Тема: Экраноплан (каспийский монстр)

Экранопла́н (фр. écran щит,экран + plan плоская поверхность), официальная советская классификация «Судно на динамической воздушной подушке» — высокоскоростное транспортное средство, аппарат, летящий в пределах действия аэродинамического экрана, то есть на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности воды, земли, снега или льда. При равных массе и скорости площадь крыла экраноплана намного меньше, чем у самолёта. По международной классификации (ИМО) относятся к морским судам.
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».
Экранопланы способны эксплуатироваться на самых различных маршрутах, в том числе и тех, которые недоступны для обычных судов. Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью, чем у других скоростных судов, экранопланы практически всегда обладают амфибийными свойствами. Помимо водной глади они способны передвигаться над твёрдой поверхностью (земля, снег, лёд) и базироваться на ней. Экраноплан, таким образом, объединяет в себе лучшие качества судна и самолёта.
Экранопланы, способные на длительное время отрываться от экрана и переходить в «самолётный» режим полёта, называются экранолётами.


Достоинства собственно экранопланов и экранолётов

• Высокая живучесть
• достаточно высокая скорость
• у экранопланов высокая экономичность и более высокая грузоподъёмность по сравнению с самолётами, так как подъемная сила складывается с силой, образующейся от экранного эффекта.
• экранопланы по скоростным, боевым и грузоподъёмным характеристикам превосходят суда на воздушной подушке и суда на подводных крыльях
• для военных немаловажна малозаметность экраноплана на радарах вследствие полёта на высоте нескольких метров, быстроходность, невосприимчивость к противокорабельным минам
• для экранопланов не важен тип поверхности, создающей эффект экрана — они могут перемещаться над замёрзшей водной гладью, снежной равниной, над бездорожьем и т. д.; как следствие, они могут перемещаться по «прямым» маршрутам, им не нужна наземная инфраструктура: мосты, дороги и т. д.
• современные экранолёты гораздо безопаснее обычных самолётов: в случае обнаружения неисправности в полёте амфибия может сесть на воду даже при сильном волнении. Причём это не требует совершения каких-либо предпосадочных манёвров и может быть осуществлено просто сбросом газа (например в случае неисправности двигателей). Также и сама неисправность двигателя зачастую не столь опасна для крупных экранопланов ввиду того, что они имеют несколько двигателей, разделённых на стартовую и маршевую группу, и неисправность двигателя маршевой группы может быть компенсирована запуском одного из двигателей стартовой группы.
• экранолёты относятся к безаэродромной авиации — для взлёта и посадки им нужна не специально подготовленная взлётная полоса, а лишь достаточная по размерам акватория или ровный участок суши

Недостатки

• одним из серьёзных препятствий регулярной эксплуатации экранопланов является то, что место их предполагаемых полётов (вдоль рек) очень точно совпадает с зонами максимальной концентрации птиц
• управление экранопланом отличается от управления самолётом и требует специфических навыков
• экраноплан «привязан» к поверхности и не может лететь над неровной поверхностью; этого недостатка лишён экранолёт
• хоть полет «на экране» и связан с меньшими энергетически затратами, нежели у самолета, однако процедура старта требует большей тяговооруженности, сравнимой с таковой у транспортного самолета, и соответственно применению дополнительных стартовых двигателей, незадействованных на маршевом режиме (для крупных экранопланов), либо особых стартовых режимов для основных двигателей, что ведет к дополнительному расходу топлива

История развития

[править] Открытие эффекта экрана и начало использования

В середине 1920-х годов авиаторы впервые столкнулись с экранным эффектом при взлёте и особенно при посадке самолётов-низкопланов. Было замечено некоторое увеличение подъёмной силы крыла, когда самолёт продолжал лететь над полем, как бы не желая садиться. Кроме того, экранный эффект иногда приводил к неприятностям. При движении вблизи экрана центр давления крыла перемещается к его задней кромке, что в случае недостаточной эффективности горизонтального оперения становится причиной аварии во время посадки самолёта.
Во время экспериментальных полётов в 1932 году на небольшой высоте над Северным морем тяжёлого двенадцатимоторного самолёта «Дорнье ДО-Х», крыло которого имело значительную хорду, было замечено уменьшение аэродинамического сопротивления и расхода топлива. Известный авиационный инженер, изобретатель и авиаконструктор П. И. Гроховский в 1932 году разработал проект экраноплана-амфибии с двумя двигателями, аэродинамическая компоновка которого характерна для некоторых экранопланов наших дней.
В 1935 году финский инженер Т. Каарио построил первый экспериментальный буксируемый аппарат с целью использования и изучения экранного эффекта. Сани-экраноплан Каарио имели крыло размером 2х2,6 м, установленное на лыжи. Экраноплан буксировали с помощью аэросаней.
Одной из первых отечественных работ, которая относилась к исследованиям экранного эффекта, является работа Б. Н. Юрьева «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Затем, уже в 1930-е годы, проводились теоретические исследования экранного эффекта В. В. Голубевым, Я. М. Серебрийским, Ш. Я. Биячуевым и другими.
При разработке экранопланов конструкторские фирмы многих государств столкнулись со множеством технических проблем, начиная от проблемы выбора антикоррозийных материалов и заканчивая проблемами устойчивости в полёте. Правительства этих стран отказались поддержать проекты, а разрабатывать «на свой страх и риск» фирмы не решились. Если конструкции и были разработаны, то так и остались в виде чертежей.
[править] Советские разработки

