История развития и выдающиеся конструкторы российского оружия

Их скорость в 2-3 раза выше по сравнению с обычными водоизмещаю-

щими судами . Но на этом возможности СПК были практически исчерпаны

из-за физического явления кавитации (холодного кипения от разряжения)

воды на верхней поверхности подводного крыла . Достигнуть скорости бол-ее

100 - 120 км/ч на СПК оказалось технически трудно выполнимым и экономически

нецелесообразным .

Суда на статической воздушной подушке ( ССВП ) позволили несколько

повысить верхний предел скорости по сравнению с СПК , но для них

непреодолимым барьером стало ориентировочно 150 - 180 км/ч из-за потери

устойчивости движения . При этом всякое повышение скорости сопровож-

далось ухудшением пропульсивных качеств таких судов , связанным с нео-

бходимостью повышения относительной мощности энергетических установок .

Экранопланы , в отличие от ССВП , поддерживаются над поверхностью

при помощи не статической ( искусственно создаваемой специальными

нагнетателями с соответствующими затратами мощности ) , а естественной

динамической воздушной подушки , возникающей от скоростного напора

набегающего потока воздуха . При этом имеет место так называемый экра-нный

эффект , заключающийся в повышении аэродинамического качества

воздушного крыла при его движении вблизи экранирующей поверхности ,

а также в его самостабилизации по высоте движения относительно экрана.

Высота эффективного движения экраноплана над поверхностью

соизмерима с геометрическими размерами воздушного крыла , при этом

положительное влияние экранного эффекта усиливается с уменьшением высоты

движения .

Экранный эффект известен давно . Сначала он был замечен в природе

( на рыбах и птицах ) , а затем и в технике ( на судах при больших

скоростях

движения и на самолетах при посадке и полетах на малой высоте ) . Естес-

твенно , в результате наблюдений и исследований , после того как была

выявлена физическая сущность явления , специалисты разных стран стали

изыскивать пути его использования .

Работу по практическому применению экранного эффекта вели парал-

лельно как судостроители , так и авиастроители . Первым он был интерес-ен

как средство для повышения скорости движения судов , а вторым - как

средство для повышения экономичности гражданских самолетов и обеспе-чения

полетов на малых высотах при решении тактических задач военного назначения

.

Гораздо раньше начали изучать экранный эффект судостроители .

Непосредственными прародителями экранопланов были суда с ” воздушной

смазкой “ и на статической воздушной подушке ( шведский ученый Э. Све-

денберг более 250 лет назад впервые предложил идею использования воздуха

для уменьшения сопротивления движению судов ) .

Первый экраноплан был построен в 1935 году финским инженером Т.

Каарио , который разрабатывал идею экранопланов вплоть до 1964 года ,

создав ряд различных аппаратов и их усовершенствованных модификаций.

Известно , что к настоящему времени за рубежом на основе экспериме-

нтальных и теоретических исследований построено более пятидесяти

экспериментальных образцов экранопланов , а также построены практическ-ие

образцы , например , патрульный экраноплан А.Липпиша и строятся

пассажирские экранопланы Г.Йорга ( ФРГ ) . Создателями этих экранопла-

нов являются как отдельные исследователи , так и широко известные нау-чно-

исследовательские центры и фирмы многих стран мира .

Вместе с тем , есть основания заявить , что к настоящему времени

да-льше других в разработке экранопланов продвинулись в нашей стране .

Одной из первых отечественных работ , посвященных влиянию экрани-

рующей поверхности на аэродинамические свойства крыла , была экспери-

ментальная работа Б.Н. Юрьева ( “Вестник воздушного флота” , N1 , 1923 ) .

В период 1935-39 годов комплекс экспериментальных и теоретических

работ по исследованию экранного эффекта провели Я.М. Серебрийский и

Ш.А. Биячуев ( “Труды ЦАГИ” , вып. 267 , 1936 и вып. 437 , 1939 ) .

