности в ЦАГИ, 2012.

В.Ф. Серов, Е.В. Арнаутов и др. Устройства для обработки сигналов. Авторское свидетельство №1394234. 1988г.

Е.В. Арнаутов, Б.В. Морогов, М.Н. Лучинский. Способ усталостных испытаний. Авторское свидетельство №1744552. 1992г.

Е.В. Арнаутов, М.Н. Лучинский, Т.А. Балашова. Устройство для оперативной проверки и калибровки датчиков звукового давления. Патент на полезную модель № 130175. 2013г.

Интервью подготовил к публикации кандидат филологических наук, доцент М.И. Никитин.