Все советские разработки экранопланов можно разделить на три группы:

• конструкции ЦКБ по СПК под руководством Ростислава Алексеева
• конструкции Роберта Бартини в авиационном КБ имени Г. М. Бериева в Таганроге (1968-1974)
• относительно небольшие экранопланы, в разработке которых принимали участие различные конструкторские бюро

Особняком стоят «любительские» конструкции, причём на этом уровне разработка экранопланов велась не только в СССР, но и в других государствах.
К идее экраноплана Ростислав Алексеев и Роберт Бартини пришли, развивая свои проекты, подступив к ней с разных сторон.
[править] Работы ЦКБ Ростислава Алексеева

Ещё 1 октября 1941 года Ростислав Алексеев защитил дипломную работу «Глиссер на подводных крыльях» . В 1951 году Алексеев и его помощники за разработку и создание судов на подводных крыльях были удостоены Сталинской премии. Так от идеи судов на подводных крыльях Ростислав Алексеев придвинулся вплотную к разработке аппарата, способного передвигаться по воде на скоростях, намного превышающих обычное судно.
В начале 60-х годов в Центральном конструкторском бюро по судам на подводных крыльях (ЦКБ по СПК) в лабораторных условиях проводились исследования экранного эффекта на малых буксируемых моделях и самоходных пилотируемых аппаратах.
Для работ по экранной тематике требовалась оснащённая научно-экспериментальная база. Поэтому на Горьковском водохранилище была построена специальная испытательная станция (база) ИС-2 с комплексом уникальных сооружений, многие были специально созданы для исследований особенностей экранного эффекта.
Первые самоходные модели экранопланов в ЦКБ по СПК были выполнены по схеме «тандем», когда два крыла на фюзеляже располагались одно за другим с целью обеспечения продольной устойчивости применением двух разнесённых крыльев.
В 1962 году в ЦКБ 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.
22 июля 1961 года на испытательной станции ИС-2 был выполнен первый полет первого отечественного экраноплана. Это был экранолёт СМ-1. В первом испытательном полете экраноплан СМ-1 пилотировал Р. Е. Алексеев, который был главным конструктором аппарата и начальником ЦКБ по СПК. К осени 1961 года техника пилотирования экраноплана была освоена до такой степени уверенности в надёжности аппарата, что Р. Е. Алексеев стал приглашать гостей из Москвы на демонстрационные полёты.
Полёты СМ-1 демонстрировались секретарю ЦК КПСС Д. Ф. Устинову, Председателю Госкомсудостроения Б. Е. Бутоме и Главкому ВМФ С. Г. Горшкову. Демонстрация оказалась убедительной настолько, что высокие гости выразили желание прокатиться на экраноплане, под личную ответственность Р. Е. Алексеева, и их желание исполнили.
По предложению Д. Ф. Устинова в начале мая 1962 года была организована демонстрация экраноплана СМ-2 Н. С. Хрущёву и другим членам правительства, которая проводилась на Химкинском водохранилище под Москвой, недалеко от дачи Н. С. Хрущёва (на берегу Икшинского водохранилища). Из Горького СМ-2 доставили на вертолёте Ми-10К («летающий кран»). Хотя во время показательных проходов СМ-2 не вышел на расчётный режим, экраноплан все-таки произвёл хорошее впечатление на Н. С. Хрущёва.
Возможно, благодаря этому вскоре была принята государственная программа, включающая разработку новых экранопланов, создание боевых экранопланов для ВМФ и других родов войск, а также строительство полноразмерного экспериментального экраноплана КМ.
В структуре ЦКБ по СПК была организована лётно-испытательная служба (ЛИС). В 1964—1965 годах осуществлялось проектирование и создание уникального, самого большого в мире летательного аппарата — экраноплана КМ, получившего у зарубежных спецслужб название «каспийский монстр» — так расшифровали американцы буквы КМ — корабль-макет — на борту экраноплана. Главным конструктором этого экраноплана был Р. Е. Алексеев, ведущим конструктором — В. П. Ефимов.
Экраноплан имел размах крыла 37,6 м, длину около 100 м. Один раз он взлетел с взлетной массой 544 тонны. Это было рекордом для любого существующего летательного аппарата. Лишь появившийся позднее самолёт Ан-225 «Мрия» смог перекрыть этот рекорд.
В 1966 г. КМ вышел на испытания, которые проводились на специально созданной испытательно-сдаточной станции на Каспийском море в районе города Каспийск (Дагестан).
В первом испытательном полёте экраноплан КМ пилотировали В. Ф. Логинов и Р. Е. Алексеев. Дальнейшие испытания проводили ведущие лётчики-испытатели Д. Т. Гарбузов и В. Ф. Трошин. Все эти работы проводились в системе Министерства судостроительной промышленности.
В 1972 году был построен первый реально работающий военный экранолёт «Орлёнок», предназначенный для переброски морских десантов на дальность до 1500 км. Всего было построено пять экранолётов типа «Орлёнок»: «Дубль» — для статических испытаний, С-23 — первый летный прототип из сплава К482Т1 (разработан после аварии произошедшей 22 ноября 1974), С-21, построенный в 1977 году, С-25, собранный в 1980 году и С-26, введённый в строй в 1983 году. Все они вошли в состав авиации ВМФ, и на их базе была сформирована 11-я отдельная авиагруппа непосредственного подчинения Главному штабу морской авиации («Орлята» могли подниматься в самолетном режиме на высоту до двух километров).
По некоторым данным, государственная программа предусматривала строительство 24 экранолётов типа «Орлёнок». Серийную сборку должны были осуществлять судостроительные заводы в Нижнем Новгороде и Феодосии. Однако этим планам не суждено было воплотиться. После смерти в 1984 году Министра обороны СССР Дмитрия Устинова, курировавшего наукоёмкое вооружение, все работы по выпуску и развитию этого перспективного транспорта были свёрнуты. Четыре изготовленных экземпляра «Орлёнка» до 2007 находились (в разной степени разукомплектованности) на базе ВМФ в городе Каспийск. В июне 2007 наиболее уцелевший экземляр был отбуксирован по Волге в Москву и установлен в музее ВМФ.
В 1987 году первый полет совершил ударный экраноплан-ракетоносец «Лунь». Он был вооружен шестью управляемыми противокорабельными ракетами «3М-80 Москит». После успешного окончания государственных испытаний «Лунь» был в 1990 году передан в опытную эксплуатацию. Однако распад Советского Союза привел к прекращению работ по этому направлению и расформированию 11-й авиагруппы экранопланов Черноморского флота.