Первые практические разработки экранопланов в нашей стране были

выполнены известным авиационным инженером и изобретателем П.И. Гр-

оховским во второй половине 30-х годов .

Большой вклад в популяризацию идеи экранопланов , разработку схе-

мных решений и проведение экспериментальных исследований моделей

в аэродинамических трубах внес известный авиаконструктор Р.Л. Бартини

который настойчиво и плодотворно работал в этом направлении в последние

годы своей жизни ( 70-е годы ) .

Однако , вне всякого сомнения , главная и определяющая роль в

разработке и реализации экранопланов принадлежит Р.Е. Алексееву - выдаю-

щемуся ученому и конструктору , идеологу и основоположнику отечественного

крылатого судостроения . Вместе с коллективом ЦКБ по СПК он в значительной

мере способствовал ускорению научно - технического прогресса

в области скоростного судостроения , сначала создав суда на подводных

крыльях , а затем и экранопланы . Работа над экранопланами - самая зна-

чительная и яркая страница творческой биографии Р.Е. Алексеева и ЦКБ

по СПК , которая приоткрывается только теперь .

Немало усилий для развития экранопланов приложили ученые многих

организаций и институтов страны , и в частности ЦНИИ имени академика А.Н.

Крылова , ЦАГИ имени профессора Н.Е. Жуковского и летно - ис-

следовательского института имени М.М. Громова .

Успехам отечественного экранопланостроения во многом

способствовало удачное стечение обстоятельств . Р.Е. Алексеев - талантливый

конст-

руктор , изобретатель и архитектор , познавший водную стихию и законы

гидродинамики на занятиях парусным спортом и апробировавший свои знания

гидродинамики в работах по созданию судов на подводных крыльях , возглавил

коллектив ЦКБ по СПК . Одновременно многие самолето-строительные

организации и авиационные институты внесли в работы по

экранопланам достижения авиационных технологий . В стране имелось

необходимое материально-техническое обеспечение , прежде всего ,

соответствующие конструкционные материалы и высоко надежные авиационные

двигатели Генерального конструктора Кузнецова и , наконец , все работы по

экранопланам строго планировались и контролировались государственными

органами .

Активная разработка экранопланов в ЦКБ по СПК ведется с начала

60-х годов , то есть с того времени , когда была создана серия СПК ,

определены границы их эффективного применения по сокрости движения и сфор-

мированы научно-технические предпосылки для разработки экранопла-

нов .

На начальном этапе разработки экранопланов было закономерным

использование идей , апробированных в работах по СПК на малопогруженных

подводных крыльях . Первой была идея самостабилизации крыла

относительно границы раздела двух сред - воздуха и воды . Происходящие

физические процессы при обтекании воздушного крыла в условиях близости

поверхности являются практически зеркальными по отношению к тем ,

которые имеют место при движении малопогруженного подводного крыла.

Отличие состоит лишь в том , что , во-первых , подводное крыло движется в

значительно более плотной ( примерно в 800 раз ) среде и за счет этого им-

еет значительно меньшую потребную площадь для создания необходимой

подъемной силы и , во-вторых , при приближении его к границе раздела

сред подъемная сила снижается , а у воздушного крыла наоборот возрастает .

Такая идея полностью себя оправдала и является основной во всех разработках

экранопланов .

Вторая идея - обеспечение продольной устойчивости за счет

применения компоновки из двух крыльев , расположенных по схеме “тандем” -

двух

точечная схема .

На первых порах обе идеи казались безупречными и по ним были

проведены широкие исследования на малых моделях и созданы первые

экспериментальные экранопланы , управляемые человеком , а также выполнены

пректные разработки натурного экраноплана взлетной массой до 500

тонн . Однако более глубокие исследования показали , что схема “тандем”

работоспособна только в узком диапазоне высот , то есть в непосредственной

близости от поверхности и не обеспечивает необходимой устойчивости

и безопасности при удалении от нее ( эксперименты на одном из таких

экранопланов закончились аварией , а проектные разработки такого натурного

экраноплана остановлены ) .

