Экраноплан – новый вид скоростного водного транспорта
1. Скорость и современная техника флота
Морские и океанские акватории, покрывающие 2/3 поверхности Земли, в течение многих веков являются естественными транспортными артериями между островными и прибрежными странами. Морской транспорт остается основным видом, способным обеспечить большие грузопотоки между континентами, а освоение минеральных и биологических ресурсов мирового океана еще более повышает роль морского флота. Однако скорость транспортных судов мало изменялась за прошедшие века, остается на уровне 30-100 км/ч, и уже не соответствует темпам развития современной экономики.
Современная техника транспортного флота включает следующие типы судов:
- водоизмещающие суда,
- глиссирующие суда,
- суда на подводных крыльях (СПК),
- суда на воздушной подушке (СВП).
Скорость всех типов скоростных судов, у которых существует так называемый «горб сопротивления», ограничена резким ростом волнового сопротивления с приближением к скорости по Фруду Fr(D) = 2.5. Снизить сопротивление и повысить скорость возможно, если поднять корпус судна из воды с помощью гидродинамических или аэростатических устройств, что частично реализовано на судах на подводных крыльях (СПК), на воздушной подушке (СВП) и на глиссирующих катамаранах (ГК).
Несмотря на значительные научно-технические достижения, водный транспорт практически утратил свое значение в пассажирских перевозках на дальность более 300-500 км, поскольку скорость пассажирского железнодорожного транспорта достигла 300-500 км/ч (Франция, Германия, Япония), а в авиации до 900 км/ч. Эффективность водного транспорта сохраняется только на грузовых перевозках, за счет большой единичной грузоподъемности судов, и как средство отдыха на воде.
Радикально уменьшить сопротивление, повысить скорость и мореходность судов возможно, если полностью поднять корпус судна над гребнями волн, и при этом использовать полезное влияние поверхности для создания аэродинамической подъемной силы. Подобный способ реализуется новым типом судна – экраноплан.
2. Состояние разработок экранопланов в России и в мире
2.1. Российские разработки. Инициатива в разработке экранопланов (ЭП) принадлежит Р. Е. Алексееву, создателю отечественного флота известных СПК типа Ракета, Метеор, Комета. В начале 60-х годов он продемонстрировал на опытных аппаратах возможность снижения затрат мощности при аэродинамическом полете вблизи ровной поверхности – экранный эффект. В том числе, возможность устойчивого, безопасного полета и маневров на столь малых высотах. Тем самым он открыл возможность создания качественно нового вида транспорта для авиации и флота (экраноплан-самолет и экраноплан-корабль).
В рамках госпрограммы были созданы уникальные экспериментальные стенды для исследования устойчивости приэкранного полета, мореходных и амфибийных качеств экраноплана (г. Чкаловск). Испытаны сотни лабораторных моделей с различными вариантами аэродинамических схем и стартово-посадочных устройств, накоплен опыт проектирования экранопланов. Разработана базовая схема экраноплана на основе крыла малого удлинения с шайбами, высокорасположенного оперения и системы поддува струй двигателей под крыло (экраноплан КМ – «корабль-макет»).
Построено и испытано 8 пилотируемых моделей (СМ1-СМ8, 1961-72г.), летный тренажер (УТ-1, 1967г.), тяжелые экранопланы – КМ («Каспийский монстр», 1966г.), «Орленок», «Лунь», учебный экраноплан «Стриж». При их испытаниях произошло 4 катастрофы – СМ-5 (1964г), Орленок (дважды), КМ (1980г).
С 1985 г. исследования по тематике прекращены, все построенные экранопланы уничтожены, сохранен только экраноплан «Стриж». Предложения по модернизации проектов под коммерческие задачи интереса у реальных заказчиков (зарубежных и российских) также не привлекли, так как ни один из проектов не соответствовал критериям экономически эффективной эксплуатации.
Основная причина потери интереса к российским проектам в том, что концепция экраноплана со стартовым устройством на основе системы «поддува» (экраноплан КМ) ожиданий не оправдала. Сказался недостаточный уровень теоретических обоснований базовой схемы экраноплана - остались нерешенными проблемы мореходности, амфибийности и способов базирования. Дальнейшее развитие схемы «поддува» привело к разработке судов нового типа – Судов с Динамическим Принципом Поддержания ( СДПП - разновидность судов на воздушной подушке ).
