Эффект планирования над водой

9 этапов развития экранопланов

Практическая разработка технологий на основе физического «принципа экрана» привела к созданию гибридов самолета и корабля – уникальных аппаратов («экранопланов» или «экранолетов»), способных двигаться как по воде, так и в воздухе. Нововведение имело закономерный результат – началось применение новых машин для военных и гражданских нужд. Рассмотрим основные вехи истории становления замечательной технологии, сделавшей реальностью летающие крейсеры.

Эффект экрана

В 1920-х годах был открыт физический эффект экрана – явление, которому суждено было изменить представления человечества о движении. Эффект экрана заключается в нарастании подъемной силы летательного аппарата посредством экранирующей способности ровных поверхностей – воды, земли, льда. Набегающий поток воздуха создает подушку за счет повышенного давления под несущей плоскостью, аэродинамическая хорда которой должна быть меньше высоты движения. Проще говоря, экран представляет собой воздушную подушку без гибких ограждений и нагнетателей. Это важное открытие сделало возможным создание аппаратов, скользящих над поверхностью с «самолетными» скоростями при заметной экономии топлива по сравнению с самолетами.

Советский Союз стал родиной первого теоретического обобщения по этой тематике: в 1923 году увидела свет революционная работа Б.Н. Юрьева «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». С практическим же применением экранного эффекта работали уже в 30-е годы – в Финляндии, где пытались создать буксируемые аэросани, и в СССР. Все эти опыты выявили отсутствие нужной технической базы (не существовало достаточно прочных и легких конструкционных материалов), и работы были остановлены.

Положение изменилось лишь в 50-е годы, когда за дело взялся пионер теоретического исследования и практического применения кораблей на подводных крыльях Ростислав Евгеньевич Алексеев. В 1960 году его КБ по СПК (конструкторское бюро по судам на подводных крыльях) начало работы по исследованию эффекта экрана, приведшие к созданию первого в мире экраноплана.

60-е – годы великих свершений

1961 год стал годом первого полета экраноплана. Экспериментальная машина СМ-1 превратилась в самоходную лабораторию по отработке техники пилотажа, сбору эксплуатационной статистики и исследованию конструкционных материалов. Полеты проводились на испытательной станции №1 на Каспии, а для сборочных работ были выделены мощности завода «Красное Сормово» в Горьком (ныне – Нижний Новгород). Испытания серии СМ привели к положительным результатам, и в 1964-65 годах на «Красном Сормове» под руководством генерального конструктора Алексеева и ведущего конструктора Ефимова был построен экраноплан КМ («корабль-макет»). Интересно, что кодовое обозначение этого экраноплана в отчетах НАТО – «Каспийский Монстр» – в точности совпало с официальной советской аббревиатурой.

Корабль и в самом деле был монстром. Его длина достигала почти 100 метров, размах крыла – более 37 метров, взлетная масса – 544 тонны. До выпуска самолета-гиганта Ан-225 «Мрия» КМ оставался самым крупным летательным аппаратом тяжелее воздуха.

Технические характеристики аппарата КМ

Размах крыла	37,60 м	Размах хвостового оперения	37 м	Высота полета на экране	4-14 м
Длина	92 м	Высота	21,80 м	Размах крыла	37,60 м
Площадь крыла	662,50 м²	Масса пустого экраноплана	240 000 кг	Размах хвостового оперения	37 м
Максимальная взлетная масса	544 000 кг	Тип двигателя (10 шт.)	ТРД ВД-7	Длина	92 м
Тяга	10 х 13000 кгс	Максимальная скорость	500 км/ч	Высота	21,80 м
Крейсерская скорость	430 км/ч	Практическая дальность	1500 км	Площадь крыла	662,50 м²
Мореходность	3 балла	Максимальная взлетная масса	544 000 кг

Первый полет корабля состоялся в 1966 году. КМ проходил испытания и длительное всестороннее изучение до 1980 года, пока не разбился вследствие ошибки пилота. «Потомков» КМ планировалось использовать в военных целях. Высокая скорость (более 400 км\ч), гарантированное прохождение «ниже радара», возможность лететь над водой и сушей, а также грузоподъемность, позволявшая нести несколько ракетных ПУ, делали эти экранопланы грозным оружием – по крайней мере, в перспективе. Однако проект столкнулся с серьезным противодействием на уровне ведомств, а точнее, с конфликтом между генеральным конструктором Ростиславом Алексеевым и министром судостроительной промышленности Борисом Бутомой. Помимо межличностных отношений, в дело вплеталась конкуренция между флотом, для которого проектировались экранопланы, и ВВС, включая авиационную промышленность.

