Если вы наблюдали, как взлетает самолет, наверняка заметили: оторвавшись, он не сразу идет ввысь, а некоторое время разгоняется в горизонтальном полете, как бы накапливает силы для набора высоты. В общем, так оно и есть. Пока земля рядом, сказывается замечательное свойство крыла, движущегося в непосредственной близости от любой поверхности, нести машину с меньшими затратами мощности, чем вдали от нее, в свободном полете. Совсем не обязательно, чтобы роль экрана - так аэродинамики называют поверхность - играла земная твердь. Им может быть и вода - ведь и ее плотность намного превышает плотность воздуха. Помогая взлететь, влияние экрана нередко мешает посадке. Летчики-испытатели опытного Ту-144 отмечали: машина "не хотела" приземляться даже при минимальной скорости полета над полосой. Казалось, что машина, двигатели которой работают на холостых оборотах, может пронестись над всей ВПП, не потеряв и сантиметра высоты. Своим "норовом" самолет обязан особой форме крыла - вытянутого вдоль почти всего фюзеляжа, небольшого по размаху. И все-таки, как ни полезен (или вреден) самолетам эффект близости экрана, особого практического значения для авиации он не имеет. Ее стихия - высота. Взлет и посадка - режимы кратковременные, на них не сэкономишь).
А всегда ли нужно стремиться к заоблачным высям? Зачем, к примеру, транспортному аппарату небольшой, местной дальности так уж удаляться от земли, коль она помогает лететь? Разве не соблазнительно использовать в качестве экрана идеально ровную водную гладь или равнинную земную поверхность? Кустарник или отдельные деревья не в счет - через них нетрудно перемахнуть по инерции.
Обычный самолет, скажем, легкий Як-12, не очень приспособлен для такого режима. Длинное неширокое крыло почти не почувствует поддержки экрана. Тут нужен аппарат особый - что-то среднее между самолетом и катером - экранолет. Именно так называется машина, первые полеты которой состоялись летом 1973 года над Клязьминским водохранилищем.
Оснащенный 30-сильным мотоциклетным двигателем, с пилотом, пассажиром и дополнительным грузом на борту аппарат разгонялся до 120 км/ч. Стремительно пробежав по воде 80-100 м, машина взлетала, могла энергично развернуться на высоте 20-30 м и, снова снизившись, вихрем пройти над песчаной косой или отмелью. Немногочисленные зрители с удивлением наблюдали, как на лету аппарат буквально продирался сквозь заросли попавшегося на пути островка. Легкое движение ручки - и машина взмывала над встречными катером или яхтой. После полетов аппарат сам выползал на пологий берег.
Экранолет ЭСКА-1 (экранолетный спасательный катер-амфибия) создан а Центральной лаборатории новых видов спасательной техники при ЦС ОСВОД РСФСР группой молодых инженеров, ядром которой были А. Гремяцкий, H. Иванов, С. Чернявский, Ю. Горбенко и автор статьи. Понадобилось два года, чтобы изучить мировой опыт экранолетостроения, а затем построить и испытать пять различных конструкций машин и целую серию маломасштабных моделей Представьте половину воронки, обращенную выпуклостью вверх. Это и есть одна из испытанных нами моделей крыла. Продувки показали высокое аэродинамическое качество (отношение подъемной силы к сопротивлению) такой несущей поверхности - 35-40 Приближаясь к экрану, "полуворонка" как бы собирает.набегающий воздух под собой, в пазухе. Поток под крылом резко затормаживается, давление растет. В результате увеличивается подъемная сила. Аэродинамическое сопротивление, напротив, падает - из-за уменьшения так называемых индуктивных потерь. Набегая на крыло под некоторым углом атаки, поток изменяет направление и отклоняется вниз. Именно на этот скос потока и расходуется энергия двигателя аппарата - тем больше, чем меньше скорость полета: при постоянной подъемной силе недостаток скорости компенсируется увеличением угла атаки. Экранолету и не нужен большой скос потока - при рабочих углах атаки 2-8°, вблизи земли, его подъемная сила на 40-45% больше, чем на высоте. К тому же экран мешает вихреобразному перетеканию воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю, что также уменьшает индуктивное сопротивление.
Однако далеко не все изменения в аэродинамике крыла, когда оно приближается к экрану, оказались на руку создателям экранолетов. Чем меньше расстояние до поверхности, тем дальше смещается назад центр давления крыла. Это не так страшно, если аппарат все время стелется над землей или водой - его можно отбалансировать. А как восстановить равновесие при подлете, когда влияние экрана резко падает? Вот она, главная проблема наших предшественников - малая продольная устойчивость.
Первому с этим досадным и, как казалось, принципиальным пороком экранолета пришлось повозиться финскому инженеру Т. Каарио. Его бесхвостые машины неплохо вели себя вблизи земли, но обнаруживали опасную неустойчивость при удалении от экрана. Как говорят в авиации, не хватало устойчивости по тангажу - без всяких видимых причин аппарат норовил спикировать или, наоборот, задрать нос.
Точно так же спустя тридцатилетие, в начале 60-х годов, вели себя экранолеты японской фирмы "Кавасаки". Не очень помогли эксперименты с различными вариантами хвостового оперения. Японцы так и не рискнули эксплуатировать опытные образцы на действительно экранолетном режиме и полностью отделять их от воды. Перестав быть судами, аппараты так и не превратились в летательные машины. Судя посему, наших предшественников подвела схема "летающее крыло", по которой построено большинство зарубежных экранолетов: несущее крыло и две концевые шайбы, играющие роль поплавков. Куда успешнее прошли эксперименты известного аэродинамика и конструктора Александра Липпиша. Его Х-112 и Х-113 Ам (см. "ТМ", 1972, № 8) продемонстрировали отличные летные свойства и сносную устойчивость. Отмечая, что "создание экранолетов типа "летающее крыло" без специального, отдельно расположенного стабилизатора обречено на неудачу", Липпиш выбрал самолетную (фюзеляжную) схему. И в самом деле: естественней приблизить к экрану легкий гидросамолет, чем заставить летать судно-катамаран!
Очень пригодился нам и отечественный опыт - еще 1948 году летчик и.изобретатель М. Кузаков разработал проект аппарата, предназначенного для движения в режиме экрана, и построил модель. Материалы по продувке планера МАК-15 конструкции Кузакова, проведенные в 1951 году, в большой степени повлияли на выбор аэродинамической компоновки крыла нашего экранолета. МАК-15 обладал замечательными летными качествами. Интересная аэродинамическая схема и удачный подбор профилей позволили резко улучшить срывные характеристики аппарата. Высокий коэффициент подъемной силы крыла сохранялся до весьма больших углов атаки. Именно поэтому для экранолета мы применили тот же набор аэродинамических профилей, что и в планере МАК-15.
Вспомните, как выглядит хвостовое оперение многих современных самолетов - оно Т-образное: стабилизатор расположен на конце киля. Сделано это и для того, чтобы вывести горизонтальное оперение - оно "заведует" продольной устойчивостью машины - из потока, возмущенного при обтекании крыла. Такую схему оперения выбрали и мы. Оказалось совсем непростым делом, как спроектировать стабилизатор, чтобы рулей высоты хватало на всех режимах экранного и свободного полета машины. Горизонтальное оперение пришлось сделать достаточно большой площади, длинным. Не обошлось, конечно, и без гидродинамических расчетов аппарата. Справиться с трудной задачей нам помог известный конструктор и историк авиации В. Шавров. Его советы и рекомендации помогли избежать досадных ошибок.
Расчеты, конструирование и изготовление экранолета заняли восемь месяцев напряженной работы. Мало кто верил, что можно подняться в воздух с маломощным 30-сильным двигателем. Слышали мы и "прогнозы" вроде: "Куда там летать, хорошо, если не потонет". Между тем "наводные" испытания шли полным ходом. Определили истинную центровку аппарата, измерили углы дифферента, произвели нивелировку. Винтомоторная установка сдала последний 10-часовой экзамен по надежности.
29 августа экранолет ЭСКА-1-0673 совершил свой первый полет. В ходе дальнейших испытаний, которые провел летчик, мастер спорта СССР А. Балуев, удалось выяснить, что весовая отдача (отношение полезной нагрузки к полетному весу) аппарата составляет около 50%, что он обладает достаточным запасом устойчивости и хорошо управляем на различных высотах. Полеты доказали правильность основных идей и концепций, положенных в основу конструкции.