С 1985 года в России построен один летающий экраноплан - Иволга-2, (частная фирма, Москва-Иркутск, В.В. Калганов, взлетный вес - ок. 3 т ).
2.2. Зарубежные разработки. За рубежом внимание к экранопланам появилось после опубликования в 1964 году результатов испытаний экраноплана Х-112 А. Липпиша (США). Научно-исследовательские работы, с испытаниями ряда экспериментальных образцов, были активно развернуты в период 60-х – 70-х годов в США и ФРГ.
Результатом исследований явилась разработка трех типов базовых схем для будущих проектов экранопланов :
- схема с шатрообразным крылом и Т-образным оперением А. Липпиша (дальнейшую разработку ведет Х. Фишер, ФРГ),
- схема «тандем» (крылья друг за другом) Г. Йорга (ФРГ),
- «самолетная» схема экраноплана, фирма Боинг, США. ( Направление исследований, проводимых длительное время фирмой Локхид по схемам с «поддувом», признано в США неперспективным ).
Проектные проработки и успешные испытания опытных образцов подтвердили реальную возможность самого разностороннего использования экранопланов в системе водного транспорта. В ряде стран приняты собственные программы разработки и строительства экранопланов с целью их коммерческого использования в транспортных системах различного назначения (США, ФРГ, Китай, Тайвань, Австралия, р. Корея).
С начала 90-х годов в этих странах активно ведется строительство и испытания опытных экранопланов с целью накопления опыта эксплуатации этого нового вида транспорта. К настоящему времени построено более 20 опытных образцов различных типов. Всего в процессе испытаний произошло 3 катастрофы – экраноплан Вейланда, 1964 г.; Х-114, 1974 г.; L-325, 2003 г..
Испытания опытных образцов по приведенным выше схемам подтвердили достаточно высокую технико-экономическую эффективность экранопланов в режиме крейсерского полета. В то же время, принятые в проектах компоновочные схемы не привели к комплексному решению вопросов, связанных с обеспечением мореходности, амфибийности и способов базирования экранопланов. По этим причинам пока ни один экраноплан не вышел на регулярную линию эксплуатации.
Поиск базовой схемы экраноплана, пригодной для организации серийного строительства и массовой эксплуатации на морских трассах, продолжается.
2.3. Современные направления разработок экранопланов. К настоящему времени сложилось два независимых, и по своему экономически эффективных, направления использования экранопланов в транспортных системах :
- концепция «аэропорт – акватория - аэропорт», когда экраноплан взлетает как самолет с аэропорта, совершает полет над акваторией в приэкранном режиме и осуществляет посадку в другом аэропорту (экраноплан-самолет),
- концепция «гидропорт – акватория - гидропорт», когда экраноплан базируется на береговой площадке, стартует с воды, совершает полет в приэкранном режиме, включая промежуточные посадки на воду, и возвращается снова на береговую площадку (экраноплан-корабль).
Базовые схемы экранопланов для каждой из этих систем будут существенно отличаться.
Первое направление не требует создания новой инфраструктуры технического обслуживания, ориентировано на традиционные авиационные структуры и предполагает эксплуатацию в системе авиатранспорта. Именно по этой концепции, как наиболее простой, не требующей разработки мореходных стартово-посадочных устройств, фирма Боинг (США), после многолетних исследований, приступила к созданию первой, и пока единственной, коммерческой транспортной системы на базе сверхтяжелого самолета-экраноплана типа Пеликан.
Второе направление ориентировано на использование экранопланов в судоходных транспортных системах, с базированием в гидропортах, на береговых площадках. Соответственно, такой экраноплан должен обладать всеми судовыми качествами, в первую очередь мореходностью, способностью совершать старт и посадку в любой точке по трассе движения на заданной акватории. Экранопланы данного направления могут найти самое широкое применение на водном транспорте.
Подробно анализ состояния разработок экранопланов в мире и новая концепция технического облика экраноплана для инновационных проектов приведены в работе:
Транспортные суда-экранопланы
Концепции транспортных систем на базе экранопланов
www.ekranoplan-ru.narod.ru , 2003 г.
wew, E-mail: WEWNN@yandex.ru
-*-
