2. Экраноплан – новый вид водного транспорта.

    Экраноплан рассматривается как новый вид водного транспорта, в котором  объединены скоростные качества самолета с мореходностью и грузоподъемностью традиционных судов. Это летательный аппарат, способный совершать устойчивый и управляемый полет в непосредственной близости от подстилающей поверхности, с использованием полезного влияния эффекта экрана (VIG) в виде снижения аэродинамического сопротивления и повышения подъемной силы. Экраноплан обладает возможностью самостабилизации по высоте, крену и тангажу (дифференту), что обеспечивает безопасность полета на предельно малых высотах над гребнями волн. Основным режимом движения является установившийся горизонтальный полет, в котором управляющие воздействия пилота невелики и связаны в основном с поддержанием наивыгоднейших режимов полета на минимально возможной высоте над поверхностью.

    По конструктивно-технологическому устройству (металл, оборудование, двигатели) и условиям эксплуатации (базирование, взлет-посадка, полет) экраноплан практически ничем не отличается от гидросамолета. Его специфика заключается в способности к устойчивому приэкранному режиму крейсерского полета на высотах порядка 0 - 5 м. Полет в более плотных, чем у самолетов, слоях атмосферы позволяет создавать в 1,5-3 раза более тяжелые аппараты при той же площади крыла и мощности двигателя. 

     Экранопланы могут заполнить важный участок в транспортных системах, являясь промежуточным звеном между обычным самолетом и кораблем. Интересные сравнительные данные экраноплана с другими видами транспорта представила фирма Локхид (США), табл. 2.1 [18]. Для сравнения в качестве широкофюзеляжного самолета использован грузовой вариант самолета Боинг В 747–200F, в качестве корабля средних размеров выбран корабль США типа Manhattan.

Таблица 2.1.  

Параметр   \    Тип судна

Широкофюзеляжный грузовой самолет

Экраноплан

Корабль среднего размера

Вес полный, т

387,5

900

153300

Вес груза, т

100

405

115000

Скорость крейсерская, км / ч

891

231,5

32,7

Расход топлива, кг / ч

11754

3143

9183

Качество ( K= G / Q ) 18 30 640

Топливная эффективность,     т * км / кг топлива

7,57

29,7

411

  Из таблицы видно, что ни один летательный аппарат не может сравниться с кораблем по грузоподъемности и эффективности использования топлива. Вместе с тем, скорость экраноплана почти в 10 раз выше, и для доставки срочных грузов экраноплан выглядит более выгодным в сравнении с самолетом, при условии, что его качество в полете будет более Ккр > 20-30. 

    Интенсивные разработки проектов экранопланов были развернуты в начале 60-х годов прошлого века, когда Р.Е. Алексеевым (СССР) и А. Липпишем (США), независимо друг от друга, были разработаны и испытаны экспериментальные образцы экранопланов, обладающие высоким аэродинамическим качеством и устойчивостью полета вблизи поверхности, рис. 2.1-2.3. Позднее, в 70-х годах Г. Йоргом (ФРГ) предложен еще один вариант устойчивой в приэкранном полете схемы – схема «тандем», рис. 2.4.

 

Базовая схема экранопланов Р.Е. Алексеева характеризуется как «нормальная самолетная схема» с низкорасположенным крылом малого удлинения, оборудованным концевыми шайбами, и высокорасположенным Т-образным оперением, максимально вынесенным из зоны скосов потока за крылом. В качестве шасси для старта с воды и выхода на берег использовалась воздушная подушка проточной схемы (система отклонения струй двигателей под крыло - поддув), рис. 2.1.

Рис. 2.1. Самоходные модели Р.Е.Алексева СМ-5, СМ-8 и СМ-4, 1961-67 гг.

   К началу 70-х годов в ЦКБ по СПК (Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях, Нижний Новгород), по результатам испытаний ряда лабораторных и самоходных моделей, были разработаны рассчетно-экспериментальные методы проектирования, обеспечивающие устойчивость в приэкранном полете, разработан новый тип амфибийного стартового устройства – поддув, созданы и испытаны три типа тяжелых экраноплана – КМ (540 т), Орленок (125 т), Лунь (350 т), рис 2.2 .   

 

Экраноплан КМ – корабль-макет. Базовая схема Р.Е.Алексеева, 1966-80 гг.. .

Экранопланы типа  Орленок в полете.

Тяжелый экраноплан Лунь.

Последняя модель Р.Е. Алексеева – СМ-9,  схема - «летающее крыло»,  1978-80 г.

Рис. 2.2  Экранопланы ЦКБ по СПК.

   Схема А. Липпиша известна, как схема с шатрообразным крылом, хорошо удерживающим давление воздуха между крылом и экраном, и обладающим наименьшим индуктивным сопротивлением. Оперение расположено высоко над крылом по Т-образной схеме. Для старта с воды использованы поплавки на концах крыла и глиссирующий корпус-лодка.

Рис. 2,3. Первые экранопланы А. Липпиша  – Х-113 и Х112, 1964-70 гг.

Шатрообразное крыло и Т-образное оперение. Аэродинамическое качество Ка = 24.

 Дальнейшую разработку схемы, для использования в проектах экранопланов  коммерческого назначения, продолжает Х. Фишер (ФРГ).

   Схема тандем, предложенная в 70-х годах Г. Йоргом (ФРГ), представляет собой еще один вариант базовой схемы экраноплана, в которой два примерно одинаковых крыла расположены друг за другом («тандем»). Схема также обладает продольной  устойчивостью, но  в ограниченном диапазоне углов тангажа и высот полета , рис 2.4. 

Рис. 2.4.  Экранопланы по крыльевой схеме «тандем» Г. Йорга. 1975 г. ФРГ.

       Данные три варианта базовых аэродинамических схем, разработанные в период 1960-70-х годов и подтвердившие на испытаниях устойчивость в приэкранном полете, до настоящего времени служат основой в разработках проектов экранопланов различного назначения. 

   Чтобы упорядочить процесс постройки и будущей эксплуатации экранопланов, Международная Морская Организация сформулировала определение и классифицировало типы экранопланов по способу их взаимодействия с экраном. Согласно определению во "Временном руководстве по безопасности экранопланов" (документ ИМО ДБ 40111/1 ), экраноплан - это многорежимное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием "экранного эффекта" над водной или иной поверхностью. Классифицированы экранопланы по трем типам – А, В и С :

 

Для примера, типу А соответствуют экранопланы Г. Йорга – TAF-VIII и др.; типу В – экранопланы КМ, Орленок, Лунь, экранопланы А. Липпиша Х-112 - Х114, т.д.; типу С – проект экраноплана Пеликан, см. раздел  6 и 7.

  ___________________________________________________________________________