Почему не строят экранопланов гигантов.
1.Введение
2.Что такое экраноплан.
3. Немного истории
4. Так почему же
5. Будут ли они построены
6. Вывод.
7. Источники
1.Введение
Экраноплан - один из перспективных видов транспорта, обладающий уникальными характеристиками. Интерес к нему существует уже несколько десятилетий. Однако, несмотря на ряд выдающихся достижений в области создания больших экранопланов, пока ни один большой экраноплан не дошёл до практического применения. Почему же всё-таки не произошло бума экранопланов, как это произошло с судами на подводных крыльях и судами на воздушной подушке? На этот вопрос я и попытаюсь ответить.
В своей работе я рассматриваю, прежде всего, перспективы создания больших экранопланов. То есть экранопланов массой больше 100 тонн. Объясняется это тем что малые экранопланы уже активно создаются и используются частными фирмами.
3. Что такое экраноплан
Для того что бы ответить на этот вопрос необходимо выяснить, что же такое экраноплан. Экранопланом называют такую разновидность самолёта, которая летает на предельно малых высотах от 1 до 25 метров, используя для этого экранный эффект.
Экранный эффект образуется при полёте самолёта на малой высоте вблизи экранирующей поверхности, коей может быть снег, лед, пустыня, а большинстве случаев вода. Суть экранного эффекта заключается в том, что поток воздуха, отбрасываемый крылом вниз, отражается от экранируемой поверхности и вновь ударяется о крыло, тем самым увеличивая подъёмную силу.
Это позволяет значительно снизить затраты топлива, необходимого для крейсерского полёта. И из этого вытекают главные преимущества экранопланов. Их большая дальность, большая, по меркам кораблей, скорость, низкая высота полёта, скрывающая их от радаров, вездеходность, обусловленная тем, что ударяться воздух может о что угодно. Платой за это становится во первых низкая манёвреенность, обусловленная близостью поверхности, а экраноплану для поворота тоже нужно создавать крен. И большая неустойчивость, которая заставляет либо делать очень широкое треугольное крыло, (так называемая схема Липпиша), либо, устанавливать маленькие крылышки в носу и в хвосте (схема Алексеева), либо делать два больших крыла (Схема Йорга).
Позднее был создан гибрид экраноплана и самолёта, называемый экранолётом. Он, в отличии, от экраноплана может подобно самолёту подниматься на большую высоту и летать вне действия экрана.
Из-за малой высоты полёта и особенностей создания подъёмной силы международная морская организацией и международная организация гражданской авиации разработали специальную классификацию.
Тип А. Непосредственно экраноплан. Это, прежде всего судно, которое сертифицировано для эксплуатации только внутри зоны действия «экранного эффекта». Следовательно, оно подчиняется корабельным требованиям.
Тип В. Судно, которое кратковременно и на ограниченную величину увеличивать высоту полёта за пределы действия «экранного эффекта», но на расстояние от поверхности, не превышающее 150 м (для перелёта через другое судно, препятствие или иных целей). Также подчиняется корабельным требованиям. Максимальная высота такого «перелёта» должна быть меньше, чем минимальная безопасная высота полёта воздушного судна по самолётным требованиям (над морем - 150 м).
Тип С. Этот тип называют экранолётом. Судно, сертифицированное для эксплуатации вне зоны действия «экранного эффекта» при высоте, превосходящей 150 м. Подчиняется корабельным требованиям во всех режимах эксплуатации, кроме «самолётного». В «самолётном» режиме безопасность обеспечивается только самолётными требованиями, с учетом особенностей экранопланов.
4. Немного истории.
Впервые с экранным эффектом столкнулись в двадцатые годы прошлого века. Экранный эффект возникал при посадке самолётов-низкопланов. Самолёт, заходя на посадку, неожиданно переставал снижаться и зависал на одной высоте. Это часто приводило к авариям. Тогда аэродинамика только зарождалась, и авиаторы не могли понять, почему самолёт так себя ведёт. В 30-х годах с появлением аэродинамических труб и стройной теории полёта удалось объяснить появление экранного эффекта. И его попытались использовать. Первым был инженер из далёкой от авиастроения Финляндии Тойво Каарио. Он построил и испытал первый, буксируемый с помощью аэросаней экраноплан. Испытания оказались удачными и он установил на свой аппарат двигатель. Так появился полноценный экраноплан.
В Советском Союзе также велись разработки экранопланов. В частности инженером Гроховским был разработан проект экраноплана амфибии с двумя двигателями, но развития эта идея не получила.
Весьма амбициозные проекты экранопланов существовали в Англии и США, но при их реализации конструкторы столкнулись с массой трудных вопросов. Главными вопросами были: выбор оптимальной аэродинамической компоновки, создание прочных и лёгких антикоррозийных материалов, создание достаточно надёжного и устойчивого к морской воде двигателя. Большинство проектов до реализации не доходило, а те, что доходили, не хотели летать. Военные не нашли идею привлекательной, а фирмы не хотели тратить деньги на рискованные проекты. Так идея экраноплана постепенно заглохла бы, если бы не Александр Липпиш, создатель знаменитой "Кометы" Ме-163. Он смог решить проблему продольной устойчивости, создав используемую до сих пор аэродинамическую схему, получившую название «летающая рыба». В 70-х годах он разработал несколько проектов экранопланов для береговой охраны ФРГ, а его ученик Ханно Фишер даже смог наладить серийный выпуск экранопланов в Австралии.
Впервые по-настоящему гигантские экранопланы начали создавать в СССР в послевоенные годы. Тогда инженер Ростислав Алексеев, получивший Сталинскую премию за создание судов на подводных крыльях, сумел добиться государственного финансирования программы разработки экранопланов. И результат не заставил себя ждать. В 1966 году создаётся знаменитый корабль-макет (КМ), на западе известный как «каспийский монстр».
На тот момент он был самым большим летательным аппаратом в мире с массой 544 тонны.
В 1972 году создаётся "Орлёнок" - первый серийный десантный экраноплан-экранолёт.
Тем временем в ТАНТК им. Бериева, под руководством другого талантливого конструктора Роберта Бартини, создаётся ВВА-14, вертикально взлетающая амфибия.
В 1985 году создаётся экраноплан «Лунь», оснащённый противокорабельными ракетами «Москит».
Но беда приходит, откуда не ждали.
В 1980 году умирает Ростислав Алексеев, на котором держалась
вся программа создания экранопланов.
А в 1984 году умирает министр обороны Устинов, поддерживающий строительство
экранопланов. Новый министр отказывается от экранопланов в пользу подводных
лодок. Затем перестройка и развал СССР, после чего об экранопланах забыли прочно
и надолго. В 2011 году министерство обороны отказалось от дальнейшей
эксплуатации экранопланов. А уже построенный «Лунь» будет в ближайшее время
утилизирован.
Вместе со смертью Ростислава Алексеева умерли и экранопланы гиганты. После его смерти экранопланы гиганты, за исключением «Луня», больше не создавались.
Тем не менее, на этом история экранопланов не закончилась. И от разработок больших перешли к малым. Во второй половине 80-х годов разрабатывается первый гражданский экраноплан «Волга-2», после чего в конце ХХ – начале ХХI века появляется ряд экранопланов и экранолетов таких как «Акваглайд», «Иволга» и другие.
Эти экранопланы разрабатывались, в том числе, и для нужд ФСБ и должны были использоваться для борьбы с браконьерами.
Тем временем, пальма первенства в постройке экранопланов перешла от СССР к КНР. Ещё в 60-е годы, с использованием опыта советских инженеров, было создано несколько проектов экранопланов. А в девяностые годы программа получила большую государственную поддержку и стали появляться целые серии экранопланов, такие как XTW и DY. К сожалению из-за китайской секретности, информации о них крайне мало.