О сути этих разногласий догадаться легко – экраноплан базировался на море и должен был действовать в составе флота. При этом он являлся летающим аппаратом, и его производство требовало авиационных технологий, ресурсов и мощностей, на которые вполне закономерно претендовали профильные авиационные ведомства. Помимо бюрократической волокиты, проект экраноплана столкнулся с серьезными возражениями практического характера. Основная проблема состояла в том, что высокая скорость аппарата была колоссальной только в сравнении с водными боевыми средствами – любой дозвуковой самолет и любая ракета без проблем догоняли экраноплан. Отсутствие бронирования, серьезных средств ПВО и относительно низкая маневренность превращали его в невероятно дорогую мишень. Тем не менее, экономичность хода, хорошая грузоподъемность и скорость оказались весомой «гирей» на весах в пользу проекта. «Потомки» «Каспийского Монстра» получили путевку в жизнь, а несколько позже аналогичные работы начались и на Западе.

Скромные результаты наследников Мессершмитта

Еще в 1961 году в США начались работы над аналогами советского экраноплана. Был разработал ряд проектов, которые так и не вышли на практическую стадию. Разработка этих аппаратов велась и в ФРГ – конструктор и специалист по аэродинамике Александр Липпиш (автор проекта «Мессершмитт-334») разработал ряд экранопланов и, в отличие от американских коллег, сумел создать действующий прототип Х-114 на фирме «Райн Флюгцойгбау».

Аппарат Х-114 был рассчитан на размещение 460 кг полезного груза или пяти пассажиров. Машина отличалась классической самолётной компоновкой – треугольное крыло с вершиной, обращенной к хвостовому оперению. Х-114 стартовал с воды, а значительный угол поперечной несущей поверхности создавал динамическую воздушную подушку во время стартового разбега. Размах крыла экраноплана составлял всего 9 метров – при столь малой грузоподъемности больше не требовалось. Движение аппарата обеспечивал поршневой мотор с винтовым движителем, размещавшийся в кольцевом гнезде. Скорость машины достигала 200 км/ч, автономность при полной загрузке топливом должна была составлять 1000 км, а взлетная масса – 1,35 тонны. Первый полет экраноплана Х-114 состоялся в 1976 году – испытания на Балтике выявили крейсерскую скорость в 150 км\ч. Всего было изготовлено три таких аппарата, переданных в ведение пограничной службы ФРГ. Западные коллеги отстали от Ростислава Алексеева не только хронологически (на 10 лет), но и качественно – советские машины были в 10 раз больше, а значит, имели куда большую боевую ценность.

Тяжелая судьба «Орлёнка»

Развивая идею кораблей КМ, КБ Алексеева разработало и построило десантный экраноплан серии «С», получивший название «Орлёнок». Машина была несколько меньше «Каспийского Монстра», а её корпус выполнялся из аллюминий-магниевого сплава. «Орлёнок» должен был перемещать десант на расстояние до 1500 км со скоростью до 500 км\ч и мог принять 200 морских пехотинцев со всем снаряжением, а также 2 единицы БМП или БТР либо один танк. Для самообороны машина несла спаренную установку пулемета НСВТ «Утес» (калибра 12,7 мм) или КПВ (калибра 14,5 мм).