Пока наш экранолет - опытная машина. Именно на малых, сравнительно недорогих аппаратах удобно проводить эксперименты. Высокие скорости даются при умеренной мощности силовой установки. И хотя построенный нами экранолет еще далек от совершенства, полученные результаты обнадеживают. Очередь за новыми серьезными экспериментами, которые увенчаются созданием практически пригодных экранолетов. В них нуждаются полярники и геологи, связисты и строители - все, кто сегодня осваивает богатства Сибири и Дальнего Востока, Крайнего Севера и Целинного края.
| Энранолет ЭСНА-1, созданный группой молодых специалистов в Центральной лаборатории новых видов спасательной техники при ЦС ОСВОД РСФСР. Размеры: Размах крыла - 6,9м Площадь крыла - 13,85м2 Длина - 7,5.5м Высота - 2,5м Площадь горизонтального оперения - 3м2 Весовые данные: Полный полетный вес - 450кг Вес пустой машины - 230 кг Полезная нагрузка - 220кг Весовая отдача - 48,9% Летные данные: Скорость максимальная в режиме экранного полета (с полной нагрузкой) - 122км/ч Крейсерская скорость - 110 км/ч Взлетная скорость - 55км/ч Посадочная скорость - 50-55 км/ч Взлетная дистанция (с воды) - 100-80м Взлетная дистанция (со снега) - 50-60м Длина пробега (на воде) без применения тормозного парашюта - 40м Наиболее эффективная высота полета в режиме экрана - 0,3-1,5м Максимальная высота при преодолении препятствий с 50%. -нагрузкой - до 50м Дальность полета с полным запасом топлива - 300-350км Нагрузка на м2 - 32,5 нг/м2 Нагрузка на л. с. - 15кг/ л. с. Аэродинамическое качество - 25 | На следующем рисунке и фотографии - экспериментальная модель экранолета с гибким крылом. По идее одного из авторов ЭСКД-1 Евгения Грунина, такая несущая поверхность, уже давно и с успехом применяющаяся для полетов горно - и воднолыжниками в качестве буксируемого змея, может стать легким и надёжным крылом экранолета. Нужную форму гибкое крыло (его называют параглайдером, или "крылом Рогалло") принимает под действием напора обтекающего воздуха. Параглайдеру свойственны отличные аэродинамические характеристики, устойчивость, он удобен в транспортировке и хранении. Вместе с С. Чернявским и Н. Ивановым автор идеи оснастил гибким крылом фюзеляж популярного планера "Бланик L-13". Испытали аппарат летчики А. Литвинов и В. Губин. Использовав обнадеживающие результаты летных испытаний, энтузиасты разработали эскизный проект новой машины оригинальной схемы, а также проект переделки распространенного в нашей стране народнохозяйственного самолета Ан-2 в экранолет с гибким крылом |
| Схема иллюстрирует причину продольной неустойчивости экранолета. Обтекая крыло вблизи экрана (нижний рисунок), поток отклоняется вниз в меньшей степени, чем при полете на высоте (верхний рисунок). Это вызывает, в свою очередь, уменьшение угла, под которым поток набегает на стабилизатор. Падение величины угла атаки приходится компенсировать бЬльшим отклонением руля высоты или увеличе-нием его площади | Эта кордовая модель энранолета (1948 г.) - прототип ЭСКА-1 |
| СКОЛЬЗЯЩИЕ НАД ВОЛНАМИ
|
|
| Проект "речного автобуса": предпологаемая длина аппарата 76,5 м, ширина 37м |
Юлий Кесарев, инженер
Втот день на Боденском озере был штиль. Изредка налетали порывы легкого ветерка, и тогда начинали колыхаться обвисшие паруса немногих яхт. Но в полдень тишина летнего дня внезапно нарушилась нарастающим шумом двух моторов. От пристани, медленно набирая скорость, двинулась небольшая моторка, оснащенная мощным двигателем, и странного вида аппарат, напоминавший короткокрылый гидросамолет. Развив скорость около 80 км/ч, "гидро" оторвался от поверхности и, не набирая, как положено, высоты, заскользил над озером, оставив далеко за кормой моторку.
Так начались испытания экранолета, созданного Гюнтером Йоргом, учеником и последователем видного специалиста по аэродинамике, профессора А. Липпиша. Свой первый аппарат подобного типа Иорг построил еще в 1974 году, успешно облетал его над Рейном.
Спустя три года на Балтике прошли эксперименты с экранолетом Х-114, в ходе которых было доказано,. что экранопланы могут взлетать и приводняться при высоте волн до 60 см, а их пластмассовые корпуса не только выдерживают удары о волны, но и сообщают аппарату дополнительную плавучесть. Испытатели пошли даже на "провокацию" аварии, заставив Х-114 однажды довольно крепко "приложиться" к поверхности моря. Обычно этот аппарат совершал полеты на высоте от 50 до 70 см, когда воздушная подушка, возникающая между крылом и водой, наиболее плотна, что обеспечивает вполне приемлемую подъемную силу. Однако было бы ошибкой считать, что западногерманские ученые и конструкторы создали принципиально новое устройство, предназначенное для полетов на мини-высотах.
| < - 1 2^ | |
| < - 3 4^ | |
Одинадцатиметровый экраноплан "Йорг - IV" над боденским озером. Аппарат оснащен 218-сильным двигателем, работающим на толкающий пропеллер, и способна поднять 1.7т груза. Воплавающие птицы при взлете инстинктивно используют эффект воздушной подушки. Создатели экранопланов используют тот же эффект. В полете над Балтийским морем экраноплан Х-114 достиг высоты 70м Г. Йорг готовится к старту |
|
Надо сказать, что эффект образования воздушной подушки между крылом аэроплана и землей, возникающей от набегающего потока, заметили еще пилоты на заре авиации. Пока летчик "выдерживал" оторвавшийся от земли самолет на небольшой высоте, машина устойчиво "сидела" в воздухе, но стоило подняться выше, как летательный аппарат начинал "проваливаться", и, если не хватало мощности моторов, все нередко завершалось аварией. Этим явлением заинтересовались ученые: в 1923 году появилась работа выдающегося советского аэродинамика, создателя одного из первых в мире вертолетов Б.Н. Юрьева "Влияние земли на аэродинамические свойства крыла". Позже проблемами воздушной подушки, возникающей между крылом и землей на малых высотах, занимались В.В. Голубев, Я.М. Серебрийский, Б.А. Ушаков и другие. Но, как не раз бывало в истории техники, первыми оказались все же экспериментаторы.
Дело в том, что еще в 1890 году инженер-мостостроитель, француз К. Адер попробовал построить катер-экранолет "Эол", однако его опыты оказались неудачными.
Зато в начале 30-х годов изобретатели подошли к решению той же проблемы уже вооруженные практикой самолетостроения и теоретическими исследованиями. Одним из первых разработал проект экраноплана начальник Особого конструкторско-производственного бюро ВВС РККА П.И. Гроховский (см. "ТМ" № 10 за 1983 год). "Мне пришла мысль использовать "воздушную подушку", то есть образующийся под крыльями сжатый воздух от скорости полета, - писал Павел Игнатьевич. - Корабль-амфибия может лететь-скользить не только над землей, над морем и рекой. Полеты над рекой еще целесообразнее, чем над землей: ведь река - это длинная, гладкая дорога, без бугров, холмов и кочек. Вспомни Волгу. Грузы лежат зимой и ждут открытия навигации. Корабль-амфибия позволяет круглый год перебрасывать грузы и людей со скоростью 200-300 км/ч летом на поплавках, зимой на лыжах".
Проект "речного автобуса": предполагаемая длина аппарата 76,5 м, ширина 37 м.
Почти одновременно с Гроховским, в 1935 году, финский инженер Т. Каарио построил экспериментальный экраноплан с крылом малого удлинения, буксируемый аэросанями. За ним последовал аппарат, оснащенный двигателем в 16 л. с.
Спустя три года шведский инженер И. Троенг создает катер-экранолет класса "летающее крыло". Этот аппарат массой 3 т, оснащенный стосильным двигателем, должен был развивать скорость до 100 км/ч. Дальнейшие работы над экранолетами прервала вторая мировая война. И лишь с 60-х годов инженеры США, Японии и ряда других стран вновь занялись все еще экзотическими летательными аппаратами. К этому же времени определились и основные типы экранопланов. Они строились по схеме "летающее крыло" или были двухфюзеляжными - в последнем случае крыло располагалось между корпусами. Воздушная подушка, удерживавшая аппарат над водой или землей, образовывалась либо за счет изменения угла атаки крыла, или при наддуве под него воздуха.