Экранопланы и экранолёты сегодня

Буксируемый экраноплан на рейде Нижнего Новгорода


В 1990-е годы история с экранопланами получила совершенно неожиданный поворот. Проанализировав перспективность этого вида техники и придя к выводу о значительном отставании работ (за фактическим отсутствием таковых) в области экранопланостроения, конгресс США создал специальную комиссию, призванную разработать план действия по ликвидации «русского прорыва». Члены комиссии предложили обратиться за помощью… к самим русским и вышли напрямую в ЦКБ по СПК. Руководство последнего поставило в известность Москву и получило разрешение от Госкомоборонпрома и Министерства Обороны на проведение переговоров с американцами под патронажем Комиссии по экспортному контролю вооружения, военной техники и технологий МО РФ. Российская сторона любезно согласилась организовать посещение американскими исследователями базы в Каспийске, всего за 200 тысяч долларов, где они смогли без ограничений детально отснять на фото- и видеопленку подготовленный к вылету специально для этого визита «Орлёнок». После этого визита, американцы, сэкономив несколько миллиардов долларов, начали разработку своих собственных экранолётов.
В Китай разработки ЦКБ Ростислава Алексеева попали следующим образом: Дмитрий Синицын, ведущий аэродинамик ЦКБ, уволившись вместе с группой конструкторов в 1992 году, перешёл на работу в фирму "Амфистар", учреждённую тайваньским предпринимателем (ему принадлежит в ней 99,9% капитала). Этому предпринимателю принадлежат все патенты и разработки "Амфистара".[3]
В экранопланостроении помимо развития аэродинамической конфигурации, развиваются также специальные автоматические системы навигации и управления движением. Они включают в себя высокоточные приборы для измерения малых высотных параметров и имеют малую зависимость от различных погодных условий. Согласно проведенным экспериментам можно сделать вывод о том, что фазовый радиовысотомер является самым подходящим для малой высоты (от частей метра до нескольких метров) по сравнению с импульсными и частотными радиовысотомерами[4].

