Экранопланы, или экранолеты, - летательные аппараты, высота полета которых лежит в пределах ширины (хорды) крыла.
Можно предложить такое упрощенное объяснение принципа полета экраноплана. При полете на малой высоте возмущение воздушного потока, распространяющееся от поверхности крыла, достигает поверхности воды или земли. Далее происходит отражение и обратное движение. Если отраженная волна возмущения достигнет крыла, то давление в этой области возрастет, что приведет к увеличению подъемной силы. Под крылом создается как бы «динамическая» воздушная подушка. Так как скорость передачи возмущения в воздухе равна скорости звука, то «эффект экрана» будет проявляться на высотах H = ba /2V , где Н - высота полета, b - хорда крыла, a - скорость звука, V - скорость движения аппарата.
Можно утверждать, что идея создания экраноплана была заимствована у природы. Наблюдения позволили установить, что летучие рыбы при своем полете используют экранный эффект.
Испытатели столкнулись с эффектом влияния подстилающей поверхности «экрана» в начале XX века. Малые скорости движения первых самолетов требовали значительной площади крыла. При расположении крыла в нижней части фюзеляжа пролет над полем при посадке получался очень долгим. Первый экраноплан был построен Т. Кларио (Финляндия) в 1935 году. С 1940-го по 1960 год А. Липишем (Австрия), Х. Вейландом (Швейцария), В. Б. Корягиным (США) были предложены разнообразные конструкции экранопланов. Несмотря на многочисленные проекты, до сих пор широкого распространения экранопланы не получили, главным образом из-за трудностей обеспечения безопасного полета в условиях существования на пути следования препятствий. Важной проблемой остается обеспечение устойчивости полета. Многочисленные аварии опытных экранопланов происходили при полете в условиях встречного или бокового ветра.
Исследование влияния подстилающей поверхности на характеристики крыла позволили подобрать алгоритм обеспечения безопасного полета. Наиболее удачные летательные аппараты на экранном эффекте были построены Р. Е. Алексеевым (СССР) в 60-е годы прошлого века. Наиболее известные - экранопланы Алексеева «Орленок», «Лунь» и КМ - «Корабль-макет» («Каспийский монстр»). Последний имел максимальный взлетный вес 544 тонны при полезной нагрузке 300 тонн и максимальной скорости движения 500 км/ч.
Алексеев Ростислав Евгеньевич - кораблестроитель, создатель судов на подводных крыльях и экранопланов. Дважды совершил революцию в мировом судо- и авиастроении.
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.
Не случайно создание принципиально новых типов судов почти всегда связывают с малым судостроением. Именно на небольших, сравнительно недорогих лодках и катерах удобно проводить эксперименты, причем высокие скорости достигаются при умеренной мощности механической установки. Глиссирующие катера, катамараны, суда на подводных крыльях и воздушной подушке, - все они начинались с малых судов.
Примечательно, что достигнутые успехи получали затем быстрейшее развитие на более крупных судах, дающих больший экономический эффект. Возможно, так будет и с парящими судами - экранопланами, хотя в настоящее время (в стадии экспериментов) их размеры и грузоподъемность невелики. Сейчас трудно говорить о перспективах внедрения экранопланов, но вероятные области их применения можно связать с высокими скоростями и. проходимостью этих аппаратов. Вероятно, будут созданы быстроходные патрульные экранопланы для обширных заболоченных или заросших тростником устьев рек, возможно ими заинтересуются и спортсмены.
С основными принципами конструкции и движения экранопланов, их достоинствами и недостатками, по сравнению с судами других типов, знакомит читателей статья кандидата технических наук Н. И. Белавина.
Уже более ста лет инженеры-кораблестроители, борясь за скорость, стремятся «вытащить судно из воды», поднять его в воздух - среду в 840 раз менее плотную, чем вода. Глиссирование, подводные крылья, воздушная подушка, - таковы ступени развития этой идеи, последнюю из которых занимают экранопланы, т. е. аппараты, использующие при движении эффект повышения давления воздуха под крылом вблизи водной поверхности - экрана. Кстати, экранирующей. поверхностью может быть и земля, поэтому экранопланы, как и суда на воздушной подушке, являются амфибиями: они способны выходить на сушу, преодолевать заболоченные участки, парить над замерзшими водоемами и т. д.
