Отправлено 07 Апрель 2009 - 07:59
История развития экранопланов
Открытие эффекта экрана и начало использования
В середине 1920-х годов авиаторы впервые столкнулись с экранным эффектом при взлёте и особенно при посадке самолётов-низкопланов. Было замечено некоторое увеличение подъёмной силы крыла, когда самолёт продолжал лететь над полем, как бы не желая садиться. Кроме того, экранный эффект иногда приводил к неприятностям. При движении вблизи экрана центр давления крыла перемещается к его задней кромке, что в случае недостаточной эффективности горизонтального оперения становится причиной аварии во время посадки самолёта.
Во время экспериментальных полётов в 1932 году на небольшой высоте над Северным морем тяжёлого двенадцатимоторного самолёта «Дорнье ДО-Х», крыло которого имело значительную хорду, было замечено уменьшение аэродинамического сопротивления и расхода топлива. Известный авиационный инженер, изобретатель и авиаконструктор П. И. Гроховский в 1932 году разработал проект экраноплана-амфибии с двумя двигателями, аэродинамическая компоновка которого характерна для некоторых экранопланов наших дней.
В 1935 году финский инженер Т. Каарио построил первый экспериментальный буксируемый аппарат с целью использования и изучения экранного эффекта. Сани-экраноплан Каарио имели крыло размером 2х2,6 м, установленное на лыжи. Экраноплан буксировали с помощью аэросаней.
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.
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.
Советские разработки
Все советские разработки экранопланов можно разделить на три группы:
конструкции ЦКБ по СПК под руководством Ростислава Алексеева
конструкции Роберта Бартини в авиационном КБ имени Г. М. Бериева в Таганроге (1968-1974)
относительно небольшие экранопланы, в разработке которых принимали участие различные конструкторские бюро
Особняком стоят «любительские» конструкции, причём на этом уровне разработка экранопланов велась не только в СССР, но и в других государствах.
К идее экраноплана Ростислав Алексеев и Роберт Бартини пришли, развивая свои проекты, подступив к ней с разных сторон.
Работы ЦКБ Ростислава Алексеева
Ещё 1 октября 1941 года Ростислав Алексеев защитил дипломную работу «Глиссер на подводных крыльях» . В 1951 году Алексеев и его помощники за разработку и создание судов на подводных крыльях были удостоены Сталинской премии. Так от идеи судов на подводных крыльях Ростислав Алексеев придвинулся вплотную к разработке аппарата, способного передвигаться по воде на скоростях, намного превышающих обычное судно.
В начале 60-х годов в Центральном конструкторском бюро по судам на подводных крыльях (ЦКБ по СПК) в лабораторных условиях проводились исследования экранного эффекта на малых буксируемых моделях и самоходных пилотируемых аппаратах.
Для работ по экранной тематике требовалась оснащённая научно-экспериментальная база. Поэтому на Горьковском водохранилище была построена специальная испытательная станция (база) ИС-2 с комплексом уникальных сооружений, многие были специально созданы для исследований особенностей экранного эффекта.
Первые самоходные модели экранопланов в ЦКБ по СПК были выполнены по схеме «тандем», когда два крыла на фюзеляже располагались одно за другим с целью обеспечения продольной устойчивости применением двух разнесённых крыльев.
В 1962 году в ЦКБ началась работа по созданию экраноплана КМ для ВМФ, а в 1964 году — над проектом экраноплана Т-1 для воздушно-десантных войск. Первый должен был летать на высотах в несколько метров, а второй — до высоты 7500 м. 22 июня 1966 года экраноплан КМ, самый крупноразмерный для своего времени летательный аппарат на земле, был спущен на воду.
22 июля 1961 года на испытательной станции ИС-2 был выполнен первый полет первого отечественного экраноплана. Это был экранолёт СМ-1. В первом испытательном полете экраноплан СМ-1 пилотировал Р. Е. Алексеев, который был главным конструктором аппарата и начальником ЦКБ по СПК. К осени 1961 года техника пилотирования экраноплана была освоена до такой степени уверенности в надёжности аппарата, что Р. Е. Алексеев стал приглашать гостей из Москвы на демонстрационные полёты.
Полёты СМ-1 демонстрировались секретарю ЦК КПСС Д. Ф. Устинову, Председателю Госкомсудостроения Б. Е. Бутоме и Главкому ВМФ С. Г. Горшкову. Демонстрация оказалась убедительной настолько, что высокие гости выразили желание прокатиться на экраноплане, под личную ответственность Р. Е. Алексеева, и их желание исполнили.