Чем же привлекает экранолет изобретателей, ученых, эксплуатационников? Ведь, если на то пошло, давным-давно успешно применяются пассажирские и грузовые суда на воздушной подушке (правда, создаваемой особыми вентиляторами, вследствие чего оно зависает над водой или сущей), скоростные теплоходы на подводных крыльях, в воздухе царят самолеты и вертолеты. Все это верно, но. суда на воздушной подушке значительную долю мощности силовой установки тратят на удержание себя в воздухе. Это же в полной мере относится к винтокрылым летательным аппаратам.
Проанализировав плюсы и минусы скоростных транспортных средств подобного рода, специалисты в свое время установили, что остается неиспользованным диапазон скоростей от 150 до 500 км/ч. Первый рубеж пока не удается преодолеть судам на воздушной подушке и на подводных крыльях, а наиболее распространенные ныне реактивные самолеты совершают рейсы на скоростях более 500 км/ч.
Так вот, упомянутый диапазон словно нарочно оставлен для экранопланов. Видимо, именно эта причина побудила Иорга взяться за экранопланы. Его точку зрения разделяют и инженеры Рейнской самолетостроительной компании, которые предполагают заняться "речным автобусом" - 76-метровой летающей лодкой, предназначенной для перевозки пассажиров и грузов по рекам Южной Америки и Африки. Уже завершена разработка проекта "летающего парома" - экраноплана, рассчитанного на транспортировку 400 человек или 40 т грузов. Длина этого аппарата должна составить 60 м, ширина - 25 м.
"Летающий паром" можно построить примерно за три года, - заявил Иорг корреспонденту западногерманского журнала "Хобби". - За восемь часов, включая время на погрузочно-разгрузочные операции в портах, он проделает рейс на расстояние до 1000 км. При этом он окажется быстроходнее современных судов на воздушной подушке, а горючего станет потреблять втрое меньше.
Судя по результатам испытаний последних моделей экранопланов, у Иорга были все основания так высказываться. Действительно, стартовав как обычное судно, экраноплан выходит на режим глиссирования, а затем, оторвавшись от воды, продолжает рейс на высоте 1-1,6 м. Перекаты и отмели ему не страшны, в крайнем случае капитан сможет "срезать" маршрут, пройдя над сушей, снежной целиной. При этом аппарат не испытывает качки, весьма устойчив на курсе, а управляется лишь с помощью вертикального руля, связанного со штурвалом и педалью газа.
Даже в том случае, если экраноплану доведется совершить вынужденную посадку на воду, он не затонет - его легкий пластмассовый или алюминиевый корпус разделен на несколько отсеков водонепроницаемыми переборками. Недаром же еще два десятилетия назад зарубежные специалисты настойчиво работали над проектами океанских экранопланов, расчетная масса которых должна была превысить 1000 т, а крейсерская скорость 200 км/ч. Эти скоростные, вместительные суда, не нуждающиеся в особых системах, создающих воздушную подушку, могли бы успешно конкурировать с традиционными для наших дней видами скоростного транспорта. Намерения Гюнтера Иорга куда скромнее. Он полагает, что созданные им аппараты могли бы найти применение на реках, обслуживать постоянные линии между портами Балтийского и Северного морей. Но, как заявил изобретатель, "мой проект пока не нашел признания".
| КАСПИЙСКИЙ МОНСТР
|
| "Каспийский монстр" десятилетие не переставал удивлять своими качествами и тех, кто летал на нем, и тех, кто наблюдал его со стороны. | |
| Такое интригующее название дали западные специалисты одному из советских экранопланов. По их оценкам, взлетный вес гиганта превышал 300 т. Удивительно, но за рубежом создатели подобных аппаратов до сих не перешагнули и 10-тонного рубежа. А ведь "Каспийский монстр" был всего лишь кораблем-макетом, призванным дать будущее новому поколению транспортной техники. | |
Наш баркас был уже недалеко от берега, когда со стороны моря стал нарастать рев моторов. Мы увидели, что к нам быстро приближается непонятное железное чудовище-то ли самолет, то ли корабль. Его размеры все более увеличивались, и мы поняли, что это все-таки огромный самолет, мчавшийся прямо на нас в нескольких метрах над водой. Мы растерялись и оцепенели. Когда нас разделяло метров сто, он, заломив вираж, стал поворачивать в сторону острова. Казалось, концом крыла он вот-вот врежется в волны. Но нет - вода под крылом будто прогнулась, чудовище выровнялось и продолжило свой ход к суше. Мы видели, как оно чуть приподнялось над холмиком, потом снизилось за ним и, следуя рельефу острова, скрылось за горизонтом."-Так рассказывали рыбаки о своей нежданной встрече с "Каспийским монстром"
Лодки мчатся, опираясь на воздух
Первая публикация об экранопланах появилась в "ТМ" № 8 за 1972 год. Это было интервью с американцем Александром Липпишем - создателем лодок, скользящих по воздуху над водой. Как о диковинке узнал советский читатель об одноместном экраноплане Х-113 массой 345 кг. В конце беседы конструктор поделился своей мечтой построить 500-тонный лайнер, способный пересекать океаны со скоростью 200 км/ч и нести 240 т полезной нагрузки. В ту пору всем нам было невдомек, что подобные машины созданы уже почти 10 лет назад и не в секретных ангарах Локхида или Боинга, а на берегу Волги, под Горьким - ныне вновь Нижним Новгородом. И уникальные аппараты, и имя их главного конструктора до последнего года держались в тайне. На Западе же о корабле-макете знали не только спецслужбы, но и любой интересующийся подобной техникой. В одном из выпусков "Джейна" - популярного английского издания, посвященного военной технике всех стран (секрет его вездесущности мы раскрыли в №4 за 1991 год), - "Каспийский монстр" был охарактеризован так: "Гигантская советская экспериментальная крылатая машина, использующая влияние близости земли, с размахом крыльев 40 м, длиной более 90 м, проходит испытания на Каспийском море. Они начались в 1965 году. Аппарат, для которого оптимальная высота движения от 4 до 14 м над поверхностью, имеет потенциальную скорость 560 км/ч."
Пожалуй, прежде чем продолжить рассказ об экранопланах, стоит сказать несколько слов о том, что это такое. (Интересующимся подробнее рекомендуем литературу: "ТМ" №8 за 1972 год, №12 за 1974 год
, №3 за 1985
год; Белавин H.И. Экранопланы. Л., "Судостроение", 1977 год; Рой Маклини. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Л., "Судостроение", 1981 год; журнал "Судостроение" N 1 за 1991 год.)
Пытаясь добиться увеличения скорости судов, конструкторы заставляли их все более приподниматься из воды, чтобы они испытывали как можно меньшее сопротивление своему движению. Так появились глиссеры, суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Следующим логическим шагом стал экраноплан.
По сути, это уже самолет. Но его подъемная сила в отличие от обычного складывается из двух составляющих вместо одной. Первая, которую используют все самолеты, хорошо известна. Профиль крыла таков, что воздух обтекает его верхнюю часть быстрее, чем нижнюю, - давление под крылом оказывается больше, чем над ним. Вторая составляющая - чисто экранопланная. Крыло, движущееся в непосредственной близости от земли или поды (специалисты говорят - экрана), уплотняет пoд собой воздух, превращая его в своеобразный клин, "битый между машиной и поверхностью. Опора на него делает экраноплан гораздо экономичнее самолета. Теоретически, при прочих равных условиях, грузоподъемность машины, скользящей над водой, может быть на 40% больше! Подобные аппараты и строились у нас секретно в течение 30 лет в ЦКБ по судам на подводных крыльях в городе Чкаловске под Горьким.
Это конструкторское бюро было детищем Ростислава Евгеньевича Алексеева, известного до сих пор лишь в одной своей ипостаси - создателя судов на подводных крыльях. Они, кстати, тоже были пионерными разработками, не имевшими в мире аналогов. - лишь через десятилетие на Западе смогли приблизиться к уровню "Ракет" и "Метеоров".
