Научные изыскания ученых технических и естественных наук во время Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.

Огромный вклад в укрепление обороноспособности страны внесли представители технических наук, конструкторы боевой техники. В организации фундаментальных и прикладных исследований первенство среди поволжских технических вузов принадлежало ученым Казанского авиационного института (КАИ). Этому в немалой степени способствовала концентрация в нем лучших научных и конструкторских сил в области авиации. В 1941-1943 гг. в КАИ работали эвакуированные вместе с Центральным аэро-гидродинамическим институтом ведущие ученые-аэрогидродинамики А.А. Дородницын, С.А. Христианович, В.В. Струминский во главе с будущим президентом Академии наук СССР М.В. Келдышем, прочнисты во главе с А.А. Дубровиным и др. На заводах Казани трудились конструкторы самолетов и двигателей А.Н. Туполев и В.П. Глушко. Под их влиянием в институте не только укрепились существовавшие, но и зародились новые направления научных изысканий. Так, к проведению экспериментальных исследований прочности боевых самолетов в лаборатории прочности ЦАГИ активно подключились сотрудники кафедры расчета самолета на прочность. В 1943 г., после реэвакуации ЦАГИ в Москву, эти поиски не только были продолжены, но и значительно расширены. На кафедре наряду с теоретическим направлением исследований сформировалось и экспериментальное. В институте появилась новая крупная лаборатория статических испытаний самолетов на прочность1.

сти». Метод расчета обтекания крылового профиля, разработанный в этом труде и усовершенствованный в дальнейшем, стал классическим, вошел в учебники, которыми пользуются студенты, инженеры и в настоящее время. Результаты легли в основу многочисленных исследований в последующие годы по обтеканию более сложных крыловых устройств и ассиметричных тел2.

Основополагающие научные результаты по строительной механике летательных аппаратов, по расчету тонкостенных конструкций в условиях стеснения были получены именно в военные годы Ю.Г. Одиноковым, составив основу его докторской диссертации «Расчет тонкостенных конструкций», защищенной в 1944 г. Его идеи на многие годы определили направление научных исследований в этой области и в наши дни продолжают оказывать свое влияние3.

Большой научный интерес вызвала выполненная на кафедре аэродинамики работа проф. Г.В. Каменкова «Теория крыльевых профилей в закритической области», позволившая ученому получить интегральное уравнение крыла конечного размаха и способ его решения. Позднее, давая оценку научной деятельности Г.В. Каменкова, акад. Л.С. Лейбензон отмечал, что его работы «по основным вопросам теории устойчивости и гидродинамики обнаруживают в нем выдающегося исследователя, вполне достойного преемника Н.Г. Четаева. Все работы представляют вполне оригинальные теории, являющиеся и важными открытиями, и продолжениями основных теоретических работ выдающихся ученых, какими являлись акад. А.М. Ляпунов и основоположник русской авиации проф. Н.Е. Жуковский»4.

Способ получения новых крыльевых профилей с лучшими аэродинамическими качествами предложил Г.Г. Тумашев, работая над темой «Построение крыльевого профиля по заданному распределению давления»5.

Большой объем исследований по совершен- ствованию летно-технических характеристик боевых самолетов проводился в единственно действовавшей тогда в стране аэродинамической лаборатории, которая обслуживала все НИИ и КБ авиационных предприятий большинства городов. В ней совершенствовались летно-технические характеристики боевых самолетов различного назначения, в том числе пикирующего бомбардировщика Пе-2. В 1943 г. две лаборатории – статических и динамических испытаний, организованная 20 ноября 1943 г., и аэродинамическая, – объединенные в НИС, выполнили 56 промышленных заказов по испытанию боевых самолетов6.

Принципиально новым направлением в науке стали исследования по вопросам горения, выполненные коллективами лабораторий института химической физики АН СССР, кафедры теории авиационных двигателей КАИ и ОКБ главного конструктора моторостроительного завода С.Д. Колосова. Одной из таких совместных работ явилась разработка форкамерно-факельного зажигания для авиационных двигателей, начатая в ноябре 1941 г. В ней участвовали: от ИХФ АН СССР – проф. А.С. Соколик, научные сотрудники А.Н. Воинов, С.М. Когарко, от КАИ – С.В. Румянцев и инженеры М.Д. Ермо--лаев, А.А. Булавкин, Б.С. Виноградов, В.И. Дом--ра-чев, М.Х. Юсупов, В.И. Патин и другие, разработавшие несколько типов форкамер и специального оборудования. Форкамерная система зажигания давала двойной выигрыш: можно было форсировать мощность двигателя на номинальном и максимальном режимах и существенно улучшить экономичность за счет объединения смеси на крейсерских режимах, не боясь детонации. Первое улучшало взлетные качества самолета, его скороподъемность и боевые маневры, второе – увеличивало дальность полета7. В дальнейшем исследования по форкамерному зажиганию были продолжены и расширены. Например, в 1943 г. научные сотрудники моторной лаборатории провели исследование впрыска воды на всасывание с целью подавления детонации, которое нашло применение на авиамоторных заводах и имело неоценимое значение8.

