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.
И КМ, и последующие «Орленок» и «Лунь» были выполнены уже по отработанной фирменной алексеевской аэрогидродинамической схеме: перед крылом располагались открытые (у КМ) или закрытые корпусом (у «Орленка») двигатели, обеспечивавшие поддув воздуха под крыло во время взлета
Советские конструкторы назвали свое детище «Корабльмакет» (КМ). В 1967 году американские военные, рассмотрев на снимках спутника-шпиона непонятно огромный летательный аппарат, прозвали его «Каспийским монстром». Иногда это имя употребляется на Западе для обозначения всех советских боевых экранопланов, а тогда, в 60-х, в Советском Союзе даже само заветное слово «экраноплан» было секретным. В англоязычном мире амфибии, основанные на экранном принципе движения, называли (да и теперь называют) WIG от Wing-In-Ground effect (от английских «крыло» и «земля»).
Рожденный ползать стремглав
Что же увидели на снимках американские специалисты? Самолет-гигант имел в длину около 100 м при удивительно малом для такой махины размахе крыльев — около 40 м. Движимый десятью турбореактивными двигателями с тягой по 13 т каждый, он мог скрытно «ползти» на высоте нескольких метров над водой и над сушей, перемещаясь со скоростью до 500 км/ч, в недоступной для систем ПВО противника зоне.
Дальность полета составляла до полутора тысяч километров. И при этом масса судна с полезным грузом достигала 500 т. Оно могло взять на борт, к примеру, батальон десантников с бронетехникой.
Как свидетельствуют очевидцы, летом 1967 года в «Зеленой комнате» Военного разведывательного управления в Вашингтоне эксперты Пентагона и НАСА изучали спутниковые снимки, и большинство пришло к выводу, что это блеф русских. Только трое инженеров НАСА решились утверждать, что в России появился новый вид вооружений.
В информированном английском военном журнале Jane’s Intelligence Revue появились восторженные отзывы: «Полагают, что крылья этого экспериментального аппарата создают подъемную силу, которой хватает на подъем до высоты крейсирования, приблизительно равной 30 футам (9 м). По‑видимому, аппарат сможет работать в арктических условиях». Над Америкой нависла реальная угроза.
И впрямь КМ, использовавший известный к тому времени в течение десятилетий экранный эффект, был созданием уникальным. Его отец, конструктор Ростислав Алексеев выжал из «экрана» многое, и при движении на высоте от двух до десяти метров машина потребляла в пять раз меньше топлива, чем транспортный самолет.
Во время первого полета КМ, построенного на нижегородском (тогда горьковском) заводе «Красное Сормово» и Авиастроительном заводе им. Серго Орджоникидзе, главный конструктор Алексеев был за штурвалом.
Испытания на Каспии продолжались 15 лет. А в 1980-м самый крупный в мире экраноплан погиб в аварии.
Исключение из правила
Принцип полета экраноплана не похож ни на законы работы самолетного крыла на большой высоте, ни на основы движения судна на воздушной подушке.
Прежде всего экраноплан опровергает правило авиации «чем выше, тем экономичнее». Ведь на дальние расстояния летают именно высокопотолочные реактивные самолеты: полет в разреженном воздухе на большой высоте требует значительно меньше топлива. Но если лететь очень низко, ниже 15 м, как и летают экранопланы, — воздушная подушка, возникающая между крылом и поверхностью земли или воды, как бы дополнительно поддерживает машину и топлива расходуется значительно меньше.
У этого феномена есть две составляющие. Самолет взлетает, потому что форма крыла и его профиль при обтекании потоком воздуха создают под крылом большее давление, чем над ним. При этом возникает и негативное воздействие: на конце крыла возникает завихрение — воздух с более высоким давлением из под крыла обтекает его и понижает подъемную силу. Но если самолет летит очень низко над землей, для завихрения остается слишком мало места, и его воздействие ослабляется. Кроме того, у воздуха, находящегося под крылом под более высоким давлением, нет выхода вниз, как было бы на большей высоте. Формируется «подушка», и машину словно поддерживает невидимая рука.