Испытания «Орлёнка» проходили не вполне гладко. Типичная «болезнь» любого экраноплана – опасность встречи с волной на скорости – сыграла и в этот раз. Первый прототип на полной скорости налетел на волну, которая оторвала кормовое оперение и киль с маршевым двигателем. Несмотря на тяжелые повреждения, машина выдержала и смогла дотянуть до базы за счет увеличенной тяги носовых взлетно-посадочных моторов. Ситуация, идентичная реальному боевому повреждению, подтвердила живучесть и надежность экранопланов.

Всего было изготовлено 5 аппаратов – все они, за исключением разбитого прототипа, были переданы 11-й отдельной авиагруппе. Всего планировалось построить 120 «Орлят», однако в 1984 году умер Д.Ф. Устинов – министр обороны СССР и покровитель проекта. После смерти Устинова производство заморозили, передав сэкономленные средства на нужды флота.

Технические характеристики аппарата «Орлёнок»

Размах крыла, м	31,50	Тяга
Длина, м	58,11	стартовые, кгс	2 х 10500
Высота, м	16,30	маршевый, э. л. с.	1 х 15000
Площадь крыла, м²	304,60	350
пустого снаряженного	120000	Практическая дальность, км	1500
максимальная взлетная	140000	Высота полета на экране, м	2-10
Тип двигателя	Практический потолок, м	3000
стартовые	2 ТРД НК-8-4К	Экипаж, чел	6-8
маршевый	1 ТВД НК-12МК	Полезная нагрузка	до 2000 кг
Вооружение	спаренный НСВТ 12.7 или КПВ 14.5

Ракетный экраноплан – гроза вражеских флотов

Прямым следствием развития экраноплана КМ стал проект 903 «Лунь». Создание десантного экраноплана не раскрывало всех возможностей корабля данного типа, поэтому военные заказчики желали получить ударную модификацию машины, способную нести ракетные ПУ. КБ Алексеева начало работы еще в 70-е годы, и к 1983 году на воду сошел первый прототип ракетного экраноплана.

В отличие от «Орлёнка», аппарат «Лунь» куда больше походил на своего предшественника. Его длина составляла 73 метра, восемь реактивных маршевых двигателей размещались на пилонах в носовой части, машина имела мощное хвостовое оперение с рулями. На «спине» аппарата в аэродинамических наплывах поместились шесть пусковых установок «Москит», и по сей день считающихся самыми эффективными противокорабельными ракетами. Скорость в 500 км\ч позволяла «Луню» атаковать любые корабли противника, и даже авианосные соединения, почти гарантированно уходя из-под ответного удара.

В 1986 году революционная машина начала прохождение испытаний, а в 1990 году ее передали для опытной эксплуатации в 236-й дивизион Каспийской флотилии. К 1991 году флотские испытания триумфально завершились – аппарат показал себя с наилучшей стороны. Но горбачевская перестройка, поставившая крест на другом проекте – Советском Союзе – похоронила массу замечательных разработок, среди которых оказалась и «Лунь».

Источник

Морские монстры: экранопланы СССР и России

Советский Союз создал целую серию удивительных транспортных средств — экранопланов, — способных на уничтожение авианосцев неприятеля. К сожалению, в 90-е годы почти все наработки были уничтожены. Способны ли ещё подняться в воздух эти монстры — разбирался журналист Лайфа Михаил Котов.

Коллаж © L!FE. Фото © Flickr/Simone Bosotti// Wikimedia Commons

Говорят, что в этот день в ЦРУ все общались исключительно самыми грязными ругательствами. Во время проявки кадров, снятых самолётом-разведчиком U-2, в акватории Каспийского моря было замечено нечто невероятное. Судя по фотографиям, над поверхностью моря летел гигантский самолёт со скоростью около 500 километров в час. Тогда это чудо техники и получило прозвище «Каспийский монстр», а американские разведчики начали разработку по советским экранопланам, едва ли не самым удивительным военным машинам того времени.