Построенные в настоящее время экранопланы (табл. 1) еще далеки от совершенства. Их сравнительно низкие энерговооруженность и аэродинамические характеристики обеспечивают скорость в пределах 80-150 км/час. Однако специалисты пришли к выводу, что технически вполне осуществимо повышение скорости экранопланов до 350 и более км/час.
Для сравнения возможностей экранопланов и скоростных аппаратов уже привычных нам типов используется такой наглядный показатель как аэрогидродинамическое качество K, представляющее собой отношение подъемной (полезной) силы аппарата к величине сопротивления среды (воды, воздуха) его движению. Напомнйм, что от величины К зависит необходимая для движения с заданной скоростью мощность, а следовательно, и вес энергетической установки и, что еще более важно, расход топлива .
Для глиссеров со скоростями движения 60-80 км/час гидродинамическое качество К=6÷8, для судов на подводных коыльях с близкими скоростями К=10÷12, для судов на воздушной подушке К=12÷16 (с учетом поддува 4-5), а для самолетов аэродинамическое качество K=16÷17. Для существующих экранопланов значения А составляют 19-25, а это значит, например, что для движения с одинаковой скоростью экраноплаиу требуется втрое меньшая мощность, чем глиссеру.
Дело теперь за тем, чтобы практически реализовать это теоретически бесспорное преимущество. Вероятно, пройдет еще немного времени и над нашими реками и озерами появятся летающие катера - экранопланы. И мы не будем удивляться им, как не удивляет нас вид проносящихся мимо судов на крыльях или, тем более, пролетающих самолетов.
Из истории экранопланов
По-видимому, первый из них был создан финским инженером Т. Каарио. Зимой 1932 г. над замерзшей поверхностью озера он испытал экраноплан, буксируемый аэросанями. Позднее, в 1935-1936 гг. Каарио построил усовершенствованный аппарат, уже оборудованный двигателем с воздушным винтом, а в дальнейшем постоянно совершенствовал конструкцию своих экранопланов; последнюю модификацию - «Аэросани № 8» - он испытывал в 1960-1962 гг. (рис. 1).В 1939 г. американец Д. Уорнер, занимавшийся экспериментами по снижению сопротивления быстроходных катеров, разработал проект катера, оборудованного системой несущих крыльев (рис. 2). Для облегчения выхода на расчетный режим околоэкранного полета предполагалось оборудовать этот аппарат системой поддува с двумя мощными вентиляторами.
В 40-х годах обширные эксперименты выполнялись в Швеции под руководством И. Троенга. Были построены два экраноплана по схеме «летающее крыло» (рис. 3), т. е. катамараны с несущим крылом.
В послевоенные годы работы по созданию экранопланов развернулись в США. Начиная с 1958 г. известным авиаконструктором У. Бертельсоном были построены и испытаны три аппарата. Это «Аркоптеры» «GEM-1» (рис. 4), «GEM-2», «GEM-З», выполненные примерно по одной и той же схеме, но имеющие разную величину. Двухместный экраноплан - «летающее крыло» (рис. 5) с толкающим воздушным винтом построил Н. Дискинсон. Американская фирма «Локхид» провела испытания трех аппаратов, последний из которых («летающая лодка») показан на рис. 6.
Самоходная пилотируемая модель 1000-тонного трансконтинентального пассажирского экранопла-на «Большой Вейландкрафт» была построена по проекту X. Вейланда (рис. 7). Это - четырехтонный катамаран с двумя несущими крыльями, расположенными одно за другим (типа тандем). Во время первых летных испытаний модель разбилась.
Экраноплан «Аэрофойлбот Х-112», спроектированный А. Липпишем, построен по чисто самолетной схеме и напоминает гидросамолет (рис. 8).
В Японии созданием экранопланов успешно занимается фирма «Кавасаки». Построенный ею аппарат «KAG-З» (рис. 9) представляет собой катамаран с несущим крылом и мощным подвесным мотором. Более подробное его описание приведено в следующей статье.
В нашей стране еще в начале 30-х годов очень интересный проект двухмоторного транспортного экраноплана был разработан авиаконструктором П. И. Гроховским. В 1963 г. студентами ОИИМФ под руководством Ю. А. Будницкого построен выполненный по схеме «летающее крыло» одноместный экраноплан с двумя мотоциклетными двигателями (рис. 10).