Экранный эффект мешал авиаторам, ведь «подушка» усложняла пилотирование низко над землей и посадку. Так что не удивительно, что заинтересовались им кораблестроители, применившие поначалу для повышения скорости судов подводные крылья (с разработки этих машин начинал конструктор Алексеев). Суда на подводных крыльях были вдвое втрое быстрее обычных, но разработчикам, столкнувшимся с явлением кавитации (холодного кипения от разряжения) воды на верхней поверхности подводного крыла, пришлось на этом остановиться.
Корабли на воздушной подушке, создаваемой при помощи «закачивания» воздуха в жестко ограниченное пространство под днищем, достигли скорости 150−180 км/ч, но дальше теряли устойчивость движения.
Погоня за скоростью
Считается, что первый экраноплан построил в 1935 году финский конструктор Каарио, поставивший крыло на моторные сани. Советские же источники утверждают, что первая экспериментальная работа, посвященная влиянию экранирующей поверхности на аэродинамические свойства воздушного крыла, была выполнена ученым-вертолетчиком Борисом Юрьевым в 1923 году, а уже в 1938-м появился первый советский проект двухмоторного экраноплана, автором которого был специалист по воздушно-десантной технике Павел Гроховский. Немало попыток было сделано после Второй мировой войны в США, Японии, Китае.
Отец дельтавидного крыла и проекта Messerschmitt-334, немецкий конструктор Александр Липпиш, работая после войны в США, создал целую серию WIG-самолетов, один из которых Х-114 (пятиместный патрульно-транспортный экранопланамфибия, созданный в 1976 году) был принят на вооружение военно-морскими силами. Были и другие попытки на Западе разработать боевые экранопланы, но появление советского КМ стало для НАТО большим и очень неприятным сюрпризом. «Монстр» оказался в десятки раз больше американских аналогов.
К тому времени Ростислав Алексеев был известен как конструктор судов на подводных крыльях — торпедных катеров времен Великой Отечественной, «Ракет», «Комет», «Метеоров». Говорят, что он даже совершил на своей «Комете» кругосветное путешествие через Тихий, Индийский и Атлантический океаны. А его КБ называлось «Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях».
Не удивительно, что, начав погоню за скоростью, в 1961 году первый свой экраноплан СМ-1 Алексеев выполнил по собственной схеме судна на двух малопогруженных подводных крыльях, называемой «двухточкой» или «тандемом»: два крыла располагались одно за другим с небольшим разрывом, а на «хвосте» не было привычного для следующих моделей горизонтального «оперения».
«Орленок» с судьбой Икара
На испытания СМ-1 приехал тогдашний куратор «оборонки» Дмитрий Устинов и был так поражен машиной, что Алексеев получил карт-бланш и почти неограниченную финансовую поддержку. Его КБ выдавало один проект за другим, и уже через пять лет на воду спустили экраноплан КМ, вслед за ним построили 120-тонный десантный корабль «Орленок», который мог садиться и взлетать в пятибалльный шторм. Откидывавшийся вбок «нос» корабля позволял с ходу высаживать на берег два танка и батальон морских пехотинцев.
Ростислав Алексеев был полон идей. Он обдумывал возможность запуска со «спины» экраноплана космических кораблей многоразового использования и экранопланов для исследования соседних планет… Однако череда аварий, а затем смена политического руководства страны поставили крест на разрабатывавшемся им направлении.
При испытаниях разбился СМ-5, затем случилась авария «Орленка», а в 1980 году, словно не выдержав смерти своего создателя, разбился первый «Каспийский монстр».
Соратникам создателя советских экранопланов удалось разработать и даже изготовить в 1985 году боевой экраноплан «Лунь», оснащенный шестью противокорабельными самонаводящимися ракетами «Москит» (по классификации НАТО — SS-N-22 Sunburn), летящими со скоростью 2800 км/ч и способными поразить цель на расстоянии до 250 км. Однако в серию он так и не пошел, а из запланированных 120 «Орлят» изготовлено было только пять, и производство было прекращено.
Новая жизнь «Монстра»
И все же проект «Лунь» не заглох. Еще в 1992 году Минобороны решило создать на базе ракетоносца конверсионный вариант — экраноплан для поиска и спасения жертв морских аварий. И название ему дали «Спасатель». После консервации проекта в середине 90-х из-за отсутствия средств, работы были продолжены.
