Мк чертежи лодки экраноплан. Самодельный экраноплан. Устройства для повышения качестве крыла

Согласно определению, сформулированному во «Временном руководстве по безопасности экранопланов», принятом ИМО: экраноплан - это многорежимное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе, или их частях, которые предназначены для использования действия «экранного эффекта»

Основная цель, которую мы поставили перед собой, - создание спасательного средства, способного быстро оказать помощь тонущим или терпящим бедствие на воде людям и с минимальными потерями времени доставить пострадавших на берег для оказания неотложной помощи. Конечно, такой аппарат может быть использован и для связи. Нам казалось, что с помощью несложного навесного крыльевого устройства можно придать совершенно новые качества практически любому серийно выпускаемому нашей промышленностью судну - будь то мотолодка или катер.

Для начала мы избрали в качестве основы корпус мотолодки из стеклопластика, с обводами «тримаран», известный под названием «Кристалл» (эта лодка была выпущена небольшой серией предприятиями ОСВОДа). На ней установили легкосъемные плоскости стреловидной (в плане) формы, имеющие большое отрицательное V и погруженную в воду заднюю кромку (общий вид показан на рисунке 1, схема в трех проекциях - на рисунке 2). При этом сама лодка не подвергалась сколько-нибудь серьезным переделкам, если не считать усиления транца и вклейки бобышек для крепления моторамы.

В процессе испытаний мы предполагали опробовать два варианта движителей - сначала водяной, а затем воздушный винт, с приводом в обоих случаях от силовой головки подвесного лодочного мотора «Вихрь-25». В первом случае управление осуществляется поворотом всего мотора, во втором - с помощью воздушного руля площадью 1,2 м2, расположенного непосредственно за винтом.

Как уже говорилось выше, на больших скоростях многие моторные суда имеют тенденцию отрываться от воды и переходить в режим полета на очень малой высоте, определяемой, как правило, глубиной погружения водяного винта (в случае установки воздушного винта эта высота может быть значительно больше). Очень часто суда с водяными винтами, выскочив из воды, продолжают движение, совершенно не касаясь воды, как говорят специалисты, - «на одном винте».

Но такое движение практически является неуправляемым и даже опасным. Разработанная нами крыльевая система, благодаря ее особой форме, делает полет около поверхности воды более стабильным и, что самое главное, саморегулирующимся: при возникновении крена на опускающемся вниз крыле быстро растет подъемная сила, и прямолинейный полет сам собою восстанавливается. Вследствие такой саморегуляции отпадает надобность в установке элеронов самолетного типа, и управление таким судном не требует длительной тренировки водителя.

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.

Из сказанного понятно, что наивыгоднейшим для быстрого взлета является движение против ветра - в этом случае его скорость суммируется со скоростью лодки, и необходимая воздушная Скорость достигается быстрее, В случае установки подвесного мотора высота полета регулируется автоматически; по мере выхода гребного винта из воды она может снижаться, поскольку тяга винта падает. Эта взаимозависимость облегчает управление аппаратом и позволяет надеяться на широкое распространение в недалеком будущем «летающих лодок» именно с подвесными моторами.

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.

Разработанная и построенная нами винтомоторная установка состоит из силовой головки подвесного лодочного мотора «Вихрь-25» с цепной передачей на воздушный винт. Редукция 1: 3, что позволяет максимально использовать КПД винта. Поскольку двигатель «Вихря» имеет водяное охлаждение, его пришлось оборудовать водорадиатором и расширительным бачком емкостью 2 л. В качестве водорадиатора можно использовать маслорадиатор от автомобиля «Москвич-412» или один из имеющихся в ассортименте автомобильных водяных обогревателей, установив его так, чтобы он обдувался потоком воздуха от винта.

Проведенные испытания на воде показали, что в целом навесная крыльевая система себя оправдала. Но это не значит, что ее следует копировать: об этом рано говорить, поскольку сам принцип полета на малой высоте еще не нашел широкого применения и техника его недостаточно изучена. Наша работа пока дает только отправные данные для дальнейших экспериментов.

Ю. Макаров, В. Аникин, А. Соболев

Рис. 1. Общий вид и детали конструкции: А - крыльевая система в комбинации с подвесным лодочным мотором: 1 - корпус типа «тримаран»; 2 - навесная консоль крыла; 3 - габаритный огонь (слева - красный, справа - зеленый); 4 - передний лонжерон центроплана; 5 - задний лонжерон центроплана; 6 - подвесной лодочный мотор мощностью 25-30 л. с.; 7 - узел крепления задней кромки крыла к корпусу;

Б - конструкция силовой рамы центроплана: 1 - передний лонжерон; 2 - фланцы крепления к бортам корпуса мотолодки; 3 - задний лонжерон; 4 - конусные болты; 5 - трубчатый наконечник заднего лонжерона; 6 - узел крепления задней кромки крыла; 7 - трубчатый наконечник переднего лонжерона;

В - винтомоторная установка с воздушным винтом: 1 - двигатель (силовая головка подвесного лодочного мотора «Вихрь-М»); 2 - водорадиатор; 3 - цепная передача с двигателя на воздушный винт; 4 - габаритный огонь ограждения воздушного винта (справа - зеленый, слева - красный); 5 - трубчатая рама; 6 - топовый огонь (белый); 7 - воздушный руль направления; 8 - ограждение воздушного винта; 9 - расширительный бачок системы охлаждения; 10 - подкос моторамы; 11 - опорная пята моторамы.