По предложению Д. Ф. Устинова в начале мая 1962 года была организована демонстрация экраноплана СМ-2 Н. С. Хрущёву и другим членам правительства, которая проводилась на Химкинском водохранилище под Москвой, недалеко от дачи Н. С. Хрущёва (на берегу Икшинского водохранилища). Из Горького СМ-2 доставили на вертолёте Ми-10К («летающий кран»). Хотя во время показательных проходов СМ-2 не вышел на расчётный режим, экраноплан все-таки произвёл хорошее впечатление на Н. С. Хрущёва.
Возможно, благодаря этому вскоре была принята государственная программа, включающая разработку новых экранопланов, создание боевых экранопланов для ВМФ и других родов войск, а также строительство полноразмерного экспериментального экраноплана КМ.
В структуре ЦКБ по СПК была организована лётно-испытательная служба (ЛИС). В 1964—1965 годах осуществлялось проектирование и создание уникального, самого большого в мире летательного аппарата — экраноплана КМ, получившего у зарубежных спецслужб название «каспийский монстр» — так расшифровали американцы буквы КМ — корабль-макет — на борту экраноплана. Главным конструктором этого экраноплана был Р. Е. Алексеев, ведущим конструктором — В. П. Ефимов.
Экраноплан имел размах крыла 37,6 м, длину около 100 м. Один раз в него было загружено 544 тонны. Это является рекордом для любого существующего летательного аппарата. Даже появившийся позднее самолёт Ан-225 «Мрия» не смог перекрыть этот рекорд.
В 1966 г. КМ вышел на испытания, которые проводились на специально созданной испытательно-сдаточной станции на Каспийском море в районе города Каспийск (Дагестан).
В первом испытательном полёте экраноплан КМ пилотировали В. Ф. Логинов и Р. Е. Алексеев. Дальнейшие испытания проводили ведущие лётчики-испытатели Д. Т. Гарбузов и В. Ф. Трошин. Все эти работы проводились в системе Министерства судостроительной промышленности.
В 1972 году был построен первый реально работающий военный экранолёт «Орлёнок», предназначенный для переброски морских десантов на дальность до 1500 км. Всего было построено пять экранолётов типа «Орлёнок»: «Дубль» — для статических испытаний, С-23 — первый летный прототип из сплава К482Т1 (разработан после аварии произошедшей 22 ноября 1974), С-21, построенный в 1977 году, С-25, собранный в 1980 году и С-26, введённый в строй в 1983 году. Все они вошли в состав авиации ВМФ, и на их базе была сформирована 11-я отдельная авиагруппа непосредственного подчинения Главному штабу морской авиации («Орлята» могли подниматься в самолетном режиме на высоту до двух километров).
По некоторым данным, государственная программа предусматривала строительство 24 экранолётов типа «Орлёнок». Серийную сборку должны были осуществлять судостроительные заводы в Нижнем Новгороде и Феодосии. Однако этим планам не суждено было воплотиться. После смерти в 1984 году Министра обороны СССР Дмитрия Устинова, курировавшего наукоёмкое вооружение, все работы по выпуску и развитию этого перспективного транспорта были свёрнуты. Четыре изготовленных экземпляра «Орлёнка» до 2007 находились (в разной степени разукомплектованности) на базе ВМФ в городе Каспийск. В июне 2007 наиболее уцелевший экземляр был отбуксирован по Волге в Москву, где потом был установлен в музее ВМФ.
В 1987 году первый полет совершил ударный экраноплан-ракетоносец «Лунь». Он был вооружен шестью управляемыми противокорабельными ракетами «3М-80 Москит». После успешного окончания государственных испытаний «Лунь» был в 1990 году передан в опытную эксплуатацию. Однако распад Советского Союза привел к прекращению работ по этому направлению и расформированию 11-й авиагруппы экранопланов Черноморского флота.
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 подошел вплотную к разработке экраноплана.
В течении 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.