Алексеев задумал создавать экранопланы в конце 50-х годов, когда его суда на подводных крыльях при скоростях 100-150 км/ч натолкнулись на кавитационный барьер-явление, при котором вода утрачивает свойства сплошной текучей жидкости. Крылья машины разрушались от множества обрушивающихся на них гидравлических ударов. И вот он решил; хватит бороться с этим эффектом, улучшая профили крыльев, надо создать качественно новые суда, если хотите подняться над проблемой кавитации.
Первый 3-тонный экраноплан, появившийся в 1961 году, имел пару несущих крыльев. Но, исследовав такую схему на нескольких моделях, конструктор отказался от нее и выбрал другую - аппарат с одним крылом малого удлинения.
Знания, интуиция и уверенность Алексеева (сотрудники с уважением и симпатией звали его Доктором, как бы подчеркивая высшую, непревзойденную квалификацию) были настолько велики, что от 5-тонного экраноплана он почти сразу шагнул к постройке 430-тонной машины, того самого "Каспийского монстра", неточные параметры которого опубликовал в 70-х годах "Джейн".
Чудовище вылетает из гнезда
КМ
, или корабль-макет, как его назвали в ЦКБ, имел длину 92 м, высоту 22 м, размах крыла 37 м. Днище корпуса было устроено по-корабельному, хотя внешне КМ походил на самолет. На переднем пилоне размещалось 8 турбореактивных двигателей тягой по 10 т каждый - их мощность использовалась в основном при старте. На киле стояли еще два таких же двигателя, достаточных для поддержания крейсерского режима.
Со скоростью 350 км/ч "Орленок" несется в двух метрах над водой
Испытания корабля-макета ("Джейн" немного ошибся - они начались в 1966 году) решили провести на Каспийском море. Почти месяц, полупритопленного, с отстыкованным крылом, накрытого маскировочной сеткой, "монстра" буксировали по Волге. По требованиям секретности, шли ночами, днем отстаивались. И все это время доделывали KM - руководство, желая отрапортовать "наверх" и получить награды, назначило Алексееву, попросту говоря, сумасбродные сроки.
Наконец КМ достиг Каспийска - городка, расположенного рядом с Махачкалой. Туда же прибыли высокопоставленные чиновники и потребовали от конструктора немедленного отчета. Экраноплан еще находился в плавучем доке, а Доктор наравне со всеми тянул канаты, пристыковывая крыло. И вдруг он удивил своих сотрудников, казалось бы, уже привыкших к его неординарности, - взяв полетный лист, Алексеев невозмутимо начертал на нем: "Полет в доке".
Запустили все 10 двигателей, грохот нарастал, тросы, удерживающие КМ, натянулись, как струны, на берегу начал ломаться деревянный забор, попавший под выхлопы моторов. При тяге в 40% от номинальной док с пришвартованным в нем экранопланом тронулся с места, стало срывать якоря. Удовлетворенный произведенным на чиновников впечатлением, Алексеев приказал глушить двигатели. С тех пор слова "полет в доке" для конструктора и его сподвижников обозначали очковтирательства, на которые случалось идти, дабы не конфликтовать с требующим быстрых результатов начальством.
Аоно все торопило, и для соблюдения назначенной даты первого полета пришлось серьезно рискнуть. Дело в том, что на корабле-макете не успели смонтировать радиооборудование, не работали и высотомеры. В четыре утра, когда начальство нежилось в постели, буксир вывел док в море. Он еще не полностью погрузился в воду, а из него уже на малом газе вырулил экраноплан - за штурвалом сидел Доктор. Он показал жестом: "Вперед!" - и поднял КМ из воды. Летал сразу около 50 мин на высоте примерно 4 м.
На берегу Алексеев доложил ошеломленным председателю и членам комиссии: "Машина вела себя прекрасно", а заодно, пообещав никому не говорить, что они все проспали, попросил подписать полетный лист. Деваться сконфуженным чиновникам было некуда - полет наблюдало немало свидетелей. Удачный исход первого испытания принес Алексееву "добро" финансировать его проект как минимум 5 лет. На самом же деле полет прошел не столь уж гладко - в какой-то момент корпус экраноплана, построенный по авиационным принципам, начал извиваться, как змея. Недостаток решили устранить самым простым путем - корпус укрепили 10-и 20-миллиметровыми металлическими листами. Перебирать его ажурную силовую конструкцию, перекладывать кабельные трассы и прочую начинку было некогда.
Из истории зарубежных экранопланов
В 1940 году американский инженер Д. Уорнер спроектировал аппарат, который назвал "компрессионным самолетом". В носовой части корпуса располагались два мощных вентилятора для подачи воздуха под днище экраноплана во время его выхода из воды. Поддержание крейсерского режима отводилось двум винтовым двигателям, размещенным на уткообразном крыле. В этом проекте впервые предлагалось разделить стартовые (поддувные) и маршевые силовые установки.
С 1960 года разработкой и постройкой опытных экранопланов в США стала заниматься авиационная фирма Локхид. На ней под руководством конструктора В.Б. Корякина в 1965 году построили двухместный катер-экраноплан "Клиппер" с крылом малого удлинения (его размах 4м при длине корпуса 5,7м). Особенностью аппарата были носовые бортовые стенки для усиленного подвода встречного воздуха под днище - он играл роль "воздушной смазки". Масса "Клиппера" - 440 чг, скорость - 110 км/ч.
В 60-е же годы начинает конструировать экранопланы швейцарский инженер X. Вешано, занимавшийся до этого катерами на воздушной подушке. Его проекты до сих пор отличаются особой оригинальностью. В 1964 году швейцарец построил самоходную пилотируемую модель "Малый Вейландкрафт".
Ее масса - 4,3 т, длина - 15,8 м, размах крыльев - 9,5м, скорость - около 150 км/ ч. Во время первых же испытаний на озере Солтон в Калифорнии модель разбилась. Сначала она довольно долго летела на высоте 1 м, затем неожиданно взмыла вверх и упала на воду. Причина аварии окончательно не установлена.
В. Корякин, строивший на фирме Локхид небольшие экранопланы, хотел в конечном итоге создать крупную, в несколько сот тонн, машину (исключение не составляли и другие конструкторы, в том числе уже упоминавшиеся Вейланд и Липпиш). Но дальше проекта дело не пошло. Аппарат задумывался в виде летающего катамарана. Использовать его планировалось в военных целях: для десантирования техники в передней части крыла и лодок предусматривались большие люки и выдвижные аппарели.
Но все равно огромная, тяжелая машина показала феноменальные качества. Она устойчиво шла над экраном на высоте 3 - 4 м на крейсерской скорости 400-450 км/ч. Вообще Алексеев обладал какой-то удивительной конструкторской интуицией. Например, когда за рубежом опубликовали схемы его судов на подводных крыльях, один немецкий профессор-гидроаэродинамик, изучив их, категорически заявил: "Эти аппараты не могут двигаться так быстро - крылья разрушатся от кавитации". Узнав же, что русские от опытных образцов уже переходят к серийному выпуску, уязвленный ученый не удержался и приехал к Алексееву. Зарубежного гостя прокатили на "Ракете", причем часть плавания он провел довольно оригинально. По его просьбе открыли нижний люк, профессор свесился вниз головой поближе к воде (двое из команды держали его за ноги) и наблюдал водные потоки, омывающие крыло. Через некоторое время профессор принял нормальное положение и, пожав Алексееву руку, сказал: "Удивительно, гениально!"
Да, Доктор был необычным человеком. Его, как и КМ, вполне можно назвать "монстром", способным на то, что другим не под силу. До сих пор достигнутое им в создании экранопланов остается отечественным секретом. Зарубежные аналоги этих машин представляют собой, по сути, низколетящие самолеты - пилоты насильно удерживают их у поверхности. КМ же был настолько устойчив, что Алексеев иногда на показ переставал им управлять и даже выключал в полете двигатели. Наблюдавших такое летчиков особенно впечатляло, что аппарат безо всякого вмешательства рулей отслеживал каждый изгиб рельефа. Обладал КМ и хорошей маневренностью - он был способен на крутые развороты с большим креном и касанием шайбы (окончания крыла) о воду. Однажды "монстра" загрузили до взлетного веса в 544 т-это до сих пор рекорд для экранопланов и самолетов, даже знаменитая "Мрия" не летает с такой массой! Наблюдатели видели, как после затяжного разбега по морю с 3-балльным волнением он оторвался от воды и ушел за горизонт.