Если вы считаете, что это просто "проект в голове" и он не может быть реализован, то вы заблуждаетесь, вот видео полета подобного экраноплана, только тут добавлена еще и воздушная подушка.

Снайпер комментирует:

Помоему защита от ботов слабовата

Fish Food комментирует:

Надо будет попробовать сделать такой за зиму и летом опробовать на озерах.
Из плюсов - небольшое сопротивление воды, фактически летим над поверхностью. Да и камыши не страшны.

Sergey комментирует:

Интересный аппарат, на базе лодки "романтика" можно замутить, практически плоскоднонка. Кто нибудь знает как правильно центровку расчитать при такой конструкции крыла? Кто реально будет делать, пишите на почту - покумекаем [email protected]

Евгений комментирует:

А если наподобие катамарана сделать разнести пошире корпуса, плоскость между ними. Не устойчивей будет?

Юра комментирует:

а если пенек или топляк??? все, беда)))

Комар комментирует:

А на случай беды взять с собой 5 литров водки! С водкой беда - не горе:)

Алекс комментирует:

Есть ощущение, что это копия из какого-то "Моделист-Конструктор"...там частенько такие идеи вбрасывали.

Антон комментирует:

Главное что бы работало и летало, а откуда - без разницы!

евгений комментирует:

такая конструкция для 25 го вихря слишком слоба, да и надо под крылья нагнетать

Сергей комментирует:

Если решили сделать экраноплан на коленке лучший вариант СК. Он раелен и точно хорошо летает. К нему на крылья ближе к корпусу надо продольные ребра по 2-3 с каждой стороны для устранения срыва водуха с крыла. На днище надо сделать по краям НА 2/3 до транца продольные ребра выступающие ниже днища на 100-200 мм. эти с ребрами на кральях
не дадут срываться воздушному потоку на поворотах и стабилизируют курсовую устойчивость.

Sergey комментирует:

Сеть порыл, что то по этому аппарату больше никакой инфы... может ссылочки у кого есть? Логически машинка работоспособная, полщадь крыла в отличии от эска-1 значительно меньше значит от экрана в свободный полёт возможно и не соскочит, что было бы чревато при отсутствии эленронов и руля высоты... Вопрос как при поворотах себя вести будет, по идее его заваливать должно не наружное крыло, либо радиус довольно большой будет. может подобие закрылоков добавить не симмитрично отклоняемых? Нагнетание как пишут хорошо только при взлёте, в свободном полёт еот него только вред. Сергей "рёбра" имеете ввиду как на миг-17? плоские шайбы? Если дно лодки плоское какой в них смысл? поток под дно будет забиваться так и так? Вы говорите что он реален, может информацией какой то располагаете? Сечение лонжеронов какое брать? Крыло с пенопластовым заполнением предполагаю делать снаружи стеклоткань два слоя. по задней кромке снизу усиление. Словом буду рад толковым мыслям, можем где нибудь в другом месте обсудить..

петр комментирует:

Отлично, просто отлично!

АНАТОЛИЙ комментирует:

Строил эска-1 только одноместный намного убавил в размерах двигатель от БУРАНА РМЗ 640 при готовности 90 процентов утанул в гараже при наводнении на причале не очень нравилосьчто двигатель находится за спиной над головой если при аварии оторвется а масса ойойой сне ет не только голову поэтому в проекте тандемная схема по ЙОРГЕ04

луонид комментирует:

БЫЛ ИЗГОТОВЛЕН В 80-Х НА РЕКЕ ЛЕНА НА БАЗЕ ЛОДКИ обь-М С МОТОРОМ ВИХРЬ-30 С ВОЗДУШНЫМ ВИНТОМ. ПО ЧЕРТЕЖУ ИЗ ТЕХНИКА ДО М -ВЕЛ СЕБЯ ВСЕГДА ДОСТОЙНО

Владимир комментирует:

Есть книжечка про экранолеты, там все и центровка и остойчивость и высота полета в экране. Где то у меня лежит, вроде синенькая.

Знает немало фантастических проектов, удивляющих своей смелостью и полной оторванностью от реальности.
Подводные авианосцы (субмарины с гидросамолетом – использовались Японией для символических «бомбардировок» лесов штата Орегон).

Вертикально взлетающая амфибия ВВА-14. Удивительная по красоте машина. Правда, так и осталось неясным, для чего амфибии вертикальный взлет, когда вокруг – бесконечная водная гладь, пригодная в качестве взлетно-посадочной полосы.

«Карманный пистолет» для стратегического бомбардировщика B-36. Мини-истребитель XF-85 «Гоблин», подвешиваемый в бомбоотсеке и выпускаемый при появлении самолетов противника. Бредовый от начала и до конца проект, однако, сумевший дорасти до стадии летных испытаний.

И, конечно же, экраноплан – очередная дерзкая попытка обмануть законы природы. Уникальная конструкция, сочетающая в себе «скоростные качества самолета с грузоподъёмностью традиционных морских судов», способная «передвигаться над водой и твердой поверхностью» и «имеющая самые широкие перспективы в области пассажирских и морских перевозок, спасения людей, потерпевших бедствие на море, а также – в качестве военного транспортного средства для переброски десанта или носителя крылатых ракет». К сожалению, все вышеперечисленные достоинства экранопланов – ложные сведения, широко растиражированные на просторах интернета. Экраноплан не обладает ни одним из этих свойств.