Как летит экраноплан

Фото: © wikipedia.org

Обычный самолёт для полёта использует подъёмную силу, возникающую за счёт разницы давления над и под плоскостью крыла. По верхней кромке крыльев (в зависимости от угла атаки) воздушный поток проходит быстрее, а под нижней — медленней. Из-за этого сверху от крыльев давление меньше, чем под ними, что и выталкивает летательный аппарат вверх. При этом при снижении самолёта, почти у самой земли, может возникнуть интересный эффект. Его называют экранным, так как поверхность (взлётная полоса или водная гладь) также могут замедлять поток движения воздуха под крылом — и з зоны высокого давления он смещается в зону низкого, но тормозится теперь не только плоскостью крыла, но и приближающейся землёй.

В итоге самолёт словно садится на «воздушную подушку», что приводит к ещё большему нарастанию давления и смещению его от передней части крыльев, как бывает при обычном полёте, к задней. В полётах ранней эпохи воздухоплавания это приводило к тому, что самолёт «клевал носом» при посадке, а то и вовсе совершал сальто. Проблему решили, разместив крылья над кабиной и поставив самолёт на шасси. Но впоследствии инженеры подумали: «А почему бы не применить экранный эффект для движения самого летательного аппарата?»

. И создали экранопланы. Мы не случайно упомянули воздушную подушку. Экранопланы ближе всего именно к морским судам, использующим этот принцип. Только воздушная подушка экраноплана создаётся не путём нагнетания воздуха специальными устройствами, а набегающим потоком. Давление под нижней плоскостью крыла повышается, что удерживает технику в полёте над поверхностью воды.

Фото: © EAST NEWS/ Laski Diffusion

Создаются такие условия только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров), именно поэтому экранопланы используются преимущественно над водой. Они могут летать и над обычной поверхностью, только она должна быть ровной, без деревьев и сильных искривлений рельефа. Например, над поверхностью высохшего солёного озера экраноплан будет летать без проблем.

Из-за специфики полёта управлять экранопланом сложно. Обычному пилоту, пересевшему в кабину такой машины, будет крайне непривычно. Здесь всё иначе: изменение высоты меняет балансировку летательного аппарата, изменение скорости — тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Однако у экраноплана есть множество плюсов по сравнению с современными самолётами и судами, так как они сочетают в себе качества как тех, так и других:

• экранолёты гораздо безопаснее обычных самолётов, так как в случае обнаружения неисправности в полёте амфибия может сесть на воду даже при сильном волнении;
• экранопланы быстрее судов на воздушной подушке, так как достигают скорости в 500 километров в час;
• экранопланы экономичнее, чем самолёты, из-за специфики полёта ;
• экранопланам не нужен аэродром.

Наша школа Экранолет «Ракета-2». Конструктор — лауреат Ленинской и Государственной премий, доктор технических наук Ростислав Алексеевич Алексеев.

Фото: © РИА Новости

В конструкциях экранопланов выделяют две основные школы — советскую, созданную Ростиславом Алексеевым, и западную, первенство в которой принадлежит немецкому, а затем и американскому (после Второй мировой он был перевезён в США, где и трудился до самой смерти) конструктору Александру Липпишу (Alexander Lippisch).

Немецкие экранопланы всегда делались как треугольные летающие крылья, чаще всего без хвостового оперения, устойчивые, но неспособные развить высокую скорость. Советские, а потом и российские разработки, напротив, опирались на прямое крыло. Такая схема требует дополнительных усилий по стабилизации конструкции, но позволяет двигаться с большими скоростями и в самолётном режиме. Есть ещё и тандемная схема, но она пока почти не вышла за рамки теоретической авиации.

Ростислав Алексеев.

Ростислав Алексеев, главный конструктор экранопланов в мире, был кораблестроителем, мечтавшим о настоящем полёте и воплотившим свои мечты в реальность. В 1935 году он поступил в Горьковский индустриальный институт имени Жданова, а в октябре 1941 года (в связи с началом войны экзамены отложили) защитил дипломную работу по теме «Глиссер на подводных крыльях».

Во время войны он работал в должности контрольного мастера выпуска танков на заводе «Красное Сормово». В 1942 году было принято решение о выделении Алексееву помещения и людей для работы по созданию боевых катеров на подводных крыльях. Вчерашний выпускник, он смог заразить своей идеей всех, убедить в возможности заставить катер «летать». В проект Алексеева поверило и управление кораблестроения ВМФ, ему были выделены средства.