Кат
Испытания корабля-макета дали Алексееву массу новых идей. К концу жизни конструктора в ангарах на базе в Чкаловске скопилось более тысячи моделей, многие из которых могли превратиться в реальные машины. Но и летающих образцов было немало. Первую пробу аппаратов, как правило, делал сам Алексеев. На государственных же испытаниях его место за штурвалом занимали пилоты авиаторы. Доктор доверял им машину неохотно. "У летчиков, - говорил он, - есть общая черта: чем выше, тем безопасней. У нас наоборот". Так, на КМ в случае отрыва от экрана надо было просто плавно уменьшить тягу: аппарат снижался сам, без управления рулями, скорость падала до 250 км/ч. Далее следовало выключить маршевые кормовые двигатели, перевести носовые в режим поддува (для создания воздушной подушки) и выпустить закрылки. В результате на скорости около 140 км/ч машина мягко приводнялась. Экранопланы оказались очень надежным и безопасным транспортом - у самого Алексеева аварий не было никогда. Но, осваивая принципиально новую технику, никто не застрахован от несчастий.
Первой, в 1964 году, неожиданно потерпела катастрофу модель СМ-5 - прообраз авиа- и ракетоносных экранопланов. Машина попала в мощный встречный ветер - ее качнуло, стало приподнимать. Пилоты вместо того, чтобы сбросить газ и спланировать, наоборот, включили форсаж, стараясь набрать высоту. Оторвавшись от экрана, модель потеряла устойчивость, ее завалило носом вниз, и она спикировала в воду-экипаж погиб. А десять лет спустя произошла авария с "Орленком" - 120-тонным экранопланом длиной 58 м, высотой 16 м, с размахом крыла 31 м.
Его, как и КМ, под давлением начальства сдавали наскоро. Первый полет в 1974 году прошел успешно, и считалось, что машина пойдет в серийное производство. Два ее стартовых турбовентиляторных двигателя тягой по 10 т располагались в носовой части фюзеляжа под углом к его оси. Вместе с воздухозаборниками они были упрятаны прямо в корпусе. При разбеге поворотные газовыхлопные насадки направляли воздушные струи по диагонали вниз под крыло, а затем ориентировали их на горизонтальную тягу. В крейсерском режиме, при скорости 350 км/ч, работал один маршевый турбовинтовой двигатель мощностью 15 тыс. л.с., установленный на киле.
"Орленок" разбегался за полторы минуты и выходил на свою оптимальную высоту - около 2 м. Он обладал отличной маневренностью по сравнению с судами на подводных крыльях, не говоря уже о самолетах, - радиус поворота на 90°составлял всего 50 м. Загружаться и выгружаться экраноплан (расчетная грузоподъемность 20 т) мог прямо на берегу - выкатывался на него и уходил обратно в море на прикрепленной к днищу гидролыже с шасси. За несколько дней перед драматическим полетом на Каспии прошел шторм, и от него осталась пологая волна, примерно такой же длины, как "Орленок". Садиться на море надо было довольно аккуратно, поскольку фюзеляж в момент приводнения мог оказаться в положении палки, которую держат за концы и ломают о колено. Экраноплан с четырьмя десятками пассажиров - специалистами и членами комиссии во главе с первым заместителем министра судостроения - уже сделал несколько ходок по 60 - 80 км, когда Алексеев приказал отрабатывать взлет и посадку вдоль и поперек волны. И вдруг пилот, не привыкший к новой машине, при посадке резко ударил корпусом о волну. Приборы в рубке отключились, но было слышно - два носовых двигателя работают. Экипаж замер, все смотрели на Алексеева. Он поднялся с кресла, открыл верхний люк, выглянул, затем молча занял место пилота и вывел носовые двигатели на полный ход. После этого только и промолвил: "На базу!" До нее было около 40 км.
Когда Алексеев привел "Орленка" к берегу, экипаж, выйдя из рубки, увидел, что у машины нет кормы - она просто отвалилась при ударе о волну. Вместо хвоста болтались концы труб и кабелей, вымазанные красно-бурой гидравлической жидкостью. Находившиеся в салоне люди были шокированы. Алексеев несколько снял напряжение, лихо заметив: "Посмотрите, какая живучесть у наших аппаратов - полкормы оторвало, а мы на базу пришли!"
Комиссия по разбору аварий заключила: машине не хватило конструкционной прочности. Хотя ясно было - дело в неграмотном пилотаже, а при нем, какую надежность ни закладывай, технику все равно угробить можно. Отношения с руководством у Алексеева давно уже складывались тяжелыми, а тут такой повод приструнить своенравного конструктора. Вот авария "Орленка" и стала козырной картой для тех, кто стремился отодвинуть Доктора в сторону и закрыть работы по экранопланам. Творец, неистовый созидатель, все время что-то требующий руководитель был словно бельмом на глазу у высокопоставленных посредственностей. Расправа с конструктором оказалась, пожалуй, главной катастрофой, приостановившей развитие экранопланов.
"Монстры" уходят один за другим
"Волга-2" вполне может стать речным такси.
А
лексеев раздражал многих чиновников, ему не могли простить неугодливость или, например, то, что он когда-то, минуя иерархическую лестницу, общался напрямую с Н.С. Хрущевым. Сложность положения конструктора усугублялась и тем, что тематика экранопланов находилась на стыке судо-и авиастроения. Для нормальной работы ему нужны были поставки с заводов обоих министерств. Но Алексеев, к сожалению, так и не сумел преодолеть ведомственные барьеры, не получил доступа к авиационным технологиям - его машины строились Минсудпромом. В результате, с одной стороны, первый "Орленок" обошелся в несколько раз дешевле, чем, скажем, опытный экземпляр Ил-62, но с другой - потенциальные возможности экраноплана были далеко не раскрыты. Так, могло возрасти и без того хорошее аэродинамическое качество, а на КМ, к примеру, по требованию надзиравших адмиралов стояли привычные их глазу 3-тонные якоря и чугунные лебедки, неоправданно утяжеляющие машину.
Однако Доктор, не дожидаясь идеальных условий, строил новые аппараты. Он понимал: только доказав реальность экранопланов, выгоду их эксплуатации, можно добиться того, что действительно требовалось для их производства. И вдруг - авария "Орленка", а затем - "кстати" подоспевшая публикация в одном из американских изданий о бесперспективности экранопланов. Первым делом, под благовидным предлогом освобождения от административных забот, Алексеева сняли с должности начальника ЦКБ. Но, имея в подчинении два отдела, он еще оставался главным конструктором по экранопланам. Говорят, Доктор держался по мужски, подбадривал своих людей: будем работать, как и раньше. По-прежнему он мчался ранним утром на своей "Чайке" из Горького на базу в Чкаловск, прихватывая по пути полдюжины сотрудников, теребил механиков, экспериментировал с моделями. Но через некоторое время у него отняли и базу, и должность главного, и даже "Чайку" - подарок Хрущева. Человека, сотворившего наш флот на подводных крыльях, создавшего никем не повторенные доныне экранопланы, разжаловали в начальника экспериментального отдела с тремя десятками сотрудников. Нервы его были на пределе, но что творилось в душе-знали немногие. Как-то он в сердцах сказал своим самым близким помощникам: "Наша государственная система - главный диверсант. Мы когда-нибудь весьма пожалеем, что доверительно относились к нашим министрам и военным. Но говорю я это не для того, чтобы вы руки опустили, а чтоб знали, кто есть кто".
| Нагнетатели воздуха и движетели не работают, закрылок поднят (1) Заработали нагнетатели, воздух под давлением подается в расходные баллонеты и под корпус. НВА приподнимается из воды, но движители пока не работают. (2) Заработали движители, судно набирает скорость. (3) Работают двигатели, нагнетатели отключены, закрылок поднят. (4) |
Он умер 64 лет от роду, 9 февраля 1980 года, и в тот же год погиб КМ. Пилот, давно не сидевший за штурвалом "монстра", слишком резко задрал при взлете нос машины, она быстро и почти вертикально пошла вверх, растерявшийся летчик резко сбросил тягу и не по инструкции сработал рулем высоты - корабль, завалившись на левое крыло, ударился о воду. Жертв не было. Все, кто знал "Каспийского монстра", до сих пор уверяют - нужно было сделать нечто из ряда вон выходящее, чтобы угробить его.
После смерти Алексеева финансирование тематики почти прекратилось. Уходили специалисты. Но худо-бедно экранопланы в ЦКБ по старым алексеевским схемам все же строились - теплилась искра. И, возможно, сейчас, с приходом конверсии, она разгорится. Так, несколько лет назад один сингапурский миллионер заказал в США экраноплан. Но предложенный американцами опытный экземпляр даже не взлетел. Тогда богач решил прощупать наши возможности. ЦКБ вместе с авиационным СКБ имени Сухого взялись за создание новой машины на базе военного "Орленка".
