8. Базовая  схема экраноплана концепции "гидропорт-акватория"

 Параметры и характеристики схемы представлены на примере легких экранопланов, в которых приведены основные конструктивные признаки, обеспечивающие мореходность, амфибийность и устойчивость в приэкранном полете ( см. рис. ниже).

Общая компоновочная схема по типу "экраноплан-корабль" сформирована с учетом специализированных режимов движения – самостоятельный сход и выход на береговую площадку, режим плавания, глиссирования, рикошетирования по гребням волн и плавный (без подлетов) переход к устойчивому приэкранному полету. Швартовные и палубные устройства схемы предусматривают выполнение спасательных и перевалочных операций непосредственно на воде.

8.1. Особенности компоновочной схемы.

 Аэродинамическая схема составлена в виде нормальной самолетной схемы с низко расположенным крылом малого удлинения (l= 2-4) и высоко расположенным, развитым по размаху, хвостовым горизонтальным оперением. Схема подтвердила хорошую устойчивость в приэкранном полете на большинстве экранопланов ЦКБ по СПК. Аэродинамическая взлетно-посадочная механизация крыла в схеме отсутствует, заменена на гидродинамическую механизацию корпуса (в схеме не предусматривается использование устройств типа воздушной подушки или поддува струй двигателя под крыло).

Гидродинамическая схема выполнена в виде водоизмещающего корпуса-лодки, оборудованного амортизированной гидролыжей, аналогично испытанной на экранопланах ЦКБ по СПК (УТ-1, СМ-6, Орленок, Лунь). Гидролыжа представляет собой  отклоняемый и амортизированный редан глиссирующего корпуса, выполняется в виде плоско-килеватой пластины, шарнирно закрепленной передним ребром к днищу корпуса и на стойках-амортизаторах по длине пластины. Длина, угол отклонения и амортизация гидролыжи выбираются пропорционально расчетной высоте волны при старте-посадке экраноплана (варианты в а.с. № 1837506 и № 1837507 от 13.1.1992 г,).

Амфибийные свойства в схеме обеспечиваются комплексом амортизированных лыжно-колесных устройств. Колесное шасси самолетного типа позволяет экраноплану совершать самостоятельный выход из воды на подготовленную береговую площадку, маневрирование и буксировку по рулежной дорожке, а также взлет и посадку с ВПП аэропортов. Амортизированные лыжные устройства, в виде плоско-килеватых пластин, могут использоваться для старта экранопланов со льда-снега.

Установка гидролыжи качественно изменяет весь способ формирования аэро-гидродинамической схемы и режимов движения экраноплана :

- Гидродинамические силы глиссирующей гидролыжи имеют общую (динамическую) природу с аэродинамическими силами крыла, что позволяет объединить все аэро-гидродинамические элементы экраноплана в единый комплекс для совместного создания подъемной силы и управления движением.

- Неэффективная у экрана аэродинамическая механизация крыла заменена компактной гидродинамической механизацией корпуса, при этом скорость начала движения аппарата над водой снижается до режимов глиссирования (Fr=3), при этом уменьшается необходимая для взлета площадь крыла и повышается крейсерская скорость приэкранного полета. 

- Гидролыжа, в виде отклоняемой глиссирующей пластины, конструктивно проста, малогабаритна и практически не изменяет аэродинамических обводов корпуса. Гидродинамические качество на горбе сопротивления у плоских пластин составляет до Кг= 10-14 [8,12]. С учетом значительной разницы сопротивления экраноплана при старте с воды и в полете (в 2-5 раз), для преодоления горба сопротивления требуется кратковременный стартовый импульс тяги двигателей.

- Отклоняемая гидролыжа добавляет продольную килеватость глиссирующему корпусу не изменяя его осадки и, что особенно важно, обладает самостабилизацией по углу тангажа и всплытию. Для устойчивости на предотрывных режимах, конец гидролыжи должен располагаться позади ЦТ, но впереди фокуса по углу атаки экраноплана (как и колеса у самолета).

