Открытие экранного эффекта
Еще в начале прошлого века ученые открыли экранный эффект — подъемная сила крыла резко увеличивается на небольшой высоте полета над экранирующей поверхностью (к примеру, водой или землей) из-за образования воздушной подушки. Встречный поток воздуха будто отталкивается от поверхности крыла, частично уходит вниз. Там он экранирует от поверхности и поворачивает обратно, подталкивая снизу крыло. Так создается воздушная подушка.
Тогда такое явление посчитали неблагоприятным, так как оно просто мешало посадке самолета. На заре авиации немало аварий при посадке было связано именно с ним. Еще ученые в ходе экспериментов выяснили, что во время таких полетов снижается расход топлива и уменьшается аэродинамическое сопротивление.
Некоторые виды птиц тоже используют экранный эффект, чтобы сэкономить силы в полете. Чайки, пролетая над водой, снижаются к водной поверхности. При этом они значительно реже машут крыльями.
открытие экранного эффекта и строительство первого экраноплана
«морской дракон»
Но конструктор смотрел еще дальше. Работая над «Метеором» Р. Е. Алексеев понял, что суда на подводных крыльях имеют скоростной предел 150 км/час. Далее вода буквально закипает на несущих стальных поверхностях и разрушает их. Но большие скорости были крайне необходимы. Для сокращения времени перевозок требовалось принципиально новое решение. И выход был найден. Экранный эффект водной поверхности открыл невиданные перспективы в судостроении. В конце 1950 годов Р. Е. Алексеев полностью обосновал идею создания экраноплана – транспортных средств летающих вблизи поверхности воды и земли. Конструктор заметил, что аэродинамическая подъемная сила устойчиво поддерживает аппарат на малых высотах, когда они меньше или равны ширине сечения его крыла. Эффективность такого летательного аппарат намного выше самолета за счет создаваемой таким образом подъемной силы над поверхностью воды. 21 июля 1961 года в городе Горький на испытательной станции ЦКБ состоялся полет первого в мире экраноплана «СМ-1». Он имел взлетную массу около 3 тонн и показал прекрасную устойчивость и скорость 200 км/час. При этом модель успешно передвигалась не только над поверхностью воды, но и над сушей. Разработкой горьковчан сразу заинтересовались военные. Перспективные аппараты в условиях гонки вооружения «холодной войны» могли очень быстро перемещать по морю войска в любую “горячую точку”.
первые в мире образец экраноплана «СМ-1»
В мае 1962 года Р. Е. Алексеев показал опытную машину Н. С. Хрущеву. Экраноплан, парящий как птица произвел сильное впечатление. Тут же была принята закрытая правительственная программа по развитию нового направления в судостроении. Основным заказчиком в ЦКБ выступил ВМФ СССР.
экраноплан «КМ»
К своему 50-летию Р. Е. Алексеев построил самый большой экраноплан «КМ» (корабль-макет). «КМ» стал первой лабораторией для испытаний всех последующих модификаций экранопланов. Его размеры поражали. Масса 544 тонны, длина корпуса и крыла перекрывали футбольное поле, а высота со стабилизатором с пятиэтажный дом. Он имел 10 турбореактивных двигателей. Для скрытого перевода «КМ» на Каспийское море была разработана легенда, что это якобы терпящий бедствие самолет. Аппарат буксировали только в ночное время. Однако утаить махину от вездесущих спутников шпионов не удалось. Экраноплан развивавший над морем колоссальную скорость более 450 км/час получил название «Каспийский монстр», но его конструктивные достоинства остались для Пентагона тайной. Грузоподъемность, скорость и независимость в аэродромной инфраструктуре делало экранопланы не заменимыми в гражданской и военной сфере.
экраноплан «КМ»
Но разработки Р.Е. Алексеева опередили время. Они попали встык интересов сразу трех министерств – транспорта, судостроения и авиационной промышленности, а также ВМФ. Экраноплан мог произвести настоящий переворот, и никто из чиновников не хотел развивать эту перспективную тематику в пределах своих ведомств. В ЦКБ возникли трудности.