Аэродинамика экраноплана
Положение крыла над экраном характеризуется относительной высотой:
где h - высота задней кромки крыла над экраном, а b - хорда крыла. Установлено, что влияние экрана на работу крыла начинает сказываться при h
Благодаря близости экрана уменьшается и лобовое сопротивление крыла, главным образом, за счет снижения его индуктивного сопротивления (рис. 13). Напомним, что причиной индуктивного сопротивления являются вихри, возникающие на концах крыла вследствие перетекания воздуха из-под нижней плоскости (зона повышенного давления) на верхнюю (зона разрежения). Сопротивление профиля, обусловленное силами давления и трения, с приближением крыла к экрану изменяется сравнительно мало.
С приближением крыла к экрану качество К может увеличиться в 1,5-2 и более раз по сравнению с его значением для данного же крыла, но на большой высоте; одновременно можно заметить, что при этом максимальные значения К достигаются при меньших углах атаки. Естественно, что К вблизи экрана, как и на большой высоте, сильно зависит от характеристик самого крыла. Отметим, что применяющиеся на экранопланах профили крыла по своим основным характеристикам различаются мало. На эк-раноплане «ОИИМФ-2» применен профиль с относительной толщиной С=10÷12%.
При расчете площади крыла определяющей величиной является удельная нагрузка на единицу его площади. Для существующих экранопланов величина эта сравнительно невелика (35-50 кг/м 2), что объясняется стремлением ограничить мощность двигателя экспериментального аппарата.
Устройства для повышения качестве крыла
Для повышения летных и особенно взлетно-посадочных характеристик экранопланов их крылья оборудуют (рис. 14) щитками, закрылками, заслонками, концевыми шайбами. Применяются поворачивающиеся крылья.Напомним, что отклонение щитков и закрылков обеспечивает увеличение подъемной силы крыла, главным образом, благодаря повышению вогнутости его Профиля. Концевые шайбы уменьшают перетекание воздуха через оконечности крыльев, а вблизи экрана обеспечивают образование под крылом полузамкнутого контура с зоной повышенного давления. На экранопланах обычно применяются односторонние шайбы, расположенные только с нижней стороны крыла.
Особенности аэрогидродинамической компоновки
Существуют две схемы компоновки экранопланов: «летающее крыло» и самолетная.Первая характеризуется тем, что несущее крыло опирается концами на два поплавка, которые одновременно выполняют роль концевых шайб. Достоинствами этой схемы являются высокое аэродинамическое качество (благодаря отсутствию развитого корпуса и надстроек) и возможность использования объемов самого крыла для размещения грузов, основным недостатком - сложность решения проблемы устойчивости и мореходности (особенно для малых аппаратов).
В самолетной схеме из-за малого удлинения крыла λ сравнительно сильно сказывается влияние корпуса (фюзеляжа) аппарата, снижающее качество. Тем не менее, крылья малого удлинения установлены на большинстве современных экранопланов (исключение представляет модель X. Вейланда), так как с увеличением λ=l/b существенно ухудшаются мореходные и эксплуатационные качества аппарата, например, появляется опасность касания концом крыла гребня волны. При заданной площади крыла необходимое значение К можно обеспечить за счет уменьшения h, что требует, как известно, при заданной высоте полета увеличения хорды крыла, т. е. соответствующего уменьшения λ.
Устойчивость
Экраноплан, как и самолет, должен обладать способностью сохранять заданный режим полета и самостоятельно (без вмешательства пилота) возвращаться к нему после, например, порыва ветра. При движении аппарата продольная устойчивость в значительной степени обусловлена взаимным расположением его центра тяжести ЦТ и аэродинамического фокуса F (рис. 15), т. е. точки, относительно которой момент полной аэродинамической силы крыла не зависит от угла атаки при постоянной скорости полета. Если ЦТ самолета расположен впереди фокуса, аппарат обладает статической продольной устойчивостью (по перегрузке). Для экранопланов проблема устойчивости значительно сложнее, так как положение фокуса крыла экраноплана зависит не только от угла атаки, но и от h.Продувками моделей установлено, что обычно применяемые крылья не обладают продольной устойчивостью, поэтому все современные экранопланы (как и самолеты) приходится оборудовать стабилизаторами или другими устройствами, смещающими их F в хвост аппарата (тем самым увеличивается расстояние между ЦТ и F). Наиболее успешно проблема продольной устойчивости решена на аппарате «Х-112», на котором она обеспечивается, главным образом, высоко установленным на вертикальном оперении, за пределами влияния экрана, развитым стабилизатором.