В стенах КАИ в тесном контакте с сотрудниками кафедры теории авиационных двигателей научный сотрудник ИХФ АН СССР Я.Б. Зельдович выполнил работу по расчету положения пламени в потоке, ограниченном стенками, и опубликовал статью «Замечания о сгорании быстрого потока в трубе» в журнале «Физическая химия» в 1944 г.9

Таким образом, фундамент теории горения в турбулентном потоке был заложен в Казанском авиационном институте ее основоположниками К.И. Щелкиным и Я.Б. Зельдовичем.

В конце октября 1943 г. приказом наркома авиационной промышленности А.И. Шахурина Казанский филиал ЦАГИ передан авиационному институту и в дальнейшем преобразован в научно-исследовательский сектор (НИС) – один из первых в вузах страны. В результате были созданы необходимые материальные и организационные предпосылки для формирования самостоятельного научно-исследовательского учреждения. 30 октября 1944 г. утверждено Положение о НИСе Казанского авиационного института. В соответствии с приказом №1, подписанным 1 декабря 1943 г. первым начальником НИСа Ю.Г. Одиноковым, в научно-исследовательском секторе КАИ было занято 62 человека. По мере укрепления материально-технической базы серьезный вклад в развитие научно-технического прогресса внесли лаборатории №1 (руководитель Г.В. Каменков), №2 (руководитель С.В. Румянцев), №3 (руководитель Ю.Г. Одиноков). В период организации НИСа лаборатории входили в его первоначальный состав. Объем хоздоговорных работ уже в 1944 г. достиг весьма значительной по тем временам цифры – более 1,9 млн. руб.10.

По заданиям оборонных организаций трудился ряд кафедр института. Всего за годы войны в КАИ было выполнено 35 проблемных теоретических и более 50 экспериментальных тем на нужды обороны11.

Немалую роль в совершенствовании боевых самолетов и авиационных моторов сыграли изыскания ученых Куйбышевского авиационного института. В 1944 г. они разрабатывали 6 комплексных научно-исследовательских тем, направленных на увеличение боевой мощности и срока службы агрегатов, на применение в авиастроении новых конструктивных материалов12.

Научные сотрудники кафедры «Аэромеханика» (зав. кафедрой доц. В.И. Путята) при участии старшего преподавателя кафедры «Конструкция и проектирование самолетов» В.Я. Крылова выполнили специальное задание для ВВС Военно-морского флота. В результате была разработана методика и проведены эксперименты в аэродинамической трубе Т-1-4 филиала №1 ЦАГИ и на самолете13.

Ученые кафедр конструкции авиадвигателей (доц. А.М. Сойфер), деталей машин (проф. Д.Н. Тамарин) и металловедения (доц. В.С. Лященко) исследовали совместно с инженерно-техническими работниками завода им. Фрунзе три темы: улучшение органов распределения мотора АМ-42, повышение стойкости и надежности подшипников, химико-теоретическая обработка алюминия и его сплавов14.

Оборонное значение имело также исследование, выполненное в Саратове и Елабуге доц.

А.А. Гриб, о распространении взрывной волны в воздухе и в воде. Приближенный метод решения уравнений взрывной волны был найден проф. А.И. Лебединским15.

В Елабуге научные сотрудники аэродинамической лаборатории ЛГУ М.А. Ковалев, П.Г. Макаров, И.П. Гинзбург, Т.К. Чернова и другие под руководством члена-корреспондента АН СССР В.И. Смирнова разрабатывали теорию полета артиллерийских снарядов и авиабомб16.

Прикладной характер носили труды работников Казанского филиала Центрального аэрогид-родинамического института. Институт работал над совершенствованием эксплуатационных качеств серийных самолетов и выполнил комплекс исследований по статическим испытаниям и аэродинамике. Здесь решался целый ряд возникавших частных задач прочности, в том числе связанных с применением смешанных конструкций17.

Десятки бригад ученых выезжали в города, куда эвакуировались заводы – поставщики боевых машин, буквально дневали и ночевали в цехах, помогали совершенствовать эксплуатационные качества серийных самолетов. Так, Г.С. Бюш-генс вместе с коллегами из ЦАГИ вел доводку автомата путевой устойчивости Пе-2, А.И. Мака-ревский и Н.Н. Корчемкин разрабатывали меры для повышения прочности истребителей Ла-5 и Ла-7. Велись работы по увеличению прочности верхней обшивки крыла Як-3 и Як-918.