В 1963 он проводил испытания моделей в ЦАГИ, результаты исследований показали возможность создания экраноплана СВВП-2500. Проект противолодочной СВВП-амфибии ВВА-14, стал его реализацией. Разработка началась по постановлению правительства в ноябре 1965 года на Ухтомском вертолётном заводе (УВЗ), а только потом была продолжена в ОКБ Г. М. Бериева в Таганроге. Экспериментальный самолёт ВВА-14 совершал испытательные полеты, но не были сделаны двигатели для вертикального взлёта. В 1974 году Бартини умирает, его проект ещё продолжают развивать в течении двух лет, испытывая в Таганрогском заливе Азовского моря. Вертикальный взлет не был сделан из-за возникших сложностей с разработкой нужных двигателей, поэтому уже после смерти Бартини, по его проекту были установлены два маршевых двигателя для создания экранного эффекта. Лётчик-испытатель Ю. М. Куприянов, штурман Л. Ф. Кузнецов производили испытания в режиме самолёта, в переходных режимах. Также были выполнены взлёт-посадка на воду. Экранный эффект действовал даже на большем расстоянии, которое было рассчитано, но были выявлены сложности маневрирования. Исправить их было возможно, но требовало переделки аппарата, в то время как его создатель уже умер. В 1976 было окончательно решено прекратить работу над проектом.
Для обнаружения подводных лодок проектом предполагалось использовать поисковый аэромагнитометр «Бор-1», а также 144 радиогидроакустических буя РГБ-1У и до ста взрывных источников звука. Вооружение:
Авиационные торпеды — 2
Авиационные мины ИГДМ-500 — 8
Авиационные бомбы ПЛАБ-250 — 16
ЭКИП Льва Щукина
Разработки экранопланов Бартини были продолжены в начале 80-х годов Л. Н. Щукиным в объединении «ЭКИП», где проектировалась модель Л4-2. Это был бескрылый дисковидный экранолёт, с активным управлением течения пограничного слоя, что давало возможность применять тела с плохим аэродинамическим качеством, но с большими объемам и грузоподъемностью. Л4-2 со взлетной массой 600 тонн, способен нести полезный груз массой 200 тонн на дальность 8600 км. Большой пространственный объём и грузоподъемность аппарата позволяет использовать его в различных применениях. За счёт шасси на воздушной подушке качество взлетной полосы снижается (грунт, вода, лед), также как и длина полосы. Это дает возможность не иметь сложной инфраструктуры порта.
В его конструкции использовались уникальные двигатели, работающие как на керосине, так и на водороде, или же на специальном экономичном водно-эмульсионном топливе, содержащем от 10 % до 58 % воды. Кроме воды и запатентованного эмульгатора в этом топливе применялся один из углеводородов (низкосортный бензин, либо продукты природного или попутного газа), октановое число у водно-эмульсионного топлива было 85. Из-за равномерного распределения нагрузки на корпусе аппарата стало возможным использование композитных материалов, что дает возможность быть аппарату радиологически малозаметным. Уменьшалась также акустическая и тепловая заметность. ЭКИП может летать на высоте от 3 метров до 10 000 метров. Все эти уникальные качества отражены в его названии: ЭКИП — сокращение слов «экология и прогресс».
После кризиса перестроечного периода идея серийного производства наконец-то была поддержана на госуровне министерством оборонной промышленности, министерством обороны (головной заказчик) и министерством российского лесного хозяйства. В 1999 разработка аппарата ЭКИП (в г. Королёв) была включена отдельной строкой в бюджет страны. Несмотря на это, финансирование было прервано и деньги так и не были получены. Создатель ЭКИПа Лев Щукин сильно переживал за судьбу проекта и после многочисленных попыток продолжить проект на личные средства умер от сердечного приступа в 2001 году.
При полном отсутствии интереса российского государства руководство Саратовского авиационного завода, находящегося в плачевном финансовом состоянии и входящего в концерн «ЭКИП» начало искать инвесторов за рубежом, что увенчалось успехом в 2000 году. В январе директор Саратовского авиазавода Александр Ермишин ездил на переговоры в США, в штат Мэриленд, где через три года должны пройти испытания ЭКИПа. На территории базы ВМС США, он выступил перед американскими военными и авиастроителями. Несколько лет назад ему и генеральному конструктору концерна делали предложение построить в США завод, так как предполагаемый рынок аппаратов класса ЭКИП в США оценивают в 2-3 миллиарда долларов, но стороны договорились о партнёрском сотрудничестве. Неприменное условие директора завода Александр Ермишина о финансировании параллельного производства в России американской стороной было сразу отвергнуто. С 2003 года после договоренности о сотрудничестве работы по созданию ЭКИПа на саратовском авиазаводе были остановлены ввиду кризисного финансового состояния предприятия. После того, как оригинальные идеи Л.Щукина получили мировую огласку, был объявлен общеевропейский грант на исследование управления обтекания тел большой относительной толщины, который выиграли несколько европейских университетов. Была создана совместная европейская программа под названием «Вихревая ячейка-2050» (Vortex Cell 2050), с учетом перспективы на дальнейшие десятилетия.