США

Компания «Боинг» в настоящее время разрабатывает экранолёт для переброски воинских контингентов и военной техники к местам конфликтов (проект Pelican). Он будет иметь длину 152 м и размах крыльев 106 м. Двигаясь на высоте 6 м над поверхностью океана, Pelican сможет перевозить до 1400 тонн груза на расстояние 16 000 км. Над землей он будет лететь на высоте около 6000 м. Ожидается, что экранолёт сможет брать на борт около 17 танков M1 Abrams.


Россия


На третьем международном гидроавиасалоне «Геленджик-2000», который проходил на Чёрном море с 6 по 10 сентября 2000, Авиационный военно-промышленный комплекс «Сухой» впервые продемонстрировал свою новую разработку — экранолёт С-90. Главный конструктор экранолёта Александр Поляков. Новый летательный аппарат предназначен для пассажирских и грузовых перевозок в интересах различных ведомств, в том числе силовых. Он может использоваться в трёх режимах — как самолёт, экраноплан и судно на воздушной подушке. Максимальный вес экранолёта в первом варианте 7900 кг, во втором — 9500 кг и в третьем — 10500 кг. Коммерческая нагрузка — 2500, 3100 и 4500 килограммов соответственно. Диапазон высот полёта — от 0,5 метра до 4000 метров. Дальность — свыше 3000 километров.
ЗАО «Арктическая торгово-транспортная компания» является научно-производственной компанией, специализирующейся в области разработок и создания экранопланов. Что немаловажно, компания занимается и эксплуатацией созданных машин: для транспортировки грузов в северные регионы России разработана Арктическая комплексная производственно-транспортная система, которая призвана обеспечить круглогодичную транспортировку экранопланами грузов в северные регионы России.[6] По словам гендиректора «Амфибийных транспортных технологий» Александра Бутлицкого, сейчас строятся малые пассажирские экранопланы Aquaglide, способные развивать скорость до 170 км/ч и вмещать пять человек. В «Амфибийных транспортных технологиях», всем желающим можно пройти обучение водителям для управления экранопланами, с выдачей аттестата, но для этого уже нужно иметь документы на право управления обычными судами, в соответствии с требованиями Морского регистра судоходства и IMO.
Военный инженерно-космический университет им. А. Ф. Можайского разработал проект тяжёлого экраноплана для возвращаемых воздушно-космических самолётов [7].
В фирме Георгия Бериева делают грузопассажирский Бе-2500. Малые и средние экранопланы собираются строить и строят в Комсомольске-на-Амуре, Иркутске, Москве, Нижнем Новгороде, Чкаловске.
В России экранопланостроение идёт очень медленными темпами, ограничиваясь выпуском небольшого количества машин малых размеров. Так ЗАО «АТТК» продает экраноплан «Акваглайд-5», рассчитанный на пять-шесть человек. Их выпущено уже 20. Хотя уже идёт разработка машин грузоподъемностью 20 т, кампания также планирует разработать более скоростной экраноплан Aquaglide-50 вместимостью до 44 — 48 человек, а затем — грузопассажирский Aquaglide-60.[8]
Южная Корея

В сентябре 2007 года правительство Южной Кореи объявило о планах строительства к 2012 году предназначенного для коммерческих целей крупного экраноплана. Ожидается, что аппарат будет способен перевозить до 100 тонн грузов со скоростью 250—300 км в час. Его масса будет равна 300 тонн, размеры — 77 метров в длину и 65 метров в ширину. На разработку экраноплана правительство выделяет на ближайшие пять лет 91,7 млн долларов. К разработке такого летательного аппарата, пишет агентство Ренхап, Южная Корея приступила ещё в 1995 году.[9]
Китай готов стать лидером в разработке экранопланов
Представители китайского Инженерно-строительного университета в Шанхае объявили, что заканчивают разработку проектов нескольких моделей экранопланов — высокоскоро*стных транспортных средств, летающих на небольшой высоте над поверхностью воды. Уже до конца этого десятилетия планируется начать опытное производство аппаратов грузоподъемностью от 10 до 200 т, а к 2017 году на регулярные транспортные перевозки выйдет более 200 экранопланов, способных перевозить грузы массой более 400 тонн. Подобные суда станут незаменимым средством для скоростного пассажирского и грузового сообщения между островами Юго-Восточной Азии. [2]