Взлетная масса двухпалубного корабля составила бы 110 т. Вмещая 200 пассажиров, он со скоростью 400 км/ч преодолевал бы без дозаправки 2000 км. Мог бы взлетать и приводняться при 4-балльном волнении. Переговоры с сингапурцем пока не дали результата, но лиха беда-начало. Разрабатывается в ЦКБ и проект экраноплана-спасателя на основе 370-тонного ракетоносца "Лунь". Судно сможет взлетать и садиться при волнах высотой до 2,5 м. Давно построен небольшой, массой 2,5 т, экраноплан "Волга-2". Испытания 9-местной машины почти завершены. На ней реализована одна из поздних идей Доктора - на концах крыла подвешены пневмобаллоны. Эти упругие подушки позволяют садиться на лед и взлетать с него, а значит, использовать судно круглогодично. "Волгу-2" приводят в движение два серийных двигателя ВАЗ-413 мощностью до 95 кВт, вращающие 4-лопастные винты. Ее крейсерская скорость 120 км/ч, дальность хода без дозаправки - 500 км.
Но экранопланами сейчас занимаются не только в ЦКБ. Несколько ближайших сподвижников Алексеева продолжают его дело в созданном несколько лет назад НПО "Эколен" со штаб-квартирой в Петербурге. Главным конструктором там стал Валентин Васильевич Назаров. Кстати, еще в 1986 году трудовой коллектив базы в Чкаловске выбрал его своим директором, но руководство головного института не признало решение собрания, и Назарову пришлось уволиться.
"Эколен" строит экранопланы, а точнее сказать - наземно-воздушные амфибии (НВА), по схеме летающего крыла. Фирма разработала проекты машин от 3 до 1200 т. Интересно, что НВА может состоять из нескольких стыкующихся "летающих крыльев", которые при необходимости будут отсоединяться и использоваться как временные склады и жилье. "Эколен" пока что, по вполне понятным причинам, не дает подробную информацию о НВА, но, судя по всему, еще в этом веке новое поколение надводных судов выйдет на просторы наших рек и морей.
Про аппараты на воздушной подушке (ДВП), корабли на подводных крыльях (КПК), экранопланы - словом, суда с динамическими принципами поддержания - наш журнал писал неоднократно. Об истории их создания (теперь, наконец, и в нашей стране), технических особенностях, преимуществах перед традиционными плавсредствами и радужных перспективах. Увы, за прошедшие десятилетия описанные машины не стали главной ударной силой флотов и основным транспортным средством. И любые обзоры, тем более - размышления об их будущем, неизбежно должны включать ответ на вопрос: почему так? Попробуем, исходя из нашей "Исторической серии" 1998 г., прояснить это.
Что тормозит "летающие корабли"
Как ни странно, ответ, не изменившийся за последние полстолетия, сводится к двум словам: "энергетика" и "экономика". При движении на расчетном режиме любой "ПК, АВП, экраноплан при той же массе требует большей мощности двигателей, чем водоизмещающее судно, большего расхода топлива. Главным образом потому, что их нужно не только двигать вперед, но и поднимать над водой.
То есть нужны мощные и легкие - а значит, дорогие, малоресурсные, сложные в производстве и эксплуатации двигатели. Практически - авиационные, но судно ведь не самолет, здесь совершенно другие условия. Достаточно сказать, что авиация практически не сталкивается с проблемой попадания в моторы соленой воды. А ресурс авиадвигателей? Он, зачастую, меньше продолжительности одного выхода корабля в море!
Далее, раз мощность расходуется и на поднятие аппарата в воздух, минимальной должна быть масса конструкции. Зато прочность ее, по меньшей мере, не может уступать обычной, ибо нагрузки на корпус растут. Значит, нужны цветные металлы, либо композиты. Нельзя сказать, чтобы проблема использования последних совсем не была решена в нашем флоте, вспомним хотя бы стеклопластиковые тральщики - однако она не решена применительно к АВП (см. "ТМ", №4 за 1998г.). Что же до цветных металлов.
Они, во-первых, значительно усложняют и удорожают производство. Во-вторых, прекрасно горят на воздухе ("ТМ", № 2 за 1998 г.). В третьих, корродируют в морской воде, что требует особых условий эксплуатации, тоже недешевых.
В результате, на основании уже 40-летнего опыта строительства и применения кораблей с динамическими принципами поддержания можно сделать следующий вывод: "прижились" они и будут использоваться только там, где все эти недостатки перекрываются существенными преимуществами. Напомним их.
Для аппаратов на воздушной подушке это скорость, амфибийность и отсутствие подводной части (для скеговой схемы, о которой чуть ниже, - минимальная осадка). Для судов на подводных крыльях - скорость и, как оказалось, мореходность, присущая "обычным" кораблям значительно большего водоизмещения. Наконец, для экранопланов - опять же скорость, амфибийность, отсутствие контакта корпуса с поверхностью.
Тут сразу вспоминаются десантно-высадочные средства, и не случайно все описанные в нашей "Исторической серии" 1998 г. отечественные амфибийные АВП и один из двух серийных экранопланов - именно десантные машины. Их логичная (но, к сожалению, из-за плачевного состояния экономики мало осуществимая) перспектива - развитие аппаратов класса "Зубр" для внутренних морей, а также высадочных средств для больших десантных кораблей (например, "Мурена" тоже сперва задумывалась под новый БДК, но его даже не начали строить.). Впрочем, это далеко не единственная область применения кораблей с динамическими принципами поддержания.
"МОСКИТНЫЙ" ФЛОТ. Если история военно-морского флота насчитывает тысячелетия, то "москитного" - всего около полутора веков. Только во второй половине XIX в. развитие техники позволило размещать на небольших кораблях ОЧЕНЬ мощные орудия, сначала - артиллерийские, потом шестовые мины, следом - торпеды, и уже в середине нашего столетия - управляемые ракеты. В результате легкий катер стал смертельно опасен несоизмеримо более тяжелым и дорогим боевым кораблям. Однако.
Однако бронирование боевых катеров, в силу их размеров, невозможно и, значит, единственным спасением от огня противника для них становится скорость. При этом сделать малый водоизмещающий корабль скоростным значительно сложнее, чем большой: у последнего заведомо больше отношение длины к ширине, а следовательно, - меньше волновое сопротивление!
Неудивительно, что первыми на подводные крылья и воздушную подушку пытались поставить торпедные, потом - ракетные катера.
Чистые торпедоносцы ко времени появления работоспособных АВП и КПК утратили свое боевое значение: никакая скорость не давала шансов приблизиться к крупному надводному кораблю на дистанцию торпедного залпа. Да и вообще, сегодня торпеды - оружие подводных лодок и борьбы с таковыми, но к противолодочникам мы еще вернемся. Что же до ракетоносцев, то у них выявилась неприятная тенденция: неуклонный рост массы и габаритов как самих ракет, так и, в особенности, систем их наведения.
Применительно к ракетным катерам подводные крылья, в конце концов, отпали: для них требуются примерно в полтора раза более мощные двигатели, они не любят мелководья. Отпали и амфибийные "подушки" - приходится учитывать воздействие факелов двигателей ракет на конструкцию и материал гибкого ограждения. И потому внимание военных сосредоточилось на ракетоносных экранопланах ("ТМ", № 10 за 1998 г.) и АВП скеговой схемы.
ХОЗЯИН ЗАКРЫТЫХ ТЕАТРОВ. Считается, что к скеговым аппаратам конструкторская мысль пришла "сверху": если "подушка" ходит только по воде, можно опустить в воду жесткие борта (скеги), ликвидирующие зазор между корпусом и подстилающей поверхностью, - мечта разработчиков, это минимизирует потери воздуха! Но ведь можно считать скеговую схему и пределом развития судов с воздушной каверной, катамаранов - такие ассоциации возникают, если взглянуть на "малый ракетный корабль" (МРК) проекта 1239 внимательнее.
Его испытания начались в конце 80-х гг. на Черном море. Громадный для своего класса, он появился как бы из ничего: действительно, не считать же его потомком в двадцать (!) раз более легких пассажирских "Зарницы" и "Луча" ("ТМ", №8 за 1985 г.)?
