Характеристики старта-посадки обеспечиваются комплексом стартово-посадочных устройств (СПУ) в общей компоновочной схеме экраноплана. На режимах старта в условиях волнения реализуются предельные возможности всех аэродинамических и гидродинамических элементов аппарата, при максимальном режиме работы силовой установки.

   СПУ дополнительно призваны обеспечить амфибийный выход на береговую площадку и, по возможности, взлет-посадку на стандартной полосе аэропортов.

   За период с 1960-х годов различными фирмами на экспериментальных моделях и в проектных проработках исследованы практически все возможные варианты СПУ для повышения мореходности и амфибийности экранопланов. В их числе :

-          подводные крылья (ПК);

-          статическая воздушная подушка (ВП);

-          поддув - воздушная подушка проточной схемы;

-          гидролыжные устройства  в сочетании с поддувом и колесным шасси;

   Подводные крылья в качестве СПУ испытывались в СССР на гидросамолете Бе-8 в 50-х годах, на экраноплане Бе-2 в 1965 г. и на 50-тонном СПК с аэродинамической разгрузкой типа Циклон в 1965-75 г.г.. Подводные крылья (ПК) при старте достаточно быстро поднимают корпус из воды, но при испытаниях выявились опасные колебания аппаратов на предотрывных режимах, экраноплан Бе-2 из-за этого даже не выходил в полет, рис. 43. Объясняются такие колебания значительным ростом сил и моментов на аппарате при пересечении крыльями профиля волны и отсутствием собственной продольной устойчивости у самих ПК. По этой причине в 1974 году, в ФРГ, при посадке разбился экраноплан Х-114 с подводными крыльями на поплавках (схема А. Липпиша). Более с подводными крыльями испытания не проводились. Добиться устойчивости и безопасности при взлете-посадке возможно с помощью использования управляемых амортизированных крыльев (например, а. с. № 1837523 от 13.10.1992 г, СССР).

Рис. 4.3. Экспериментальный экраноплан Бе-2.

Рис. 4.3.1. Экраноплан Х-114 с ПК.

   Статическая воздушная подушка, в качестве варианта амфибийного шасси, детально исследовалась ЦАГИ им Н.Е.Жуковского и NASA ( 70–80-е годы) в проектных проработках тяжелых самолетов безаэродромного базирования. Воздушная подушка, в виде тороидальных надувных баллонов, размещалась под корпусом самолета, эксперименты проводились на гидросамолете LA-4 и транспортном самолете типа Буффало в США (70-е годы) и на некоторых экспериментальных аппаратах в СССР, рис 4.4.

Рис. 4.4.  Легкий самолет на воздушной подушке (О. Черемухин, Н.Новгород, 1999 г).

      Неудобные для уборки в полете габариты гибкого ограждения, энергоемкость и конструктивная сложность устройств, а также недостаточная устойчивость и управляемость при разбеге-торможеиии, в конечном итоге привели к отказу от использования воздушной подушки в качестве шасси для самолетов. Эксплуатация прототипов - серийных скеговых и амфибийных СВП также показала невысокий уровень мореходности подобных судов в сравнении с СПК и глиссерами [11,13,15 ]. Опыты с использованием скеговой воздушной подушки продолжает Х. Фишер на экраноплане типа HTW-2VT, рис. 4.4.1. (ФРГ).

   Система поддува струй двигателей под крыло разработана ЦКБ по СПК и применялась во всех проектах экранопланов, за исключением СМ-1 и УТ-1. Представляет собой вариант воздушной подушки скегового типа с подачей воздуха по проточной схеме, рис. 4.5 [13]. Воздушная подушка формируется под крылом, огражденным с боков жесткими скегами (шайбами), сзади закрылками, а спереди струями двигателей (поддув). Двигатели с устройствами отклонения струй воздуха должны располагаться перед крылом на расстоянии 0.5-1,5 хорды крыла. Выполнен большой объем лабораторных исследований, испытано 8 самоходных моделей с поддувными двигателями турбореактивного типа (СМ2 – СМ8, КМ.). Предполагалось на основе поддува одновременно решить проблемы мореходности и амфибийности экраноплана.

Рис. 4.5. Схема поддува.

   Испытания на амфибийность показали, что отсутствие гибкого ограждения, выступающего за обводы жесткого корпуса, ограничивают проходимость по грунту неровностями всего в несколько сантиметров. Поддерживать давление под крылом и движение по грунту возможно было только за счет  чрезмерной мощности поддувных двигателей, рис. 4.6 и 4.7. Тяжелые экранопланы КМ и Лунь самостоятельно на берег никогда не выходили, для базирования им требуется использование доков или колесные буксировочные тележки для выхода на оборудованный берег. 

Амфибийные испытания экранопланов с поддувом

рис. 4.6. СМ4, движение по грунту, 1963 г.

рис. 4.7. Орленок, выход на пологий берег, 1985 г.