В 2003 году к идее создания экраноплана вернулись в США.
Фирма Boeing разрабатывала экраноплан "Пеликан" для армии США. Он должен был везти груз массой 680 тонн на расстояние в 18500 км и предназначался для скорой переброски войск. Но пока вестей о нём давно не было.
В 2011 году Японскими инженерами был разработан поезд экраноплан.
В отличие от всех других разработок в сфере высокоскоростного наземного транспорта, он использует для движения гладкую поверхность, создать которую гораздо, нежели проложить современную железную дорогу, кроме того, он использует питание от контактной сети, что позволяет значительно повысить его характеристики за счёт снижения массы топлива.
Тем временем в ТАНТК им. Бериева уже много лет ведутся разработки по настоящему гигантских экранопланов-экранолётов, Бе-1000, Бе-2500 и Бе-5000. Но реализации этих проектов ожидать не приходится.
|
7. Так почему же.
На самом деле ответ на этот вопрос лежит на поверхности. Они не так хороши как кажется.
Главным недостатком экранопланов, на мой взгляд является скорость. Скорость в 2-3 раза уступающая современным самолётам. Хотя максимальная скорость экраноплана может достигать 600 км/ч, крейсерская скорость их не превышает 450 км/ч. Современные самолёты способны летать со скоростью более 1000 км/ч, и это остаётся их последнем преимуществом перед поездами, скорость которых уже давно перевалила за 500 км/ч. Если самолёт преодолевает расстояние из Лондона в Нью-Йорк за 6 часов, то экраноплану на это понадобится 14 часов. Именно большое время, необходимое на пересечение океана стало когда-то причиной упадка трансатлантических морских перевозок. Так же транспортные возможности экраноплана сильно ограничивает то что большинство крупных пассажирских аэропортов находится глубоко внутри континента.
В свою очередь для перевозки грузов экраноплан тоже не эффективен. Многие считают что экраноплан выгодно использовать для перевозок высокотарифных грузов, то есть грузов которые нужно возить быстро. Но на самом деле преимущества самолётов более очевидны. Главным препятствием здесь является то что курс экраноплана приходится прокладывать по морю. Возьмём самый вероятный маршрут из Шанхая, морских ворот Азии, в Роттердам, морские ворота Европы. Кратчайшее расстояние между ними 6000 км
Самолёт, летя над сушей, преодолеет это расстояние за 6 часов. Экраноплан в свою очередь вынужден будет идти морем. Кратчайшее расстояние по морю на этом направлении составит 13000 км, но в таком случае экраноплану придётся лететь через северный полюс. И при этом лететь у самой земли, огибая тросы высота которых может достигать десятков метров, и обходя грозовые фронты. а учитывая непогоду, которая и обычные самолёты губит, сможет летать северным путём далеко не каждый день. Таким образом в большинстве случаев лететь придётся южным путём, в обход Азии. А расстояние это будет составлять по самым скромным подсчётам 23000 км. Экраноплан преодолеет это расстояние за 51 час. А учитывая, прохождение Суэцкого канала то все 60 часов. Таким нехитрым образом вся экономичность экраноплана нивелируется тем, что он не может летать, над покрытой горами и лесами сушей.
Причиной же отказа военных от создания экранопланов является то что у военных теоретиков не было и нет до сих пор внятной доктрины наступательного применения экранопланов. Это связано с тем что они, в силу своих особенностей, не могут взаимодействовать ни с самолётами ни с кораблями. Это вынуждает формировать целые соединения из экранопланов, в которых одни экранопланы обеспечивают ПВО, другие артподдержку, третьи противолодочную оборону. Это в свою очередь заставляет строить больше экранопланов, что не каждый военный бюджет потянет.
8. Будут ли они построены
Даже, несмотря на всё я считаю, что есть шанс на то что экраноплан гигант будет построен. Я считаю что есть только одна возможность создать достаточно рентабельный пассажирский экраноплан, это создать экранолёт, который вылетая из обычных аэропортов сможет снижаясь над водой и продолжая движение на экране. Создание такого аппарата потребует прежде всего большой заинтересованности авиаперевозчиков, что в современных кризисных условиях маловероятно.
Так же есть вероятность что военные найдут новое, не известное нам применение экраноплана и создадут большой и мощный экраноплан.
9. Вывод
Преимущества экраноплана в экономичности нивелируются их низкой, по сравнению с самолётами скоростью и невозможностью летать над сушей. Поэтому в ближайшее время не стоит ожидать появления экраноланов гигантов.
В свою очередь малые экранопланы, в связи с освоением
9. Источники
Петров Г. Ф./ Гидросамолеты и экранопланы России: 1910-1999/ 2000 год.
"Моделист конструктор" №9/ 1983
Маскалик, А. И. Экранопланы/ Транспортные суда XXI века 2005 года.
Говорят, что в этот день в ЦРУ все общались исключительно самыми грязными ругательствами. Во время проявки кадров, снятых самолётом-разведчиком U-2, в акватории Каспийского моря было замечено нечто невероятное. Судя по фотографиям, над поверхностью моря летел гигантский самолёт со скоростью около 500 километров в час. Тогда это чудо техники и получило прозвище "Каспийский монстр", а американские разведчики начали разработку по советским экранопланам, едва ли не самым удивительным военным машинам того времени.
Как летит экраноплан
Обычный самолёт для полёта использует подъёмную силу, возникающую за счёт разницы давления над и под плоскостью крыла. По верхней кромке крыльев (в зависимости от угла атаки) воздушный поток проходит быстрее, а под нижней - медленней. Из-за этого сверху от крыльев давление меньше, чем под ними, что и выталкивает летательный аппарат вверх. При этом при снижении самолёта, почти у самой земли, может возникнуть интересный эффект. Его называют экранным, так как поверхность (взлётная полоса или водная гладь) также могут замедлять поток движения воздуха под крылом - и з зоны высокого давления он смещается в зону низкого, но тормозится теперь не только плоскостью крыла, но и приближающейся землёй.
В итоге самолёт словно садится на "воздушную подушку", что приводит к ещё большему нарастанию давления и смещению его от передней части крыльев, как бывает при обычном полёте, к задней. В полётах ранней эпохи воздухоплавания это приводило к тому, что самолёт "клевал носом" при посадке, а то и вовсе совершал сальто. Проблему решили, разместив крылья над кабиной и поставив самолёт на шасси. Но впоследствии инженеры подумали: "А почему бы не применить экранный эффект для движения самого летательного аппарата?"
И создали экранопланы. Мы не случайно упомянули воздушную подушку. Экранопланы ближе всего именно к морским судам, использующим этот принцип. Только воздушная подушка экраноплана создаётся не путём нагнетания воздуха специальными устройствами, а набегающим потоком. Давление под нижней плоскостью крыла повышается, что удерживает технику в полёте над поверхностью воды.
Создаются такие условия только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров), именно поэтому экранопланы используются преимущественно над водой. Они могут летать и над обычной поверхностью, только она должна быть ровной, без деревьев и сильных искривлений рельефа. Например, над поверхностью высохшего солёного озера экраноплан будет летать без проблем.
Из-за специфики полёта управлять экранопланом сложно. Обычному пилоту, пересевшему в кабину такой машины, будет крайне непривычно. Здесь всё иначе: изменение высоты меняет балансировку летательного аппарата, изменение скорости - тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Однако у экраноплана есть множество плюсов по сравнению с современными самолётами и судами, так как они сочетают в себе качества как тех, так и других:
- экранолёты гораздо безопаснее обычных самолётов, так как в случае обнаружения неисправности в полёте амфибия может сесть на воду даже при сильном волнении;
- экранопланы быстрее судов на воздушной подушке, так как достигают скорости в 500 километров в час;
- экранопланы экономичнее, чем самолёты, из-за специфики полёта ;
- экранопланам не нужен аэродром.
