Аппараты, использующие экранный эффект
В 1920-е годы во
время испытаний самолетов с крылом, прикрепленным к нижней части фюзеляжа (тип низкоплан), конструкторы заметили, что подъемная сила крыла
при посадке несколько увеличивается и в результате машина продолжает лететь над
полем, как бы не желая садиться. Подобный эффект даже
порой приводил к авариям. Центр давления крыла (точка приложения подъемной
силы) в этом случае перемещается к его задней кромке, и самолет может
опрокинуться.
Дальнейшие
исследования показали, что между крылом самолета и поверхностью земли воздух
сжимается и становится плотнее. Так возникает дополнительная подъемная сила,
которая и поддерживает аппарат в воздухе. Открытое явление назвали экранным
эффектам. Экраном являлась поверхность земли или воды. В 1922 году появилась
одна из первых работ об экранном эффекте - статья Б.Н. Юрьева "Влияние
Земли на аэродинамические свойства крыла". В 1930-е годы изучением эффекта
занимались В.В. Голубев, Я.М. Серебрийский,
Ш.А. Биячуев, Н.А. Черномашинцев.
В СССР не
ограничились теоретическими исследованиями. Началась разработка летательного
аппарата, использующего экранный эффект. Такие машины - в дальнейшем их назвали
экранопланами и экранолетами
- казались очень выгодными. Логика проста: чем меньше высота полета, тем
существеннее влияние экрана и, следовательно, выше несущая способность крыла. В
результате для экраноплана нужны двигатели в два-три
раза менее мощные, чем для самолета той же грузоподъемности. Довольно тяжелый
летательный аппарат достаточно оснастить обычным автомобильным мотором.
Экранопланы позволяют решить
целый комплекс проблем, они оборудованы для этого всем необходимым. На них
имеется сложнейшая аппаратура для поиска пострадавших, члены экипажа за пять
минут могут развернуть мореходные надувные лодки с подвесными моторами, которых
здесь до пятнадцати. А начать движение к цели летающий корабль может уже через
четверть часа после получения приказа.
Экраноплану при дрейфе не
страшен ураганный ветер силой до
Рисунок 222. Экраноплан «Спасатель»
Задуманный поначалу
как машина уничтожения, теперь он с успехом может использоваться как техника
для спасения людей. Немаловажно и то обстоятельство, что ему не нужны аэропорты
с их дорогостоящим оборудованием - он может приводниться, где захочет экипаж.
До середины
1990-х годов точной классификации этих летательных аппаратов - экраноплан или экранолет - не
существовало, так как для них не требовался сертификат лётной годности.
Создавались такие машины для экспериментов и в военных целях; коммерческих и
пассажирских рейсов они не выполняли.
В конце XX века
появился Кодекс безопасности для экранопланов,
утвержденный Международной морской организацией (ММО). В соответствии с
Кодексом все аппараты, использующие экранный эффект, делятся на три типа.
Тип А - экраноплан. Он даже
теоретически не может выйти за пределы экранного эффекта.
Тип В - экранолет. Он способен летать
за пределами влияния экранного эффекта и даже на короткое время подниматься на
ограниченную высоту.
Тип С - экранолет. В нем используется
экранный эффект только для взлета и посадки.
Впервые в мире
сертификат летной годности получил экраноплан "Амфистар" (тип А), созданный в Нижнем Новгороде под
руководством Д.Н. Синицына. "Амфистар" оснащен автомобильным двигателем, имеет автоматическую
систему сохранения заданной высоты полета.
НПО "Центральное КБ по судам на подводных крыльях" (г.Нижний Новгород, Россия) разработана целая серия экранопланов различного назначения: пассажирский, грузовой, спасательный, на которых установлены двигатели типа НК. Доработка и модернизация двигателей, обеспечивающая их высокую надежность при эксплуатации в морских условиях, выполнена специалистами ОАО КПП "Авиамотор". Основными достоинствами этих двигателей являются:
· высокая равномерность окружного поля температур газов перед турбиной;
· коррозионностойкие титановые сплавы на основных деталях компрессора;
· умеренная температура газов на выходе из сопла;
· низкий уровень шума;
· большой ресурс взлетного режима;
· простота обслуживания и низкая стоимость ремонта.