Достоинства и недостатки
Изделию присущи черты судов и летательных аппаратов, а следовательно достоинства и недостатки и тех и других.
Противники использования экранопланов используют соответствующую аргументацию:
| Проблема оказалась в том, что экраноплан должен действовать в условиях сильного сопротивления противника, а большие размеры корабля, зенитное вооружение и скорость хода, которые оказались на уровне тихоходного самолёта, делают «Лунь» крайне уязвимым. |
С другой стороны:
| … поскольку наступательный потенциал носителя ракет много выше оборонительного, выживание под ответным ударом крайне сомнительно. Морской бой — воздействие по противнику и оборона от его воздействия — стал нерационален, и его стали избегать. Основным способом применения стал удар — использование оружия без входа в зону противодействия противника. |
Кроме того, экраноплан «Лунь» является кораблем по определению и сравнивать его следует в первую очередь с кораблями, а не с самолётами. В сравнении с передовыми боевыми кораблями, производимыми в мире, экраноплан «Лунь» имеет десятикратное превосходство в скорости.
Экраноплан «Лунь»: боевой летучий корабль
Судно на воздушной подушке развивало скорость 500 км/ч В 1986 году сошел на воду первый корабль из серии боевых ракетоносных экранопланов весом 400 т. Его назвали «Лунь». Своеобразный гибрид с двигателями, разработанными авиаконструктором Николаем Кузнецовым, объединял в себе качества корабля и самолета. Проект считался перспективным, но в 90-е был законсервирован.
Экраноплан движется вблизи поверхности воды или земли за счёт так называемого экранного эффекта: набегающий под крыло поток воздуха создаёт дополнительную подъёмную силу — воздушную подушку. Он может развивать скорость до 500 км/ч и имеет ряд очевидных преимуществ. Более того, существует разновидность экранопланов, способных на длительное время отрываться от поверхности, переходя в режим самолета, — экранолеты.
«КАСПИЙСКИЙ МОНСТР» И «ОРЛЕНОК»
Первый опытный образец военного экраноплана разработал нижегородский инженер-конструктор Ростислав Алексеев. Корабль-макет (КМ) с размахом крыльев в 38 метров и длиной 92 метра на Западе окрестили «Каспийским монстром». В воздух махину поднимала десятка двигателей, разработанных для стратегических бомбардировщиков.
Преимущества экранопланов перед другими видами военного транспорта — экономичность, грузоподъемность и быстроходность — были оценены руководством СССР и министерства обороны. Главной «фишкой» амфибии стала его незаметность для радаров противника. Опытный образец летал на высоте от 4 до 14 метров (слишком низко для радиолокаторов) поверхностью над поверхностью моря, не касался воды при полете (не уловим для гидролокаторов). КМ мог брать на борт груз равный собственной массе (240 тонн), при этом расходовал на его доставку в пять раз меньше топлива, чем транспортный самолет аналогичной грузоподъемности.
В 1972 году Алексеев развил свои идеи и создал десантную версию экраноплана «Орленок», он же А-90. Корабль мог за час доставить с одного берега Каспийского моря на другой до 200 морских пехотинцев с полным вооружением или два плавающих танка (БТР, БМП) с экипажами. При этом судно имело черты уже экранолёта — могло не только скользить в нескольких метрах над поверхностью воды, но и подниматься на высоту до 300 метров. На вооружение ВМФ СССР экранопланы типа «Орленок» поступили в 1979 году. В общей сложности было построено пять А-90, последний из был списан в 2007 году.
«УБИЙЦА АВИАНОСЦЕВ»
Эволюция инженерной мысли Алексеева в итоге привела к созданию ракетного экраноплана «Лунь». Первый и, к сожалению, единственный экземпляр корабля был спущен на воду 16 июля 1986 года.
Длина машины уменьшилась до 73 метров, а размах крыльев в свою очередь увеличилась до 44 метров. Скорость хода «Луня» достигала 500 км в час, а дальность хода — до 2000 км. Максимальная взлетная масса составила 380 тонн. Помогали полету 8 газотурбинных двигателей НК-87. Вооружен экраноплан шестью советскими противокорабельными ракетами «Москит». На момент создания одной из самых современных разработок. «Москиты» двигаются со сверхзвуковой скоростью (2,5 тыс км в час) на расстоянии, затрудняющем их обнаружение и захват противоракетными установками (5-7 метров над поверхностью моря).