Наша школа
В конструкциях экранопланов выделяют две основные школы - советскую, созданную Ростиславом Алексеевым, и западную, первенство в которой принадлежит немецкому, а затем и американскому (после Второй мировой он был перевезён в США, где и трудился до самой смерти) конструктору Александру Липпишу (Alexander Lippisch).
Немецкие экранопланы всегда делались как треугольные летающие крылья, чаще всего без хвостового оперения, устойчивые, но неспособные развить высокую скорость. Советские, а потом и российские разработки, напротив, опирались на прямое крыло. Такая схема требует дополнительных усилий по стабилизации конструкции, но позволяет двигаться с большими скоростями и в самолётном режиме. Есть ещё и тандемная схема, но она пока почти не вышла за рамки теоретической авиации.
Ростислав Алексеев, главный конструктор экранопланов в мире, был кораблестроителем, мечтавшим о настоящем полёте и воплотившим свои мечты в реальность. В 1935 году он поступил в Горьковский индустриальный институт имени Жданова, а в октябре 1941 года (в связи с началом войны экзамены отложили) защитил дипломную работу по теме "Глиссер на подводных крыльях".
Во время войны он работал в должности контрольного мастера выпуска танков на заводе "Красное Сормово". В 1942 году было принято решение о выделении Алексееву помещения и людей для работы по созданию боевых катеров на подводных крыльях. Вчерашний выпускник, он смог заразить своей идеей всех, убедить в возможности заставить катер "летать". В проект Алексеева поверило и управление кораблестроения ВМФ, ему были выделены средства.
Меня так вдохновила забота о моём проекте, это был такой могучий заряд уверенности в необходимости задуманного, что его хватило на десятилетия. Ведь подумать только, ещё в разгаре война, всё подчинено лозунгу "Всё для фронта!", каждая пара рук на счету, а люди думают о завтрашнем мирном дне
Ростислав Алексеев
Разработка затянулась на долгие годы, уже после войны в 1957 году Алексеев представил судно на подводных крыльях "Ракета" на суд мировой общественности, приведя корабль в Москву в дни Международного фестиваля молодёжи и студентов. С этого момента в мире началось скоростное судостроение. Все советские суда на подводных крыльях - "Метеоры", "Буревестники", "Кометы" - построены Ростиславом Алексеевым.
Рождение монстра
Алексеев начал создавать экранопланы в 1962 году. При этом он видел своей задачей совмещение в экраноплане возможностей обычного самолёта и, собственно, экранолёта. По его задумке, использовать эту технику предполагалось как над поверхностью воды, так и на высоте до 7500 метров. Для проверки возможностей экранопланов им была создана экспериментальная модель КМ "Корабль-макет". Однако зарубежные специалисты расшифровали эти буквы по-своему "Каспийский монстр" (Kaspian Monster).
Экраноплан имел размах крыла почти 38 метров, длину 92 метра, максимальную взлётную массу 544 тонны. До появления самолёта Ан-225 "Мрия" это был самый тяжёлый летательный аппарат в мире. 22 июня 1966 года, перед рассветом, с волжского причала спустили на воду самый крупный на то время летательный аппарат на планете.
Сразу после выпуска с завода встала проблема перемещения экраноплана к месту испытаний. Почти месяц полупритопленный, с отстыкованным крылом, накрытый маскировочной сеткой экраноплан буксировали по Волге из Горького на полигон в Каспийск. По соображениям секретности шли только ночью, днём "монстр" отдыхал в тени маскировочной сетки.
В 1966 году "Каспийский монстр" наконец вышел на испытания, которые проводились на специально созданной испытательно-сдаточной станции на Каспийском море в районе города Каспийска (Дагестан). Долгих 15 лет шли тесты этого чуда техники, пока не случилась авария в 1980 году из-за ошибки пилотирования. Обошлось без жертв, более того, экраноплан ещё неделю оставался на плаву, однако попыток спасти его предпринято не было. Он так и затонул в Каспийском море.
Первый полет "Орлёнка"
В начале 70-х годов конструкторское бюро Алексеева получает заказ на создание военного экраноплана, и 3 ноября1979 года первый в мире десантный корабль-экранолёт "Орлёнок" был принят как боевая единица в состав военно-морского флота. Он получил штатный номер МДЭ-160 (малый десантный экраноплан).
"Орлёнок" имел вовсе не маленькое полное водоизмещение в 122 тонны, развивал скорость в 216 узлов и мог перевозить 200 десантников в полной боевой выкладке или 28 тонн груза. Малый десантный экраноплан предназначался для переброски морских десантов на дальность до 1500 километров, с возможностью взлёта при высоте волн до двух метров. Погрузка и выгрузка людей и техники осуществлялись через откидывающуюся вправо носовую часть.
Всего было создано пять таких уникальных для своего времени машин. К сожалению, в 1984 году умер министр обороны Дмитрий Устинов, который поддерживал идею строительства флота десантных экранопланов. Новый министр обороны Сергей Соколов закрыл программу, пустив высвободившиеся деньги на строительство атомных подводных лодок. Но даже это не остановило процесс создания одного из самых уникальных военных транспортных средств в мире - экраноплана "Лунь".
"Лунь" - птица гордая
Ростислав Алексеев уже не увидел полёта этого экраноплана, ставшего выражением всех его идей и мыслей. 14 января 1980 года, находясь на испытаниях модели нового пассажирского экранолёта, во время спуска на воду он получил травмы. Две операции не помогли, и самый главный творец экранопланов в мире скончался 8 февраля 1980 года. В это время конструкторские работы по проекту "Лунь" уже были завершены, оставалось дождаться начала строительства.
В 1983 году был заложен первый и, как потом окажется, последний тяжёлый ударный экраноплан -ракетоносец проекта 903. В 1986 году эта поражавшая воображение махина была готова. Ставший продолжением идей "Каспийского монстра" экраноплан был предназначен для борьбы с надводными кораблями путём нанесения ракетного удара в условиях слабого противодействия со стороны средств воздушного нападения врага.
По сути, "Лунь" - это охотник на авианосцы, способный с огромной скоростью подойти к ордеру противника и отстреляться ракетами, оставаясь в зоне недосягаемости. Вооружённый шестью пусковыми установками с противокорабельными ракетами "Москит", "Лунь" мог нанести свой удар с расстояния в 120 километров, при этом пролетев над водой до 2000 километров, оставаясь практически невидимым для радаров противника.
Размах крыла этой птицы 44 метра, а площадь - 550 квадратных метров. Внутри крыла находятся четыре отсека с топливом для восьми двигателей НК-87. Длина этого экраноплана 73 метра, а высота сравнима с пятиэтажным домом - 19 метров.
Изначально планировалось создать восемь ракетных экранопланов типа "Лунь", однако из-за финансовых проблем и военной нецелесообразности эти планы реализовать не удалось. В настоящее время "Лунь" списан и законсервирован в сухом доке на территории завода "Дагдизель " в Каспийске. Вся секретная электроника пылится на секретных складах, откуда, наверное, больше никогда не будет возвращена. Можно посмотреть на это чудо советской инженерной мысли из космоса, пройдя по ссылке в Google-карты и вбив следующие координаты (42°52′54″ с.ш. 47°39′24″ в.д.).
За рубежом
Самым громким зарубежным проектом стал Boeing Pelican - военный экраноплан с возможностью переброски 1200 тонн за раз. Дальше разработок он не пошёл, концепция оказалась слишком огромной и малореализуемой даже по меркам не особо считающих деньги американских военных.
