Легкие экранопланы. Особенности эксплуатации.
В соответствии с классификацией Международной Морской Организации (ММО) экранопланы подразделяются на три типа: Тип А: аппараты, предназначенные для эксплуатации только вблизи раздела двух сред; Тип В: аппараты, способные кратковременно увеличивать высоту полета для преодоления препятствий; Тип С: аппараты, способные совершать длительный полет как вблизи экрана так и в режимах свойственных самолетам. Поскольку для всех экранопланов основным режимом эксплуатации есть полет в непосредственной близости к поверхности моря, то они должны подчиняться Международным Правилам Предупреждения Столкновению Судов на море (МППСС 72). Поэтому совместным решением Международной Морской Организации (ММО) и Международной Авиационной Организации (ИКАО) экраноплан рассматривается не как гидросамолет, а как скоростное судно способное летать. В настоящее время большой интерес вызывают экранопланы типа А. При полете экраноплана практически отсутствуют продольные, вертикальные и боковые перегрузки свойственные самолетам, вертолетам и водоизмещающим судам. При движении вблизи экрана экраноплан не вызывает волнения, не наносит вред морской флоре и фауне, не размывает берега рек озер и морей. Экраноплан способен передвигаться над мелководьем, песчаными банками, пляжами, грунтом, травой, снегом, льдом и другими относительно ровными поверхностями. Применение поддува под крыло у экранопланов типа А позволяет экраноплану отрываться от поверхности, что способствует сокращению разбега и исключает надобность во взлетно-посадочных устройствах типа самолетного шасси, позволяет самостоятельно выходить на относительно ровные участки суши и песчаные отмели с уклоном до 5 градусов, сокращает разбег на воде.
Работы по проектированию экранопланов типа А на ПАО ТАНТК им. Г. М. Бериева производились в конце 60-х - начале 70-х годов 20-го столетия.
Эскизный проект вертикально взлетающей амфибии ВВА-14 авиаконструктора Р. Л. Бартини предусматривал наличие двух маршевых двигателей типа Д-ЗОМ и двенадцать двигателей типа РД36-35 для обеспечения вертикального старта. Вертикально взлетающая амфибия ВВА-14 должна была стать частью авиационного противолодочного комплекса, состоящего из собственно самолета, поисково - прицельной системы “Буревестник”, противолодочного оружия и системы заправки топливом на плаву. Комплекс предназначался для обнаружения и уничтожения подводных лодок противника, находящихся в районах удаленных от места вылета на 1200 -1500 км, как самостоятельно, так и во взаимодействии с другими силами и средствами ВМФ. ВВА-14 мог бы применяться в поисково-ударном, поисковом и ударном вариантах. Планировалось построить три опытных ВВА-14 . В производство запустили одновременно два экземпляра самолета, машины “1М” и “2М”. Проектирование двигателей РД36-35 для обеспечения вертикального старта производимое под руководством Архипа Люлька не было выполнено в срок, поэтому первый опытный самолет “1М” был выполнен без подъемных двигателей и предназначался для отработки и доводки аэродинамики и конструкции на всех режимах полета кроме вертикального взлета и посадки, исследования устойчивости и управляемости в полете, для отработки маршевой силовой установки и самолетных систем. Для обеспечения взлета и посадки с аэродрома на самолете установили шасси велосипедной схемы. Летные испытания первого этапа проводились с осени 1972 до лета 1973 года. Результаты их подтвердили, что устойчивость и управляемость машины в воздухе в пределах нормы и не хуже, чем у традиционных самолетов, что оригинальная аэродинамическая схема с крылом-центропланом вполне жизнеспособна, а маршевая силовая установка и основные системы работают надежно и обеспечивают выполнение испытательных полетов. Перспективы получения подъемных двигателей оставались весьма неопределенными и поэтому было принято решение установить на ВВА-14 пневматическое взлетно-посадочное устройство (ПВПУ).