В 1984 году руководство Минобороны вывело тему экранопланов из приоритетных для ведомства. Среди высказаных экспертами причин — нетипичность проекта, необходимость новых материалов и т.д.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОТРАСЛИ
В последнее время о развитии строительства экранопланов вспоминают все чаще и чаще. В марте 2014 года ученые Дальневосточного федерального университета заявили о начале разработки первого экспериментального образца пассажирского экраноплана. Ранее о намерении возобновить строительство такого вида судов на динамической воздушной подушке объявляла Пограничная служба ФСБ России. Министерство обороны страны так же озвучивало свой интерес к экранопланам, однако в государственную программу вооружений до 2021 года финансирование их разработки пока не было включено.
Создание и короткая жизнь «КМ»
Эффект экрана был знаком еще самым первым летчикам – при посадке у земли аэродинамическая подъемная с ила крыла увеличивалась, и самолет отказывался приземляться почти до полной потери скорости. Происходило это из-за того, что воздушные возмущения под крылом успевали дойти до поверхности и обратно, увеличивая давление еще больше, чем во время полета. Именно этот эффект и решил использовать в своем новом изобретении Ростислав Алексеев – создатель Каспийского Монстра. В 1941 году он защитил дипломную работу на тему «Глиссер на подводных крыльях», а в 1951 вместе с помощниками удостоился Сталинской премии за воплощение этой идеи в жизнь. Установленные на днище, они поднимали судно во время движения над водой, разменивая сопротивление корпуса воде на сопротивление воздуху. Это позволило резко увеличить скорость судов, которые теперь могли перевозить пассажиров на скорости около 100 км/ч.
Со временем конструктору этого стало мало и он начал думать, как еще увеличить скорость без прибавки мощности. И он предложил полностью вытолкнуть судно в воздух, снабдив его уже обычными авиационными крыльями. Такой аппарат должен был передвигаться и по воде, и по суше. Коллеги не верили, что эта идея реализуема и будет иметь успех в армии и на гражданке, однако Алексеев сумел убедить Никиту Хрущева поддержать проект. Начались первые испытания и разработка будущего Каспийского Монстра. По документам он должен был иметь размах крыльев 37,6 метров и длину 92 метра. Найти достаточно места у воды и скрыть такой экраноплан от лишних глаз оказалось задачей не из легких. В итоге для этого был выбран город Горький. Аппарат отдали под юрисдикцию флоту, внешне он напоминал лодку, а испытывали его летчики.
Боевые машины для ВМФ
В начале 60-х годов прошлого столетия в СССР была принята государственная программа по разработке боевых экранопланов. Подразумевалось, что эти машины смогут нести службу не только в рядах ВМФ, но и других войсках. Особенность экранопланов заключалась в том, что они могли перемещаться как по водной глади (включая болота и снег), так и по твердой поверхности
К тому же, эта военная техника являлась более грузоподъемной, экономичной и, что немаловажно, не требовала особой береговой инфраструктуры. Главное, чтобы была подходящая по размерам акватория или участок суши.
Экраноплан Алексеева. (warfiles.ru)
В 1966 году в Центральном конструкторском бюро была создана первая модель, которую назвали «КМ» — «корабль-макет». Машину оснастили аж десятком турбовинтовых силовых агрегатов. Пару создатели поместили на хвост, а остальные — на крылья. Весила махина свыше 540 тонн при длине 92 метра. Высота «КМ» составляла 22 метра, а размах крыльев — 37 метров. Такого, действительно «монстра» еще не видывали. Лишь в 80-х годах появился транспортный реактивный самолет Ан-225 «Мрия», который превзошел по размерам «КМ».
«Монстр» был крупнейшим экранопланом за всю историю
Надо сказать, что «Каспийский монстр» по документам шел не как самолет, а как корабль. Поэтому он относился к ВМФ. Дело в том, что экранный эффект действовал на высоте в несколько метров, а сама машина внешне походила на подводную лодку-амфибию. Но, что интересно, управляли машиной летчики-испытатели, а не служащие ВМФ.