Аппарат должен был совершать полёт на высоте около десяти метров над морем, имея возможность подниматься на высоту в 6000 метров для полётов над сушей или обхода штормов. За один раз Pelican смог бы поднять до 17 танков M1 Abrams или почти 200 морских 20-футовых контейнеров. Однако с 2013 года об этом проекте ничего не слышно.
Была информация о постройке крупного экраноплана Южной Кореей, однако и этот проект в настоящее время заморожен.
Современное состояние
В настоящее время серьёзного производства экранопланов в России нет. Есть разрозненные компании, занимающиеся созданием небольших экранолётов. Время от времени возникают идеи о возрождении советской школы, однако они так и остаются не более чем прожектами. Более того, в России полностью отсутствует нормативно-правовая база, регламентирующая эксплуатацию экранопланов. Производители этого вида техники столкнулись с трудностями: им не удаётся собрать полный комплект разрешений на использование такого вида транспорта. Причём ни по одному из трёх назначений экранопланов: военному, спасательному и гражданскому. Огромное количество различных бюрократических организаций и отсутствие чёткой правовой базы превращают рядовую ситуацию по сертификации воздушного судна в неразрешимую проблему.
В России до сих пор даже не смогли решить проблему перевозки "Луня" и организации музея. Так до сих пор он и ржавеет потихоньку, начиная разваливаться на куски. У огромной страны не нашлось возможностей ни на сохранение советских технологий, ни на их перевод на гражданские коммерческие рельсы.
Однако вполне возможно, что сейчас экранопланы могут получить новое развитие. Дело в том, что для освоения Арктики они станут одним из наиболее удобных вариантов - способные преодолевать большие расстояния, не обращая внимания на то, лёд или вода находятся у них под крылом. Посмотрим, может быть, уже скоро мы вновь увидим низкий полёт этих удивительных аппаратов.
Эффект экрана
Воздушные потоки под экранопланом, изображённые художником
По сути, экранный эффект - это та же воздушная подушка , только образуемая путём нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком. То есть «крыло» таких аппаратов создаёт подъёмную силу не только за счёт разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолётов), а дополнительно за счёт повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров) Эта высота соизмерима с длиной средней аэродинамической хорды (САХ ) крыла. Поэтому крыло у экраноплана стараются выполнить с небольшим удлинением.
Эффект экрана связан с тем, что возмущения (рост давления) от крыла достигают земли (воды), отражаются и успевают дойти до крыла. Таким образом, рост давления под крылом получается большим. Скорость распространения волны давления, конечно, равна скорости звука. Соответственно, проявление экранного эффекта начинается с
,
где l - ширина крыла (хорда крыла), V - скорость звука , h - высота полёта, v - скорость полёта.
Чем больше САХ крыла, ниже скорость полёта и высота - тем выше экранный эффект:
Традиционно на скоростях полётов у самой земли принято считать высотой действия экрана половину хорды крыла. Это даёт высоту порядка метра. Но у достаточно больших экранопланов высота полёта «на экране» может достигать 10 и более метров.
Центр давления (общая точка приложения силы) экранного эффекта находится ближе к задней кромке, центр давления «обычной» подъёмной силы - ближе к передней кромке, поэтому, чем больше вклад экрана в общую подъёмную силу, тем больше центр давления смещается назад. Это приводит к проблемам балансировки. Изменение высоты меняет балансировку, изменение скорости - тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Поэтому управление экранопланом требует специфических навыков.
Достоинства экранопланов и экранолётов
Недостатки
- одним из серьёзных препятствий регулярной эксплуатации экранопланов является то, что место их предполагаемых полётов (вдоль рек) очень точно совпадает с зонами максимальной концентрации птиц ;
- управление экранопланом отличается от управления самолётом и требует специфических навыков;
- экраноплан «привязан» к поверхности и не может лететь над неровной поверхностью; этого недостатка лишён экранолёт ;
- хоть полет «на экране» и связан с меньшими энергетическими затратами, нежели у самолета, однако процедура старта требует большей тяговооруженности, сравнимой с таковой у транспортного самолета, и соответственно применения дополнительных стартовых двигателей, не задействованных на маршевом режиме (для крупных экранопланов), либо особых стартовых режимов для основных двигателей, что ведет к дополнительному расходу топлива;
- низкая маневренность, так как экраноплан, как и самолет, для изменения направления движения должен создавать центростремительную силу, единственным источником которой является крыло. При высоте полета порядка САХ крыла возможные крены очень малы, а радиусы поворотов слишком велики.
Конструкции экранопланов
В конструкциях экранопланов можно выделить две школы: советскую (Ростислав Алексеев) с прямым крылом и западную (Александер Мартин Липпиш (на нем. )) с треугольным крылом обратной стреловидности с выраженным обратным поперечным V. Схема Р. Е. Алексеева требует большей работы по стабилизации, но позволяет двигаться с большими скоростями и в самолётном режиме. Схема Липпиша включает средства снижения избыточной устойчивости (крыло с обратной стреловидностью и обратное поперечное V), что позволяет снизить недостатки балансировки экраноплана в условиях небольших размеров и скоростей.
Третьей предложенной схемой стала тандемная схема Г. Йорга (ФРГ) , однако несмотря на ряд преимуществ (автоматическая стабилизация) последователей пока не имеет.
Также идею экранного эффекта используют суда с динамической воздушной подушкой. В отличие от экранопланов высота их полета ещё ниже, но по сравнению с судами на подводных крыльях и на воздушной подушке они могут иметь большую скорость при меньших затратах энергии.
История развития
Открытие эффекта экрана и начало использования
Одной из первых отечественных работ, которая относилась к исследованиям экранного эффекта, является работа Б. Н. Юрьева «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Затем, уже в 1930-е годы, проводились теоретические исследования экранного эффекта В. В. Голубевым, Я. М. Серебрийским, Ш. Я. Биячуевым и другими. В 1932 году известный авиационный инженер, изобретатель и авиаконструктор П. И. Гроховский разработал проект экраноплана-амфибии с двумя двигателями, аэродинамическая компоновка которого характерна для некоторых экранопланов наших дней.
При разработке экранопланов конструкторские фирмы многих государств столкнулись со множеством технических проблем, начиная от проблемы выбора антикоррозийных материалов и заканчивая проблемами устойчивости в полёте. Правительства этих стран отказались поддержать проекты, а разрабатывать «на свой страх и риск» фирмы не решились. Если конструкции и были разработаны, то так и остались в виде чертежей.
В первом испытательном полёте экраноплан КМ пилотировали В. Ф. Логинов и Р. Е. Алексеев. Дальнейшие испытания проводили ведущие лётчики-испытатели Д. Т. Гарбузов, В. Ф. Трошин Все эти работы проводились в системе Министерства судостроительной промышленности.
Работы Роберта Бартини
На основе своего проекта самолёта-летающее крыло с переменной стреловидности (Т-203 - прототип Ту-144 и французского Конкорда) и исследований по проекту, Р. Л. Бартини , представляет в 1955 году проект сверхзвуковой летающей лодки-бомбардировщика средней дальности А-55. Было продуто свыше 40 моделей, написано до 40 томов отчетов, исследованы режимы взлета с воды и возможности длительного его пребывания на плаву. После различных проектов, развивающих А-55 (это были: А-57 - стратегический бомбардировщик - летающая лодка, Е-57 - гидросамолет-бомбардировщик, носитель крылатой ракеты К-10 и ядерной бомбы, Р-57(Ф-57) - сверхзвуковой фронтовой бомбардировщик, Р-АЛ (1961) - дальний разведчик с ядерной силовой установкой) Бартини подошёл вплотную к разработке экраноплана .