На Международном авиакосмическом
салоне в подмосковном Жуковском в 2001 году среди мощных скоростных
истребителей и гигантских транспортных и пассажирских самолетов не затерялся и
обратил на себя внимание необычного вида небольшой летательный аппарат "Иволга" (Тип В) - первый в
мире легкий многоместный гражданский экранолет
(рис.555). Его иногда называют гидросамолетом, между тем он одинаково успешно
взлетает (и садится) не только с воды, но и с грунта, со снега и льда, и даже с
заболоченных участков.
Рисунок 333.Легкий многоцелевой гражданский экранолет
"Иволга"
Экранолет весит
Главное же достоинство "Иволги"
- способность летать над самой землей, демонстрируя замечательные свойства экранолета. При полете на высоте менее одного метра его
крылья создают гораздо большую подъемную силу, чем на
других высотах. Этот так называемый эффект влияния экрана уже давно
используется для создания летательных аппаратов высокой грузоподъемности. У экранолета отличные технические данные: он поднимает груз в
2-3 раза тяжелее, чем самолет того же веса и мощности, а по экономичности
сравним с грузовым автомобилем или небольшим катером. На скорости до 50-
Большая грузоподъемность, высокая
скорость, низкий расход топлива, простота управления, невысокая стоимость,
обусловленная применением новых экономичных технологий и недорогих материалов,
а главное - возможность использовать экранолет в
условиях бездорожья зимой и летом, вызывают большой интерес к этой машине
спасателей МЧС, связистов, геологов, полярников, словом, всех тех, кто работает
в отдаленных труднодоступных районах.
Первые ходовые испытания экранолета "Иволга" проходили летом 1998 года на
Москве-реке в Нагатинской пойме (рис.444). Аппарат
хорошо показал себя как глиссер и на режимах аэродинамической разгрузки, когда
под крыло с помощью поддува подается воздушный поток.
Он направляется вниз (к экрану), уплотняется и создает статическую воздушную
подушку. Затем мощность двигателей увеличивается, и аппарат начинает
перемещаться с использованием экранного эффекта.
Рисунок 222. Первые ходовые испытания
Испытания в зимних условиях по
предложению заказчика - Верхне-Ленского речного
пароходства, намеревавшегося приобрести 25 экранолетов,
- решили провести в Сибири. Надо сказать, что самое подходящее место для
испытания этих машин в экстремальных условиях - это Байкал: летом на озере
бывает большая волна, много отмелей, а зимой для взлета и посадки даже при
трескучих морозах есть открытая вода. В 1970-1990 годах здесь не раз испытывали
экспериментальные образцы экранолетов Иркутского
политехнического института и экранопла ны А. Н. Панченкова.
Свой первый трансконтинентальный перелет
из Европы в Азию (от Москвы до Иркутска) экранолет
"Иволга" совершил на высоте
Испытания "Иволги" на Иркутском
водохранилище начались 20 февраля 1999 года (рис.44). Экранолет
легко маневрировал на земле, взлетал и садился на стеклопластиковые поплавки,
не вызывая нареканий своих создателей.
Рисунок 22. "Иволга" на льду Иркутского водохранилища.
Когда же с наступлением навигации
акватория водохранилища стала для "Иволги" настоящим испытательным
полигоном, начались проблемы с двигателями: они не давали и половины своей
номинальной мощности. Тогда 150-сильные отечественные моторы ЗМЗ-4064.10
заменили двумя более надежными немецкими автомобильными двигателями BMW
мощностью по
10 февраля 2000 года экранолет
с экипажем из пяти человек совершил полет по маршруту Иркутск - Листвянка -
Байкальск - Иркутск протяженностью
Зимой Байкал отделяется от Ангары полутораметровым
ледяным наносом. Оставив его позади, экранолет
полетел над озером на высоте
Испытания экранолета
"Иволга" еще раз убедили всех, что такие машины, способные
передвигаться в трех средах: по воде, по суше и по воздуху, могут стать наиболее
эффективным транспортом в малонаселенных труднодоступных районах Сибири,
северной тундры и Заполярья. По последним сведениям, Верхне-Ленское
и Обь-Иртышское речные
пароходства заказали уже 70 экранолетов.