Предыдущие "ракетоносные" разработки ЦМКБ "Алмаз" были перегружены, и сегодня остаются рекордсменами по концентрации вооружения на тонну водоизмещения. Они уже плавно переросли из ракетных катеров в малые ракетные корабли по нашей (или в корветы по западной) классификации, но как носители тяжелого ударного оружия не годились: их шансы выйти на дистанцию пуска весьма призрачны. И "алмазовцы" начали поиски.
Новый ракетоносец (проект 1239 назвали "Сивучем"), создававшийся под противокорабельные ракеты (ПКР) ЗМ-8 "Москит", получался никак не меньше одновременно создававшегося "Зубра" ("ТМ", № 8 за 1998 г.), и сил на вторую гигантскую "подушку" у предприятия не хватало. Попытка сделать ракетный катер на подводных крыльях (пр.1240, он поступил в опытную эксплуатацию в 1978 г.; номера идут по датам НАЧАЛА работ) дала неожиданный результат: сильной стороной КПК оказалась не скорость, а мореходность, которая важнее была для охотников за подводными лодками ("ТМ", №11/12 за 1998 г.).
Скеговая компоновка, уже десятилетие разрабатывающаяся на Западе? Некоторый отечественный задел свидетельствовал, что не все так просто, и нельзя речной опыт того же "Луча" переносить в море. Так, для минимального сопротивления лучше, чтобы скеги были минимальной ширины, просто пластины - но они не выдержат ударов волн. Да и плоское днище речных судов несовместимо с морскими волнами. Решение ленинградские катеростроители увидели в комбинированной схеме (впрочем, к тому же - после долгих поисков - пришли и зарубежные конструкторы). Подъемная сила на крейсерском ходу создается как воздушной подушкой, так и соответственно профилированными днищами скегов, "раздувшихся" в корпуса катамарана. Именно на отработке их гидродинамики были сосредоточены усилия создателей этого корабля.
Итак, на стоянке и малом ходу это обычный катамаран: скеги-корпуса, в которых размещены главные двигатели, соединены мостом (он, впрочем, тоже "садится" на воду). Все, что выше, - достаточно традиционно: две счетверенных пусковых установки по бокам ходовой рубки, 76-мм пушка (АК-176) на баке, антенные посты комплекса наведения ПКР на рубке и мачте, в корме - зенитный ракетный комплекс "Оса-М". Под одними дизелями М-511А 1239-й может пройти 2000 миль - дальность для корветов нормальная, для "подушек" - фантастическая.
Но поднятые маршевые приводы (соосные суперкавитирующие винты на опускающихся колонках) свидетельствуют, что этот режим не единственный.
Когда нужен скоростной рывок - проем между корпусами в носу и корме закрывают двухъярусными гибкими ограждениями, ставят в рабочее положение колонки с винтами - на последние работают газотурбинные двигатели М10-1, запускаются установленные в надстройке на верхней палубе центробежные дизель-нагнетатели М-504А производительностью по 110 куб.м/с. МРК приподнимается из воды и разгоняется до 45-50 узлов. Так "Сивуч" может преодолеть 500 миль - для "подушки" нормально.
Характерная черта "алмазовской" школы проектирования кораблей с динамическими принципами поддержания - испытания масштабных моделей-прототипов. Причем они достаточно велики и имеют порой самостоятельное значение. Так, "экспериментальный стенд" танконосца превратился в десантный "Скат" ("ТМ", № 1 и 2 за 1998 г.), прототипом ракетного 1240-го стал пассажирский "Тайфун" ("ТМ", № 5 за 1972 г.). А у "Сивуча" таких прототипов было даже два: "Стрепет" конструктора В.А. Абрамовского и "Икар" Л.В. Ельского, причем отличались они именно обводами скегов (интересно, что хотя по размерам "модели" не уступали иным судам, считающимся за рубежом крупнейшими, от западных глаз их удалось скрыть). "Стрепет" показал несколько лучшие гидродинамические качества, но предпочли мореходность "Икара", и Ельский возглавил проектирование и строительство машин на Зеленодольском судостроительном заводе.
Как и другие уникальные "летающие корабли", первый "Сивуч" (получивший собственное "метеорологическое" название "Бора") строился долго и тяжело - даже несмотря на то, что зеленодольцам не привыкать осваивать сложнейшие конструкции из необычных материалов с запредельными для Минсудпрома весовыми требованиями. Эти задержки стоили Ельскому должности главного конструктора проекта (потом Леонид Витольдович успешно вел разработку вдвое более тяжелого скегового сторожевика, созданию которого помешал развал Советского Союза), а достраивал и испытывал 1239-й В.И. Корольков.
Вот только несколько вопросов, которые пришлось решать технологам и конструкторам. В судостроении уже использовались алюминиевые сплавы, но "Сивучи" задумали сооружать из алюминиево-магниевых. А сваривать те можно только в искусственной атмосфере, в аргоне! И зеленодольцам (правда, вслед за северодвинцами и горьковчанами - строителями титановых атомоходов) пришлось осваивать аргонно-дуговую сварку, характерную даже не для авиационной, а для ракетной промышленности.
Выше уже упоминались подъемные колонки, на которых тандемом размещены суперкавитирующие винты. Колонки помогают разрешить противоречие: ведь на ходу винты должны быть достаточно заглублены, чтобы загребать именно воду, а не воздух; на малых же ходах, у побережья и в порту, когда скеговая "подушка" оседает, их заглубление становится запредельным, чреватым повреждениями. Но сколь же механически сложна разворачивающаяся на 180 градусов (чтобы в поднятом положении не выходить за габариты по ширине) конструкция с многочисленными зубчатыми угловыми редукторами, через которые к винтам "перетекают" 20 тыс. л.с.! И надо сказать, для Минсудпрома такие узлы остались "больным местом". А на "Сивучах" применили колонки, созданные "алмазовцами" для крылатого 1240-го, списанного к этому времени "по исчерпании ресурса"
Гибкое ограждение - одна из важнейших частей АВП, от ее состояния зависит экономичность аппарата. От трения о воду и ударов волн оно изнашивается за часы, отдельные части повреждаются, а МРК может находиться в море до недели - не все время на "подушке", но она может потребоваться в любой момент. Поэтому на "Сивучей" конструктивно обеспечена возможность ремонта секционного двухъярусного ограждения на ходу (даже в порту, без постановки в сухой док).
Четыре года продолжались испытания "Боры", и в 1991 г. флот принял ее. С 1994 г. на Балтике ходит второй 1239-й, тоже с "метеорологическим" названием - "Самум". Конечно, на каждом флоте хорошо иметь хотя бы по три таких аппарата, но. Ладно еще, что "Самум" - один из двух надводных кораблей, на достройку и ввод в эксплуатацию которого у нашего Министерства обороны сегодня нашлось финансирование, а "Бора" - фактический флагман Черноморского флота!
Есть, конечно, объективные трудности в эксплуатации высокотехнологичных МРК, но на внутренних морях (океанские ураганы не для "Сивучей") равных им нет. Здесь корабль, обладающий ударной мощью эсминца и скоростью ракетного катера, действительно - хозяин!
НА СТРАЖЕ МОРСКИХ РУБЕЖЕЙ. Еще одна "экологическая ниша" летающих кораблей - сторожевая служба. Здесь крайне необходимы скорость и всепогодность, а зачастую, не помешает и амфибийность.
Приходится сожалеть, что не воплотился в металл "алмазовский" скеговый сторожевой корабль (СКР) - развитие "Сивуча". Именно сторожевиками - только на реке - стали, в конце концов, "Мурены". Как сторожевые - для пограничников - строились серии катеров на подводных крыльях ("ТМ", № 3 и 6 за 1998г.).
Последнее не случайно - из всех вариантов именно "ПК оказались самыми мореходными. В самом деле: на ходу корабль идет над волнами, крылья - ниже их. Форма же корпуса без труда может быть выбрана такой, что на малых ходах или в дрейфе воздействие волнения не будет чрезмерным. Для любых "подушек" это исключено: их корпуса обязаны быть плоскими и широкими.
Зато на мелководье и у береговой линии вне конкуренции именно АВП.
В "Исторической серии" мы рассказали о противолодочных "ПК ("ТМ", № 11/12 за 1998 г.). Вообще, известны разработки и "подушек" и экранопланов того же назначения, но они остаются на бумаге. Почему? Сегодня главная проблема - не уничтожить лодку, а найти ее, для чего требуется могучий гидроакустический комплекс со специфическими условиями работы антенн. Пока такой удалось создать только для катеров на подводных крыльях. Экранопланам же и "подушкам" придется подождать других средств обнаружения подводных целей, например - магнитометров (существующие моряков не устраивают).