Разработка затянулась на долгие годы, уже после войны в 1957 году Алексеев представил судно на подводных крыльях «Ракета» на суд мировой общественности, приведя корабль в Москву в дни Международного фестиваля молодёжи и студентов. С этого момента в мире началось скоростное судостроение. Все советские суда на подводных крыльях — «Метеоры», «Буревестники», «Кометы» — построены Ростиславом Алексеевым.

Рождение монстра

Авиационно-морской поисково-спасательный комплекс самолет «Мрия» — экраноплан «Орленок». Разработан в ЦКБ по судам на подводных крыльях имени Р.Я. Алексеева. Репродукция.

Фото: © РИА Новости

Алексеев начал создавать экранопланы в 1962 году. При этом он видел своей задачей совмещение в экраноплане возможностей обычного самолёта и, собственно, экранолёта. По его задумке, использовать эту технику предполагалось как над поверхностью воды, так и на высоте до 7500 метров. Для проверки возможностей экранопланов им была создана экспериментальная модель КМ «Корабль-макет». Однако зарубежные специалисты расшифровали эти буквы по-своему «Каспийский монстр» (Kaspian Monster).

Экраноплан имел размах крыла почти 38 метров, длину 92 метра, максимальную взлётную массу 544 тонны. До появления самолёта Ан-225 «Мрия» это был самый тяжёлый летательный аппарат в мире. 22 июня 1966 года, перед рассветом, с волжского причала спустили на воду самый крупный на то время летательный аппарат на планете.

Сразу после выпуска с завода встала проблема перемещения экраноплана к месту испытаний. Почти месяц полупритопленный, с отстыкованным крылом, накрытый маскировочной сеткой экраноплан буксировали по Волге из Горького на полигон в Каспийск. По соображениям секретности шли только ночью, днём «монстр» отдыхал в тени маскировочной сетки.

В 1966 году «Каспийский монстр» наконец вышел на испытания, которые проводились на специально созданной испытательно-сдаточной станции на Каспийском море в районе города Каспийска (Дагестан). Долгих 15 лет шли тесты этого чуда техники, пока не случилась авария в 1980 году из-за ошибки пилотирования. Обошлось без жертв, более того, экраноплан ещё неделю оставался на плаву, однако попыток спасти его предпринято не было. Он так и затонул в Каспийском море.

Первый полет «Орлёнка» Российский экраноплан типа «Орленок», разработанный советскими и американскими специалистами.

Фото: © РИА Новости

В начале 70-х годов конструкторское бюро Алексеева получает заказ на создание военного экраноплана, и 3 ноября 1979 года первый в мире десантный корабль-экранолёт «Орлёнок» был принят как боевая единица в состав военно-морского флота. Он получил штатный номер МДЭ-160 (малый десантный экраноплан).

«Орлёнок» имел вовсе не маленькое полное водоизмещение в 122 тонны, развивал скорость в 216 узлов и мог перевозить 200 десантников в полной боевой выкладке или 28 тонн груза. Малый десантный экраноплан предназначался для переброски морских десантов на дальность до 1500 километров, с возможностью взлёта при высоте волн до двух метров. Погрузка и выгрузка людей и техники осуществлялись через откидывающуюся вправо носовую часть.

Всего было создано пять таких уникальных для своего времени машин. К сожалению, в 1984 году умер министр обороны Дмитрий Устинов, который поддерживал идею строительства флота десантных экранопланов. Новый министр обороны Сергей Соколов закрыл программу, пустив высвободившиеся деньги на строительство атомных подводных лодок. Но даже это не остановило процесс создания одного из самых уникальных военных транспортных средств в мире — экраноплана «Лунь».

«Лунь» — птица гордая

Фото: © Экраноплан Лунь. Проект 903.

Ростислав Алексеев уже не увидел полёта этого экраноплана, ставшего выражением всех его идей и мыслей. 14 января 1980 года, находясь на испытаниях модели нового пассажирского экранолёта, во время спуска на воду он получил травмы. Две операции не помогли, и самый главный творец экранопланов в мире скончался 8 февраля 1980 года. В это время конструкторские работы по проекту «Лунь» уже были завершены, оставалось дождаться начала строительства.

