Наука против вихревого кольца: преподаватель МАИ Павел Макеев о том, как предсказывает угрозу для вертолётов и учит аэродинамике

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

Он бросил вызов вихревым кольцам и написал по этой теме докторскую диссертацию, а когда читает лекции в аудиториях вуза, чувствует себя немного студентом. Преподаватель кафедры 102 «Проектирование вертолётов» МАИ Павел Макеев признаётся: полюбил свою работу настолько, что она превратилась в увлечение. В интервью Павел Вячеславович рассказал, как его исследование может помочь избежать авиационных катастроф, за что он любит трамваи и Паустовского, и почему не стоит бояться сложных задач. 

Где вы учились, и как в вашей жизни появился МАИ?

Учился я в обычной школе на окраине Москвы. На дворе были 90-е — времена непростые, уровень преподавания, особенно физики, оставлял желать лучшего. Так получилось, что в моём окружении оказались выпускники МАИ, поэтому в девятом классе я пошёл туда на подготовительные курсы. Три года ездил заниматься, подтягивал предметы.

В 2001 году участвовал во внутренней олимпиаде МАИ, по её итогам набрал достаточно баллов для поступления. ЕГЭ тогда не было, и уже в мае я точно знал, что стал маёвцем. Это чувство, пожалуй, вдохновляло не меньше, чем в дальнейшем защита диссертации.

Направление «Вертолётостроение» выбрал по совету. Меня познакомили с Юрием Михайловичем Игнаткиным, который в то время был заведующим кафедрой 102 «Проектирование вертолётов» МАИ и стал моим научным руководителем. Ему и кафедре я обязан своей карьерой.

Если сравнить студенчество в ваше время и сегодня, какие отличия вы видите и что, наоборот, остаётся неизменным?

Меняются технологии, программы, условия обучения, требования. У моего выпуска 2007 года ещё встречались работы, начерченные простым карандашом, без всяких компьютеров. Я и представить тогда не мог, что корпуса МАИ будут выглядеть так, как сейчас. А вот студенты остались такими же. Иногда кажется, поменяйся с ними местами, сядь за парту — и всё будет как прежде. Думаю, те, кто после выпуска остаются работать в университетах, навсегда чувствуют себя в душе немного студентами. 

Совсем недавно вы защитили докторскую диссертацию — это вершина, к которой идут годами. Что почувствовали: радость, облегчение?

Наука и защита диссертации — зачастую разные истории. Подготовка к защите — строго регламентированный процесс, требующий много сил и ресурсов. Он затрагивает все аспекты жизни, включая близких. Так что мы все выдохнули с облегчением. Но после защиты всё только начинается — подготовка, отправка аттестационного дела, ожидание решения Высшей аттестационной комиссии занимают ещё несколько месяцев. В моем случае этот путь завершился совсем недавно, но и это не повод расслабляться: покорение одной вершины лишь открывает дорогу к следующей.

Какова основная цель вашего научного труда? Что вы хотели доказать или изменить?

Одна из нередких причин авиационных происшествий на вертолетах — попадание несущего или рулевого винтов вертолётов в режим вихревого кольца. У несущего винта он возникает при крутом снижении вертолёта с относительно малыми скоростями. Поток, отбрасываемый винтом вниз, на определённом удалении становится сопоставим с набегающим внешним потоком. Струя от винта буквально наталкивается на невидимую стену и разворачивается обратно, начиная циркулировать вокруг него. Винт попадает в крайне неустойчивый режим работы, а вертолёт может резко потерять высоту, что весьма опасно. Помните фокус с кольцами дыма, выпускаемыми изо рта? Это та же физика. Так примерно выглядит вихревое кольцо при визуализации — только оно горизонтальное, огромное и парит вокруг винта.

Целью моей диссертации была разработка и практическое применение методов, позволяющих моделировать режимы вихревого кольца и определять границы области, где они могут возникать. Причём делать это с учётом особенностей конкретного винта: они существенно влияют на то, когда режимы вихревого кольца возникнут, как будут протекать и когда закончатся.