Сравнение экраноплана с кораблем совершенно безосновательно – самые крупные из построенных «монстров» уступают по грузоподъемности даже тяжелым транспортным самолетам, а на фоне кораблей вообще смотрятся, как маленькие изящные шлюпки. Столь же безосновательно сравнение экранопланов с авиацией – самолеты летают в два-три раза быстрее. Последний аргумент – возможность совершать полет над гладкой твердой поверхностью (земля, снег, лед), может вызвать недоумение у пассажиров Ту-154 или Ил-96 – самолету в принципе безразличен рельеф под крылом. Тайга, горы, океан…

В этом легко убедиться на конкретных примерах – в ходе прошлых обсуждений «экранного эффекта» мы неоднократно наблюдали любопытные сцены:

Транспортные экранопланы «Орленок» и «Каспийский монстр» вдребезги проиграли транспортным самолетам Ан-12, Ан-22 и Ан-124 по критериям: «быстрота, стоимость, дальность перевозок», а также по спектру применения и обеспечению безопасности полета. То же самое касается неосуществленного американского проекта «Пеликан» - победы техники над здравым смыслом;

Сравнение боевого экраноплана «Лунь» с кораблями Военно-морского флота тоже вышло не в пользу «гусе-единорога» - новоиспеченный «убийца авианосцев» оказался совершенно беззащитной машиной с минимальным ударным потенциалом. В таких условиях более высокая скорость экраноплана (в лучшем случае – 600 км/ч) уже не имеет никакого значения – для современной реактивной авиации «Лунь» и эсминец одинаково статичные объекты. Только последний может постоять за себя, а боевой экраноплан – нет (если установить на «Лунь» корабельные ЗРК – перегруженный монстр просто не сможет подняться в воздух).

Столь же безрезультатно оказалось сравнение боевого экраноплана «Лунь» со сверхзвуковыми бомбардировщиками Ту-22 и Ту-22М – огромная тихоходная машина с крошечным боевым радиусом, смотрелась летающим конфузом на фоне ракетоносцев КБ Туполева. Вдобавок «Луня» возникли проблемы с целеуказанием – летящий у самой поверхности воды, он не видел ничего дальше своего носа (радиогоризонт 20 км). Ну и, наконец, дорого, слишком дорого! – чего только стоят 8 реактивных двигателей НК-87, снятые с широкофюзеляжного пассажирского авиалайнера Ил-86.

По тем же причинам оказалась утопией идея спасательного экраноплана. «Гусеединорог» попросту не сможет обнаружить жертв кораблекрушения из-за своей малой высоты полета. К тому же слишком малая дальность полета (2000 км) – вопреки всем мечтам, экраноплан «Спасатель» не смог бы спасти экипаж лодки «Комсомолец», затонувшей в Норвежском море.

"Каспийский монстр"

Нецелеобразность постройки экранопланов-монстров стала ясна еще на этапе их проектирования. Основные причины неудач конструктора Ростислава Алексеева – фундаментальные природные запреты: слишком большая плотность воздуха в нижних слоях атмосферы, а также очевидные трудности взлета с поверхности воды – для преодоления чудовищного сопротивления (осадка экраноплана – несколько метров!) и силы «прилипания» воды к корпусу «Каспийским монстрам» требовались силовые установки невероятной мощности (КМ – 10 (десять!) реактивных двигателей РД-7, снятых с бомбардировщика Ту-22. Расход на взлете - 30 тонн керосина!). Такие показатели, естественно, поставили крест на дальнейшей карьере «гусе-единорогов».

Оправдания, связанные с недостатком времени и средств у Алексеева на совершенствование своих конструкций, не имеют под собой реальных оснований: первое знакомство авиаторов с экранным эффектом (возникновением под крылом динамической «воздушной подушки» при полете вблизи экранирующей поверхности) произошло еще в 20-е годы прошлого века. Ростислав Алексеев серьезно занимался этой темой с 50-х годов, работы шли настолько успешно, что уже в 1966 в воздух поднялся невероятный 500–тонный «Каспийский монстр». Такую конструкцию невозможно воссоздать в кустарных условиях, постройка «Монстра» потребовала колоссальных усилий целого научно-производственного коллектива. Все шло замечательно до тех пор, пока не были получены обескураживающие результаты испытаний. Результат – построено всего около 10 «монстров» различного назначения (включая прототипы и недостроенные остовы).

Для сравнения – вертолетостроение: если не учитывать оригинальные проекты Леонардо Да Винчи, вертолетостроение получило путевку в жизнь в 1911 г., когда инженер Борис Юрьев изобрел автомат перекоса лопастей. Первые полеты на «геликоптерах» начались в 1920-х, с каждым разом все быстрее, дальше и увереннее. Ограниченное применение во Второй мировой войне – и, триумфальный взлет вертолетов в ходе войны в Корее. Добавить здесь нечего – вертолет обладал действительно замечательными качествами.

Посетители сайта «Военное обозрение» справедливо обратили внимание на существование большого количества самодельных конструкций экранопланов, созданных энтузиастами по всему миру. Сейчас экранопланы – по-прежнему популярная тематика, практически на каждой выставке авиационной и морской техники можно встретить стенд с макетами этих машин и яркими буклетами, описывающими их запредельные характеристики и эффективность. Это, наверняка, неспроста…

Неужели легкие экранопланы – та самая искомая ниша применения для этого вида техники?

Предлагаю читателям провести краткое сравнение трех машин:
- современного экраноплана Иволга ЭК-12П (2000 г.),
- древнего «кукурузника» Ан-2 (1947 г.),
- легендарного вертолета UH-1 «Ирокез» (1956 г.).