Дальнейший поиск компоновочного решения экраноплана привел к

использованию классической самолетной схемы ( одно несущее крыло - од-

ноточечная схема и хвостовое оперение ) с необходимой модернизацией ее

для обеспечения устойчивости и управляемости при движении вблизи

экранирующей поверхности .

Существо такой модернизации свелось в основном к двум аспектам :

- первый - выбор параметров основного несущего крыла и оптимизация

его положения относительно других элементов компоновки ;

- второй - применение развитого ( увеличенного по размерам )

горизонтального оперения и расположение его по высоте и длине относительно

основного крыла на таком расстоянии , чтобы оно было наименее чувствительно

к изменениям скосов воздушного потока , индуцируемых крылом в

зависимости от высоты движения и угла тангажа .

Указанные аспекты составили основу концепции , определившей око-

нчательный выбор принципиальной компоновки экранопланов , принятых к

реализации в начале 70-х годов . По такой компоновке было создано

десять экспериментальных экранопланов с постепенным увеличением их размеров

и массы .

Самый большой экраноплан из этого ряда - экраноплан КМ был

уникальным инженерным сооружением , дерзновенным творением Алексеева

Созданный в 60-х годах , он имел длину более 100 метров , размах крыла

около 40 м , а в рекордном полете его масса достигала 540 тонн , что было в

то время неофициальным мировым рекордом для летательных аппаратов.

Он был побит лишь недавно самолетом Ан-225 “Мрия” .

Экраноплан КМ прошел всесторонние испытания на протяжении поч ти

15 лет и замкнул цикл работ , связанных с апробированием идеи экранопланов

в целом , а также отработкой научных основ их проектирования ,

строительства и испытаний .

Результаты этих работ позволили создать теорию и методологию

проектирования и строительства практических образцов экранопланов . Одним

из них стал транспортный экраноплан “Орленок” со взлетной массой

до 140 тонн , способный перевозить груз 20 тонн со скоростью 400 км/ч на

дальность до 1500 км . Такой экраноплан может взлетать и садиться на воду

при волнении моря до 2 м . Он обладает амфибийностью , то есть способностью

самостоятельно выходить на относительно ровный берег с естественным

покрытием , а также на специальную мелкосидящую понтон-пло-

щадку или по гидроспуску на подготовленную береговую площадку , что

необходимо для базирования экраноплана .

Экраноплан “Орленок” представляет собой свободнонесущий моноплан ,

включающий в себя фюзеляж обтекаемой формы с гидродинамическими и

амфибийными элементами в нижней части и развитое ( что отмечно выше )

хвостовое оперение .

Фюзеляж экраноплана имеет простую балочно-стрингерную конструкцию

. В нем размещаются кабина экипажа , помещение для отдыха экипажа , отсеки

радиоэлектронного и радиосвязного оборудования , грузовой

отсек , а также отдельный отсек вспомогательной силовой установкии бортовых

агрегатов , обеспечивающих запуск двигателей главной силовой установки ,

работу гидравлической и электрической систем экраноплана .

Грузовой отсек занимает основную часть фюзеляжа , имеет силовой

пол , оборудованный швартовочными устройствами со специальными гне-здами ,

которые позволяют выполнять несколько вариантов раскрепления грузов и

колесной техники , а также блоков сидений для перевозки людей .

Для погрузки-выгрузки крупногабаритных грузов и колесной техники

в носовой части экраноплана предусмотрен специальный грузовой разъем

представляющий собой уникальное устройство , не имеющее аналогов в

отечественной и зарубежной практике .

Главная силовая установка состоит из одного маршевого

турбовинтового двигателя типа НК-12 и двух стартовых турбовентиляторных

двигателей типа НК-8 конструкции Генерального конструктора Кузнецова ,

доработанных применительно к морским условиям эксплуатации .

