Эффект экрана: открытие, разработки [от makc-barmaley]

IndLife | 12 сентября 2007 г. |

Интересно | 11476 просмотров | 7 баллов ?

Экранопла́н — высокоскоростное транспортное средство, летательный аппарат, подобный самолёту, но летающий в пределах действия аэродинамического экрана, то есть на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности воды, земли, снега или льда. По сравнению с самолётами у экранопланов сильно уменьшена площадь крыльев.

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 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.

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.

По сути, экранный эффект — это та же воздушная подушка, только образуемая путём нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком. То есть «крыло» таких аппаратов создаёт подъёмную силу не за счёт разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолётов), а за счёт повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (1-1,5 метра).

Эффект экрана связан с тем, что возмущения (рост давления) от крыла достигают земли (воды), отражаются и успевают дойти до крыла. Таким образом, рост давления под крылом получается большим. Скорость распространения волны давления, конечно, равна скорости звука. Соответственно, проявление экранного эффекта начинается с

L* V,

2h*v

где L — ширина крыла (хорда крыла), V — скорость звука, h — высота полёта, v — скорость полёта.

Чем шире крыло, ниже скорость полёта и высота — тем выше экранный эффект. Например, максимальная дальность полёта экранолёта «Иволга» на высоте 0,8 м составляет 1150 км, а на высоте 0,3 метра с той же нагрузкой — уже 1480 км.

Традиционно на скоростях полётов у самой земли принято считать высотой действия экрана половину хорды крыла. Это даёт высоту порядка метра. Но у достаточно больших экранопланов высота полёта «на экране» может достигать 10 и более метров.

Центр давления (общая точка приложения силы) экранного эффекта находится ближе к задней кромке, центр давления «обычной» подъёмной силы — ближе к передней кромке, поэтому, чем больше вклад экрана в общую подъёмную силу, тем больше центр давления смещается назад. Это приводит к проблемам балансировки. Изменение высоты меняет балансировку, изменение скорости — тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Поэтому управление экранопланом требует специфических навыков.

Достоинства экранопланов:

1 высокая экономичность и более высокая грузоподъёмность по сравнению с самолётами

2 достаточно высокая скорость

3 экранолёты по скоростным, боевым и грузоподъёмным характеристикам в разы превосходят суда на воздушной подушке и суда на подводных крыльях

4 для военных немаловажна малозаметность экраноплана на радарах вследствии полёта на низких высотах, быстроходность, невосприимчивость к противокорабельным минам

5 экранопланы 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

6 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.

7 современные экранопланы-амфибии гораздо безопаснее обычных самолётов: в случае обнаружения неисправности в полёте амфибия может сесть на воду даже при сильном волнении

Недостатки:

1 одним из серьёзных препятствий регулярной эксплуатации экранопланов является то, что место их предполагаемых полётов (вдоль рек) очень точно совпадает с зонами максимальной концентрации птиц

2 управление экранопланом отличается от управления самолётом и требует специфических навыков

3 экраноплан «привязан» к поверхности и не может лететь над неровной поверхностью; этого недостатка лишён экранолёт

Конструкции экранопланов

В конструкциях экранопланов можно выделить две школы: советскую (Ростислав Алексеев) с прямым крылом и западную (Александра Липпиша) с треугольным крылом (углом назад, то есть с обратной стреловидностью) с выраженным обратным поперечным V. Схема Р. Е. Алексеева требует большей работы по стабилизации, но позволяет двигаться с большими скоростями и в самолётном режиме.

Схема Липпиша включает средства снижения избыточной устойчивости (крыло с обратной стреловидностью и обратное поперечное V), что позволяет снизить недостатки балансировки экраноплана в условиях небольших размеров и скоростей.

«Орлёнок» — транспортно-десантный экраноплан, разработаный в конструкторском бюро Р. Е. Алексеева. Особенности конструкции

«Орлёнок» предназначен для переброски морских десантов на дальность до 1500 км, он взлетает при высоте волн до 2-х метров и развивает скорость 400—500 км/час. Аппарат способен принять на борт до 200 морских пехотинцев с полным вооружением или две бронированные машины (танк, БТР, БМП). Благодаря конструктивной схеме, экраноплан может свободно преодолевать минные и сетевые защитные заграждения просто перелетев над ними. Погрузка и выгрузка людей и техники осуществляется через откидывающуюся вправо носовую часть.

В 1972 году начались летные испытания «Орлёнка», в ходе которых он продемонстрировал свою живучесть. В одном из полетов от удара о воду у экраноплана оторвалась корма с килем, горизонтальным оперением и маршевым двигателем. Однако пилоты вовремя среагировали, увеличив обороты носовых взлетно-посадочных двигателей, и смогли довести машину до берега. После этой аварии хрупкий конструкционный материал К482Т1 был заменен на алюминиево-магниевый сплав АМГ61.

Всего было построено пять экранопланов типа «Орлёнок»:

«Дубль» — для статических испытаний

С-23 — первый летный прототип из сплава К482Т1

С-21 (1977)

С-25 (1980)

С-26 (1983)

Все «Орлята» вошли в состав авиации ВМФ, на их базе была сформирована 11-я отдельная авиагруппа непосредственного подчинения Главному штабу морской авиации.

В середине 1980-х 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, где был установлен в музее ВМФ.

Лунь (проект 903) — экраноплан-ракетоносец массой 400 т. разработаный в конструкторском бюро Алексеева.

Разработка экраноплана велась с начала 70-х на основе конструктивной схемы экраноплана «КМ». Первый корабль был спущен на воду в 1987. «Лунь» был вооружен шестью управляемыми противокорабельными ракетами «Москит». После успешного окончания государственных испытаний «Лунь» был в 1990 году передан в опытную эксплуатацию.

Второй корабль также закладывался как ракетоносец, но распад Советского Союза негативно сказался на финансировании военно-промышленного комплекса. Несмотря на попытки завершить постройку второго экраноплана как спасательного судна, денег найдено не было и работы по этой теме были свёрнуты.

Поделитесь с друзьями:

Смотрите также:

Авиация Военно-морской флот

{Оставить комментарий}

У меня есть фото этих кораблей со спутника - они стоят в порту Каспийска, на базе для кораблей на воздушной подушке. По крайней мере "Лунь" и "Орлёнок" там. Несколько часов ушло на поиск в гугель-мапсе :-))
Кстати КМ обозначало "корабль-макет", работы над экранопланом "Лунь" официально были прикрыты легендой что это корабль-макет для обкатки реактивных двигателей гидросамолётов. Когда пиндосы своим спутником засекли перемещение КМ по Каспию они долго не могли понять ЧТО ЭТО - самолёт, корабль, и как этому противодействовать. Начали искать информацию по каналам ЦРУ, и нашли только сокращение "КМ" (ЦРУ не только террор-атаки прошляпить умеет, но и промышленные разведданные). И с перепугу решили что это "Каспийский Монстр". Как до сих пор он у них и называется.

Эффект экрана: открытие, разработки [от makc-barmaley]

Смотрите также:

Авиация Военно-морской флот

{Оставить комментарий}

Комментарии:

{Оставить комментарий}