В течение долгих лет Р. Л. Бартини разработал «Теорию межконтинентального транспорта земли» с оценкой транспортной производительности судов, самолетов и вертолетов. В результате этих исследований он определил, что оптимальным транспортным средством является амфибийный аппарат, с вертикальным взлётом и посадкой (СВВП) или с использованием воздушной подушки, имеющий грузоподъемность больших судов, а скорость и оборудование - как у самолетов. Он начал исследования экраноплана с подводными крыльями, после чего создал проект экранолёт СВВП-2500 с взлетной массой 2500 тонн в виде летающего крыла с квадратным центропланом и консолями и силовой установкой из подъемных и маршевых двигателей.
США
К сожалению, в настоящее время, по финансовым причинам, работы по развитию этого поколения экранопланов остановлены, а ЗАО «АТТК» признано банкротом .
На третьем международном гидроавиасалоне «Геленджик-2000», который проходил на Чёрном море с 6 по 10 сентября 2000, КБ «Сухой» впервые продемонстрировал свою новую разработку - экранолёт С-90 . Главный конструктор экранолёта Александр Поляков. Новый летательный аппарат предназначен для пассажирских и грузовых перевозок в интересах различных ведомств, в том числе силовых. Он может использоваться в трёх режимах - как самолёт, экраноплан и судно на воздушной подушке. Максимальный вес экранолёта в первом варианте 7900 кг, во втором - 9500 кг и в третьем - 10 500 кг. Коммерческая нагрузка - 2500, 3100 и 4500 килограммов соответственно. Диапазон высот полёта - от 0,5 метра до 4000 метров. Дальность - свыше 3000 километров.
Китай
Китай готов стать лидером в разработке экранопланов
Представители китайского Инженерно-строительного университета в Шанхае объявили, что заканчивают разработку проектов нескольких моделей экранопланов - высокоскоростных транспортных средств, летающих на небольшой высоте над поверхностью воды. Уже до конца этого десятилетия планируется начать опытное производство аппаратов грузоподъемностью от 10 до 200 т, а к 2017 году на регулярные транспортные перевозки выйдет более экранопланов, способных перевозить грузы массой более 400 тонн. Подобные суда станут незаменимым средством для скоростного пассажирского и грузового сообщения между островами Юго-Восточной Азии.
Владимир Гаврилов
Перспективы
У экранопланов-амфибий большие перспективы в области спасения людей, потерпевших бедствие на море. Единственное, чем в данной ситуации может помочь самолёт, - сбросить спасательный груз на воду; вертолёт обладает малой вместительностью, а водные суда - малой скоростью, а значит, и придут на помощь не сразу. Спасательный экраноплан может приводняться, а на его борту может размещаться целый медицинский центр для обеспечения помощи раненым. И такие проекты уже разрабатываются.
У экранопланов также большие перспективы в области пассажирских и грузовых перевозок, как международных, так и для внутренних нужд отдельных регионов и организаций. Международные «трассы» экранопланов будут в разы короче, чем используемые сегодня железнодорожные, автомобильные или морские маршруты.
Экранопланы могут быть использованы для перевозки грузов и участников научных экспедиций в Арктике и Антарктиде .
Разработаны проекты пассажирских грузоперевозок над акваториями и льдами Арктики . Это позволит выполнять грузоперевозки в северных портах круглогодично, независимо от сезона.
Интересен экраноплан и военным, как и раньше, для переброса десанта и военной техники, а также обнаружения и уничтожения подводных лодок, пуска крылатых ракет .
Среди космических проектов использования экранопланов можно выделить два направления.
Классификация в Международной морской организации
Российский экраноплан Aquaglide 2
В 1992-2002 годы в Международная морская организация (ИМО), при активном участии Российской Федерации, была осуществлена работа по разработке, согласованию и введению в действие изменений в «Международные правила предупреждения столкновения судов в море» (МППСС-72), а также разработано первое международное «Временное руководство по безопасности экранопланов».
Тем самым было констатировано международное признание экранопланов как нового перспективного морского транспортного средства и создана юридическая основа для развития этого вида транспорта и его коммерческой эксплуатации на международных линиях.
В соответствии с классификацией ИМО, экранопланы подразделяются на три типа:
- Тип А - экранопланы, которые способны эксплуатироваться только на высотах действия «эффекта экрана» (высота полета не более размера хорды крыла);
- Тип В - экранопланы, способные кратковременно и на ограниченную величину увеличивать высоту полета над экраном;
- Тип С - экранопланы, способные на длительное время отрываться от экрана на неограниченную высоту полета (экранолёты).
Для всех экранопланов основным режимом эксплуатации является полёт в непосредственной близости к поверхности с использованием «экранного эффекта» Это означает, что они постоянно находятся внутри сферы эксплуатации обычных судов и должны подчиняться «Международным правилам предупреждения столкновений судов на море». В связи с этим, совместным решением ИМО и Международной организации гражданской авиации (ИКАО) экраноплан рассматривается не как самолёт, который может плавать, а как судно, способное летать.
Поскольку некоторые экранопланы обладают способностью увеличивать высоту полёта за пределы действия «экранного эффекта» и даже летать на такой высоте, где действуют авиационные правила, то, для разделения сферы юрисдикции ИМО и ИКАО все экранопланы были разделены в «Руководстве» на три типа по их способности и наличию разрешения на эксплуатацию и за пределами высоты действия «экранного эффекта»:
- Тип А - судно, которое сертифицировано для эксплуатации только внутри зоны действия «экранного эффекта». Такие суда во всех режимах эксплуатации подчиняются требованиям ИМО;
- Тип В - судно, которое сертифицировано кратковременно и на ограниченную величину увеличивать высоту полёта за пределы действия «экранного эффекта», но на расстояние от поверхности, не превышающее 150 м (для перелёта через другое судно, препятствие или иных целей). Также подчиняется требованиям ИМО. Максимальная высота такого «перелёта» должна быть меньше, чем минимальная безопасная высота полёта воздушного судна по требованиям ИКАО (над морем - 150 м). Ограничение высоты в 150 м контролируется ИКАО;
- Тип С - судно, сертифицированное для эксплуатации вне зоны действия «экранного эффекта» при высоте, превосходящей 150 м. Подчиняется требованиям ИМО во всех режимах эксплуатации, кроме «самолётного». В «самолётном» режиме безопасность обеспечивается только требованиями ИКАО, с учетом особенностей экранопланов.
См. также
- Поезд-экраноплан
Советские
- Лунь - экраноплан-ракетоносец, предназначенный для уничтожения авианосцев
Российские
- Иволга ЭК-12П (экраноплан) - всесезонное экономичное транспортное средство многоцелевого назначения
- С-90 (экранолёт) - многофункциональное авиационное транспортное средство безаэродромного базирования
- Акваглайд-5
Примечания
- Пятиместный пассажирский экраноплан "Акваглайд-5"
- КОНЦЕПЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ЭКРАНОПЛАНОВ
- Волга-2 многоцелевой легкий экраноплан.
- VortexCell2050 (англ.)
- Сравнительный анализ вараиантов структуры системы измерения параметров полета на малых высотах. Проф. А. В. Небылов, Сукрит Шаран, Сборник трудов 17-ого Симпозиуме IFAC по автоматического управлению в аэрокосмических системах, Тулуза, Франция, 2007
- Российская финансово-промышленная группа «Скоростной флот»
- Малая верфь
- Cиницын Д. Н., Маскалик А. И. Первый гражданский экраноплан «Амфистар».
- ЗАО «АТТК» - история скоростного судостроения - С-Пб., изд. «Судостроение», 1999 г. - 112с.