Поплавки ПВПУ имели длину 14 м, диаметр 2,5 м, объем каждого составлял 50 м3. Они были спроектированы Долгопрудненским КБ агрегатов и изготовлены на Ярославском шинном заводе. Первый полет ВВА-14 с полным выпуском и уборкой поплавков в воздухе состоялся 11 июня 1975 года. Испытания производил экипаж в составе летчика- испытателя Ю. М. Куприянова и штурмана Л. Ф. Кузнецова. В период с 11 по 27 июня 1975 года в испытательных полетах было выполнено 11 выпусков-уборок ПВПУ. Особых проблем в поведении самолета в воздухе выпущенные поплавки не вызывали. Однако к этому времени интерес заказчика к ВВА-14 угас. Основное внимание стало уделяться совершенствованию уже поступившим на вооружение самолетам Ил-38, Ту-142 и гидросамолету-амфибии Бе-12. По предложению Р. Л. Бартини самолет “1М” необходимо было доработать в аппарат по типу экраноплана с подачей воздуха от дополнительных двигателей под центроплан.
На удлиненной носовой части фюзеляжа были установлены два двигателя ТРДД Д-ЗОМ с решетками управления на выходе. Поплавки пневматического взлетно-посадочного устройства (ПВПУ) заменили неубирающимися металлическими. Основное шасси демонтировали, а на поплавках установили четыре неубирающиеся одноколесные стойки перекатного шасси. Колеса носовых опор были самоориентирущимися, с механизмом стопорения в полете. Установили щитки задние центроплана, образовавшие с центропланом и боковыми стенками поплавков область, в которой газовые струи передних двигателей создавали воздушную подушку. Схему электрическую принципиальную управления щитками центроплана и элеронами разрабатывал автор статьи В. В. Шуваев. Были доработаны и другие системы “1М” - топливная, гидравлическая, система аварийного покидания. Полностью все работы по экраноплану 14М1П были закончены в декабре 1976 года, а затем машина была передана на испытания. Ведущим инженером по испытаниям был назначен И. К. Винокуров. В экипаж входили вначале летчик-испытатель Ю.М. Куприянов и штурман Л. Ф. Кузнецов, а в дальнейшем заслуженный летчик-испытатель СССР В. П. Демьяновский и бортинженер Э. В. Ведель.
Экспериментальный аппарат для изучения проблемы бесконтактного взлета - посадки. Испытания 14М-1П проводились на акватории Таганрогского залива Азовского моря, в 1976 г.
Из воспоминаний заслуженного летчика-испытателя СССР Владимира Павловича Демьяновского: “После первых гонок двигателей и отработки системы отклонения газовых струй двигателей начались наземные пробежки. На грунтовой полосе заводского аэродрома из-за отсутствия тормозов и засасыванием пыли поддувными двигателями расчетных скоростей для взлета получить так и не удалось, мореходные испытания показали, что после выхода на динамическую подушку экраноплан сильно поднимает нос, но сама машина шла устойчиво. После пробежек на воде, перед выходом на гидроспуск из-за внезапно усилившегося южного ветра возникла необходимость торможения экраноплана 14М1П, а тормозов не было. В. П. Демьяновский включил реверс маршевых двигателей в результате возникшая за экранопланом 14М1П волна прошла над ним и вода попала в передние двигатели. В. П. Демьяновский отмечает, что двигатели выдержали и это испытание и в течение 2 минут температурные параметры остались в пределах тактико-технических характеристик двигателей ТРДД Д-ЗОМ. Двигатели это испытание выдержали успешно. На стенде в ЦАГИ, при испытаниях гидродинамической модели, возможность такого случая не рассматривалась”.
После завершения рулежных испытаний на суше и на воде из-за отсутствия финансирования дальнейшие работы по аппарату 14М1П были приостановлены. Несколько лет он без укрытия на дальней стоянке аэродрома подвергался климатическому воздействию и в дальнейшем его останки разместили в музее авиационной техники в Монино.
В соответствии с классификацией Международной Морской Организации (ММО) летательный аппарат 14М1П является классическим экранопланом типа А. Имея более высокие скорости и мореходные качества, чем водоизмещающие суда, экранопланы приближаются по скорости к самолетам, с преимуществом перед ними, в виде возможности взлета и посадки с воды, при значительном волнении, длительного и устойчивого полета на весьма малых высотах без применения систем автоматической стабилизации и управления, а также самостоятельного выхода на берег, базирования на нем, движения по нему и схода с берега. В случае аварийной ситуации (отказ силовой установки) скорость экранолета снижается, он плавно приводняется и далее ведет себя как водоизмещающее судно.
Специалисты «Арктической торгово-транспортной компании» (ЗАО «АТТК») разработали и внедрили в серийное производство легкий пассажирский экраноплан «АКВАГЛАЙД-5», получивший сертификат Российского Морского Регистра Судоходства. В соответствии с классификацией Международной Морской Организации (ИМО).