Испытания на воде
22 июня 1966 года экраноплан «КМ» был спущен на воду в Горьком, а затем еще месяц буксировался по Волге на полигон в Каспийск. Из соображений секретности плыли только ночью, экраноплан был накрыт маскировочной сеткой, крылья сняты, корпус полупритоплен. Расчеты оказались верны, и экраноплан начал успешные испытания. Первый полет провели лично Алексеев и летчик-испытатель Владимир Логинов. Ради этого конструктор даже обучился пилотированию самолета. Власти запрещали испытывать новую технику на борту с главными инженерами из-за высокого риска гибели, однако Алексеев пару раз нарушал это правило.
За неординарность и непревзойденную квалификацию сотрудники ласково называли его Доктор. Однажды, когда экраноплан находился еще в плавучем доке, Алексеев неожиданно дал команду на запуск всех десяти двигателей еще не спущенного на воду монстра. При тяге в 40% он тронул с места целый док и начал вырывать якоря. Только после этого Алексеев отдал приказ заглушить двигатели.
Испытания Каспийского Монстра проводились еще 15 лет. В 1980 году Алексеев получил травмы при спуске на воду нового пассажирского экраноплана, и вскоре скончался. Его главное детище погибло в том же году из-за ошибки пилотирования. Еще неделю Каспийский Монстр был на плаву, но попыток его спасти не предпринимали. После ухода на дно тоже никаких операций по поднятию не производилось. Все из-за смены руководства министерства обороны. Министр Устинов, поддерживавший идею создания флота экранопланов, умер, а пришедший на его место Соколов решил больше не финансировать их разработку, а все деньги кинуть на развитие атомных подводных лодок.
«Экранный эффект»
Используя энергию набегающего потока, экраноплан способен преодолевать расстояния без существенных затрат топлива, оказываясь более экономичным средством передвижения, чем самолёт и вертолёт. Кроме того, полёт на столь малой высоте делает судно практически незаметным для радиолокационной аппаратуры противника.
Российская армия достигла серьёзных успехов в развитии беспилотной авиации. Об этом заявил начальник управления строительства и…
«Экраноплан — это нечто среднее между самолётом и кораблём. Аппарат передвигается намного быстрее любого судна, максимальная скорость которого редко превышает 30 узлов (55 км/ч). При этом он даже визуально менее заметен, чем самый современный самолёт», — отметил в беседе с RT обозреватель журнала «Арсенал Отечества» Дмитрий Дрозденко.
Как пояснил эксперт, в ВМФ экраноплан может использоваться для нанесения неожиданных ударов по авианосным группировкам или для доставки десанта. Возможности судна позволяют ему скрытно подобраться к противнику и после пуска боеприпасов намного быстрее корабля покинуть огневую позицию и зону поражения.
К недостаткам экранопланов относят ограничения, связанные с волнением на море, и недостаточную манёвренность. Распространённой проблемой экранопланов является продольная неустойчивость. Она выражается в том, что при смене высоты центр приложения подъёмной силы смещается. Нос судна ведёт себя нестабильно и может задеть водную поверхность или, наоборот, слишком резко подняться вверх.
«Экраноплан имеет ограничения по массе вооружения, которое он может взять на борт. Очевидно, что на подобный аппарат невозможно разместить, например, комплекс «Калибр». Однако современная промышленность в состоянии создать для него лёгкое и достаточно мощное оружие», — рассказал Дрозденко.