Что же касается поперечной устойчивости экранопланов, то она практически всегда будет обеспечена: в случае накренения аппарата на консоли крыла, приближающегося к экрану, возрастает подъемная сила и появляется восстанавливающий момент.
Путевая (курсовая) устойчивость обеспечивается примерно теми же способами, которые приняты в авиации, т. е. соответствующим выбором площади вертикального оперения (воздушного киля) и его положения относительно ЦТ экраноплана. При этом, естественно, существенную роль играет общая компоновка аппарата, в частности, положение точки приложения тяги винта.
Управляемость
Для управления по курсу чаще всего ставят один или два воздушных руля, для повышения эффективности обычно располагаемых в струе воздушного винта. В случае применения гребного винта используется обычный водяной руль либо подвесной мотор.Известную сложность представляет свойственный экранопланам сильный дрейф на циркуляции; ведь у них нет ни погруженной в воду части корпуса, ни стоек подводных крыльев. Возможности выполнения крутых виражей со скольжением несущего крыла ограничены опасной близостью поверхности воды или Земли.
Для управляемости в продольной плоскости практически все экранопланы, включая и аппараты с гребным винтом, оборудуются рулем высоты или закрылком. Эти же устройства используются при старте экраноплана и для балансировки его на выбранном режиме полета.
Управляемость аппаратов в поперечной плоскости, т. е. по крену, необходимая для противодействия кренящим моментам и выполнения виражей, осуществляется при помощи элеронов, элевонов (т, е. тех же элеронов, но выполняющих одновременно и функции рулей высоты) или зависающих элеронов (т. е. элеронов, могущих работать и в режиме закрылков). Площадь этих дополнительных плоскостей довольно велика, так как скорость движения экраноплана все же значительно меньше, чем скорость самолета. Так, суммарная площадь V-образного хвостового оперения на «KAG-З» составляет 3,2 м 2 или около 35% площади несущего крыла.
Двигатели и движители
Мощность двигателей экранопланов, как правило, сравнительно невелика: отнесенная к полному весу экраноплана она колеблется от 80 до 160 л. с./т.Большинство современных экранопланов приводится в движение воздушным винтом. Достоинства его очевидны: это возможность достижения больших скоростей и обеспечения амфибийных качеств аппарата.
Реже используется гребной винт, работающий в воде. Его положительными сторонами являются сравнительно небольшие размеры и незначительная шумность, а самое главное - более высокий к. п. д. на скоростях до 100-120 км/час. Так, на швартовах удельный упор, развиваемый воздушными винтами, колеблется в пределах 2-3 кг/л. с., а у гребных достигает 4-5 кг/л. с.
Стартовые устройства
Для выхода на основной режим движения экраноплану, как и гидросамолету или судну на подводных крыльях, необходимо развить скорость, при которой подъемная сила крыльев станет равной весу аппарата и оторвет его от воды. Испытаниями моделей установлено, что максимальное сопротивление движению («горб» на кривой сопротивления) возникает на скоростях, составляющих 40-60% от скорости отрыва.Из рис. 16 видно, что горб полного сопротивления R возникает вследствие роста его гидродинамической составляющей W при повышении скорости на режиме плавания. Именно горбу сопротивления при критической скорости υ кр и соответствует минимальное значение аэрогидродинамического качества К экраноплана. Если максимальная тяга движителя недостаточна (кривая 1), экраноплан не сможет преодолеть горб сопротивления и будет продолжать глиссировать со скоростью, соответствующей точке α.
Насколько резко меняется сопротивление при разбеге видно, например, из кривой сопротивления экраноплана «Х-112» (рис. 17). При выходе на расчетный режим R упало с 25-35 до 10 кг, а гидродинамическое качество К (при весе D=231 кг) увеличилось с 7,7 до 23.
Для преодоления горба сопротивления при разбеге и выходе на расчетный режим было бы необходимо кратковременно повышать мощность двигателя в 2,5-3,5 раза по сравнению с той, которая необходима для полета. На практике повышения подъемной силы, выталкивающей корпус из воды в момент разгона, достигают применением каких-либо стартовых устройств: закрылков, предкрылков, поворотных крыльев, гидролыж, систем поддува.