«АКВАГЛАЙД-5» относится к аппаратам типа А. Его крейсерская скорость 32 мили/час (около 170 км/ч) сопоставима с вертолетом или скоростным поездом. При этом по потреблению бензина (менее 32 литров на 100 км пути) “АКВАГЛАЙД-5” можно сравнить с большим грузовым автомобилем. При полете экраноплана практически отсутствуют продольные, вертикальные и боковые перегрузки, свойственные самолетам вертолетам и водоизмещающим судам. Подобного комфорта не обеспечивает ни одно водоизмещающее скоростное транспортное средство. При движении вблизи экрана аппарат не вызывает волнения, не наносит вред морской флоре и фауне, не размывает берега рек, озер и морей. “АКВАГЛАЙД-5” способен передвигаться над мелководьем, песчаными банками, пляжами, грунтом, травой, снегом, льдом и другими относительно ровными поверхностями. Благодаря поддуву под крыло от воздушных винтов “АКВАГЛАЙД-5” отрывается от поверхности, что способствует сокращению разбега и исключает надобность во взлетно- посадочных устройствах типа самолетного шасси. Это позволяет самостоятельно выходить на относительно ровные участки суши и песчаные отмели с уклоном до 5 градусов, сокращает разбег на воде. Такие возможности дают возможность использовать его в местах, не доступных другим судам, Для спуска экраноплана на воду или подъема из воды нет необходимости применять транспортные средства или подъемные механизмы.
Поскольку при эксплуатации экраноплана нет необходимости в сооружении портов, взлетно- посадочных полос или причалов, для ввода их в эксплуатацию не требуется много времени. Это является дополнительным преимуществом при их дислокации в местах с неразвитой инфраструктурой, мелководье или акваториях, загроможденными подводными препятствиями. В случае возникновения чрезвычайных ситуаций выбрать площадку для посадки экраноплана гораздо проще, чем для самолета. В зависимости от погодных условий или загруженности водных путей можно использовать или сочетать различные режимы движения экраноплана: водоизмещающий, глиссирующий с различной интенсивностью поддува или крейсерский. Поскольку экраноплан классифицируется как судно, для его водителя достаточно минимальной подготовки и удостоверения судоводителя. Экраноплан можно использовать: - в качестве такси на короткие и средние расстояния и скорой помощи ; - для скоростных перевозок грузов и пассажиров; - для сообщения между островами, доставки почты; - для спорта и отдыха; - для перевозки скоропортящихся продуктов; - для обслуживания бизнесменов и чартерных рейсов; - для ох раны окружающей среды патрулирования побережья и охраны правопорядка; - для пожаротушения, быстрой эвакуациилюдей и других целей . (Журнал “Крылья Родины” №8, 2006 г.)
В монографии авторов Панченков А. Н., Драчев П. Т, Любимов В. И. “Эспертиза экранопланов”, Нижний Новгород, , Типография ООО “Поволжье”, 2006 г. приводятся сведения об испытаниях экранолета типа В ЭЛ-7 “Иволга”.
Экраноплан Иволга-7 на озере Байкал.