- Максим Калашников Экранопланы - будущее России // альманах Восток, Выпуск: N 5 (41), декабрь 2006г, очерк
- Московская «Арктическая торгово-транспортная компания» намерена в 2008 году завершить реконструкцию цеха для производства экранопланов в Чкаловске
- http://www.sostav.ru/news/2003/04/09/gl49/ Арктическая торгово-транспортная компания (АТТК) купила в Нижегородской области площадку для производства и испытания экранопланов
- Решение Арбитражного суда г. Москвы (решение от 22.12.2011, дело №А-40-139490/10)
- Тяжелые экранопланы и многоразовые космические аппараты: перспективный тандем Э. А. АФРАМЕЕВ, кандидат технических наук (ЦНИИ им. Крылова), «Вестник авиации и космонавтики» № 4 2001
- Грузопассажирский экраноплан водоизмещением до 10 тонн "Орион-20"
- Экранопланы для морских пограничников будут строить в Петрозаводске
- В России возобновится производство «каспийских монстров» , lenta.ru (Проверено 18 июля 2010)
- Экранопланы нового поколения появятся в России к 2016 году
- ИТАР-ТАСС, 27.09.07 г. Сообщение «Южная Корея намерена в 2012 году приступить к коммерческой эксплуатации экранопланов»
- Аналитический интернет-журнал РПМонитор: Великое арктическое противостояние
Литература
- Петров Г. Ф. Гидросамолеты и экранопланы России: 1910-1999 . - Русавиа, 2000. - 248 с. - 3000 экз. - ISBN 5-900078-05-1
- Lange R. H. and Moor J.W. Large wing-in-ground effect transport aircraft. Journal of Aircraft, 1980, v 17,IV, N 4, p 260-266.
Ссылки
- ОАО «ЦКБ по СПК им. Р. Е. Алексеева» - Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им. Р. Е. Алексеева
- Экранопланы. На грани двух стихий - сайт посвящённый экранопланам
- Научно-Технический Центр «Сарган» - разработка и проектирование экранопланов
- The WIG page (англ.)
- Арктическая торгово-транспортная компания (АТТК) купила в Нижегородской области площадку для производства и испытания экранопланов
- Российский малый экраноплан «Aquaglide 5» , ИЛА-2006, Берлин
Экранопла́н (от экран + [аэро ]план ; в официальной советской классификации судно на динамической воздушной подушке ) - высокоскоростное транспортное средство , аппарат, летящий в пределах действия аэродинамического экрана , то есть на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности воды, земли, снега или льда. При равных массе и скорости площадь крыла экраноплана намного меньше, чем у самолёта . По международной классификации (ИМО) относятся к морским судам .
Согласно определению, сформулированному в принятом ИМО «Временном руководстве по безопасности экранопланов», экраноплан - это многорежимное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе или их частях, которые предназначены для использования действия «экранного эффекта».
Экранопланы способны эксплуатироваться на самых различных маршрутах, в том числе и тех, которые недоступны для обычных судов. Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью , чем у других скоростных судов, экранопланы практически всегда обладают амфибийными свойствами. Помимо водной глади они способны передвигаться над твёрдой поверхностью (земля, снег, лёд) и базироваться на ней. Экраноплан, таким образом, объединяет в себе лучшие качества судна и самолёта.
Экранопланы, способные на длительное время отрываться от экрана и переходить в «самолётный» режим полёта, называются экранолётами .
Энциклопедичный YouTube
-
1 / 5
По сути, экранный эффект - это та же воздушная подушка , только образуемая путём нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком. То есть «крыло» таких аппаратов создаёт подъёмную силу не только за счёт разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолётов), а дополнительно за счёт повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров). Эта высота соизмерима с длиной средней аэродинамической хорды (САХ ) крыла. Поэтому крыло у экраноплана стараются выполнить с небольшим удлинением.
Эффект экрана связан с тем, что возмущения (рост давления) от крыла достигают земли (воды), отражаются и успевают дойти до крыла. Таким образом, рост давления под крылом получается большим. Скорость распространения волны давления, конечно, равна скорости звука. Соответственно, проявление экранного эффекта начинается с
h ≤ l ⋅ V 2 ⋅ v {\displaystyle {\mathbf {h} \leq {\mathbf {l} \cdot \mathbf {V} \over 2\cdot \mathbf {v} }}} ,где l - ширина крыла (хорда крыла), V - скорость звука , h - высота полёта, v - скорость полёта.
Чем больше САХ крыла, ниже скорость полёта и высота - тем выше экранный эффект:
Традиционно на скоростях полётов у самой земли принято считать высотой действия экрана половину хорды крыла. Это даёт высоту порядка метра. Но у достаточно больших экранопланов высота полёта «на экране» может достигать 10 и более метров.
Центр давления (общая точка приложения силы) экранного эффекта находится ближе к задней кромке, центр давления «обычной» подъёмной силы - ближе к передней кромке, поэтому, чем больше вклад экрана в общую подъёмную силу, тем больше центр давления смещается назад. Это приводит к проблемам балансировки. Изменение высоты меняет балансировку, изменение скорости - тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Поэтому управление экранопланом требует специфических навыков.
Конструкция
Одной из первых отечественных работ, которая относилась к исследованиям экранного эффекта, является работа Б. Н. Юрьева «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Затем, уже в 1930-е годы, проводились теоретические исследования экранного эффекта В. В. Голубевым, Я. М. Серебрийским , Ш. Я. Биячуевым и другими. В 1932 году известный авиационный инженер, изобретатель и авиаконструктор П. И. Гроховский разработал проект экраноплана-амфибии с двумя двигателями, аэродинамическая компоновка которого характерна для некоторых экранопланов наших дней.
При разработке экранопланов конструкторские фирмы многих государств столкнулись со множеством технических проблем, начиная от проблемы выбора антикоррозийных материалов и заканчивая проблемами устойчивости в полёте. Правительства этих стран отказались поддержать проекты, а разрабатывать «на свой страх и риск» фирмы не решились. Если конструкции и были разработаны, то так и остались в виде чертежей.
В первом испытательном полёте экраноплан КМ пилотировали В. Ф. Логинов и Р. Е. Алексеев. Дальнейшие испытания проводили ведущие лётчики-испытатели Д. Т. Гарбузов, В. Ф. Трошин Все эти работы проводились в системе Министерства судостроительной промышленности.
Работы Роберта Бартини
На основе своего проекта самолёта-летающее крыло переменной стреловидности (Т-203 - прототип Ту-144 и французского Конкорда [ ]) и исследований по проекту, Р. Л. Бартини , представляет в 1955 году проект сверхзвуковой летающей лодки-бомбардировщика средней дальности А-55. Было продуто свыше 40 моделей, написано до 40 томов отчётов, исследованы режимы взлета с воды и возможности длительного его пребывания на плаву. После различных проектов, развивающих А-55 (это были: А-57 - стратегический бомбардировщик - летающая лодка, Е-57 - гидросамолет-бомбардировщик, носитель крылатой ракеты К-10 и ядерной бомбы, Р-57(Ф-57) - сверхзвуковой фронтовой бомбардировщик, Р-АЛ (1961) - дальний разведчик с ядерной силовой установкой) Бартини подошёл вплотную к разработке экраноплана .
В течение долгих лет Р. Л. Бартини разрабатывал «Теорию межконтинентального транспорта земли» с оценкой транспортной производительности судов, самолетов и вертолетов. В результате этих исследований он определил, что оптимальным транспортным средством является амфибийный аппарат, с вертикальным взлётом и посадкой (СВВП) или с использованием воздушной подушки, имеющий грузоподъемность больших судов, а скорость и оборудование - как у самолетов. Он начал исследования экраноплана с подводными крыльями, после чего создал проект экранолёт СВВП-2500 с взлётной массой 2500 тонн в виде летающего крыла с квадратным центропланом и консолями и силовой установкой из подъемных и маршевых двигателей.
США
В настоящее время по финансовым причинам работы по развитию этого поколения экранопланов остановлены, а ЗАО «АТТК» признано банкротом .