Турбовинтовой двигатель типа НК-12 обеспечивает экономичный кре-

йсерский полет и размещается на вертикальном оперении экраноплана в

районе установки стабилизатора . Такое относительно высокое расположение

двигателя обусловлено необходимостью удаления его от брызг морской воды при

старте , посадке и пробеге экраноплана , а также снижения

возможного засоления двигателя в полете от аэрозолей морской атмосферы ,

насыщенность которой , как известно , зависит от высоты над поверхностью

моря .

Стартовые двигатели работают только при взлете экраноплана и

оборудуются поворотными газовыхлопными насадками , предназначенными

для изменения направления струй двигателей при разбеге - под крыло для

создания воздушной подушки ( режим поддува ) и при переходе в крейсерский

режим - на горизонтальную тягу , обеспечивающую разгон экраноплана до

крейсерской скорости движения . Необходимость указанных режимов работы

стартовых двигателей с изменением направления газовых струй обусловили

размещение их в носовой части фюзеляжа с определенным углом расположения

относительно продольной оси экраноплана .

Воздухозаборники стартовых двигателей также , как и сами двигатели ,

вписаны в общий контур носовой части экраноплана с целью снижения

аэродинамического сопротивления на крейсерском режиме движения .

Поддув газовых струй под крыло на разбеге обеспечивает снижение

гидродинамического сопротивления и внешних гидродинамических наг-

рузок , что особенно важно при взлете экраноплана в условиях взволнован-

ного моря . Для этих же целей поддув применяется и при посадке на режи-ме

пробега . Кроме того , поддув при помощи специальных устройств , пре-

дусмотренных в нижней части фюзеляжа , обеспечивает амфибийные свой-ства

экраноплана .

Основные системы управления , гидравлики , электроснабжения ,

жизнеобеспечения и другие выполнены на экраноплане в основном по типу

авиационных .

Предусматривается соответствующее дублирование и резервирование

систем и оборудования , что обеспечивает необходимую безопасность

эксплуатации .

При создании экранопланов “Орленок” особое внимание было уделено

работе конструкций и оборудования в морских условиях . Отработана техно-

логия изготовления деталей и тонкостенных сварных конструкций из

коррозионно-стойких алюминиевых сплавов , создано специальное ( или дора-

ботано серийное ) оборудование , созданы системы и устройства ,

обеспечивающие необходимые характеристики надежности , соответствующие

сроки

службы и ресурса в относительно сложных морских условиях эксплуатации

экранопланов .

Вместе с тем следует отметить , что по живучести и безопасности

движения экранопланы имеют существенные преимущества по сравнению с

самолетами , обусловленные тем , что в аварийных ситуациях , в том числе

при отказах материальной части , у экраноплана всегда остается возможность

сесть на водную поверхность , которую можно рассматривать в этих

случаях как постоянно присутствующий аэродром .

Это подверждено практикой , в частности , при испытаниях в сложных

метеорологических условиях экспериментального экраноплана КМ ( корабль-

макет ) имела место вынужденная аварийная посадка во внештатной ситуации ,

в результате которой были получены критические повреждения конструкции и он

вышел из строя . Однако обошлось все же без человеческих жертв .

Вынужденные посадки из-за отказов материальной части

выполнялись также на экранопланах “Орленок” , при этом в условиях волнения

моря , не превышавших спецификационные , такие посадки происходили без

повреждений конструкций .

Более того , на испытаниях одного из экранопланов “Орленок” была

разрушена и потеряна хвостовая часть вместе с маршевым двигателем ,

однако экраноплан своим ходом на стартовых двигателях вернулся на базу .

Отмеченные выше преимущества экранопланов “Орленок” : высокие

технико-экономические характеристики , относительно высокая надежность и

безопасность эксплуатации , специфические качества , обусловливающие их

привлекательность , позволяют говорить о целесообразности

создания на их базе морских экранопланов различного назначения . Это

могут быть пассажирские и грузопассажирские экранопланы для скорост-

ной перевозки в различных вариантах компоновки пассажирских салонов

150-300 пассажиров и перевозки грузов скорой доставки общей массой до 20

тонн по внутренним и окраинным морям с удалением от порта приписки

до 2000 км .

