Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Categories:

Призрачное очарование трансбридного транспорта. Экраноплан и все-все-все.

Нет устоявшегося названия для транспорта, концептуально полученного путем смешения в одном аппарате ряда технических элементов, свойственных двум или более "классическом" аппаратам. Термин "гибрид" применяется намного шире, поэтому мне показалось рациональным применить слово "трансбрид". Самый известный пример трансбридной техники - автомобиль-амфибия. Смешиваем моторную лодку с автомобильным шасси, и готово. Встречаются очень практичные модели. Аналогично - самолет-амфибия (гидроплан).
Есть и более экзотические трансбриды: скоростной катер-субмарина, космический самолет, самолетодирижабль, и даже самолет-субмарина... Хотя, последнее осталось лишь в проекте, но любителям слегка извращенной технической экзотики может доставить неимоверно.
https://www.youtube.com/watch?v=XJPKykks4nE
/Советская летающая подводная лодка Ушакова (ЛПЛ)/
Статья об этом же:
https://infuture.ru/article/739
Цитата: "Стремление повысить боевую эффективность подводной лодки, объединив в ней характеристики летательного аппарата и самой субмарины, долгое время не оставляло в покое многие державы." Если тут убрать название аппаратов, то можно получить формулу практически универсальную для военно-промышленного комплекса со времен Леонардо да Винчи. Например:
https://topwar.ru/142700-aviatank-ili-letayuschiy-tank.html
Цитата "внимание военных занимал вопрос переброски главной ударной силы сухопутных войск, которой становились танки, на нужные направления удара. Именно в такой среде и родилась идея по скрещиванию между собой танка и самолета".
Кому недостаточно доставила летающая субмарина Ушакова - тот может посмотреть по этой ссылке натуральный летающий танк Олега Антонова. Того самого Олега Антонова, великого авиаконструктора, в честь которого названо всемирно-известное ОКБ Антонова.
крылатотанковый техно-фрик, созданный по заказу военных, даже летал - исключительно благодаря гениальности этого конструктора.
Эти два фактора:
1. Склонность ВПК к техно-фричеству.
2. Гениальность некоторых конструкторов.
Имеют самое непосредственное отношение к буму вокруг экраноплана (трансбрида летящего планера и любого транспорта, движущегося по грунту или по воде).
Конструкторы в данном случае, это:
- Александр Липпиш (Германия, США) - известный в первую очередь своими реактивными самолетами с треугольным крылом, давшим начало сверхзвуковой военной авиации.
- Ростислав Алексеев (СССР) - известный в первую очередь своими кораблями на подводных крыльях, многие из которых до сих пор строятся и катаются по всей планете.

Но история экранопланов началась не с них, а с Тойво Каарио, гениального финского инженера. который в 1932-м занялся разработкой прикладной аэродинамической теорией maavaikutusta (по-фински - воздействие земли) т.е. того что сейчас называется ground-effect (или эффект близости земли), а в 1935-м построил нечто под названием "Pintaliitäjäprototyypin" (от финского pintaliitäjä - т.е. поверхностный полет). Этот буксируемый прототип был испытан на льду в январе 1935 года. Фактически, за 7 лет (с 1932 по 1939) Каарио разработал основы прикладной теории и инженерии как экранопланов (ground-effect vehicle) так и "скользящих" аппаратов на воздушной подушке с наддувом под днище (hovercraft).

Прочесть о Тойво Каарио можно в финской википедии.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Toivo_Kaario
И конкретно о "Pintaliitäjäprototyypin"(с архивными фото) в англоязычном журнале "Alternative Finland".
http://www.alternativefinland.com/toivo-kaario-hovercraft/
Чуть позже работами Каарио заинтересовались финские военные, проект получил экономико-техническую поддержку, и к 1939-му действующая модель была разогнана до 130 км/ч.
Известен ряд моделей Каарио для полетов над твердой поверхностью (снегом, льдом, или ровным грунтом) и над водой. В основном это военные разработки, но есть и многоцелевые.

Затем жизнь Тойво Каарио изменило нападение СССР на Финляндию 30 ноября 1939-го. Каарио ушел на войну младшим офицером пехоты, а после Зимней войны получал дополнительное образование в Хельсинки и Берлине, работал на авиационном заводе в Тампере, затем (после Второй мировой войны) был главным инженером в команде аэрокосмической техники, и занимался в основном качеством авиационных двигателей. К теме экранопланов он не вернулся.
Но как минимум один P-9 конструкции Каарио - вероятно прототип многоцелевого экраноплана "Lentokellka", попал в руки Красной армии (есть его архивное фото со звездами на поворотных рулях), что имело последствия для ВПК СССР, о чем еще будет рассказано.