На третьем международном гидроавиасалоне «Геленджик-2000», который проходил на Чёрном море с 6 по 10 сентября 2000, КБ «Сухой» впервые продемонстрировал свою новую разработку - экранолёт С-90 . Главный конструктор экранолёта Александр Поляков. Новый летательный аппарат предназначен для пассажирских и грузовых перевозок в интересах различных ведомств, в том числе силовых. Он может использоваться в трёх режимах - как самолёт, экраноплан и судно на воздушной подушке. Максимальный вес экранолёта в первом варианте 7900 кг, во втором - 9500 кг и в третьем - 10 500 кг. Коммерческая нагрузка - 2500, 3100 и 4500 килограммов соответственно. Диапазон высот полёта - от 0,5 метра до 4000 метров. Дальность - свыше 3000 километров.
В 2010 году КБ «Небо плюс море» при техническом центре, руководимом летчиком-космонавтом Юрием Викторовичем Романенко , создало 24-х местный экранолёт «Буревестник-24 » с полезной нагрузкой 3.5 т.
Центральное конструкторское бюро имени Алексеева, известное как разработчик «Каспийского монстра », намерено в ближайшее время возобновить проектные и опытно-конструкторские работы по созданию экранопланов . ОАО "НПП «Радар ммс» совместно с ЦКБ им. Алексеева разработали план, согласно которому возможен выпуск первых экранопланов нового поколения большой грузоподъемностью от 50 до 600 тонн . Предполагается также вести разработку транспортных и грузопассажирских экранопланов грузоподъемностью, вплоть до 2-3 тысяч тонн .
Судостроительная компания «Аэроход» (г. Нижний Новгород) с 2014 года проводит испытания одноместной модели судна на воздушной подушке с аэродинамической разгрузкой «Тунгус» (экраноплан с воздушной подушкой). По результатам испытаний планируется начать разработку и постройку аппаратов пассажировместимостью от 4 до 70 человек.
В 2015 году завершена работа по проектированию морского экраноплана А-050 .
Китай
Южная Корея
В сентябре 2007 года правительство Южной Кореи объявило о планах строительства к 2012 году предназначенного для коммерческих целей крупного экраноплана. Ожидается, что аппарат будет способен перевозить до 100 тонн грузов со скоростью 250-300 км в час. Его масса будет равна 300 тонн, размеры - 77 метров в длину и 65 метров в ширину. На разработку экраноплана правительство выделяет на ближайшие пять лет 91,7 млн долларов. К разработке такого летательного аппарата, пишет агентство Ёнхап, Южная Корея приступила ещё в 1995 году .
Китай готов стать лидером в разработке экранопланов
Представители китайского Инженерно-строительного университета в Шанхае объявили, что заканчивают разработку проектов нескольких моделей экранопланов - высокоскоростных транспортных средств, летающих на небольшой высоте над поверхностью воды. Уже до конца этого десятилетия планируется начать опытное производство аппаратов грузоподъемностью от 10 до 200 т, а к 2017 году на регулярные транспортные перевозки выйдет более экранопланов, способных перевозить грузы массой более 400 тонн. Подобные суда станут незаменимым средством для скоростного пассажирского и грузового сообщения между островами Юго-Восточной Азии.
Владимир Гаврилов
Перспективы
У экранопланов-амфибий большие перспективы в области спасения людей, потерпевших бедствие на море. Единственное, чем в данной ситуации может помочь самолёт, - сбросить спасательный груз на воду; вертолёт обладает малой вместительностью, а водные суда - малой скоростью, а значит, и придут на помощь не сразу. Спасательный экраноплан может приводняться, а на его борту может размещаться целый медицинский центр для обеспечения помощи раненым. И такие проекты уже разрабатываются.
У экранопланов также большие перспективы в области пассажирских и грузовых перевозок, как международных, так и для внутренних нужд отдельных регионов и организаций. Международные «трассы» экранопланов будут в разы короче, чем используемые сегодня железнодорожные, автомобильные или морские маршруты.
Экранопланы могут быть использованы для перевозки грузов и участников научных экспедиций в Арктике и Антарктиде .
Разработаны проекты пассажирских грузоперевозок над акваториями и льдами Арктики . Это позволит выполнять грузоперевозки в северных портах круглогодично, независимо от сезона.
Интересен экраноплан и военным, как и раньше, для переброса десанта и военной техники, а также обнаружения и уничтожения подводных лодок, пуска крылатых ракет .
Среди космических проектов использования экранопланов можно выделить два направления.
Распад Советского Союза поставил крест на реализации многих интересных научно-технических проектов, большая часть которых касалась военной сферы. Одной из самых необычных советских разработок были экранопланы – летательные аппараты, использующие для полета так называемый экранный эффект. Согласно международной классификации (ИМО), эти аппараты относятся к морским судам.
Подобные аппараты можно использовать для различных целей: для перевозки грузов и пассажиров, выполнения спасательных миссий, морского патрулирования, но советские экранопланы разрабатывались в первую очередь для военных нужд.
История создания экранопланов в СССР связана с именем талантливого конструктора Ростислава Алексеева.
Результатом многолетней работы Алексеева и его подчиненных стало создание ударного ракетного экраноплана «Лунь» (проект 903). В рамках этого проекта был построен один аппарат, хотя изначально планировалось изготовить восемь экранопланов. Основной его задачей было уничтожение авианосцев и других крупных кораблей противника. На Западе «Лунь» получил прозвище «Каспийский монстр». Большинство характеристик этого летательного аппарата никто не смог превзойти до сих пор.
В СССР этот проект был абсолютно секретным, конструкторам запрещалось даже произносить слово «экраноплан», в западной литературе подобные летательные аппараты обозначают аббревиатурой WIG (от Wing-In-Ground effect).
За счет чего экраноплан летает
Принцип полета экранопланов мало похож на те, что используются обычными самолетами или кораблями на воздушной подушке. Экраноплан поддерживается в воздухе также за счет воздушной подушки, но она не нагнетается специальными двигателями, а возникает за счет набегающего потока.
Обычный самолет взлетает и летит, потому что форма и профиль его крыла создает над его плоскостью давление ниже, чем под ней. У экраноплана все не так. За счет воздушных возмущений под его крылом создает область повышенного давления, которая достигает поверхности и отражает обратно. Это так называемый экранный эффект. Создать его можно только на очень небольших высотах. Он зависит от формы крыла и его удлинения, поэтому крыло самолета и экраноплана сильно отличаются.
Экранный эффект мешает пилотам самолетов проводить маневры на низких высотах, но именно он формирует воздушную подушку, которая удерживает экранопланы в воздухе. Подобный эффект сильно заинтересовал кораблестроителей: сначала появились суда на подводных крыльях, а затем корабли на воздушной подушке. Однако и те и другие имели ограничения максимальной скорости.
Ростислав Алексеев долгие годы занимался созданием кораблей на подводных крыльях, его «Ракеты» и «Метеоры» не имели мировых аналогов. Однако для конструктора этого было мало, и в 1961 году он создал свой первый экраноплан.
История создания
В 1967 году американские военные, изучая снимки, сделанные спутником-шпионом, обнаружили в акватории Каспийского моря огромный летательный аппарат, который они сразу же получил прозвище «Каспийский монстр». В будущем это название закрепилось за всеми советскими аппаратами подобного типа. Что же так удивило американских специалистов на снимках?
Они увидели настоящего гиганта, самолет длиною в сто метров с непропорционально маленькими крыльями – всего лишь сорок метров. При этом «Каспийский монстр» мог развивать скорость до 500 км/ч и передвигался на высоте неконтролируемой ПВО противника. Естественно, что все это сильно озадачило экспертов Пентагона .