Вести геолого-геофизические работы на мелководном шельфе

арктических морей и обеспечивать их транспортом сумеет арктический геолого-

разведочный экраноплан .

Поисково-спасательный экраноплан предназначается для поисково-

спасательного обеспечения сил морского флота , доставки аварийно-спа-

сательных партий в места аварий и стихийных бедствий в районах морс-ких

буровых установок , плавучих платформ и населенных пунктов на побе-режье ,

шельфе и островных зонах , а также оказания помощи и эвакуации

пострадавших и населения из этих мест .

Специальный экраноплан для авиационно-морского поисково-спаса-

тельного комплекса с самолетом Ан-224 “Мрия” способен спасать людей с

затонувших или аварийных судов за счет сочетания высокоскоростного и с

большой дальностью средства поискаи доставки самолета “Мрия” и спука-емого

для посадки на воду спасательного экраноплана “Орленок” .

К настоящему времени на базе построенных образцов существуют прое-

кты экранопланов различного назначения и значительно большей по сра-внению

с экранопланом “Орленок” взлетной массы , которые могут найти

применение в открытом море и в отдельных океанских зонах для решения

транспортных задач , а также обеспечения рыбопромыслового флота и т. д.

В отдельных модификациях морских экранопланов предусматривается

возможность маневрирования по высоте движения , вплоть до чисто са-молетных

режимов , что часто бывает необходимо для обеспечения безопа-сности в

случаях неожиданных препятствий на курсе движения , а также

сокращения пути за счет перелета над естественными или искуственными

преградами , разделяющими отдельные районы морских акваторий . Экра-нопланы

таких модификаций называются экранолетами .

Наряду с этим созданы экранопланы упрощенных модификаций для

применения на реках , водохранилищах и внутренних водоемах , а также

на относительно ровных участках суши , например , на поймах рек или в

тундре , причем эксплуатация таких экранопланов возможна не только летом

,но и зимой на ледово-заснеженных поверхностях .

Речные экранопланы упрощенных модификаций в наибольшей мере

удовлетворяют условиям их применения , имеют значительно меньший по

сравнению с морскими экранопланами диапазон скоростей ( 120-200 км/ч

вместо 320-500 км/ч ) и высот движения ( движение в основном осуществля-

ется только в плоскости горизонта с минимальным диапазоном перемещения по

высоте ) и правомерно имеют параллельное название - суда на динамической

воздушной подушке .

В отличие от нормальных экранопланов и экранолетов для управления

судном на динамической воздушной подушке ( СПДВ ) не требуется

летной подготовки . Такие суда смогут эксплуатировать суда СПК , проше-дшие

специальную переподготовку . У СПДВ отсутствует руль высоты , ос-новными

органами управления так же , как и у СПК являются ручки упра-вления

двигателями для управления скоростью движения и штурвал

( или педали ) для управления курсом .

К настоящему времени концепция судна на динамической воздушной

подушке апробирована на первом практическом образце девятиместного катера

“Волга-2” , являющемся прототипом более крупных СВП .

Таким образом , можно констатировать , что к настоящему времени по

отечественным разработкам экранопланов имеется научный и техничес-кий задел

, построены и испытаны отдельные образцы экранопланов различных модификаций

и назначений , а также накоплен опыт эксплуатации , достаточный для

принятия решения о серийном строительстве граж-данских экранопланов .

Исследования , проведенные специализированными институтами ,

показывают , что ожидаемая высокая производительность экранопланов ,

обусловливающая их рентабельность , в полной мере отвечает современным

требованиям потенциальных заказчиков и тенденциям развития транспортных

систем , поэтому коммерческие экранопланы могут быть ре-

альностью уже в ближайшей перспективе .

Литература

1) “Военный парад” , N5 , 1997

2) “На стыке двух стихий” , Москва , “Авико пресс” , 1993

Страницы: 1, 2