В 1983 году был заложен первый и, как потом окажется, последний тяжёлый ударный экраноплан-ракетоносец проекта 903. В 1986 году эта поражавшая воображение махина была готова. Ставший продолжением идей «Каспийского монстра» э краноплан был предназначен для борьбы с надводными кораблями путём нанесения ракетного удара в условиях слабого противодействия со стороны средств воздушного нападения врага.

По сути, «Лунь» — это охотник на авианосцы, способный с огромной скоростью подойти к ордеру противника и отстреляться ракетами, оставаясь в зоне недосягаемости. Вооружённый шестью пусковыми установками с противокорабельными ракетами «Москит», «Лунь» мог нанести свой удар с расстояния в 120 километров, при этом пролетев над водой до 2000 километров, оставаясь практически невидимым для радаров противника.

Размах крыла этой птицы 44 метра, а площадь — 550 квадратных метров. Внутри крыла находятся четыре отсека с топливом для восьми двигателей НК-87. Длина этого экраноплана 73 метра, а высота сравнима с пятиэтажным домом — 19 метров.

Изначально планировалось создать восемь ракетных экранопланов типа «Лунь», однако из-за финансовых проблем и военной нецелесообразности эти планы реализовать не удалось. В настоящее время «Лунь» списан и законсервирован в сухом доке на территории завода «Дагдизель» в Каспийске. Вся секретная электроника пылится на секретных складах, откуда, наверное, больше никогда не будет возвращена. Можно посмотреть на это чудо советской инженерной мысли из космоса, пройдя по ссылке в Google-карты и вбив следующие координаты (42°52′54″ с.ш. 47°39′24″ в.д.).

За рубежом

Фото: © «Военное обозрение»

Самым громким зарубежным проектом стал Boeing Pelican — военный экраноплан с возможностью переброски 1200 тонн за раз. Дальше разработок он не пошёл, концепция оказалась слишком огромной и малореализуемой даже по меркам не особо считающих деньги американских военных.

Аппарат должен был совершать полёт на высоте около десяти метров над морем, имея возможность подниматься на высоту в 6000 метров для полётов над сушей или обхода штормов. За один раз Pelican смог бы поднять до 17 танков M1 Abrams или почти 200 морских 20-футовых контейнеров. Однако с 2013 года об этом проекте ничего не слышно.

Была информация о постройке крупного экраноплана Южной Кореей, однако и этот проект в настоящее время заморожен.

Современное состояние

Фото: © wikimedia.org

В настоящее время серьёзного производства экранопланов в России нет. Есть разрозненные компании, занимающиеся созданием небольших экранолётов. Время от времени возникают идеи о возрождении советской школы, однако они так и остаются не более чем прожектами. Более того, в России полностью отсутствует нормативно-правовая база, регламентирующая эксплуатацию экранопланов. Производители этого вида техники столкнулись с трудностями: им не удаётся собрать полный комплект разрешений на использование такого вида транспорта. Причём ни по одному из трёх назначений экранопланов: военному, спасательному и гражданскому. Огромное количество различных бюрократических организаций и отсутствие чёткой правовой базы превращают рядовую ситуацию по сертификации воздушного судна в неразрешимую проблему.

В России до сих пор даже не смогли решить проблему перевозки «Луня» и организации музея. Так до сих пор он и ржавеет потихоньку, начиная разваливаться на куски. У огромной страны не нашлось возможностей ни на сохранение советских технологий, ни на их перевод на гражданские коммерческие рельсы.

Однако вполне возможно, что сейчас экранопланы могут получить новое развитие. Дело в том, что для освоения Арктики они станут одним из наиболее удобных вариантов — способные преодолевать большие расстояния, не обращая внимания на то, лёд или вода находятся у них под крылом. Посмотрим, может быть, уже скоро мы вновь увидим низкий полёт этих удивительных аппаратов.

Источник