На снимках американцы увидели первое масштабное творение Алексеева – экраноплан с названием «Корабль-Макет» или «КМ». Его полетный вес составлял 544 тонны, а площадь крыла равнялась 662,5 м2. На этой машине советские конструкторы отрабатывали технические решения, которые планировали использовать при постройке серийных экранопланов.
В 1972 году на воду был спущен первый серийный экраноплан «Орленок», вес которого достигал 120 тонн. «Орлята» относились к новому типу летательных аппаратов – экранолётов, во время полета они могли использовать экран или лететь как обычный самолет. «Орленок» был способен перебрасывать десантников на расстояние до 1500 км. Изначально планировали построить 24 экраноплана такого типа, но сделано было всего лишь пять машин.
В ходе реализации проекта конструкторы столкнулись с целым рядом сложных технических задач, связанных с тем, что экранопланы имели особенности как морских судов, так и самолетов. Нужны были легкие материалы, способные противостоять коррозии и выдержать удар о воду на скорости около 500 км/ч. Кроме того, техника пилотирования экранопланов очень сильно отличалась от самолетной.
В 1983 году на опытном заводе «Волга» был заложен первый ракетный экраноплан проекта 903 «Лунь». В 1986 году аппарат его спустили на воду, в том же году начались испытания.
«Лунь» был вооружен шестью противокорабельными крылатыми ракетами «Москит», попадания хотя бы одной из них и сегодня является фатальным практически для любого корабля. Скорость экранопланов проекта 903 составляла 500 км/ч.
В 1990 году «Лунь» приняли в опытную эксплуатацию, а уже через год он был снят с нее и законсервирован. Первоначально планировали построить восемь ракетных экранопланов проекта 903 «Лунь», но реализованы они не были. Причиной этого стала тяжелая экономическая ситуация в стране и признание военной нецелесообразности использования подобных аппаратов.
Единственный экраноплан проекта 903 «Лунь» сегодня находится на консервации в сухом доке на территории завода «Дагдизель» (г. Каспийск). С него демонтирована вся электроника.
После распада СССР и прекращения финансирования второе судно проекта «Лунь» хотели превратить в поисково-спасательное, ему дали название «Спасатель». Он должен был не только проводить спасательные операции на море, но и иметь на своем борту госпиталь на 150 человек. Несмотря на 75% готовность «Спасателя», он так и не был достроен.
Дальнейшая судьба уже построенных экранопланов «Лунь» и всего проекта в целом остается довольно туманной. В 2011 году представители российского Министерства обороны заявили о решении полностью отказаться от разработки и строительства экранопланов. Примерно в то же время в СМИ появилась информация о том, что «Спасатель» и «Лунь» планируют сделать частью музейных экспозиций, но финансирования для транспортировки машин нет.
В 2018 году сразу несколько высокопоставленных чиновников заявили о том, что Россия возобновит строительство ударных экранопланов. Согласно озвученной информации работы должны начаться в Нижнем Новгороде после 2020 года. В том же году было объявлено о завершении эскизного проекта нового морского боевого экраноплана А-050 со взлетной массой 54 тонны.
В августе 2018 года российское военное ведомство поставило перед конструкторами задачу создать к 2020 году машину с грузоподъемностью 240–300 тонн. Однако, учитывая нынешнее не слишком блестящее положение российской экономики и секвестр оборонного бюджета, будущее экранопланов нельзя назвать безоблачным.
Описание конструкции
Экраноплан «Лунь» изготовлен по самолетной схеме моноплана и имеет крыло трапециевидной формы, расположенное в центре корпуса. В передней части находится кабина пилотов, также здесь установлен пилон, на котором расположены восемь двигателей НК-87. Корпус экраноплана полностью выполнен из магниево-алюминиевого сплава, что значительно уменьшает вес «Луня» и снижает вероятность коррозии. Толщина обшивки составляет от четырех до двенадцати миллиметров.
На верхней части корпуса установлены шесть контейнеров для противокорабельных крылатых ракет «Москит».
В кормовой части экраноплана находится хвостовое оперение, которое имеет Т-образную форму.
Длина корпуса «Луня» составляет семьдесят три метра, он разделен перегородками на десять водонепроницаемых отсеков, также корпус экраноплана делится на три палубы. Снизу на корпусе установлено гидролыжное устройство, применяемое при посадке и взлете аппарата.
Размах крыла – 44 метра, на его концах установлена концевидная шайба. Крыло водонепроницаемо, в нем размещены четыре емкости с топливом.
Экипаж экраноплана состоял из семи офицеров и четырех мичманов. Автономность «Луня» - пять суток.
Силовая установка экраноплана состояла из восьми двигателей НК-87, ее мощность составляла 104 кгс (8 х 13000).
Достоинства и недостатки проекта
Не слишком корректно говорить о достоинствах или недостатках экранопланов проекта «Лунь», потому что ему присущи все особенности аппаратов подобного типа. Военных всегда смущала низкая защищенность экранопланов, которая делала его весьма уязвимым для огня противника. Скорость его хода сопоставима со скоростью тихоходного самолета, а отсутствие зенитного вооружения делало экранопланы легкой добычей авиации противника.
- К несомненным достоинствам экранопланов следует отнести превосходное сочетание скорости и грузоподъемности. Они могут перемещаться со скоростью самолета (до 600 км/ч), при этом их грузоподъемность сравнима с небольшим кораблем.
- Экранопланы очень живучи, в случае аварии они могут просто совершить посадку на воду даже при сравнительно большом волнении.
- Подобные аппараты способны летать не только над водной гладью, им подходит любая ровная поверхность: пустыня, тундра, лед.
- Экранопланы очень экономичны: во время полета на экране они тратят на 30% меньше топлива, чем традиционные самолеты.
- Этим аппаратам не нужен аэродром, достаточно небольшой акватории или ровного участка суши.
- Еще одним преимуществом экраноплана является его малозаметность для радаров в результате полета на высоте нескольких метров.
Однако у этого типа летательных аппаратов есть и серьезные недостатки, которые значительно осложняют их эксплуатацию.
- Главным из них является то, что экранопланы не могут летать над неровной поверхностью, в этом случае невозможно создание экрана. Но, правда, подобного недостатка лишены экранолёты (типа «Орленок»), которые могут летать по-самолетному.
- Экранопланы имеют очень низкую маневренность, у них большой радиус разворота.
- Несмотря на большую по сравнению с самолетами экономичность, для взлета экраноплан должен обладать весьма высокой тяговооруженностью, что требует установки на него взлетных двигателей, которые не работают во время полета.
- Управление экранопланом требует особых навыков и сильно отличается от пилотирования самолета.
Что дальше?
Несмотря на целый ряд недостатков, схема полета с использованием экранного эффекта выглядит очень заманчиво. Впечатляющая грузоподъемность экранопланов делает из этих аппаратов идеальный транспортный корабль, способный перевозить людей и грузы над океанскими просторами.
Советским экранопланам просто не повезло: целый ряд обидных и необязательных аварий, смена руководства, распад государства поставили крест на этом потенциально очень интересном проекте. Алексеев планировал не только создавать огромные ударные и десантные машины, но и использовать экранопланы в качестве плавучего авианосца и даже космодрома . Этому не суждено было сбыться.
В начале нынешнего столетия компания Boeing занималась проектом создания экраноплана Pelican, который должен перевозить 1400 тонн груза на расстояние до 16 тыс. км. Последнее упоминание об этих работах относится к 2003 году.
Ведутся работы по созданию подобных аппаратов в Германии, Франции, Китае и Южной Корее. Однако речь идет о небольших машинах, с максимальной грузоподъемностью в несколько десятков тонн.
Экранопланы небольшого размера разрабатываются сегодня и в России.
Технические характеристики
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