Предполагается, что спасательный экраноплан сможет работать при сильном ветре и садиться при пятиметровой волне, а устройство его таково, что он будет прикрывать своим корпусом пострадавших и принимать их с воды через хвостовую часть, за которой образуется затишье. В самом экраноплане, способном взлететь с 500 пассажирами, разместится госпиталь с операционной, реанимацией и ожоговым центром.
Тем временем в секретном конструкторском подразделении компании Boeing — Phantom Works — разрабатывается огромный экранолет, получивший название «Пеликан». Предназначен он для решения главной проблемы американской армии — проблемы мобильности. Для перемещений больших воинских контингентов для заморских операций корабли слишком медленны, а даже самые большие транспортные самолеты слишком малы. Ведь в составе одной дивизии может быть более 300 семидесятитонных танков «Абрамс», но даже огромный транспортник «C-5 Гэлакси» (C-5 Galaxy; их в американском военно-воздушном флоте 126) может взять на борт не более двух таких танков. Предполагается, что «Пеликан» будет весить столько же (взлетная масса — 3000 т), сколько семь полностью загруженных «Боинг-747», и при этом, скользя над водой, будет способен летать на расстояние 16 тыс. км. При этом планируется, что уродливая с виду машина будет летать не только на экране, но и на обычных для самолетов высотах, а садиться сможет и на аэродромы (в проекте она снабжена 76 колесами). Если американские военные одобрят проект, Boeing приступит к его реализации уже в нынешнем или будущем году.
Однако и российская глава истории экранопланов не выглядит завершенной. После прошлогоднего визита на Каспий президента Путина, поставившего перед военными моряками задачу «не просто продемонстрировать военное присутствие в регионе, а показать подавляющий потенциал российского ВМФ на Каспии по сравнению с военно-морскими силами других стран», ожидается возрождение «Луня» как боевого экраноплана.
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.
Все знают, что такое самолет, и что такое корабль. Но что получится, если объединить эти два объекта? Летучий корабль, или плавучий самолёт? Оказывается, учёные уже давно изобрели такой "гибрид", и имя ему - экраноплан.
Экраноплан - что это?
Википедия в своём строгом стиле даёт определение экраноплана: это скоростное транспортное средство, летающее на небольшой высоте и способное приземлиться на поверхность воды. От самолёта его отличает необходимость оставаться над гладкой поверхностью, в качестве которой подходит вода, снег, лёд, или, на худой конец, земля. От корабля - способность летать. Тем не менее, примечательно, что относится это чудо техники именно к морским судам.
Физика полёта экраноплана
Для удержания транспорта в воздухе необходима подъемная сила. В случае с экранопланом, её генерирует так называемый экранный эффект. По сути он является воздушной подушкой, которая образуется благодаря набегающему на крыло потоку воздуха, а не механическими устройствами, как например в . Крыло экраноплана создаёт подъёмную силу не только за счёт разрежения воздуха сверху, как у самолёта, но и за счёт его уплотнения снизу. Беда в том, что создать повышенное давление под плоскостью крыла получается только на небольших высотах. В этом и есть ограничение использования экранопланов.
Достоинства и недостатки экранопланов
К достоинствам этого вида транспорта можно отнести:
- безопасность: малая высота полёта и возможность сесть на поверхность, над которой осуществляется полёт, сводит на нет возможные авиакатастрофы из-за поломок,
- высокая скорость - до 600 км/ч. что значительно быстрее любых судов,
- высокие экономичность и грузоподъёмность, значительно выше чем у самолётов,
- для взлёта и посадки экранопланам не нужна взлётная полоса.
При всех имеющихся достоинствах, экранопланы не лишены некоторых недостатков:
- территория их полётов вдоль рек совпадает с зонами обитания птиц,
- низкая маневренность,
- необходимость летать невысоко над относительно гладкой поверхностью,
- процедура старта требует больших затрат энергии.