- За счет увеличенного угла глиссирования гидролыжи, всплытие корпуса и дальнейший подъем над уровнем воды (как у СПК) приходятся примерно на 20-40% от скорости начала полета, соответственно, корпус на больших скоростях защищен от воздействия замывов и ударов волн.

- Амортизация гидролыжи дает возможность отслеживать профиль волны на предотрывных скоростях, тем самым снижает нагрузки и способствует плавному переходу к режиму полета. Уровень мореходности на режимах старта-посадки, по опыту испытаний аналогов и расчетным оценкам, составляет в различных вариантах h’w = hw / (Go)^1/3 = 0.5-0,7, при перегрузках менее ny <= 1,0.

- Амортизированная гидролыжа позволяет в полете безопасно касаться водной поверхности, экраноплан может буквально «стричь» гребни волн. При таком режиме реализуется максимальное аэродинамическое качество в сравнении с самолетом-экранопланом типа Пеликан, летающим  на безопасных высотах более 6-15 м .

- Возможность безопасного перехода в полете к режиму глиссирования приводит к снижению радиусов разворотов примерно в 2-3 раза, в сравнении с виражами в режиме полета. На режиме глиссирования можно выполнять плоские развороты со скольжением (до 10 градусов), что более безопасно в сравнении с виражами в режиме подлета с креном ( катастрофа L-325, США).

- Плоско-килеватая лыжа, вписанная в обводы корпуса, формирует амортизированную опорную поверхность, с удельной нагрузкой порядка 0,1-1,0 кг/см2, что позволяет легким экранопланам совершать взлет-посадку со льда-снега (экраноплан УТ-1).

Подобный способ формирования схемы экраноплана - ориентированный при старте с воды на быстрый подъем корпуса над гребнями волн с помощью гидродинамических устройств и стартового импульса тяги двигателей, а режимы глиссирования и полета рассматриваются как единый неразрывный аэро-гидродинамический цикл движения,  можно назвать концепцией экраноплана короткого старта-посадки – ЭКСПО. (По аналогии с судами на подводных крыльях - энергичный подъем корпуса из воды).

Экспериментальной основой для разработки базовой схемы мореходных и амфибийных экранопланов служат результаты испытаний гидролыжных и колесных устройств на опытных экранопланах ЦКБ по СПК, созданных в период 1967-76 годов.    

_________________________________

-*-

Экспериментальные модели-аналоги для проектов мореходных экранопланов

( ЦКБ им. Р.Е. Алексеева  - испытания гидролыжных стартово-посадочных устройств )

Учебно-тренировочный экраноплан УТ-1

1967-1975 г.г.

Испытания зимой и летом на Горьковском водохранилище и на Каспийском море

Прошли обучение более 20 пилотов

Взлетный вес- 0,84 т.  Мореходность – 0,35-0,5 м волны

1970 г,  Чкаловск, р. Троца.

 Лыжно-амортизационное устройство УТ-1

Амфибийные испытания, р. Троца, зима 1972 г.

УТ-1. Схема

_____________________________*___________________________

Экраноплан СМ-6 с амортизированным лыжно-колесным устройством (ЛАУ)

  1972 - 1976 - 1985 г.г.

( Аналог экраноплана Орленок )

 Испытания на Горьковском водохранилище и на Каспийском море

( Go = 25.4 т.  Мореходность – до 1,25 м волны )

СМ-6 в полете (модель экраноплана Орленок).

 В убраном положении ЛАУ практически не изменяет обводов корпуса

СМ-6 с ЛАУ. Схема.

____________________________*____________________________

Экраноплан Орленок с лыжно-колесным стартово-посажочным устройством

1974   -  85  г.г.

Мореходность – до 2,0 м волны

Посадка на гидролыже

Главная гидролыжа

Старт на гидролыже с дополнительным использованием  «поддува»

____________________________*____________________________