В1995-1998 г г.. в Москве на территории ФГУП ЦНИИ “Комета” коллективом ЗАО “КОМЕТЕЛ” был разработан и в кооперации с ведущими предприятиями авиационной и космической промышленности построен опытный образец экранолета типа В ЭЛ-7 “Иволга”. Разработка проекта, постройка и испытания опытного образца экранолета ЭЛ-7 “Иволга” проводились под руководством главного конструктора экранопланов, к. т. н. В. В. Колганова. Начиная с 2001 года проводились эксплуатационные испытания опытного образца на Иркутском водохранилище, озере Байкал, реках Лена и Ангара. За этот период экранолёт в режиме полета (высота 3 м) наработал 206 часов и перевез 78 пассажиров. По результатам проведенных испытаний подтвердилась работоспособность научно-технических и конструкторских решений, заложенных в экранолет ЭЛ-7 “Иволга”. Установлено, что экранолет обладает продольной и боковой устойчивостью во всем диапазоне высот полета, в том числе на высотах со слабым проявлением экранного эффекта (5-10 м), прост в управлении и даже “прощает” грубые ошибки пилотирования. Общий налет экранолёта за время оценочных испытаний составил более 70 ходовых часов (более 4000 км). 20 августа 1999 года перед первым полетом экранолета был продемонстрирован его сход с берега на воду и последующий выход на берег в режиме динамической воздушной подушки, соответствующем режиму руления, а также полет над водной поверхностью. 14 декабря 1999 года был выполнен первый демонстрационный полет с маневрированием на поддуве воздуха, полет в экранном режиме с поддувом и без поддува воздуха и полет в самолетном режиме. Во время испытаний взлетный вес опытного образца составил 3700 кг. Он полностью соответствовал расчетной грузоподъемности. В экранном режиме движения при взлетном весе 3700 кг была достигнута скорость 190 км/ч, а с двумя пассажирами на борту (3400 кг) - 200 км/ч. За время испытаний отработано управление экранолетом при движении в режиме аэросаней (до 80 км/ч) и техника пилотирования при маневрировании по курсу, скорости и высоте при бесконтактном движении на поддуве и полетах в экранном режиме, опробованы самолетные режимы полета. По оценке водителей-испытателей управляемость экранолета хорошая. Развороты в зоне действия экранного эффекта выполнялись при полете на высотах до 1,5 м с креном до 15° и при полетах на высотах 3,5 и более метров, вплоть до выхода из зоны действия экранного эффекта (более 10м) с креном 30-50°. 10 февраля 2000 года экранолет “Иволга” совершил полет по маршруту Иркутск-Листвянка- Байкальск-Иркутск. Общая протяженность маршрута 180 км. В 16:45 экранолет легко оторвался от снежного наста и на высоте 1,5-2 м над заснеженным водохранилищем полетел на юг в сторону Байкала. Около 50 км до поселка Большая Речка полет проходил над заснеженной целиной. А затем начинается чистая вода за 12 км от Байкала. Вытекающие из озера Байкал быстрые воды никогда не замерзают. Но при температуре -20-30 °С над Ангарой поднимался туман до высоты около 4 м. Поэтому экранолету “Иволге” пришлось лететь над туманом на пяти метрах над водой. Перед Байкалом туман исчез. Озеро отделяется от чистой воды кромкой льда высотой 1,5 м. А на Байкале - чистый лед, с небольшой высоты он кажется черным, и видны длинные внутренние трещины. Над Байкалом полет проходил на высоте 10 м. Крейсерскую скорость 170-180 км/ч держали по 10-20 минут при полете с небольшим креном. При обходе препятствий высота достигала 15 м, а крены 30-40°. Диапазон скоростей “Иволги” - 70-195 км/ч. Расход топлива двух двигателей - 70-80 л/час при полете на высоте 10 метров. При полете на высоте 1 м расход снижался почти вдвое, равен 30-35 л/час. Надо сказать, что Ангара и Байкал - самое подходящее место для испытаний экранолетов в экстремальных условиях. Летом здесь может быть большая волна и отмели с различным грунтом на берегу. Зимой можно осуществить взлет и посадку со снега, с гладкого льда и даже с чистой воды (и это при минус 35-40°С). А при желании - с воды покрытой тонким льдом. В полете по маршруту Иркутск-Листвянка-Байкальск-Иркутск экипаж экранолета “Иволга" совершал посадки в районе Листвянки - на лед озера Байкал - на снег - у Большой Речки. В 18:00, экранолет совершил посадку в Молодежном и зарулил на стоянку испытательной базы. Протяженность перелета составила 200 км. Осенью 2000 года был совершен взлет, полет и посадка при высоте волн 1 м (3 балла) и взлетной массе экранолета более 3500 кг. Испытания показали, что экранолет “Иволга“ при движении в зоне действия экранного эффекта имеет существенно большее аэродинамическое качество (К=25) по сравнению с