На «Аэросанях № 8», например, это - два небольших поворотных крыла, установленных между боковыми шайбами в струе воздушного винта. В момент разбега среднее крыло при помощи ручного привода устанавливается так, что отбрасываемая винтом воздушная струя направляется под основное несущее крыло. В результате в полузамкнутом объеме под несущим крылом, огражденном с боков поплавками-шайбами, а в хвостовой части опущенными закрылками, образуется воздушная подушка с повышенным давлением. Таким образом, даже при отсутствии поступательного движения на крыле развивается значительная подъемная сила, приподнимающая аппарат из воды.
Стартовое устройство в виде гидролыж, т. е. подводных крыльев Еесьма малого удлинения (λ=0,1÷0,2 и менее), до настоящего времени было применено лишь на экраноплане X. Вейланда. Считается, что их достоинствами являются довольно высокое гидродинамическое качество (К=5÷6), возможность снижения перегрузок аппарата при движении на волнении и простота.
Стартовое устройство в виде специальной системы поддува, состоящей из двух вентиляторов с газотурбинным приводом, предусмотрено лишь на экраноплане «Коламбиа».
Стартовые устройства могут применяться также и для снижения перегрузок при посадке, особенно в сложных гидрометеорологических условиях.
Конструкция корпуса
По конструкции корпуса, поплавков, крыльев и других элементов современные экранопланы во многом напоминают самолет. Большинство аппаратов выполнено из легких, главным образом алюминиевых, сплавов, причем толщины обшивки и профилей набора (например, у экраноплана ОИИМФ) находятся в пределах 0,5-2,0 мм.Несколько отличаются от других аппараты У. Бертельсона, на которых применена ферменная конструкция из легких стальных труб с дюралевой обшивкой. Оригинальна конструкция экраноплана Н. Дискинсона: несущее крыло и поплавки выполнены из сплошных брусков пенопласта, стянутых тонким стальным тросом.
Все в больших масштабах применяются и новые конструкционные материалы. Например, часть обшивки «KAG-З» изготовлена из стеклопластика.
1.
Основы теории крыла читатель найдет в статье Э. А. Афрамеева и В. В. Вейнберга, помещенной . Здесь напомним выражение, связывающее мощность N p и основные расчетные характеристики аппарата:
где G - его вес, υ - заданная скорость.
2. При повышении скоростей до 140-150 км/час значение К из-за кавитации крыльев падает до 5-6, в то время как для экранопланов оно сохраняется без изменений. Это делает вывод в пользу экранопланов еще более очевидным.
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
Россия планирует создать новый экраноплан - весом 600 тонн и вместимостью 500 человек. Летательный аппарат сможет развивать скорость почти 550 км/ч.
Статья в "El Confidencial", Испания, Пепе Сервера (PEPE CERVERA).
вновь Россия объявляет о скорейшем выпуске новой модели пассажирского экраноплана, на этот раз задуманного для связи между ее обширными арктическими территориями. Новый аппарат будет весить около 600 тонн, его длина составит 100 метров, а размах крыльев - 70 метров, вместимость - 500 пассажиров, а максимальная скорость - почти 550 км/ч. Чтобы подчеркнуть гражданское предназначение аппарата, его окрестили «Спасатель», хотя у него уже появилось прозвище: «Арктический монстр». Зачем же на самом деле Россия создает новую модель этого самого странного в мире самолета? А главное, каким будет этот новый экраноплан?
По сообщению одной из центральных российских газет - «Известия» - первый прототип нового экраноплана поднимется в воздух в 2022-2023 году, а к 2025 году будет полностью введен в эксплуатацию. Цель - связать огромные пространства российской Арктики; пока что речь идет только о транспортных миссиях, хотя снабдить аппарат ракетами тоже не проблема. Разработчиком прототипа является российское Конструкторское бюро им. Р.Е. Алексеева.
В советские времена было разработано большое количество вариантов и спроектировано несколько прототипов этого транспортного средства - наполовину воздушного, наполовину водного, - но ни один из них так и не послужил отечеству. Идея использования «экранного эффекта», возникающего на низких высотах благодаря аэродинамической подъемной силе, возникающей на самолетном крыле, обещает высокие скорости и большие возможности для перевозок, а потому неоднократно привлекала интерес во многих странах. Но практические проблемы помешали тому, чтобы задумка была реализована, за исключением совсем небольших моделей для специфических ситуаций. На этот раз все может быть иначе.