Использование экранопланов в современном мире
Разные страны мира ведут исследования и опытные разработки по усовершенствованию конструкции экранопланов и избавлению их от недостатков. Так, например, США в 2003 году представило проект военного экранолёта Pelican, способный перевозить до 1400 тонн груза на расстояние в 16 тысяч километров. Китайская компания Hainan Yingge Wing провела на побережье острова Хайнань лётные испытания аппаратов CYG-11, собранных по российским чертежам (проект "Иволга"). Южная Корея в сентябре 2007 года объявила о строительнстве крупного коммерческого экраноплана, который должен быть способер перевозить 100 тонн груза со скоростью до 300 км/ч. К сожалению, новостей об этой разработке более не поступало.
В России КБ "Сухой" в 2000 году продемонстрировал небольшой коммерческий экранолёт С-90, способный переносить 4 тонны груза более чем на 3 километра. Кроме того, существует несколько проектов экранопланов, разрабатываемых российскими организациями для гражданского и военного применения.
Где можно увидеть экраноплан вживую?
В 2012 году в Москве, у берега водохранилища близ парка "Северное Тушино" можно было обнаружить экраноплан "Орлёнок" проекта А-90. Стоит ли он там до сих пор - не известно.
Экранопланы занимают особое место в коллективном-бессознательном многих жителей бывшего СССР. Иначе как понять парадоксальную любовь наших сограждан к этим фантастическим конструкциям - никакими доводами разума объяснить этого невозможно. Экранопланы не ставили скоростных рекордов и не крутили в небе «бочки» и «мертвые петли». Практически никто не видел их вживую. Единственное, что знает простой обыватель - это невероятное по красоте зрелище летящего над самой водой полукорабля-полусамолета. Именно так должен выглядеть настоящий Имперский флот! Мощно, Стремительно, Грандиозно!
Краткая техническая справка:
Экранный эффект -изменение аэродинамических характеристик летательного аппарата при полёте вблизи экранирующей поверхности (воды, земли и пр.). Эффект возникает исключительно на малых высотах (меньше аэродинамической хорды крыла), благодаря образованию плотной «воздушной подушки» между нижней плоскостью крыла и экранирующей поверхностью. В результате появляется дополнительная подъемная сила, которая тем сильнее, чем меньше скорость и ниже высота полета экраноплана.
Ходят сказочные легенды - удивительное транспортное средство обладает скоростью самолета и полезной нагрузкой корабля. Идущий на границе двух сред, экраноплан невидим на экранах радаров, он может выходить на ровные участки суши и способен за считанные часы перебросить за океан целый десантный батальон. Грузоподъёмность, эффективность, быстрота!
Парадокс в том, что сейчас нигде в мире экранопланы не используются…
Холодный душ
Фундаментальные законы природы обмануть невозможно. Идея экраноплана прямо нарушает один из важных принципов авиации: низковысотный профиль полета неоптимален с точки зрения топливной эффективности. Самолет стремительно летит сквозь разряженный воздух на границе стратосферы. Экраноплану приходится прорываться сквозь плотные слои воздуха вблизи поверхности Земли.
В жесткое противоречие вступают конструктивные элементы экраноплана: самолет, по всем правилам авиации, должен быть легким, а корабль, наоборот, тяжелым и прочным, чтобы принимать на борт сотни тонн груза и выдерживать удары водной стихии. Крутой гибрид корабля и самолета на практике оказался плохим самолетом и плохим кораблем.
В начале 60-х годов фантастической идеей корабля-самолета увлекся Ростислав Алексеев - талантливый конструктор-кораблестроитель, признанный эксперт в области гидродинамики, создатель лучших в мире речных судов на подводных крыльях. Пятнадцать лет он работал над решением головоломки, пытаясь совместить в конструкции экраноплана противоречивые требования авиации и кораблестроения. Тщетно. Всякий раз испытания экранопланов повергали военных в уныние.
Было от чего задуматься: гигантскому экраноплану для преодоления чудовищного сопротивления воздуха постоянно не хватало тяги. Вкупе с монструозным обликом корабля-самолета, неэффективным с точки зрения аэродинамики, это привело к забавному результату. Шесть двигателей. Восемь. Наконец, десять реактивных моторов РД-7 от дальнего сверхзукового бомбардировщика Ту-22.* Так явилось на свет невиданное чудо КМ - экраноплан «Каспийский монстр».
*в реальности на Ту-22 устанавливались двигатели РД-7М, имевшие некоторые отличия от «экранопланных», в том числе, меньшую тягу в бесфорсажном режиме (10 000 кгс против 11 000 кгс у РД-7).