Владимир Гаврилов

Перспективы

У экранопланов-амфибий большие перспективы в области спасения людей, потерпевших бедствие на море. Единственное, чем в данной ситуации может помочь самолёт, — сбросить спасательный груз на воду; вертолёт обладает малой вместительностью, а водные суда — малой скоростью, а значит, и придут на помощь не сразу. Спасательный экраноплан может приводняться, а на его борту может размещаться целый медицинский центр для обеспечения помощи раненым. И такие проекты уже разрабатываются.
У экранопланов также большие перспективы в области пассажирских и грузовых перевозок, как международных, так и для внутренних нужд отдельных регионов и организаций. Международные «трассы» экранопланов будут в разы короче, чем используемые сегодня железнодорожные, автомобильные или морские маршруты.
Экранопланы могут быть использованы для перевозки грузов и участников научных экспедиций в Арктике и Антарктиде.
Разработаны проекты пассажирских грузоперевозок над акваториями и льдами Арктики[10]. Это позволит выполнять грузоперевозки в северных портах круглогодично, независимо от сезона.
Интересен экраноплан и военным, как и раньше, для переброса десанта и военной техники, а также обнаружения и уничтожения подводных лодок, пуска крылатых ракет.
Среди космических проектов использования экранопланов можно выделить два направления.

1. Проектирование экраноплана для запуска и приёма из космоса многоразовых аппаратов, типа «Буран», нуждающихся в высокой начальной скорости. Уже имеются проекты использования экранолётов в качестве самолётов-разгощиков в многоразовой космической системе.[7] Ожидается, что это приведёт к удешевлению запусков космических аппаратов.
2. Проектирование спускаемых, вездеходных аппаратов для исследования планет Солнечной системы.

Классификация в Международной морской организации

Российский экраноплан Aquaglide 2

В 1992—2002 годы в ИМО (Международная морская организация) при активном участии Российской Федерации была осуществлена работа по разработке, согласованию и введению в действие изменений в «Международные правила предупреждения столкновения судов в море» (МППСС-72), а также разработано первое международное «Временное руководство по безопасности экранопланов».
Тем самым было констатировано международное признание экранопланов как нового перспективного морского транспортного средства и создана юридическая основа для развития этого вида транспорта и его коммерческой эксплуатации на международных линиях.
В соответствии с классификацией ИМО, экранопланы подразделяются на три типа:

• Тип А — экранопланы, которые способны эксплуатироваться только на высотах действия «эффекта экрана» (высота полета не более размера хорды крыла);
• Тип В — экранопланы, способные кратковременно и на ограниченную величину увеличивать высоту полета над экраном;
• Тип С — экранопланы, способные на длительное время отрываться от экрана на неограниченную(???) высоту полета (экранолёты).

Для всех экранопланов основным режимом эксплуатации является полёт в непосредственной близости к поверхности с использованием «экранного эффекта» Это означает, что они постоянно находятся внутри сферы эксплуатации обычных судов и должны подчиняться «Международным правилам предупреждения столкновений судов на море». В связи с этим, совместным решением ИМО и Международной организации гражданской авиации (ИКАО) экраноплан рассматривается не как самолёт, который может плавать, а как судно, способное летать.
Поскольку некоторые экранопланы обладают способностью увеличивать высоту полёта за пределы действия «экранного эффекта» и даже летать на такой высоте, где действуют авиационные правила, то, для разделения сферы юрисдикции ИМО и ИКАО все экранопланы были разделены в «Руководстве» на три типа по их способности и наличию разрешения на эксплуатацию и за пределами высоты действия «экранного эффекта»:

• Тип А — судно, которое сертифицировано для эксплуатации только внутри зоны действия «экранного эффекта». Такие суда во всех режимах эксплуатации подчиняются требованиям ИМО;
• Тип В — судно, которое сертифицировано кратковременно и на ограниченную величину увеличивать высоту полёта за пределы действия «экранного эффекта», но на расстояние от поверхности, не превышающее 150 м (для перелёта через другое судно, препятствие или иных целей). Также подчиняется требованиям ИМО. Максимальная высота такого «перелёта» должна быть меньше, чем минимальная безопасная высота полёта воздушного судна по требованиям ИКАО (над морем — 150 м). Ограничение высоты в 150 м контролируется ИКАО;
• Тип С — судно, сертифицированное для эксплуатации вне зоны действия «экранного эффекта» при высоте, превосходящей 150 м. Подчиняется требованиям ИМО во всех режимах эксплуатации, кроме «самолётного». В «самолётном» режиме безопасность обеспечивается только требованиями ИКАО, с учетом особенностей экранопланов.