Идея экраноплана продолжает будоражить умы, хотя никак не может воплотиться в реальность. Концепция проста: использовать «экранный эффект», который увеличивает поддержку крыла, когда оно находится невысоко над ровной поверхностью, в силу чего между ними образуется воздушная подушка. При определенной конструкции крыла, отличной от крыла обычного самолета, можно создавать аппараты, способные развивать огромные скорости и/или перевозить внушительные грузы при меньшем расходе топлива, чем обычные самолеты, при условии, что их полет будет происходить на небольшой высоте (на практике это от 3 до 12 метров) над ровной поверхностью, вроде океана.
Таким образом, можно сконструировать аппараты, подобные грузовым самолетам, но с гораздо большей грузоподъемностью, или быстрые военные машины, снабженные ракетами, которые к тому же плохо ловятся радарами в силу малой высоты полета. Все это очень повышает привлекательность экранопланов для военных (быстрые перевозки больших грузов, подводная и наводная штурмовая техника) и для гражданских ведомств (перевозка грузов, поисковые и спасательные операции). По крайней мере, на бумаге.
Явление, лежащее в основе принципа действия экранопланов, было широко известно, но если бы не российско-советский инженер Ростислав Евгеньевич Алексеев, оно никогда бы ни приняло форму реального транспортного средства. Алексеев разрабатывал судна на подводных крыльях, которые поднимали корпус корабля над водой, уменьшая сопротивление воды и увеличивая скорость аппарата. Именно так ему пришла в голову идея, что «экранный эффект» можно использовать напрямую, безо всяких подводных крыльев.
Он понял также, что большие аппараты имеют преимущество, поскольку больший размах крыльев позволяет увеличить высоту полета без потери аэродинамической подъемной силы. А увеличение высоты решает проблему преодоления возможных препятствий, что, теоретически, позволяет экраноплану летать над любой более или менее ровной поверхностью, как земля, водохранилища или ледовые поля. Хотя, конечно, наилучшей поверхностью является морская гладь. Убедив военных чиновников в перспективности идеи и построив с 1961 года несколько прототипов каждый раз большего размера, Алексеев разработал экраноплан КМ, который совершил свой первый полет в 1966 году и поверг в изумление все западные разведки.
Спутник-шпион серии ‘Corona" сделал снимки странного транспортного средства в Каспийском море. Это было нечто похожее на судно почти 100 метров длиной с короткими крыльями (размах 32-40м), способное двигаться над водой со скоростью почти 500 км/ч. Ничто в западных арсеналах не могло даже приблизиться к таким размерам и скоростям на воде. Американские аналитики окрестили его «Каспийским монстром».
Новые данные говорили о том, что вес аппарата равен 540 тоннам: это было как два Boeing 747 Jumbos вместе. На KM стояли 10 турбореактивных двигателей ВД-7, два на хвосте и 8 на двух крыльях по обе стороны кабины, на носу. Эти последние были снабжены ориентируемыми соплами, которые позволяли осуществлять поддув под крылья для большей устойчивости.
С виду этот устрашающий аппарат был похож на гидросамолет, который разгонялся по воде, а затем взлетал и набирал высоту 3 метра (в начальных версиях), а в последующих модификациях удалось достичь «прыжков» на высоту 20 метров - достаточно, чтобы преодолеть даже пятиметровые волны. Несмотря на то, что советские двигатели были совершенно не экономичны, но потребление топлива экранопланом было в три раза ниже, чем у обычных самолетов, дальность полета достигала порядка двух тысяч километров. В общем, речь шла о транспортном средстве с устрашающим военным потенциалом в том, что касалось скорости, грузоподъемности и дальности.
Прототип KM потерпел аварию в 1980 году, когда неопытный пилот неправильно среагировал, совершая маневр: на выходе из пике он прибавил скорость, как следовало сделать при управлении обычным самолетом. Экраноплан затонул, попыток по его подъему не осуществлялось. Параллельно разрабатывался другой аппарат той же системы, но меньших размеров - A-90 «Орленок», предназначенный для переброски морских десантов.