Экраноплан Корабль-Макет (КМ). Макс. взлетная масса 544 тонны. 10 реактивных двигателей РД-7. Крейсерская скорость 400 км/ч.
Экраноплану КМ потребовалось десять двигателей! Самолету хватило двух. Чтож, при этом максимальная взлетная масса КМ больше в 5 раз. В пять раз больше тяга, в пять раз больше взлетная масса - а где же экономия, о которой так много говорят сторонники экранопланов? А никакой экономии нет - несмотря на увеличение подъемной силы за счет экранного эффекта, все резервы «сожрало» сопротивления воздуха. Обещания отключить в полете часть двигателей не выдерживают критики - только за 10 минут работы во взлетном режиме десять реактивных движков сжигали тридцать тонн горючего!
На самом деле ситуация гораздо хуже: у бомбардировщика в 2 раза выше крейсерская скорость, а его максимальная скорость 1600 км/ч - вообще недостижима для экранопланов. Дальность полета экраноплана КМ не превышала 1500 км. У Ту-22 этот показатель составлял 4500 - 5500 км, в зависимости от модификации.
Дальний сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22. Макс. взлетная масса более 90 тонн. Крейсерская скорость 950 км/ч.
Сравнение дальнего бомбардировщика и тяжелого экраноплана не совсем корректно - несмотря на некоторые общие принципы и одинаковые силовые установки, это два совершенно разных вида техники, различные по размерам и по задачам. Гораздо показательнее сравнение экранопланов КМ и «Лунь» (восьмидвигательное чудо, дальнейшее развитие КМ) с тяжелым транспортным самолетом Ан-124 «Руслан».
На фоне «Руслана» оба детища КБ Алексеева кажутся летающими анекдотами - Ан-124 уделывает их обоих по грузоподъемности, скорости, дальности полета, топливной экономичности и возможностям эксплуатации. Для летчиков не имеет значения рельеф под крылом самолета: горы, тайга, океан… Есть контракт - и «Руслан» летит из Москвы в Новосибирск: дистанция 3200 км, на борту 150 тонн груза. Крейсерская скорость «Руслана» - 800 км/ч.
Очередной чудо-корабль "Лунь". Обратите внимание на прекрасную аэродинамику и восемь (!) двигателей НК-87, снятых с широкофюзеляжного авиалайнера Ил-86
Попытки списать очевидные критические проблемы экранопланов на нехватку времени и сил у конструктора Алексеева не имеют под собой реальных оснований - к моменту начала работ над данной тематикой, Ростислав Алексеев имел за спиной огромный опыт, связанный с проектированием быстроходных судов, а в конструкции его экранопланов использовались хорошо отработанные технические решения из кораблестроения и авиации. И тем не менее … за 15 лет исследований КБ Алексеева так и не смогло создать эффективный образец экраноплана.
Орел не ловит мух
Яркая «звезда» в коллекции экранопланов Алексеева - транспоротно-десантный экраноплан А-90 «Орлёнок». Экраноплан способен принять на борт до сотню морских пехотинцев или два бронетранспортера, и доставить их на расстояние 1500 км со скоростью 350 км/ч. В отличии от своих собратьев, «Орлёнок» лишен их тяжеловесного облика с десятью двигателями - наоборот, это очень красивый, стремительный аппарат с алюминиевым фюзеляжем и единственным двигателем на вершине хвостового киля. Имеется даже оборонительная пулеметная установка и убирающиеся шасси для посадки на обычные аэродромы. А еще «Орлёнок» не простой экраноплан - он способнен отрываться от экрана и взмывать ввысь на высоту 3000 м, как обычный самолет. Прекрасное, сбалансированное транспортное средство, какие могут быть сомнения?