Наиболее интересный (в смысле будущего экранопланов) проработанный многоцелевой проект Каарио назывался "Lentokellka" (по-фински -летающие сани) и его ТТХ в некотором смысле стали эталоном для утилитарных экранопланов.
Ширина 7.5 метров
Длина 11.5 метров
Вес двигателя 1000 кг.
Вес полезного груза 3300 кг (35 пассажиров)
Полный вес 7500 кг.
Скорость
- Крейсерская 130 км/ч
- Максимальная 180 км/ч
Мощность на крейсерской скорости 200 л.с.

Аппарат крайне экономичен - примерно как автомобиль на идеально-ровной дороге.
В некотором смысле, воздушная подушка при оптимальных параметрах полета на высоте нескольких дециметров как раз похожа на такую идеальную автодорогу.
Возможно, такое соотношение веса и потребляемой мощности близко к предельному для летательных аппаратов тяжелее, и достижимо на скорости полета 100 - 150 км/ч. Из общих качественных соображений ясно, что воздушная подушка (формируемая при полете под крыльями и/или несущим фюзеляжем экраноплана) будет оптимизировать полет лишь в довольно узком интервале скоростей.
Нижняя критическая скорость - та, при которой аппарат отрывается от грунт а (или воды), и может скользить на динамической подушке сжатого воздуха, формируемой между грунтом и крылом.
Верхняя критическая скорость - так, при которой подушка сжатого воздуха создает слишком высокое сопротивление, и движение около грунта становится менее экономичным, чем обычный "самолетный" полет.

Это хорошо понимал германский авиаинженер и ученый Александр Липпиш, занявшийся экранопланами в 1950-х, через несколько лет после войны и не совсем доброволного переезда в США (где впрочем, он адаптировался вполне удачно). О Липпише и его разработках кратко, выразительно и иллюстративно рассказано здесь:
https://kot-or-osl.livejournal.com/238387.html
Его линейка экранопланов X-112, X-113, X-114, хотя опиралась в значительной мере на работы Тойво Каариа, но имела свою оригинальную концепцию. Александр Липпиш выбрал классическую самолетную конфигурацию для экраноплана, и решил задачу устойчивости в полете, предложив обратное треугольное крыло. Суть предложения в том, что такое крыло компенсирует эффект опрокидывания, возникающий, когда из-за существенного превышения скорости отрыва, максимум эпюра давления воздушной подушки смещается от передней кромки крыла - к задней (вызывая опрокидывание на нос - т.н. "капотирование"). Последней моделью по оригинальной концепции Липпиша стал X-114 (первый полет в 1977-м)

ТТХ цитируются по: http://www.airwar.ru/enc/xplane/x114.html
X-114
Размах крыла, м 7.00
Длина, м 12.80
Высота, м 2.90
Площадь крыла, м2
Масса, кг
пустого самолета 1000
максимальная взлетная 1500
Тип двигателя 1 ПД Lycoming IO-360
Мощность, л.с. 1 х 200
Максимальная скорость (*) , км/ч 150
Практическая дальность, км 2000
Практический потолок, м 800
Экипаж, чел 1
Полезная нагрузка: 5-6 пассажиров
(*) По данным, приведенным в: https://en.wikipedia.org/wiki/RFB_X-114
Cruise speed: 150 km/h (93 mph; 81 kn) in ground effect. Out of ground effect, estimated: 200 km/h (124 mph; 108 kn)
Range: 2,000 km (1,243 mi; 1,080 nmi) approximately, in ground effect
Endurance: 20 hr, in ground effect

Аэродинамическая схема Липпиша стала классической и базовой для утилитарных (экономичных) экранопланов на дальнейшие полвека. Кстати - модель - X-113 была креативно клонирована в 1973-м советским авиаконструктором Евгением Груниным и получил название ЭСКА-1
http://www.airwar.ru/enc/xplane/eska.html
Эта машина стала хорошо известна в советском (а затем постсоветском) благодаря продуманной технологичности и дешевизне, вполне допускающей "гаражную сборку".
Затем, развитие схемы привело уже в РФ к таким интересным моделям, как "Иволга"..
http://www.airwar.ru/enc/sea/el7.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Иволга_(экраноплан)
...Недавно скопированная китайским авиапромом (по некому эмпирическому правилу, все утилитарное и не очень дорогое рано или поздно так или иначе копируется китайцами)
https://bmpd.livejournal.com/1276150.html
Об этом еще будет сказано несколько слов в финале.