самолетными режимами (К=11-12) при тех же скоростях полета, что обуславливает значительное увеличение технической дальности полета на малых высотах при одинаковом взлетном весе и запасе топлива. Средний расход топлива по маршруту с переменным профилем полета и маневрированием по курсу и высоте составляет 25 литров бензина Аи-95 на 100 км пути при взлетном весе 3700 кг и 8 пассажирах на борту и скорости 150- 180 км/ч, при движении в “самолетном” режиме -75-90 литров бензина Аи-95 на 100 км пути. Результаты испытаний экранолета “Иволга" позволили выявить эксплуатационные качества экранолетов, которые значительно расширяют сферу действия водного транспорта: -благодаря высокому аэродинамическому качеству экранолеты имеют низкую потребную тягу на маршевых режимах движения при высокой скорости и по топливной эффективности (и при той же размерности, и при тех же скоростях) превосходят самолеты и вертолеты в 4-7 раз, водоизмещающие суда и аппараты на воздушной подушке в 2-4 раза и автомобили соответствующей грузоподъемности с улучшенной проходимостью на 15-30%; -обеспечивают круглогодичную эксплуатацию на реках, водоемах и морях при высоких авиационных скоростях движения; -не требуют для своего перемещения подготовленной в инженерном отношении поверхности, что равносильно эксплуатации на бездорожье; -значительно безопаснее по сравнению с воздушным транспортом при отказе систем, поскольку позволяет осуществить немедленную посадку с малой высоты; -высокоэкологчны в маршевом движении не имеют контакта с поверхностью и не оставляют следов; -при полете над ровной поверхностью обеспечивают комфорт из-за отстутствия качки и болтанки. Экономическое, экологическое и социальное состояние Сибирских и Дальневосточных регионов, сложные климатические условия и малая плотность населения на огромных территориях требуют создания и внедрения новых видов транспорта, которые могли бы обеспечить круглогодичное снабжение всем необходимым населенных пунктов Сибири и Дальнего Востока. Такими транспортными средствами должны стать амфибийные суда на воздушной подушке и экранопланы.
Большой интерес к экранопланам проявляет Китай. В 1961 году, по решению правительства Китая, был создан Исследовательский институт специальных летательных аппаратов CSVRI (Chinese Special Vehicles Research Institute), которому и поручили проведение исследовательской и практической работы по гидроавиации и амфибийной технике. Эта дата может считаться началом истории работ в Китае по экранопланам. В первые дни марта 2010 года авиационный мир облетела сенсационная новость: китайская компания Hengchuan Group (провинция Цзянсу) подписала соглашение с Объединенными Арабскими Эмиратами (ОАЭ) на поставку 17 экранопланов. В сообщении подчеркивалось, что Китаю принадлежат права на интеллектуальную собственность и экранопланы будут полностью изготовлены на китайских предприятиях. Одно перечисление проектов китайских экранопланов указывает на то, что это транспортное средство востребовано: Проект “902”, Проект “705”, Проект “751”,
Экранопланы серии XTW,
Экранопланы серии TY (Tianyi), Экранопланы серии ТХ, TSN(AD-606) («Тяньшиняо»), Экраноплан SDJ1, Экраноплан DXF-100, Экраноплан DY-1(DY-806), Экраноплан YH-7, Экраноплан университета Тунзи “Авианесущий эраноплан”.
Экраноплан университета Тунзи “Авианесущий эраноплан”.
Выводы: 1. Испытания экраноплана 14М1П подтвердили возможность использования газодинамического поддува для взлета и посадки экраноплана (самолета) с взволнованной поверхности. 2. Развитый центроплан экраноплана 14М1П опирается на два поплавка, а это наиболее устойчивая катамаранная схема судна на воде, что обеспечивало устойчивость экраноплана при базировании на воде. 3. Применение составного крыла на экраноплане 14М1П показало его жизнеспособность и технологические преимущества при строительстве летательных аппаратов. Указанные в пунктах 1, 2, 3 настоящих выводов конструкторские решения, примененные на экраноплане 14М1П, позволили создать серию экранопланов, как в России (ЭК-12П “Иволга”, а на основе экраноплана ЭК-12П “Иволга” Стерх-10),
Экраноплан Стерх-10 (Орион 20)
а также и в Китае (TY1).
Источники: 1. Книга “95 лет авиастроению в Таганроге (1916-2011)”, С.Н.Емельянов, А.Н.Заблотский, А.И.Сальников, Москва, ООО “Рекламное агенство АлексВ”, 2011 г. 2. Журнал “ Аэрокосмическое обозрение”, №6, 2010 г., 109507, Москва, а/я 38, ООО “Издательская Дом “Бедретдинов и Ко” тел: (495)980-50-58. 3. Журнал “ Аэрокосмическое обозрение”, №5, 2013 г., 109507, Москва, а/я 38, ООО “Издательская Дом “Бедретдинов и Ко” тел: (495)980-50-58.