А-90 "Орленок". Макс. взлетная масса 140 тонн. Полезная нагрузка 20 тонн. Крейсерская скорость 350 км/ч
Действительно, на первый взгляд, «Орлёнок» оснащен всего одним двигателем - турбовинтовым НК-12, такие же моторы стоят на межконтинентальном бомбардировщике Ту-95. Но обратим внимание на носовую часть фюзеляжа, в ней притаились два «сюрприза» - два турбореактивных двигателя НК-8, снятые с пассажирского Ту-154. Неплохо для скромного экраноплана…
Снова звучит оправдание, что носовые двигатели используются только на взлете. Увы, это не так - двигатели «Орлёнка» имеют поворотные сопла, позволяющее направить реактивную струю над крылом! Для чего это сделано? Правильно, при максимальной нагрузке и высокой скорости полета тяги хвостового двигателя не хватает - приходится включать носовые. Самое экономичное транспортное средство, а вы не знали?
Построенный в 1972 г., «Орлёнок» предлагался в качестве специального транспортного средства ВМФ, как своеобразная альтернатива военно-транспортной авиации. На тот момент основным транспортным самолетом в Советском Союзе был Ан-12, серийно выпускавшийся с 1959 года. Старый проверенный «Антонов» не оставил ни единого шанса «Орлёнку» - при одинаковой полезной нагрузке (20 тонн), Ан-12 имел вдвое меньший взлетный вес (еще бы! ему ведь не нужны якоря и дополнительные тонны топлива). Крейсерская скорость «Антонова», как и полагается, была значительны выше, чем у экраноплана - 670 км/ч, а дальность полета с максимальной нагрузкой достигала 3600 км.
Ан-12. Макс. взлетная масса 65 тонн. Полезная нагрузка 20 тонн
Зато у Ан-12 четыре двигателя! - радостно напомнят фанаты экранопланов. Но лучше бы они этого не вспоминали…
«Антонов» оснащен турбовинтовыми двигателями АИ-20 (в обычном режиме 2600 л.с., во взлетном 4250 л.с.). Удивительно, но совокупная мощность всех четырех двигателей Ан-12 равна единственному маршевому двигателю экраноплана.
Сравнивать экраноплан с более современными машинами не рекомендуется. Могучий Ан-22 «Антей» поднимает 60 тонн полезной нагрузки, и, как обычно, многократно превосходит «Орлёнка» по скорости, дальности и топливной экономичности.
Грузовая кабина Ан-22 "Антей" (1965 г.) Макс. взлетная масса 250 тонн. Полезная нагрузка 60 тонн.
Ясно, что «Орлёнок» был мертворожденным проектом. Через несколько лет мытарств с этой очень дорогой и бесполезной «игрушкой», в 1976 г. Ростислав Алексеев приказом министра судостроительной промышленности был отстранен от дел. Экранопланы и их создатель пришли к своему закономерному финалу.
Как отличить черное от белого? Глазами!
Иногда неудачи Ростислава Алексеева связывают со злыми кознями министра судостроительной промышленности Б.Е. Бутомы. Возможно они действительно испытывали личную неприязнь друг к другу, хотя любой бы из нас возмутился, если ему предложили купить авиабилет по двойному тарифу и лететь в два раза медленнее. А именно это предлагал уважаемый Ростислав Евгеньевич.
«Как смеешь ты укорять столь заслуженного человека!» - спросит меня возмущенный читатель. Увы, я озвучил всего лишь существующее положение дел, решение за всех нас уже давно приняли умные люди из министерств и ведомств Советского Союза. Экранопланы оказались никому не нужны, тупиковая ветвь техники.
Попытка списать неудачу на недальновидность и косность советского руководства выглядит явно необоснованной. М.Л. Миль и Н.И. Камов почему-то смогли убедить руководство страны в полезности своих разработок и строили тысячами свои замечательные вертолеты. Вертолет, несмотря на низкую скорость и топливную неэкономичность, обладает рядом уникальных качеств, среди которых:
Вертикальный взлет и посадка,
- непревзойденная маневренность, возможность зависания на одном месте,
- транспортировка громоздких грузов на внешней подвеске.
К сожалению, сторонники экранопланов не смогли сформулировать ни одного внятного довода, оправдывающего строительство этих транспортных средств.
Мифическая экономичность экранопланов на практике не подтвердилась - крылатый корабль расходует еще больше топлива, чем аналогичный по размерам самолет. Я уже не говорю о стоимости самого чудо-корабля и его обслуживании - только комплект из 10 реактивных двигателей для «Каспийского монстра» влетит в копеечку.