Но вообще-то история развития советских экранопланов шла по иному пути. На волне "Хрущовской оттепели" и курса на технократию. в начале 1960-х в разных студенческих КБ рождались невероятные мутанты - летающие и не очень.
http://www.telenir.net/transport_i_aviacija/tehnika_i_vooruzhenie_2008_01/p9.php

На нижнем ценовом уровне были фокусы вроде превращения обычной моторной лодки в экраноплан.
http://wsesam.ru/text/samodeljnyiy-yekranoplan.html
Проект был опубликован в журнале "Моделист-конструктор" со следующим комментарием:
(Цитата с сокращениями) "Для начала мы избрали в качестве основы корпус мотолодки из стеклопластика, с обводами «тримаран», известный под названием «Кристалл»... Сам полет (в случае установки обычного подвесного лодочного мотора) происходит следующим образом: в статическом положении, при нормальной осадке лодки, задняя кромка обеих плоскостей погружается в воду на глубину 80-100 мм; при трогании с места и на скоростях порядка 20-30 км/ч эти погруженные участки крыльев создают дополнительную подъемную гидродинамическую силу, способствуя «всплыванию» лодки; одновременно на непогруженной части крыльев возникает аэродинамическая подъемная сила, и при достижении лодкой воздушной скорости порядка 50-55 км/ч происходит отрыв крыльевой системы от поверхности воды. Узкая щель, образующаяся при этом между задними кромками крыльев и водой, способствует протеканию встречного потока вдоль корпуса лодки, увеличивая тем самым подъемную силу и как бы «выглаживая» волны и брызговые струи. Лодка взлетает и продолжает движение на высоте 0,3-0,5 м, используя эффект динамической воздушной подушки... Винтомоторная установка с воздушным винтом значительно расширяет рамки применения «летающих лодок», поскольку они становятся независимыми от воды и способны продолжать полет практически над любой подстилающей поверхностью, будь то песок, заболоченные луга, молевые участки водоемов или лед. При этом высота полета может увеличиться (с описываемым крыльевым устройством) до 1-1,5 м. ...Проведенные испытания на воде показали, что в целом навесная крыльевая система себя оправдала.
Ю. Макаров, В. Аникин, А. Соболев"
Цитата приведена, чтобы показать в какой-то мере "психологический настрой эпохи"

На верхнем ценовом уровне все было гораздо серьезнее. Как уже отмечалось, как минимум один прототип многоцелевого экраноплана "Lentokellka", попал в руки Красной армии, и это имело неожиданные последствия, сказавшиеся на репутации экраноплана, как трансбридной концепции.

Далее - цитируем википедию:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Алексеев,_Ростислав_Евгеньевич
"В 1962 году в ЦКБ по СПК началась работа по созданию экраноплана КМ для ВМФ, а в 1964 году — над проектом экраноплана Т-1 для воздушно-десантных войск. Первый должен был летать на высотах в несколько метров, а второй — до высоты 7500 м. 22 июня 1966 года экраноплан КМ, самый крупноразмерный для своего времени летательный аппарат на земле, был спущен на воду. В начале 1970-х годов ЦКБ по СПК был дан заказ на постройку десантного экранолёта «Орлёнок». 3 ноября 1979 года первый в мире десантный корабль-экранолёт был принят как боевая единица в состав ВМФ. Он получил штатный номер МДЭ-160 (малый десантный экраноплан).
В 1973 по проекту КБ Алексеева был сконструирован «Сормович», пригодный к круглогодичной эксплуатации, который эксплуатировался на Средней Волге две навигации".
https://ru.wikipedia.org/wiki/КМ_(экраноплан)
"Экраноплан имел размах крыла 37,6 м, длину 92 м, максимальную взлётную массу 544 тонны. До появления самолёта Ан-225 «Мрия» это был самый тяжёлый летательный аппарат в мире. КМ был перспективным транспортным средством для военных и спасателей, однако его проектирование вызывало много трудностей. По документам экраноплан проходил как корабль и относился к ВМФ, так как экранный эффект действует на высоте нескольких метров."
https://ru.wikipedia.org/wiki/Лунь_(экраноплан)
"Ракетный корабль-экраноплан проекта 903 «Лунь» — советский ударный экраноплан-ракетоносец проекта 903, разработанного в ЦКБ по СПК им. Р. Е. Алексеева под руководством В. Н. Кирилловых. Создан на опытном заводе «Волга» и является единственным полностью построенным кораблём проекта 903 из восьми планировавшихся. Экраноплан предназначен для борьбы с надводными кораблями путём нанесения ракетного удара в условиях слабого противодействия со стороны средств воздушного нападения врага. Главной целью ракетоносца являются авианосцы. Экраноплан «Лунь» благодаря высокой скорости движения и незаметности для радаров может подходить к авианосцам на расстояние точного пуска ракеты...".
(Конец цитирования)
Теперь - внимание. Все эти огромные монстры строились для движения на крейсерской скорости, вдвое - втрое выше той, которую определил еще Тойво Каарио, как экономичную.
"Орленок" - 360 км/ч
"Каспийский монстр" - 430 км/ч
"Лунь" - до 500 км/ч.