В лаборатории прочности плодотворно работала группа в составе М.П. Наумова (руководитель), П.Я. Крупенева и Ю.А. Кустаревой, выполнившая в сентябре 1942 г. комплекс исследований по статическим испытаниям для завода им. Горбунова. Совместно с конструкторским бюро научные сотрудники лаборатории за период с января 1942 г. до середины 1943 г. выполнили 25 заданий по уточнению фактической прочности конструкций для обеспечения требуемого совершенствования летных данных серийных самолетов Пе-2, Пе-8 и У-219. Наряду с этим в лаборатории №3 были подготовлены к печати «Нормы прочности» для серийных самолетов, разработаны инструкции по живучести самолетов Пе-2, ЛаГГ-3 и др.

Опыт конструирования, массовой постройки и боевого применения самолетов получил также отражение в подготовленном учеными ЦАГИ и выпущенном уже в ходе войны новом издании «Руководства для конструкторов». Оно регулярно пересматривалось, пополнялось новым материалом и находилось на уровне последних достижений теории и практики20.

Основное внимание ученых аэродинамической лаборатории было приковано к авиационной промышленности, наращивавшей темпы выпус- ка боевых самолетов. Они устраняли возникавшие в процессе массового выпуска самолетов дефекты их аэродинамики, вырабатывали достаточно простые для быстрого освоения в серийном производстве рекомендации по улучшению летных данных. В тяжелых условиях 1942-1943 гг. ученые научно-исследовательских учреждений по нескольку суток не выходили из лабораторий, где проводились срочные и важные испытания, или работали в цехах авиационных заводов, осваивавших новые рекомендации. В ряде случаев они выезжали на фронт, где внедряли свои рекомендации непосредственно в полевых условиях. В результате эффективной помощи науки наша промышленность непрерывно улучшала летные качества боевых самолетов, как это было, например, с самолетами «Як»21.

В мае-июне 1942 г. по комплексу аэродинамики в трубе КАИ выполнялось исследование крыла – с предкрылками и закрылками, изучалось влияние формы крыла на эффективность элеронов и др.22.

Важные научно-технические, конструкторские задачи самолетостроения и боевого использования самолетов решали ученые ЦАГИ С.А. Чаплыгин, М.В. Келдыш, С.А. Христианович, А.А. Дородницын, Л.Г. Лойцянский, А.Н. Журавченко, К.К. Фе-дяевский, А.И. Макаревский, А.К. Мартынов и другие. В первые же месяцы войны, когда в авиации встал вопрос освоения больших скоростей, конструкторы столкнулись с возникновением сложного и опасного явления – самовозбуждаю-щихся колебаний крыла и хвостового оперения самолета, получившего название «флаттер». Следует отметить, что практически действенное решение проблемы флаттера было найдено учеными ЦАГИ еще в конце 30-х годов, а к началу 40-х они разработали и внедрили методику экспериментального исследования флаттера частей самолета в аэродинамических трубах23.

Крупный вклад в развитие авиационной техники внес научный сотрудник ЦАГИ В.В. Сру-минский (в дальнейшем академик). За теоретическую и экспериментальную разработку и последующее внедрение в серию новых крыльев, состоящих из набора профилей с безотрывным обтеканием концевых сечений, он был удостоен Государственной премии24.

Лучшим доказательством актуальности выполненных в Казанском филиале ЦАГИ испытаний и исследований является то, что «во время войны советская авиация не знала ни одного случая разрушения самолетов из-за неточностей в определении прочности крыла»25.

Одним из важных направлений авиационной науки и техники являлись летные испытания и исследования, которые проводились учеными и специалистами Казанского филиала летно-исследовательского института (ЛИИ). За годы войны разработанные здесь научные методы определения высотноскоростных характеристик самолетов широко использовались не только в испытаниях, связанных с их совершенствованием, но и для периодического летного контроля с целью поддержания необходимого уровня главных летных характеристик боевых самолетов26.

Значительные изыскания по улучшению летно-тактических и эксплуатационных качеств боевых самолетов проводились опытно-конструкторскими бюро (ОКБ) главных конструкторов А.С. Яковлева, С.В. Ильюшина, М.В. Пет-лякова (после его гибели – В.М. Мясищева) совместно с серийно-конструкторскими отделами предприятий. Решая важнейшую задачу – дать фронту боевое, современное и надежное оружие, большой вклад в его разработку и создание вносили представители главного конструктора на Саратовском заводе К.В. Синельщиков, В.Г. Григорьев, конструкторы ОКБ В.В. Шилепчиков, В.А. Алексеев, К.В. Фролов, С.Н. Ширяев, В.А. Сатурин, А.Д. Павлов, И.П. Ильин, Н.Н. Соловьев и другие27.

Таким образом, анализ показывает, что, несмотря на все тяготы военного лихолетья, поволжские ученые успешно справлялись с выполнением стоявших перед ними задач. Диапазон их исследований был очень широк: от решения срочных вопросов, выдвинутых фронтом, до разработки фундаментальных теоретических проблем, ставших основой развития науки в послевоенное время.