На первый взгляд, легкий экраноплан выглядит очень привлекательно – не уступая легкомоторной авиации по скорости и грузоподъемности, он не имеет равных в плане топливной экономичности. Но первое впечатление обманчиво, Ан-2 и вертолет «Ирокез» довольно пожилые машины, например, на «кукурузнике» установлен двигатель АШ-62, созданный еще в далеком 1937 году на базе лицензионного «Райт-Циклон». Поставьте на «Иволгу» вместо современных моторов БМВ двигатель от «эмки» и посмотрите, как изменятся характеристики аппарата. И не забудьте сделать скидку на архаичную конструкцию Ан-2 - никаких композитов, пластиков и прочего хай-тека. Тяжелые (зато дешевые и прочные) колеса основных стоек шасси от штурмовика Ил-2. Не самая качественная сборка и аэродинамика. Пассажиры экраноплана «Иволга» сидят в креслах, прижавшись плечом к плечу – пассажиры Ан-2, наоборот, могут свободно встать и прогуляться в конец салона, где на 15-ом шпангоуте установлена сантехническая система типа «ведро» - вещь немаловажная, учитывая «болтанку» во время полета «кукурузника» вблизи поверхности земли.

Иволга ЭК-12П

Легендарный кукурузник

Cessna-172 с современным "тюнингом"

Ради справедливости можно рассмотреть более современный легкомоторный самолет «Цессна-172» (первый полет – 1955 г.) «Цессну» нельзя напрямую сравнивать с Ан-2, т.к. этот самолет находится в совсем другой весовой категории (макс. взлётный вес – чуть больше тонны). Тем не менее, можно сделать некоторую корреляцию между ТТХ «Иволги», «кукурузника» и «Цессны».

«Цессна-172» берет на борт до четырех человек (включая пилота) и способна преодолеть дистанцию 1300 км со крейсерской скоростью 220 км/ч. Силовая установка – единственный четырехцилиндровый двигатель мощность 160 л.с. Запас топлива на борту – 212 литров.«Цессна-172» показала очень неплохие характеристики, что вкупе с простотой, надежностью и дешевизной обеспечило ей мировой успех. Как результат - маленькая «Цессна» стала самым массовым самолетом в истории авиации.

Из всего этого сравнения следует незамысловатый вывод: легкие экранопланы могут довольно успешно конкурировать с легкомоторной авиацией. Малые размеры, хорошая аэродинамика и низкая скорость полета нивелируют все недостатки, присущие крупным «Каспийским монстрам» и обеспечивают отличную топливную экономичность. Недостатки машины – её цена (достаточно прикинуть стоимость обслуживания двух 12-цилиндровых двигателей от БМВ 7-серии) и ограниченная область применения, связанная с водными пространствами (для самых смелых – заснеженная тундра без частоколов и линий ЛЭП). Вердикт – машина на любителя.

Эти летающие лодки представляют новый уровень боевой техники, призванной укрепить наши оборонные возможности. Им не страшны волны, и они способны летать очень низко с большой скоростью, что делает их практически незаметными.
Ахмад Вахиди, министр обороны Ирана

Очень интересная история связана с созданием экранопланов в Иране – несколько лет назад стало известно, что стражи исламской революции приняли на вооружение три эскадрильи летающих лодок – легких одноместных экранопланов типа «Bavar-2» («уверенность» в переводе с фарси). Особенностью иранских машин является дельтавидное крыло – результат работ немецкого авиаконструктора Александра Липпиша, занимавшийся проблемой «экранного эффекта» наряду с Ростиславом Алексеевым.

Из уникальных свойств «Bavar-2» - высокая скрытность. Для американского флота иранский экраноплан как Неуловимый Джо, которого никто не ищет, потому что тот никому не нужен. Шутки шутками, но если корпус «Bavar-2» выполнен из дерева, пластика или других радиопрозрачных материалов, обнаружение таких малых целей превращается в действительно сложную задачу. Другое дело, что одноместная легкая боевая машина не представляет какой-либо угрозы для кораблей противника…Впрочем, при наличии отчаянных парней, москитный флот может использоваться для разведки и диверсий, подобных нападениям на танкеры во время Ирано-иракской войны (1980-1988 гг.)

Напоследок мне хотелось бы рассказать оптимистичную историю, связанную с созданием скоростного пассажирского судна глиссирующего проекта А145. Современная российская разработка, воплощенная в металле на Зеленодольском судостроительном заводе. Судно спущено на воду в мае 2012 года.

Судно проекта А145 предназначено для перевозки 150 пассажиров с багажом со скоростью 40 узлов на расстояние до 200 миль в светлое время суток в прибрежной морской зоне. Мореходные качества скоростного пассажирского судна обеспечивают возможность эксплуатации при волнении моря до 5 баллов. Полное водоизмещение судна типа А145 - 82 тонны, силовая установка – два дизеля MTU по 2000 л.с. каждый.

На борту нового пассажирского судна обеспечен достаточно высокий уровень комфорта, в том числе за счет рациональной компоновки и просторного салона с системой мультимедиа, удобных посадочных мест, кондиционеров, трех санузлов, организацией питания пассажиров на борту.

Собственно, я привел в пример этот шедевр судостроения, чтобы показать вам, насколько экономичен корабль по сравнению с экранопланом. Глиссирующему судну типа А145 хватило двух дизелей суммарной мощностью 4000 л.с. Экраноплану «Орленок» в свое время потребовался маршевый турбовинтовой двигатель НК-12 мощностью 15 тыс. л.с., плюс два турбореактивных НК-8, снятых с пассажирского Ту-154.
При одинаковой грузоподъемности (20 тонн, 150 морских пехотинцев) славное детище Ростислава Алексеева было в два раза крупнее и расходовало 28 тонн керосина на 1500 км пути. Разницей в стоимости литра авиационного керосина и солярки можно пренебречь.

