Создание экранопланов: от прошлого века до наших дней
Экраноплан - многорежимное транспортное средство-амфибия, которое позволяет обеспечить связь с «большой землей» труднодоступных прибрежных населенных пунктов, организовать доставку туристов от аэропортов к зонам отдыха, нефтяников - к затерявшимся в тундре буровым вышкам, а также решать множество других задач, в том числе по освоению водного пространства России. Специалисты ФГУП «Крыловский государственный научный центр» (КГНЦ) разработали проекты экранопланов, реализация которых может значительно улучшить состояние отечественной системы водного транспорта.
С. М. Ганин,
начальник сектора аэродинамики ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
Развитие скоростного флота в первой половине ХХ в. привело к массовому созданию кораблей и судов с динамическими принципами поддержания (КДПП). Исторически первыми в этом перечне были глиссирующие суда; позже были созданы суда и корабли на подводных крыльях, аппараты на воздушной подушке, аппараты с эффектом увеличения подъемной силы при движении вблизи экранирующей поверхности - экрано-планы (ЭП).
История изучения экранного эффекта
В нашей стране с 1920-х годов работы по изучению влияния поверхности земли на характеристики крыла и летательного аппарата в целом проводились в Центральном аэрогидродинамическом институте им. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). Публикации по околоэкранной аэродинамике открыла работа начальника аэродинамического отдела ЦАГИ Б. Н. Юрьева «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла», опубликованная в № 1 журнала «Вестник воздушного флота» за 1923 г. Проведенные исследования показали, что вблизи земли подъемная сила, сопротивление и мо-ментные характеристики крыла зависят от высоты полета, причем при приближении к земле возрастает аэродинамическое качество, главным образом за счет увеличения подъемной силы.
Первое практическое использование экранного эффекта, по-видимому, принадлежит немецким специалистам, которые в 1932 г. на гигантском по тем временам гидросамолете Domier Do-X выполнили полеты на высоте 10 м и
показали, что расход топлива при этом оказывается существенно меньшим, чем при полетах на большей высоте.
В послевоенные годы в ряде стран многократно предпринимались попытки создать специализированные аппараты, использующие экранный эффект.
В нашей стране инициатива создания скоростных транспортных средств, использующих аэродинамические силы на крыльевых элементах, движущихся вблизи поверхности воды, принадлежит Р. Е. Алексееву. Работы по созданию новой техники начались в конце 1950-х годов, когда стало ясно, что для скоростей, существенно превышающих 60 уз., невозможно создать эффективное судно с гидродинамическими силами поддержания.
Специалисты ЦНИИ им. акад.
А. Н. Крылова начали работы по экра-нопланам практически одновременно с конструкторами Центрального конструкторского бюро по судам на подводных крыльях ЦКБ по СПК, г. Горький. Достаточно хорошая информированность специалистов о тенденциях развития флота предопределила начало плановых и инициативных работ по экраноплан-ной тематике в нескольких подразделениях института. Чтобы изучить вопросы возможностей и перспективы использования экранопланов в интересах народного хозяйства и Военно-морского флота (ВМФ) страны, создания специализированного экспериментального оборудования, методов проведения исследовательских работ и обеспечения упреждающего научно-технического задела по тематике был выполнен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР).
Первые собственные проработки вариантов скоростных боевых кораблей-экранопланов «самолетного» типа и схемы «тандем» были созданы по теме А-УП-100. Позднее были выполнены научно-исследовательские работы (НИР) А-1-171 «Разработка перспективных моделей транспортных скоростных судов для морского и речного флота Советского Союза» и А-Х-158 «Совершенствование компоновочных схем экранопланов для расширения эксплуатационного диапазона по высоте». Проводились отработка вопросов повышения устойчивости экранопланов с использованием схематизированных моделей различных компоновочных схем; разработка методов управляемости экранопланов в режиме плавания и глиссирования.
Результаты исследований достаточно быстро выявили несколько принципиально различающихся типов КДПП, движущихся без контакта с поверхностью:
• аппараты на динамической воздушной подушке, совершающие движение в основном режиме только в зоне действия экранного эффекта;
• собственно экранопланы - аппараты, движущиеся в непосредственной близости от поверхности и имеющие возможность кратковременного увеличения высоты полета;
• экранолеты - двухрежимные аппараты, движущиеся в непосредственной близости от поверхности и имеющие возможность совершать длительный полет в отрыве от экрана;
• аппараты с полной или частичной аэродинамической разгрузкой.
Для координации работ по созданию многорежимных скоростных аппаратов в 1966 г. был создан Междуведомственный Совет по экранопланам, председателем которого был назначен министр судостроительной промышленности Б. Е. Бутома, а его заместителем - министр авиационной промышленности
B. П. Дементьев. Решением Военно-промышленной комиссии при ЦК КПСС и Совете министров работы по созданию экранопланов были возложены на Мин-судпром. Главнокомандующий ВМФ
C. Г. Горшков поддерживал создание экранопланов и считал создание «летающего флота» перспективным.
Результаты
научных исследований ХХ века
В 1969 г. в институте во главе с А. А. Русецким было создано специали-
зированное 10-е отделение для проведения работ в области гидроаэродинамики экранопланов. В этот же период в 3-м отделении был создан отдел прочности КДПП во главе с Б. П. Кузовенковым. С учетом специализации подразделений института работы выполнялись отделами и лабораториями как независимо друг от друга, так и совместно для решения комплексных задач.
Чтобы обеспечить работы, в структуре 10-го отделения были созданы специализированные сектора: гидродинамики ЭП (Е. А. Крамарев); аэродинамики ЭП (Л. Д. Волков); динамики ЭП в полете (А. М. Князев); динамики КДПП и ЭП в контакте с водой (А. Ш. Афремов). Работы по гидродинамике, аэродинамике и динамике ЭП были организованы начальниками лабораторий Э. А. Паравяном, Е. П. Николаевым, В. Н. Трещевским, Н. Н. Рахманиным.
Для проведения экспериментальных исследований использовались скоростной, мореходный, маневренный, циркуляционный опытовые бассейны, аэродинамическая труба, катапульты (для проведения бросковых испытаний над водой и твердой поверхностью), стенды прочностных и ресурсных испытаний, стенды силовых установок. На стенде электродинамического моделирования выполнялись исследования для решения внешних задач морской радиолокации. Испытательные стенды и установки были дооборудованы измерительными средствами и специализированными приспособлениями. По всем направлениям исследований были уточнены или разработаны специальные методики проведения испытаний.
В 1976 г. институту был передан Филиал № 1 ЦКБ по СПК, созданный на р. Троца при ее впадении в Горьковское море.
Первое время Горьковский филиал ЦНИИ проводил испытания по заказам ЦКБ, однако в дальнейшем встал вопрос о его загрузке работами по основному направлению и о поиске новых направлений исследований. Преобразование испытательной базы в научно-исследовательское подразделение ЦНИИ способствовало расширению тематики и номенклатуры выполняемых работ. Сотрудники филиала проводили научные исследования, составляли договоры, вели самостоятельные конструкторские разработки. Как уникальный факт можно рассматривать создание и эксплуата-
цию на режимном предприятии легкого экраноплана, принадлежавшего сотруднику А. Двойникову.