   Мореходные качества экраноплана предполагалось повысить за счет всплытия  водоизмещающего корпуса над уровнем воды с помощью воздушной подушки под крылом. Но так как длина воздушной подушки ограничена хордой крыла, которая в 3-5 раз меньше длины корпуса, и как правило меньше длины волны, а высота подъема корпуса во много раз меньше расчетной высоты волны, то корпус всегда замывается волной и несет основную гидродинамическую нагрузку. Гидродинамическое качество на горбе сопротивления у испытанных экранопланов примерно в 1,5-2 раза меньше аналогичного качества амфибийных и скеговых СВП. Без гибкого ограждения воздушная подушка не в состоянии поддерживать корпус над гребнями волн, основной удар волн воспринимает глиссирующий корпус, поддув только частично демпфирует вертикальные колебания. В результате, мореходность старта по высоте волны и перегрузкам на испытаниях моделей даже не достигла аналогичных показателей у прототипов (СПК, СВП, гидросамолетов). Мореходность 450-тонного экраноплана КМ, при длине корпуса до 90 м, практически не превышала 2,0 м волны, вместо 3-4 м, характерных для таких габаритов и водоизмещений. 

   Испытания самоходных моделей и экраноплана КМ показали, что система поддува воздуха под крыло не в состоянии поддерживать водоизмещающий корпус над гребнями волн и обеспечить приемлемый уровень мореходности. По этой причине  в 1974 году экраноплан Орленок с поддувным стартовым устройством был дооборудован амортизированным лыжно-колесным шасси, поддув здесь выполнял больше вспомогательную роль - демпфирование вертикальных колебаний на волнении, рис. 4.8. Основное назначение поддувных двигателей заключалось в создании тяги для преодоления горба сопротивления, создаваемого гидролыжей. Максимальный взлетный вес экраноплана при взлете с тихой воды возрос до 140 т.

        Плавание                                                       Движение на поддуве

         Движение на гидролыже и поддуве                                               Полет

Рис.4.8. Старт экраноплана Орленок с использованием поддува и гидролыжи 

   В следующем проекте, экраноплане Лунь, решать проблему амфибийности с помощью поддува полностью отказались. Для повышения мореходности стартовые устройства были сформированы на основе амортизированной гидролыжи и поддувных двигателей. Расчетный уровень мореходности предполагалось повысить до 3-3,5 м волны [10]. 

Экраноплан Лунь

   Гидролыжные устройсва, как средство повышения мореходности гидросамолетов, исследовались в США на легком гидросамолете ЛА-4 в 60-70-е годы и даже на реактивном истребителе Си Дарт (50-е годы), рис.4.9. Гидролыжа представляла собой тип спортивной водной лыжи, установленной на стойках под днищем корпуса.

Рис. 4.9. Морской истребитель Си Дарт с гидролыжей, США, 1957 г.

     Подобной лыже присущи те же недостатки, что и подводным крыльям на экраноплане Х-114. При испытаниях выявились опасные колебания на предотрывных режимах и от использования подобных гидролыж отказались.

   В ЦКБ по СПК лыжно-колесные устройства разрабатывались в качестве альтернативы системе поддува, с целью повышения мореходных и амфибийных качеств экраноплана Орленок. Впервые амортизированное гидролыжное устройство было установлено на учебном экраноплане УТ-1 в 1970 году и испытывалось, на воде и по снегу, до 1975 года. Экраноплан УТ-1 весом около 0,84 т мог совершать взлет и посадку со льда-снега, а также при волнении до 0,5 м. По оценкам пилотов гидролыжа заметно улучшила мореходные и амфибийные качества аппарата, рис 4.10.

Рис. 4.10. Учебный экраноплан УТ-1 с гидролыжей. 1970-1975 гг.

   По определению, данный тип гидролыжи представляет собой отклоняемый амортизированный редан глиссирующего корпуса. За счет увеличения угла глиссирования, способствует быстрому подъему корпуса из воды при старте, высота подъема пропорциональна углу наклона и длине гидролыжи. Гидролыжа добавляет продольную килеватость корпусу и, что особенно важно, обладает самостабилизацией по углу тангажа и высоте движения. Амортизация позволяет гидролыже отслеживать профиль волны и сглаживать перегрузки на режиме глиссирования и рикошетирования. Подобная гидролыжа испытывалась на экранопланах  СМ-6, Орленок, Лунь, рис 4.11.

Рис.4.11. Экраноплан Орленок. Посадка с гидролыжей, 1985 г.

   По ряду причин комплексная оптимизация параметров лыжно-колесного шасси в общей компоновке экраноплана Орленок проведена далеко не полностью (неудачное расположение колес, жесткая амортизация, плоская лыжа, т.д.). 

Характеристики лыжно-колесного шасси этого типа в схеме экраноплана можно значительно повысить. Природа гидродинамических сил, действующих на гидролыжу, аналогична аэродинамическим силам крыла, что удобно для расчетного моделирования режимов движения в единой системе уравнений - от начала глиссирования до аэродинамического полета. Это весьма полезно при комплексной оптимизации параметров аэро-гидродинамической схемы экраноплана, в том числе поможет обеспечить плавный и безопасный переход от режима глиссирования к устойчивому околоэкранному полету, без забросов по углу тангажа и по высоте над поверхностью.  

Современные проработки скоростных катеров с гидролыжами

Катер «Outrider» Р. Клема, США  

-*-

Катер «Sea Phantom» Д. Бормана, США

-*-

   Из исследованных на сегодня различных типов стартово-посадочных устройств, единственным вариантом, способным реально повысить уровень мореходности экраноплана, в сравнении с однотипными гидросамолетами и глиссирующими судами, при этом практически не нарушить его аэродинамических обводов, оказалось только гидролыжные устройства, испытанные на ряде экранопланов ЦКБ по СПК, (см. п. 8 ).

___________________________________________________________________________