проблема увеличения скорости на воде
История началась в далекие 1930 годы, когда ученые центрального аэродинамического института решали проблему увеличения скорости на воде. Необходимость увеличения скорости подталкивала конструкторов к самым необычным инженерным решениям. Используя гидродинамические силы поддержания корабли стали поднимать над поверхностью воды, но большего эффекта удалось добиться с применением на судах подводных крыльев. Их родоначальником стал советский инженер Ростислав Алексеев, который впервые столкнулся с этой проблемой в Военно-морской академии. Концепция увеличения скорости настолько увлекла талантливого изобретателя, что он провалил экзамен по математике. Его отчислили, и он вернулся в родной город Горький, где продолжил изучение проблем скоростного флота во время учебы в политехническом институте. Ростислав Алексеев был увлечен одним – как поставить на подводные крылья боевые катера. Он был одержим этой идеей. Еще проходя обучение в политехническом институте, Ростислав Алексеев написал дипломный проект «Глиссер на подводных крыльях», ее он собирался применить на практике. Летом 1945 года Р. Е. Алексеев с коллегами спустил на воду первый катер «А-5». Он показал на испытаниях исключительную скорость более 37 узлов. Таких характеристик не имел тогда ни один советский боевой корабль на то время. Но после окончания второй мировой войны катер на подводных крыльях уже никого не интересовал. Сама идея его существования казалась абсурдной. В 1946 году чтобы добиться признания своего детища руководством страны, Р. Е. Алексеев отправился по Волге в Москву на опытном катере «А-5». Со стороны это могло показаться авантюрой, но только так, по мнению молодого инженера можно было заявить о себе. Бдительные органы арестовали нежданного гостя на скоростном катере, но через несколько дней слухи дошли до главного штаба ВМФ. На «задержанный» корабль прибыла высокая комиссия. Ростислав Евгеньевич Алексеев прокатил одного их адмиралов на своем катере и привел его в неописуемый восторг. Вскоре лаборатории Р. Е. Алексеева предложили участие в разработке серийного торпедного катера, в котором нуждался СССР. На него конструкторы впервые поставили подводные крылья.
В 1948 году в Севастополе состоялись первые испытания торпедного катера с подводными крыльями. В штормовых условиях он показал грандиозную по тем временам скорость – 43 узла. Даже сегодня этот показатель выше скорости малого ракетного корабля. В 1950 годах ВМФ СССР получил целую серию торпедных катеров проекта 123БИС. Теперь прибрежная зона была надежно прикрыта от кораблей НАТО, которые их классифицировали как класс судов «Komsomolets».
торпедный катер проекта 123 БИС 
Технические характеристики торпедного катера проекта 123БИС:Длина – 18,7 м;Ширина – 3,4 м;Водоизмещение – 22,6 тонн;Дальность плавания – 242 мили;Силовая установка – два бензиновых двигателя «Paccard» общей мощностью 2200 л.с.;Скорость хода наибольшая – 48 узлов;Вооружение:Торпедные аппараты 450 мм – 2;Пулемет 12,7 мм – 4;Глубинных бомб типа «БМ-1» – 6;
Подводные крылья конструкции Р. А. Алексеева совершили революцию в мировом кораблестроении. Они увеличили скорость, дальность плавания и мореходность судов. Крылья стали устанавливать даже на малых противолодочных и ракетных кораблях. Советский военно-морской флот стал скоростным.
Что такое экраноплан?
Во времена активного развития авиации, было обнаружено интересное явление оно заключалось в том, что при полете на малой высоте над гладкой поверхностью самолёт начинал вести себя немного иначе, чем на большой высоте. Было замечено увеличение скорости и уменьшение расхода топлива, но при этом какая-то сила мешала самолёту приземлиться, что затрудняло посадку и не раз приводило к авариям.
Такое явление получило название «экранного эффекта», которое в дальнейшем стало основой для нового типа летательных аппаратов, названных экранопланами.
По сути, экранный эффект — это та же воздушная подушка, только образуемая путём нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком. То есть «крыло» таких аппаратов создаёт подъёмную силу не только за счёт разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолётов), а дополнительно за счёт повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров) Эта высота соизмерима с длиной средней аэродинамической хорды (САХ)крыла. Поэтому крыло у экраноплана стараются выполнить с небольшим удлинением.
Экраноплан Лунь
Экраноплан Лунь
История «Каспийского монстра»
Разработчиком и создателем «Каспийского монстра» был Ростислав Алексеев. Мужчина был без ума от парусного спорта и высоких скоростей, поэтому еще во время учебы в Горьковском институте он придумал проект быстроходного катера на подводных крыльях для дипломной работы. После выпуска из учебного заведения молодой инженер усовершенствовал проект и отправил его наркому Военно-морского флота Николаю Кузнецову. Однако Кузнецов отказал Алексееву, объяснив это тем, что во время войны стране нужны танки, а не катера.