A-90 имел 58 метров в длину, 31,5 метр размах крыльев и весил около 140 тонн; на нем были установлены турбовинтовые двигатели Кузнецова НК-12 (на хвосте) и два НК-8 на корме с целью поддува воздуха под крылья во время взлета. Грузоподъемность аппарата составляла 40 тонн, то есть, 150 солдат в боевой экипировке или две легкобронированные машины. «Орленок» развивал скорость до 400 км/ч, а его дальность полета составляла 1500 километров, плюс одна деталь: он мог подняться на высоту до 300 метров, теряя при этом преимущества полета с использованием «экранного эффекта», но получая возможность преодолеть препятствие, а затем снова вернуться на 3-х метровую высоту. Это являло собой важное военное преимущество, поскольку позволяло «перепрыгивать», например, бурные участки моря или посты береговой охраны.
СССР планировал закупить до 120 «Орлят», но к 1985 году было сконструировано всего пять штук. Распад Союза и отсутствие средств у ВМФ привели к полному забвению проекта. Три из уже изготовленных экранопланов стояли на боевой службе до 1993 года, а российская промышленность подумывала о том, чтобы сделать из четвертого гражданское судно, но планы дальше бумаги не пошли.
Еще одна модель экраноплана была сконструирована в 1970-1986 годах, на этот раз с боевой целью: МД-160 «Лунь». Этот аппарат, похожий на КМ, но меньших размеров (74 м в длину, размах крыльев 44 м, вес 400 тонн), имел только четыре турбовинтовых двигателя НK-87, установленных на крыльях на носу. «Лунь» стал самым быстроходным экранопланом, который развивал скорость до 550 км/ч и мог перевозить 40 тонн груза на расстояние до двух тысяч километров.
Кроме того, аппарат был оснащен шестью пусковыми ракетными установками для ракет П-270 «Москит» - страшного оружия дальностью 120 км и скоростью до 5 Махов, способного нести боеголовку с 320 килограммами обычных взрывчатых веществ или ядерную мощностью 120 килотонн. На хвосте видны кожухи радиолокационной антенны, расположенные на возвышении, чтобы увеличить до максимума дальность связи. В качестве платформы для противокорабельных ракетных систем он был бы просто разрушительным: его было чрезвычайно сложно засечь радарами из-за низкой высоты полета, плюс огромная скорость и возможность выпуска колоссального количества залпов практически гиперзвуковых ракет. «Лунь» был неуязвим для береговых кордонов, торпед и мин и мог осуществлять точечные атаки с устрашающей эффективностью. К счастью для западных ВМФ из-за коллапса СССР был произведен только один «Лунь», который до сих пор гниет в сухом доке военно-морской базы Каспийска на Каспийском море. Второй неоконченный экземпляр попытались превратить в гражданское транспортное средство для спасателей. Его даже назвали «Спасатель», но так и не доделали.
С тех пор многие страны экспериментировали с экранопланами, почти всегда гражданскими и небольших размеров, часто по российской технологии или с помощью россиян. Китай построил несколько моделей транспортных средств гражданского назначения среднего размера, то же самое сделали несколько гражданских компаний США. Иран даже принял на боевое дежурство небольшую модель Bavar-2, копию советского прототипа 70-х годов с двухместной кабиной и винтовым двигателем; эти аппараты не оснащены вооружением и, как предполагаются, предназначены исключительно для разведывательных миссий. Эти судна базируются в Бендер-Аббасе и входят в состав быстроходного флота, который, используя тактику «роя», призван помешать заходу судов в порт в случае войны. Проект тяжелого транспортного судна Pelican ULTRA компании Boeing не является, строго говоря, экранопланом, поскольку взлетает с обычных аэродромов и приземляется на них же, хотя и использует «экранный эффект», чтобы уменьшить расход топлива во время дальних полетов.
Только в России сохранилась эта технология в чистом виде, и там время от времени появляются новые прототипы, выставляемые на салонах военной техники. В качестве примера можно привести «Орион-14» и «Орион-20», последний - прототип средних размеров, который потерпел громкое крушение в 2015 году, но теперь вновь участвует в испытаниях с прицелом на возможные продажи. Сейчас Конструкторское бюро имени Р.Е. Алексеева, носящее имя изобретателя экраноплана, делает ставку на возрождение этого транспортного средства.
