История развития и выдающиеся конструкторы российского оружия

для пассажиров . В дальнейшем СПК нашли применение и в военном деле

в частности в качестве малых противолодочных и патрульных катеров .

         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