Из-за этого Ростислав Алексеев стал работать мастером по выпуску танков Т-34 на заводе «Красное Сормово», а по ночам продолжал заниматься созданием скоростных катеров. Сначала он создавал лишь модели суден и испытывал их на заводском затоне. Из этих опытов родился проект поразительного транспорта – экраноплана. Алексеев предложил создать «Каспийского монстра» – машину, которая скользит над поверхностью воды настолько быстро, что ее не касается. На тот момент в мире не существовало ничего даже похожего на эту идею.
Испытания первого «Каспийского монстра» проходили около острова Чечень у Каспийского моря. Туда огромную машину почти месяц везли по Волге из Горького, закрыв маскировочной сеткой. Во время испытаний американский спутник-шпион сфотографировал «Каспийского монстра». Снимок был опубликован в журнале Time – после этого огромный экраноплан стали обсуждать и опасаться во всем мире. Его рассматривали как новую военную угрозу от СССР. «Каспийский монстр» мог летать над поверхностью воды с той же скоростью, с которой в небе летали самолеты.
После того, как испытания «Каспийского монстра» прошли, команда под руководством Алексеева начала работать над другими экранопланами разных типов. Например, вариант для десантников назвали «Орленком». На его борту были пулеметы, могли поместиться 200 солдат и 2 танка. В 1972 году эту машину протестировали на Волге рядом с островом Телячьим. Местным жителям сказали, якобы на воду аварийно сел самолет, а сейчас его пытаются эвакуировать.
Особенности аэрогидродинамической компоновки
Первая характеризуется тем, что несущее крыло опирается концами на два поплавка, которые одновременно выполняют роль концевых шайб. Достоинствами этой схемы являются высокое аэродинамическое качество (благодаря отсутствию развитого корпуса и надстроек) и возможность использования объемов самого крыла для размещения грузов, основным недостатком – сложность решения проблемы устойчивости и мореходности (особенно для малых аппаратов).
В самолетной схеме из-за малого удлинения крыла λ сравнительно сильно сказывается влияние корпуса (фюзеляжа) аппарата, снижающее качество. Тем не менее, крылья малого удлинения установлены на большинстве современных экранопланов (исключение представляет модель X. Вейланда), так как с увеличением λ=l/b существенно ухудшаются мореходные и эксплуатационные качества аппарата, например, появляется опасность касания концом крыла гребня волны. При заданной площади крыла необходимое значение К можно обеспечить за счет уменьшения h, что требует, как известно, при заданной высоте полета увеличения хорды крыла, т. е. соответствующего уменьшения λ.
Как добраться
Новая достопримечательность Дагестана находится неподалеку от поселка Арабляр, в пригороде Дербента. Проще добраться на собственном автомобиле или такси. Единственное — с таксистом лучше обговорить заранее и обратный путь, так как на побережье вызвать такси через интернет не получится. Дорога в одну сторону из Дербента будет стоить примерно в 400 рублей. Из Махачкалы организуют экскурсии в Дербент с посещением экраноплана.
Общественный транспорт до побережья не ходит, но можно доехать на электричке или маршрутке до ближайшего поселка Авадан. Электричка отправляется с железнодорожного вокзала в Дербенте трижды в день. Выбирать нужно поезд Дербент–Граница и сойти на станции Авадан. От станции до побережья придется идти пешком около 5 км, сначала вдоль железнодорожных путей в обратном направлении, потом нужно свернуть направо в сторону Каспийского моря.
Маршрутки ходят с Южного автовокзала Дербента до села Белиджи. Точного расписания нет, отправляются, когда наполнятся. Ехать примерно 20 минут, а потом еще около часа идти пешком до экраноплана. По дороге можно поймать попутку, в Дагестане водители с удовольствием помогают голосующим путникам.
На автомобиле нужно ехать в сторону поселка Авадан. Не доезжая до него, будет поворот с указателем на море. В общей сложности ехать около 20 километров.