Орленок, орленок - могучая птица

История знает немало фантастических проектов, удивляющих своей смелостью и полной оторванностью от реальности.
Подводные авианосцы (субмарины с гидросамолетом – использовались Японией для символических «бомбардировок» лесов штата Орегон).
Вертикально взлетающая амфибия ВВА-14. Удивительная по красоте машина. Правда, так и осталось неясным, для чего амфибии вертикальный взлет, когда вокруг – бесконечная водная гладь, пригодная в качестве взлетно-посадочной полосы.

"Каспийский монстр"

Неужели легкие экранопланы – та самая искомая ниша применения для этого вида техники?

Иволга ЭК-12П

Легендарный кукурузник

Cessna-172 с современным "тюнингом"

Работы Липпиша были хорошо известны по всему миру, в том числе и в СССР. Еще в начале 80-х годов советские энтузиасты спроектировали легкую летающую лодку, конструкция которой вплоть до отдельных элементов полностью совпадает с конструкцией «Bavar-2». Иранцы лишь незначительно модернизировали экраноплан, заменив тянущий воздушный винт на толкающий и, вероятно, оснастили свои машины оружием и спецсредствами (по официальным данным, «Bavar-2» вооружен пулеметом).

Из уникальных свойств «Bavar-2» - высокая скрытность. Для американского флота иранский экраноплан как Неуловимый Джо, которого никто не ищет, потому что тот никому не нужен. Шутки шутками, но если корпус «Bavar-2» выполнен из дерева, пластика или других радиопрозрачных материалов, обнаружение таких малых целей превращается в действительно сложную задачу. Другое дело, что одноместная легкая боевая машина не представляет какой-либо угрозы для кораблей противника…Впрочем, при наличии отчаянных парней, москитный флот может использоваться для разведки и диверсий, подобных нападениям на танкеры во время Ирано-иракской войны (1980-1988 гг.)

Не случайно создание принципиально новых типов судов почти всегда связывают с малым судостроением. Именно на небольших, сравнительно недорогих лодках и катерах удобно проводить эксперименты, причем высокие скорости достигаются при умеренной мощности механической установки. Глиссирующие катера, катамараны, суда на подводных крыльях и воздушной подушке, - все они начинались с малых судов.

Примечательно, что достигнутые успехи получали затем быстрейшее развитие на более крупных судах, дающих больший экономический эффект. Возможно, так будет и с парящими судами - экранопланами, хотя в настоящее время (в стадии экспериментов) их размеры и грузоподъемность невелики. Сейчас трудно говорить о перспективах внедрения экранопланов, но вероятные области их применения можно связать с высокими скоростями и. проходимостью этих аппаратов. Вероятно, будут созданы быстроходные патрульные экранопланы для обширных заболоченных или заросших тростником устьев рек, возможно ими заинтересуются и спортсмены.

С основными принципами конструкции и движения экранопланов, их достоинствами и недостатками, по сравнению с судами других типов, знакомит читателей статья кандидата технических наук Н. И. Белавина.

Уже более ста лет инженеры-кораблестроители, борясь за скорость, стремятся «вытащить судно из воды», поднять его в воздух - среду в 840 раз менее плотную, чем вода. Глиссирование, подводные крылья, воздушная подушка, - таковы ступени развития этой идеи, последнюю из которых занимают экранопланы, т. е. аппараты, использующие при движении эффект повышения давления воздуха под крылом вблизи водной поверхности - экрана. Кстати, экранирующей. поверхностью может быть и земля, поэтому экранопланы, как и суда на воздушной подушке, являются амфибиями: они способны выходить на сушу, преодолевать заболоченные участки, парить над замерзшими водоемами и т. д.

Построенные в настоящее время экранопланы (табл. 1) еще далеки от совершенства. Их сравнительно низкие энерговооруженность и аэродинамические характеристики обеспечивают скорость в пределах 80-150 км/час. Однако специалисты пришли к выводу, что технически вполне осуществимо повышение скорости экранопланов до 350 и более км/час.

Для сравнения возможностей экранопланов и скоростных аппаратов уже привычных нам типов используется такой наглядный показатель как аэрогидродинамическое качество K, представляющее собой отношение подъемной (полезной) силы аппарата к величине сопротивления среды (воды, воздуха) его движению. Напомнйм, что от величины К зависит необходимая для движения с заданной скоростью мощность, а следовательно, и вес энергетической установки и, что еще более важно, расход топлива .

Для глиссеров со скоростями движения 60-80 км/час гидродинамическое качество К=6÷8, для судов на подводных коыльях с близкими скоростями К=10÷12, для судов на воздушной подушке К=12÷16 (с учетом поддува 4-5), а для самолетов аэродинамическое качество K=16÷17. Для существующих экранопланов значения А составляют 19-25, а это значит, например, что для движения с одинаковой скоростью экраноплаиу требуется втрое меньшая мощность, чем глиссеру.

Дело теперь за тем, чтобы практически реализовать это теоретически бесспорное преимущество. Вероятно, пройдет еще немного времени и над нашими реками и озерами появятся летающие катера - экранопланы. И мы не будем удивляться им, как не удивляет нас вид проносящихся мимо судов на крыльях или, тем более, пролетающих самолетов.