Минута недоумения. Ростислав Алексеев - блестящий инженер. Он что. не был знаком с работами Каарио и Липпиша? Он что, не знал о пределе экономичной скорости экраноплана около 100 узлов (185 км/ч)? Быть того не может!
А может быть другое. Алексеев с 1943 года занимался необъятной темой кораблей на подводных крыльях. До сих пор значительная доля таких кораблей (военных и гражданских) строится по его проектам. Но к 1960-м был достигнут предел скорости на водно-крыльевом движении (примерно 130 км/ч). Дальше начинались неразрешимые проблемы с кавитацией. А военные требовали ракетных кораблей с намного большей скоростью. Шла Первая Холодная война и океаны с характерными дистанциями в тысячи километров были ее потенциальным полем сражений. У Алекссева просто не было иного выхода, как перейти от кораблей на подводных крыльях к низколетящим кораблям - т.е. экранопланам. В ход пошла трофейная финская схема Тойво Каарио и американские гражданские разработки Липпиша. У экраноплана есть предел экономичной скорости, но поскольку в воздухе, естественно, нет кавитации, можно наращивать скорость сколько угодно (хоть до околозвуковых значений)- просто это будет крайне дорогое удовольствие - и в смысле потребляемой энергии, и в смысле требуемых конструкций для обеспечения прочности корпуса и крыльев. ЦК КПСС и советские маршалы - кремлевские мечтатели хотели скоростных сверхтяжелых летающих машин - и они получили то, что хотели, за огромную цену и в монструозной форме. "Каспийский монстр"...

...Затем в 1991-м СССР и КПСС не стало, а монстры стали музейными экспонатами - иллюстрациями военно-промышленного безумия. Можно утешиться тем, что ВПК стран NATO страдал той же монструозной болезнью (но об этом как-нибудь в другой раз).

В общем, итогом этих игр в скорость, стала дискредитация концепта, распространение неудачнеых схем экранопланов, и появление вот таких статей:
"Можно, но не нужно. 18.12.2013 // экраноплан, расчеты и испытания, экранирование".
https://www.korabel.ru/news/comments/mozhno_no_ne_nuzhno.html
"Экраноплан необходим… как покойнику калоши"
https://masterok.livejournal.com/2813482.html
Или менее жестких по формулировкам, но тоже крайне скептических:
"АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКРАНОПЛАНА"
http://ekranoplan-ru.narod.ru/A_EKRAN.htm

Финский многоцелевой проект "Lentokellka" 1939 года, инженера Тойво Каарио, с очень впечатляющей экономичностью воздушной перевозки на ультрамалой высоте как-то исчез в тени. Хотя (как уже отмечалось) некоторые современные образцы экранопланов происходят, все же от него, и от улучшенной схемы Липпиша (а не от "Каспийских Монстров").
И экономичность таких многоцелевых моделей косвенно следует из коммерческой практки. Далее по ссылке на уже упоминавшийся экраноплан "Иволга".
https://bmpd.livejournal.com/1276150.html
Цитата: "Стоимость китайского аналога экраноплана ЭК-12 "Иволга" составит 2,5-3 млн долларов
По сообщению китайского агентства "Чжунго Синьвэнь", 16 апреля 2015 года состоялся очередной испытательный полет китайских легких экранопланов CYG-11... утверждается, что цена одной машины может составлять от 2,5 до 3 млн. долларов (вероятно, в зависимости от комплектации). Экраноплан способен перевозить 12 человек или 1200 кг грузов на расстояние до 1500 км со скоростью до 200 км/ч, расход топлива на 100 км составляет 28 литров... Интересно, что сам Калганов (конструктор - А.Р.) в недавнем интервью ТАСС называл намного меньшую стоимость экранопланов "Иволга", чем приводимая китайцами - 1-1,5 млн. долларов."

Интересно, это мне одному кажется, что китайские товарищи, проанализировав рынок, решили, что можно сделать 100% наценки? Или так оно и есть? В общем, с экономичностью у грамотно спроектированных экранопланов, похоже, все неплохо. Правда, не в этой стране, а в Китае, но эта географическая деталь не имеет значения для мировой прикладной науки.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 57 comments