В лётных испытаниях исследовать эти режимы небезопасно и дорого. Экспериментальные исследования на наземных установках также сопряжены с большими трудностями и затратами. Даже CFD-моделирование не может полноценно решить эту задачу — её ресурсоёмкость превышает разумные пределы. Поэтому для решения проблемы я использовал проверенные временем, но значительно модернизированные вихревые методы. Разработанный подход позволяет моделировать режимы вихревого кольца достаточно оперативно и с гораздо меньшими вычислительными затратами.

Можно ли ваши разработки применять на практике, например, при обучении пилотов или создании тренажёров?

Несомненно, поскольку полученные данные о режимах вихревого кольца можно применять для уточнения моделей динамики полёта, используемых в тренажёрах, а также при разработке руководства по лётной эксплуатации вертолёта. Кроме того, было получено много новых сведений о данных режимах, которые уже вошли в мой курс лекций в МАИ.

Вы относите себя к строгим преподавателям?

Не считаю себя строгим преподавателем, но я негативно реагирую на неуважение к своей работе — в первую очередь, на пропуски занятий и попытки обмануть. Бывает, кто-то из преподавателей самоутверждается за счёт студентов, мне это не близко.

Как вы мотивируете студентов не бояться сложных задач и пробовать себя в науке?

Главное — сделать процесс интересным. Наши студенты в основном мотивированные, многие уже работают по специальности. Массово агитировать всех заниматься именно научной стороной аэродинамики нет необходимости. Однако тем, кто проявляет искренний интерес, я всегда помогаю и подсказываю, с чего лучше начать. При этом моя минимальная задача — сделать так, чтобы у всех без исключения сформировались прочная база знаний и умение ориентироваться в аэродинамике. Ведь любой наш выпускник потенциально может стать главным конструктором и вести, например, проект по созданию нового вертолёта. В таком случае ему потребуются фундаментальные знания широкого профиля.

Чем любите заниматься в свободное время? Есть ли у вас хобби?

Свободное время в основном посвящаю семье и детям, но его не так много: нужно постоянно быть в курсе новых научных публикаций, искать материалы для лекций. Специфика нашей профессии такова, что невозможно выйти с работы, условно нажать кнопку и всё забыть. Рабочие вопросы продолжают крутиться в голове. Так что в каком-то смысле моя работа сама стала увлечением.

Если же говорить о хобби в классическом понимании, я с детства увлекаюсь историей. Мне интересно всё, что с ней связано: места, книги, фильмы.

Есть ли место, куда вы любите возвращаться или которое советовали бы всем посетить?

Люблю Москву. Если появляется свободное время, мне нравится проехать через центральную часть города на трамвае или автобусе. Иногда выхожу раньше, чтобы пройтись пешком, рассмотреть дома, почувствовать атмосферу города, просто подумать. Особенно тянет возвращаться в Замоскворечье — Полянка, Ордынка, Пятницкая и всё вокруг. Наверное, сказываются детские впечатления от поездок в «Дом игрушки» на Якиманке.

Какая книга произвела на вас впечатление в последнее время?

Мне близок жанр дневников и воспоминаний — это возможность посмотреть на реальные исторические события, места и выдающихся людей глазами неординарных современников.

Недавно читал дневники Корнея Чуковского, которые он вёл практически всю жизнь. Многие знают его как детского писателя, но после прочтения я совершенно по-новому оценил эту многогранную личность. Особенно ценю Константина Паустовского, его автобиографический цикл «Повесть о жизни». Это тоже воспоминания, но переложенные на язык художественной литературы, написанные невероятно увлекательно и поэтично. 

Что для вас самое ценное в жизни?

Пожалуй, не скажу ничего оригинального: самое ценное для меня — семья и дети. Это тот фундамент, который придаёт смысл всему остальному.