ДЛЯ ВСЯКИХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СЛУЧАЕВ. И уж конечно, незаменимы корабли с динамическими принципами поддержания как спасатели. На первый взгляд кажется, что подводные крылья здесь помеха, но как проявили себя "Кометы", подбирая пассажиров "Нахимова" в 86-м!
Именно о спасателях заговорили создатели экранопланов в рамках "конверсии" ("ТМ", № 10 за 1998 г.). Для этих же целей создавались "подушки" известного нашим читателям "со стажем" ЦКБ "Нептун" ("Барс", "Гепард", "Пума", "ТМ", №6 за 1987 г.). Спасательные версии всех описанных в нашей "Серии" АВП предлагает КБ "Дельфин", возглавляемое упоминавшимся ("ТМ", № 4 и 8 за 1998 г.) Ю.М. Моховым. Опираясь на свой опыт, многоцелевое (в том числе - спасательное) судно "Чилим" по проекту 20910 создает и "Алмаз".
Сегодня "Чилим" еще не построен, и его известные характеристики и конструктивные решения могут измениться. Однако известно - новая "подушка" рассчитана на транспортировку по железной дороге, по воздуху и. своими "старшими родственниками". А при выборе ее параметров "алмазовцы" руководствовались надежным принципом ("ТМ", № 7 за 1998 г): машина, работающая там, куда Макар телят не гонял, не может быть маленькой! |
| Малый ракетный корабль проекта 1239 Сивуч": водоизмещение - 1000 т; вооружение: 2х4 ПКР "Москит" ЗМ-8, ЗРК "Оса-Мч, одна 76-мм артиллерийская установка АК-176, две шестиствольных 30-мм артиллерийских установки АК-бЗО; двигатели - два газотурбинных М10-1 по 20000л.с., два дизеля М-511А по 10000 л.с., два дизель-нагнетателя М-504А по 3300л.с.; скорость - 50узл. (74 км/ч); экипаж - 60 чел.; дальность хода - 3700 км, на "подушке" - 926 км; длина - 65 м, ширина - 17м, осадка - 2,4 м; разработка - ЦМКБ "Алмаз", производство - Зеленодольский судостроительный завод. |
| Потрульное судно на воздушной подушке проекта 20910 "Чилим" (расчетные данные): масса - 8,1т; двигатели - 2 дизеля по 250кВт; скорость - 40 узл.; экипаж - до 8 чел.; длина 12м, ширина - 5,6м, высота - 4,5м; высота воздушной подушки - 0,6м |
"ИВОЛГА-2": ИСПЫТАНИЯ ПРОДОЛЖАЮТСЯ
| Полет на высоте 1,5-2 м над заснеженной Ангарой |
Но теперь ареал ее экспериментального обитания (испытаний) - Иркутск, Байкал и Ангара.
В "ТМ" (№ 1 за 1999 г.) была опубликована статья о первом этапе испытаний этой машины, которые проводились на Москве-реке, в Нагатинской пойме.
Здесь первый в мире десятиместный транспортный экранолет осваивал режимы глиссирования, аэродинамической разгрузки с помощью поддува воздушного потока под крыло, с последующим выходом на движение с использованием экранного эффекта. Испытания в зимних условиях, по предложению нового заказчика - Ленского речного пароходства, создатели экранолета решили проводить на Иркутском водохранилище.
Свой первый трансконтинентальный перелет из Европы в Азию "Иволга-2" без каких-либо осложнений выполнила на борту грузового самолета Ил-76. Дальнейший путь от аэропорта до Молодежного (микрорайон Иркутска), на берег Иркутского водохранилища, она проделала на грузовом автомобиле. Конструкторы предусмотрели возможность транспортировки экранолета любым видом транспорта, да и береговое базирование не вызывает больших проблем - консоли его крыла выполнены складывающимися, поэтому машина помещается в небольшом ангаре или в гараже.
Первый полет на новом месте был выполнен 20 февраля 1999 г. со снежного покрова. Взлет и посадка на снег (на стеклопластиковые поплавки), также, как и руление, затруднений не вызвали. А с наступлением навигации 1999 г. акватория Иркутского водохранилища превратилось для "Иволги-2" в испытательный полигон.
Однако неудовлетворительная работа двигателей ЭМЗ-4062 (а один из них не давал даже половины заявленной мощности) потребовала их регулировки и доводки, которые, с незначительными доработками бортовых систем и закрылков, продолжались до середины августа. За это время вместо ЗМЗ на экраноплан поставили автомобильные моторы BMW, мощностью по 285 л.с. каждый. И только 20 августа 1999 г. "Иволга-2", пилотируемая главным конструктором В.В. Калгановым, совершила свой первый полет над водой.
Испытания на воде, продолжавшиеся до ледостава, показали отличную устойчивость и хорошую управляемость экранолета. Расчетные летнотехнические характеристики полностью подтвердились. В процессе испытаний имитировался отказ одного двигателя. Оказалось, что и на одном моторе возможен устойчивый полет вблизи экрана, причем его продолжительность может даже возрасти, а на технику пилотирования несимметричность тяги практически не влияет. Во время многочисленных экспериментальных полетов Калганов подготовил еще одного пилота-экранолетчика, хотя аппарат и не имеет спаренного управления. 10 февраля 2000 г. экранолет пролетел по маршруту Иркутск - Листвянка - Байкальск - Иркутск общей протяженностью 180 км. При этом им управлял Д.Г. Щебляков, а Калганов выполнял роль пилота-наставника.
| Экипаж "Иволги-2" на промежуточной посадке во время полета по маршруту. Третий слева - главный конструктор экранолета Вячеслав Васильевич Калганов |
В перелете участвовали: Г.А. Марчук - техник-механик, Л.М. Ивахно - заместитель главного конструктора и С.А. Дунаев - ведущий инженер по испытаниям. Пять членов экипажа в 10-местной просторной кабине, несмотря на наличие контрольно-записывающей аппаратуры, разместились с комфортом - с любого места в пассажирском салоне открывается отличный обзор, а шум в кабине незначительный. В 16.45 экранолет легко оторвался от снежного наста и на высоте 1,5-2 м над заснеженным водохранилищем полетел на юг. Около пятидесяти километров, до поселка Большая Речка, полет проходил над снежной целиной. Затем, за 12 км от Байкала, начинается чистая вода. Вытекающие из озера быстрые воды Ангары никогда не замерзают, но при морозе в 25-30° С над рекой, до высоты около 4 м, стелется туман. Поэтому "Иволге-2" пришлось лететь над туманом, в 5 м от воды. Перед Байкалом же туман исчез.
Над озером полет проходил на высоте до 10 м. Крейсерскую скорость 170-180 км/ч держали по 10-20 минут, мчась над снегом, на высоте 1 м, развороты выполнялись легко, с небольшим креном. При обходе препятствий высота достигала 15 м, а крен - 30-40°. Диапазон скоростей "Иволги-2" - 70-195 км/ч. Расход топлива двух двигателей - 70-80 л/ч при полете на высоте 10 м. А на высоте 1 м расход снижается почти вдвое и равен 30-35 л/ч.
Надо сказать, что Ангара и Байкал - самое подходящее место для испытаний экранолетов в экстремальных условиях. Летом здесь может быть большая волна и отмели с различным грунтом на берегу. Зимой можно осуществлять взлет и посадку со снега, с гладкого льда и даже с чистой воды (и это при минус 35-40° С), а при желании - с воды, покрытой тонким льдом. В 1971 - 1995 гг. здесь испытывались экспериментальные образцы экранолетов Иркутского политехнического института и разработанные А.Н. Панченковым. На маршруте экипаж "Иволги-2" совершал посадки в районе Листвянки - на лед Байкала - и на снег у Большой Речки.
Через час с четвертью, в 18.00, экранолет сел в Молодежном и зарулил на стоянку испытательной базы. Разработчики "Иволги-2" получили заказ на 25 машин от Ленского пароходства, предполагаются заказы от МЧС и от пограничников. Надо полагать, что многоместные экранолеты могут стать эффективным транспортом круглогодичного использования для сибирских рек, озер и для тундры, а их экономическая эффективность будет выше чем у автобуса.