Из истории экранопланов

По-видимому, первый из них был создан финским инженером Т. Каарио. Зимой 1932 г. над замерзшей поверхностью озера он испытал экраноплан, буксируемый аэросанями. Позднее, в 1935-1936 гг. Каарио построил усовершенствованный аппарат, уже оборудованный двигателем с воздушным винтом, а в дальнейшем постоянно совершенствовал конструкцию своих экранопланов; последнюю модификацию - «Аэросани № 8» - он испытывал в 1960-1962 гг. (рис. 1).

В 1939 г. американец Д. Уорнер, занимавшийся экспериментами по снижению сопротивления быстроходных катеров, разработал проект катера, оборудованного системой несущих крыльев (рис. 2). Для облегчения выхода на расчетный режим околоэкранного полета предполагалось оборудовать этот аппарат системой поддува с двумя мощными вентиляторами.

В 40-х годах обширные эксперименты выполнялись в Швеции под руководством И. Троенга. Были построены два экраноплана по схеме «летающее крыло» (рис. 3), т. е. катамараны с несущим крылом.

В послевоенные годы работы по созданию экранопланов развернулись в США. Начиная с 1958 г. известным авиаконструктором У. Бертельсоном были построены и испытаны три аппарата. Это «Аркоптеры» «GEM-1» (рис. 4), «GEM-2», «GEM-З», выполненные примерно по одной и той же схеме, но имеющие разную величину. Двухместный экраноплан - «летающее крыло» (рис. 5) с толкающим воздушным винтом построил Н. Дискинсон. Американская фирма «Локхид» провела испытания трех аппаратов, последний из которых («летающая лодка») показан на рис. 6.

Самоходная пилотируемая модель 1000-тонного трансконтинентального пассажирского экранопла-на «Большой Вейландкрафт» была построена по проекту X. Вейланда (рис. 7). Это - четырехтонный катамаран с двумя несущими крыльями, расположенными одно за другим (типа тандем). Во время первых летных испытаний модель разбилась.

Экраноплан «Аэрофойлбот Х-112», спроектированный А. Липпишем, построен по чисто самолетной схеме и напоминает гидросамолет (рис. 8).

В Японии созданием экранопланов успешно занимается фирма «Кавасаки». Построенный ею аппарат «KAG-З» (рис. 9) представляет собой катамаран с несущим крылом и мощным подвесным мотором. Более подробное его описание приведено в следующей статье.

В нашей стране еще в начале 30-х годов очень интересный проект двухмоторного транспортного экраноплана был разработан авиаконструктором П. И. Гроховским. В 1963 г. студентами ОИИМФ под руководством Ю. А. Будницкого построен выполненный по схеме «летающее крыло» одноместный экраноплан с двумя мотоциклетными двигателями (рис. 10).

Аэродинамика экраноплана

Положение крыла над экраном характеризуется относительной высотой:

где h - высота задней кромки крыла над экраном, а b - хорда крыла. Установлено, что влияние экрана на работу крыла начинает сказываться при h
Благодаря близости экрана уменьшается и лобовое сопротивление крыла, главным образом, за счет снижения его индуктивного сопротивления (рис. 13). Напомним, что причиной индуктивного сопротивления являются вихри, возникающие на концах крыла вследствие перетекания воздуха из-под нижней плоскости (зона повышенного давления) на верхнюю (зона разрежения). Сопротивление профиля, обусловленное силами давления и трения, с приближением крыла к экрану изменяется сравнительно мало.

С приближением крыла к экрану качество К может увеличиться в 1,5-2 и более раз по сравнению с его значением для данного же крыла, но на большой высоте; одновременно можно заметить, что при этом максимальные значения К достигаются при меньших углах атаки. Естественно, что К вблизи экрана, как и на большой высоте, сильно зависит от характеристик самого крыла. Отметим, что применяющиеся на экранопланах профили крыла по своим основным характеристикам различаются мало. На эк-раноплане «ОИИМФ-2» применен профиль с относительной толщиной С=10÷12%.

При расчете площади крыла определяющей величиной является удельная нагрузка на единицу его площади. Для существующих экранопланов величина эта сравнительно невелика (35-50 кг/м 2), что объясняется стремлением ограничить мощность двигателя экспериментального аппарата.

Устройства для повышения качестве крыла

Для повышения летных и особенно взлетно-посадочных характеристик экранопланов их крылья оборудуют (рис. 14) щитками, закрылками, заслонками, концевыми шайбами. Применяются поворачивающиеся крылья.

Напомним, что отклонение щитков и закрылков обеспечивает увеличение подъемной силы крыла, главным образом, благодаря повышению вогнутости его Профиля. Концевые шайбы уменьшают перетекание воздуха через оконечности крыльев, а вблизи экрана обеспечивают образование под крылом полузамкнутого контура с зоной повышенного давления. На экранопланах обычно применяются односторонние шайбы, расположенные только с нижней стороны крыла.

Особенности аэрогидродинамической компоновки

Существуют две схемы компоновки экранопланов: «летающее крыло» и самолетная.

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.

Устойчивость

Экраноплан, как и самолет, должен обладать способностью сохранять заданный режим полета и самостоятельно (без вмешательства пилота) возвращаться к нему после, например, порыва ветра. При движении аппарата продольная устойчивость в значительной степени обусловлена взаимным расположением его центра тяжести ЦТ и аэродинамического фокуса F (рис. 15), т. е. точки, относительно которой момент полной аэродинамической силы крыла не зависит от угла атаки при постоянной скорости полета. Если ЦТ самолета расположен впереди фокуса, аппарат обладает статической продольной устойчивостью (по перегрузке). Для экранопланов проблема устойчивости значительно сложнее, так как положение фокуса крыла экраноплана зависит не только от угла атаки, но и от h.