Преимуществом экраноплана часто называют его невидимость для вражеских радаров. Хм…во-первых, самолет дальнего радиолокационного обнаружения прекрасно видит такие крупные надводные цели на дистанции 400 км (граница радиогоризонта). Во-вторых, любой самолет, если это необходимо, может выполнять полет на малой высоте. Так что, извините товарищи, мимо.
Третий аргумент - экраноплану не требуется аэродром с длинной влетно-посадочной полосой. Да, это первый серьезный довод. Однако, ввиду всех вышеперечисленных недостатков, это единственное преимущество еще не дает достаточных оснований для строительства экранопланов. К тому же, экраноплан не столь бескорыстен, как его представляют - для его обслуживания необходим сухой док со всей инфраструктурой.
Другие положительные стороны чудо-корабля? Вот, например, летящий экраноплан не боится морских мин. Ну и что, самолетам до них вообще нет дела.
Иногда звучат предложения использовать экранопланы в качестве морских спасателей. Якобы чудо-корабль способен за считанные часы добраться до места крушения в открытом море и принять на борт сотню человек. Предложение бесполезно по одной причине - летящий на огромной скорости, на высоте всего 5 метров, экраноплан просто не сможет обнаружить пострадавших.
Лучшая морская спасательная система известна давно - два тяжелых вертолета (поисково-спасательный и заправщик). Летящие на высоте нескольких сотен метров, вертолеты обследуют за час десятки квадратных километров морской поверхности, при этом они мало уступают экраноплану в скорости и быстроте реакции.
Интересна попытка применения экранопланов для высадки морских десантов - любители экранопланов настаивают на быстроте доставки морпехов к вражеским берегам. Предложение плохое - десант нельзя высаживать на неподготовленный берег, иначе все прератится в кровавую кашу. Первыми над вражеской территорией должны появиться бомбардировщики и перекопать там все вдоль и поперек. А вообще в наше время крупные операции готовятся за долгие месяцы до вторжения - времени достаточно, чтобы перевезти на кораблях через пол мира тысячи танков. А главное - слишком мала у экранопланов дальность, всего 1500 км - недостаточно, чтобы пересечь Балтику.
Как вы считаете, велико ли лобовое сопротивление у этого монстра?
Сравнение экраноплана с морским судном не имеет смысла - построенный по авиационным технологиям, он ничуть не похож на корабль. Морской транспорт не знает себе равных по грузоподъемности и стоимости перевозок - экраноплан потерял все этикачества. Его грузоподъемность соответствует обычному транспортному самолету, а стоимость доставки груза превышает (!) показатели транспортной авиации.
Вывод звучит просто: для экраноплана не нашлось применения. Все ниши заняты другими транспортными средствами:
Необходимо доставить через океан 10 тыс. тонн груза? Всегда к услугам морской транспорт. Несмотря на свою кажущуюся «тихоходность», самый обычный сухогруз или ролкер за 50 дней пересекают половину Земного шара. Секрет прост - кораблю, как и поезду плевать на погоду - в любое время года, днем и ночью, в грозу и шторм, без заправок и остановок, он упрямо ползет к своей цели со скоростью 20 узлов (около 40 км/ч). Тише едешь - дальше будешь. Это про моряков.
Необходимо срочно доставить 20…30…100 тонн груза на другой континент? Всегда к услугам транспортная авиация. Самолет примет груз на борт и через 10 часов прибудет на точку. Там землетрясение, разрушен аэродром? Не беда - Ил-76 МЧС сядет на любую более-менее ровную площадку.
Требуется доставить буровую вышку в район Крайнего Севера? Поможет вертолет - аккуратно подцепит тросом груз и так же бережно опустит в нужное место.
Возможно, причина популярности экранопланов в том, что нигде в мире, кроме СССР подобные вещи не строились. Странно … в Советском Союзе создавалось множество уникальных вещей - Луноходы, орбитальные станции, глубоководные титановые подлодки, воздушные тяжеловесы Ан-124 «Руслан» и Ан-225 «Мечта», но по каким-то неясным законам психологии, в памяти людской ярче всего сохранились воспоминания о неуклюжих стальных птицах, парящих над водной гладью. Возможно, экраноплан невольно ассоциируется с несбыточной мечтой о прекрасном коммунистическом будущем.