Продувками моделей установлено, что обычно применяемые крылья не обладают продольной устойчивостью, поэтому все современные экранопланы (как и самолеты) приходится оборудовать стабилизаторами или другими устройствами, смещающими их F в хвост аппарата (тем самым увеличивается расстояние между ЦТ и F). Наиболее успешно проблема продольной устойчивости решена на аппарате «Х-112», на котором она обеспечивается, главным образом, высоко установленным на вертикальном оперении, за пределами влияния экрана, развитым стабилизатором.

Что же касается поперечной устойчивости экранопланов, то она практически всегда будет обеспечена: в случае накренения аппарата на консоли крыла, приближающегося к экрану, возрастает подъемная сила и появляется восстанавливающий момент.

Путевая (курсовая) устойчивость обеспечивается примерно теми же способами, которые приняты в авиации, т. е. соответствующим выбором площади вертикального оперения (воздушного киля) и его положения относительно ЦТ экраноплана. При этом, естественно, существенную роль играет общая компоновка аппарата, в частности, положение точки приложения тяги винта.

Управляемость

Для управления по курсу чаще всего ставят один или два воздушных руля, для повышения эффективности обычно располагаемых в струе воздушного винта. В случае применения гребного винта используется обычный водяной руль либо подвесной мотор.

Известную сложность представляет свойственный экранопланам сильный дрейф на циркуляции; ведь у них нет ни погруженной в воду части корпуса, ни стоек подводных крыльев. Возможности выполнения крутых виражей со скольжением несущего крыла ограничены опасной близостью поверхности воды или Земли.

Для управляемости в продольной плоскости практически все экранопланы, включая и аппараты с гребным винтом, оборудуются рулем высоты или закрылком. Эти же устройства используются при старте экраноплана и для балансировки его на выбранном режиме полета.

Управляемость аппаратов в поперечной плоскости, т. е. по крену, необходимая для противодействия кренящим моментам и выполнения виражей, осуществляется при помощи элеронов, элевонов (т, е. тех же элеронов, но выполняющих одновременно и функции рулей высоты) или зависающих элеронов (т. е. элеронов, могущих работать и в режиме закрылков). Площадь этих дополнительных плоскостей довольно велика, так как скорость движения экраноплана все же значительно меньше, чем скорость самолета. Так, суммарная площадь V-образного хвостового оперения на «KAG-З» составляет 3,2 м 2 или около 35% площади несущего крыла.

Двигатели и движители

Мощность двигателей экранопланов, как правило, сравнительно невелика: отнесенная к полному весу экраноплана она колеблется от 80 до 160 л. с./т.

Большинство современных экранопланов приводится в движение воздушным винтом. Достоинства его очевидны: это возможность достижения больших скоростей и обеспечения амфибийных качеств аппарата.

Реже используется гребной винт, работающий в воде. Его положительными сторонами являются сравнительно небольшие размеры и незначительная шумность, а самое главное - более высокий к. п. д. на скоростях до 100-120 км/час. Так, на швартовах удельный упор, развиваемый воздушными винтами, колеблется в пределах 2-3 кг/л. с., а у гребных достигает 4-5 кг/л. с.

Стартовые устройства

Для выхода на основной режим движения экраноплану, как и гидросамолету или судну на подводных крыльях, необходимо развить скорость, при которой подъемная сила крыльев станет равной весу аппарата и оторвет его от воды. Испытаниями моделей установлено, что максимальное сопротивление движению («горб» на кривой сопротивления) возникает на скоростях, составляющих 40-60% от скорости отрыва.

Из рис. 16 видно, что горб полного сопротивления R возникает вследствие роста его гидродинамической составляющей W при повышении скорости на режиме плавания. Именно горбу сопротивления при критической скорости υ кр и соответствует минимальное значение аэрогидродинамического качества К экраноплана. Если максимальная тяга движителя недостаточна (кривая 1), экраноплан не сможет преодолеть горб сопротивления и будет продолжать глиссировать со скоростью, соответствующей точке α.

Насколько резко меняется сопротивление при разбеге видно, например, из кривой сопротивления экраноплана «Х-112» (рис. 17). При выходе на расчетный режим R упало с 25-35 до 10 кг, а гидродинамическое качество К (при весе D=231 кг) увеличилось с 7,7 до 23.

Для преодоления горба сопротивления при разбеге и выходе на расчетный режим было бы необходимо кратковременно повышать мощность двигателя в 2,5-3,5 раза по сравнению с той, которая необходима для полета. На практике повышения подъемной силы, выталкивающей корпус из воды в момент разгона, достигают применением каких-либо стартовых устройств: закрылков, предкрылков, поворотных крыльев, гидролыж, систем поддува.

На «Аэросанях № 8», например, это - два небольших поворотных крыла, установленных между боковыми шайбами в струе воздушного винта. В момент разбега среднее крыло при помощи ручного привода устанавливается так, что отбрасываемая винтом воздушная струя направляется под основное несущее крыло. В результате в полузамкнутом объеме под несущим крылом, огражденном с боков поплавками-шайбами, а в хвостовой части опущенными закрылками, образуется воздушная подушка с повышенным давлением. Таким образом, даже при отсутствии поступательного движения на крыле развивается значительная подъемная сила, приподнимающая аппарат из воды.

Стартовое устройство в виде гидролыж, т. е. подводных крыльев Еесьма малого удлинения (λ=0,1÷0,2 и менее), до настоящего времени было применено лишь на экраноплане X. Вейланда. Считается, что их достоинствами являются довольно высокое гидродинамическое качество (К=5÷6), возможность снижения перегрузок аппарата при движении на волнении и простота.

Стартовое устройство в виде специальной системы поддува, состоящей из двух вентиляторов с газотурбинным приводом, предусмотрено лишь на экраноплане «Коламбиа».

Стартовые устройства могут применяться также и для снижения перегрузок при посадке, особенно в сложных гидрометеорологических условиях.

Конструкция корпуса

По конструкции корпуса, поплавков, крыльев и других элементов современные экранопланы во многом напоминают самолет. Большинство аппаратов выполнено из легких, главным образом алюминиевых, сплавов, причем толщины обшивки и профилей набора (например, у экраноплана ОИИМФ) находятся в пределах 0,5-2,0 мм.

Несколько отличаются от других аппараты У. Бертельсона, на которых применена ферменная конструкция из легких стальных труб с дюралевой обшивкой. Оригинальна конструкция экраноплана Н. Дискинсона: несущее крыло и поплавки выполнены из сплошных брусков пенопласта, стянутых тонким стальным тросом.

Все в больших масштабах применяются и новые конструкционные материалы. Например, часть обшивки «KAG-З» изготовлена из стеклопластика.

1. Основы теории крыла читатель найдет в статье Э. А. Афрамеева и В. В. Вейнберга, помещенной . Здесь напомним выражение, связывающее мощность N p и основные расчетные характеристики аппарата:

где G - его вес, υ - заданная скорость.

2. При повышении скоростей до 140-150 км/час значение К из-за кавитации крыльев падает до 5-6, в то время как для экранопланов оно сохраняется без изменений. Это делает вывод в пользу экранопланов еще более очевидным.

СНЕЖНЫЕ САНДАЛЕТЫ. Две конструкции сандалет (рис. 13, 14), надеваемых прямо на лыжные ботинки, придумали американцы К. Херольд и Д. Мак-Дональд. Сделать себе ту или иную пару сандалет по выбору можно за несколько часов.

Подберите гладкую березовую доску толщиной 30 мм и несколько кожаных ремешков. Встаньте на доску правым ботинком так, чтобы волокна дерева проходили вдоль ботинка. Очертите карандашом его контур. То же самое сделайте для левого ботинка. Слева и справа по контурам дайте припуск 15- 20 мм, а спереди и сзади 30-40 мм.

Спрямите контур вдоль длинных сторон. Отрежьте ножовкой заготовки. Ножом тщательно остругайте нижнюю

плоскость, придав ей в середине небольшую выпуклость. На боковой поверхности сделайте пазы. Мебельными гвоздями прибейте в пазах задники и ремешки. Остается на скользящей поверхности сандалет Херольда устано

вить невысокие лезвия. Благодаря им будет легче выполнять повороты. Сандалеты Мак-Дональда имеют более ^ложную конструкцию задников и закрытых спереди носков.

В. ЗАВОРОТОВ Рис. В. РОДИНА

ЭКРАНОЛЕТ

ЭСКА-1 - это экранолетный спасательный катер-амфибия, созданный группой Молодых специалистов в Центральной лаборатории новых видов спасательной техники.

ЭСИА - аппарат на воздушной подушке, но особенной. Обычно на катера такого типа устанавливают вентиляторы, которые и создают воздушную подушку. У экраногета же она возникает за счет набегающего потока воздуха: между крылом и экраном (поверхностью) образуется избыточное давление. Оно и создает подъемную силу под крылом аппарата.

Экргнолет может стремительно скользить по водной глади озера или водохранилища, легко отрываться от воды и лететь на метровой высоте.

Экранолет оснащен 30-сильным мотоциклетным двигателем и может развивать скорость до 120 км/ч.

Подробно об экранолете ЭСКА-1 мы рассказывали в «ЮТе» № 2 за 1974 год.

Итак, предлагаем вам сделать модель экранопета.

Чертежи модели выполнены в масштабе 1: 33 от натуральной величины.

Для работы Еам потребуются: чертежная бумага, плотный картон, несколько канцелярских скрепок, кусочки пробки и прозрачная пленка. Инструменты обычные: нож или скальпель, ножницы, шило.

Модель состоит из картонного каркаса, детали которого обозначены буквами, бумажной обшивки - детали ее пронумерованы арабскими цифрами и проволочных деталей - они помечены римскими цифрами.

КОРПУС. Прежде всего изготовьте картонные детали каркаса корпуса: Б, В и шпангоуты А, Г, Д, Е, Р, С. Копировать и вырезать эти детали нужно очень аккуратно - тогда они точно подойдут друг к другу. Пользуясь схемой сборки, склейте каркас корпуса. В указанное стрелкой место вклейте кабину 19 с креслом 18 и ручкой управления V (ее основание обернуто бумажной лентой 17 на клею). По обе стороны детали Б приклейте кусочки пробки.

Теперь можно приступать к оклейке каркаса корпуса бумажными деталями, В первую очередь приклейте обшивки 9 и 16. Снизу к ним приклейте детали днища 14 и 15, а сверху - деталь 2.

По указанным на чертеже линиям сгиба согните деталь 4 1 и вставьте ее В зазоры между кабиной 19 и обшив* кой 16. Сверху наклейте деталь 4. Затем на деталь З 1 наклейте деталь 3. По-* лучившееся лобовое стекло закрепите клеем на отведенном ему месте.

КИЛЬ. Силовая часть его - каркас-- уже готова, и вам остается лишь приклеить на место обшивку 10.

СТАБИЛИЗАТОР склеивается из бумажной детали 11, внутрь которой предварительно вкладывается картон-*