В журнале «Гражданская Авиация» №7-8 за 1991 год была опубликована статья кандидата технических наук А. Филимонова и кандидата экономических наук Г. Униченко «Альтернативный воздушный транспорт» об аэростатических транспортных средствах. В статье было подробно рассказано о конструкции воздушного транспорта будущего. Описаны несколько способов его широкого применения в различных отраслях народного хозяйства. Предоставляю слово авторам:
«Альтернативный воздушный транспорт»
Научные прогнозу о развитии гражданской авиации в грядущем веке обычно затрагивают летательные аппараты двух типов – самолеты и вертолеты. Предсказываются варианты их конфигурации, аэродинамические качества, предназначения, коммерческой эффективности перевозки пассажиров, грузов или выполнения специализированных авиаработ.
В этой статье мы хотим пробудить интерес читателей к альтернативному виду грузового воздушного транспорта. Речь идет о дирижаблях и так называемых гибридных машинах, способных оперативно и с максимальными затратами доставить в любое место крупногабаритные и сверхтяжелые грузы, успешно решать и другие важные для народного хозяйства задачи.
В нашей стране рядом инженерных коллективов ведутся работы по созданию аэростатической техники. В КБ имени О.К. Антонова проектируется вертолет-дирижабль, названный вертостатом; в Московском авиационном институте – термоплан, представляющий собой объемный диск, наполненный горячим воздухом; в одном из КБ Минавиапрома – вариостат, то есть дирижабль с поворотными воздушными винтами в кольце; в Тюмени разрабатывается аэродископлан типа «летающее крыло» (гибрид самолета и дирижабля дискообразной формы).
Какая из этих концепций целесообразна для реализации, покажет практика. Однако уже сейчас на основе расчетов и анализов накопленного у нас и за рубежом опыта проектирования и строительства таких конструкций можно считать в принципе перспективным аэростатический аппарат большой грузоподъемности. Хотя при разработке воздушных судов подобного рода, рассчитанных на транспортировку грузов в сотни тонн, чрезвычайно обостряются проблемы их допустимых оптимальных размеров, компоновки силовых установок, парусности, управляемости и стабилизации на взлете и посадке. Необходимо также обеспечивать их надежную швартовку, автономную эксплуатацию, безопасность полетов. На рис. 1 представлены различные аэростатические летательные аппараты (АЛА), способные перевозить грузы весом в сотни тонн.
Для оценки аэростатических летательных аппаратов немаловажное значение имеют их габариты. Как наглядно видно на рис. 1, сигарообразная форма вертостата проигрывает в этом отношении дискообразному АЛА. Однако размеры диска могут существенно возрасти, если в нем в качестве подъемного газа будет запланировано применить нагретый воздух. И только комбинированный диск, где станут одновременно действовать три принципа подъемной силы (аэростатический, аэродинамический и реактивный) позволяют создать аэростатическое транспортное средство (АТС), которое по габаритам лишь немного уступит самому большому в мире самолету Ан-225 («Мрия») при условии равной с ним грузоподъемности (250 тонн).
В рассматриваемой концепции АТС принята схема типа «летающее крыло» с дискообразной формой центроплана. Это дает возможность на базе названных выше принципов формирования подъемной силы и использования эффекта воздушной подушки на взлете уменьшить объемы и габариты аппарата (по сравнению с классическими схемами АТС – дирижаблями при их одинаковой грузоподъемности) в 4-5 раз, а парусность – в 8-10 раз. В данной концепции положительно разрешаются все узловые проблемы аэростатических летательных аппаратов, в том числе рациональной компоновки двигателей, пилотской и грузовой кабин.
АТС устроено следующим образом. Его основной частью является диск большой относительной толщины, в центральной части которого в проеме, размещены подъемный воздушный винт и грузовой отсек (кабина). Последний вместе со стенками проема образует кольцевой канал, благодаря которому исходная тяга подъемного винта увеличивается на взлете за счет эффекта воздушной подушки в 4-5 раз. Диск является основным вместилищем подъемного газа. На входе в центральный проем диска установлена направляющая решетка из поворотных лопаток. Она закрывает проем в горизонтальном полете. А на выходе из проема смонтированы воздушные рули, обеспечивающие управление и стабилизацию АТС на взлетно-посадочных режимах. Там есть также створки, которые в горизонтальном полете закрывают проем. Снизу диска предусмотрен эластичный надувной тор, служащий гибким ограждением для воздушной подушки и взлетно-посадочным устройством.
В передней части диска расположена пилотско-пассажирская кабина. Сзади находятся консоли крыла и хвостовое оперение. Ими обеспечивается необходимая аэродинамическая (совместно с диском) подъемная сила, устойчивость и управляемость АТС в горизонтальном полете. На задней части консолей крыла установлены маршевые турбовинтовые двигатели. Сила тяжести всей конструкции уравновешена подъемной силой легкого газа (гелия).
Загрузка такого транспортного средства может осуществляться по двум схемам – в наземных условиях и путем захвата груза с воздуха с использованием сменных платформ.
Ориентировочные летно-технические характеристики АТС определены исследованиями модели в аэродинамической трубе. Экспериментально подтверждено их достаточно высокое качество. Оценить в полной мере транспортную эффективность аппарата такого типа можно только в процессе его эксплуатационных испытаний.
Судя по предварительным прикидкам, себестоимость одного тонно-километра окажется у АТС меньше по сравнению с самолетом в полтора-два раза, а с вертолетом – в пять-десять раз.
Наряду с решением транспортных задач, с помощью АТС облегчается создание принципиально новых, экологически чистых, методов добычи и переработки сырья (нефти, газа, леса). АТС может войти составным звеном в технологии возделывания и переработки сельскохозяйственных культур. По нашему мнению, оно незаменимо при ликвидации последствий стихийных бедствий (землетрясения, наводнения) и в экстремальных ситуациях (катастрофы, нарушения электроснабжения). Ему вряд ли найдутся конкуренты в эффективности применения при тушении лесных пожаров, очистке рек, морей и океанов от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (см рис. 2).
Осветим чуть подробнее некоторые виды использования аэростатических транспортных средств на специализированных работах, как это представляют себе конструкторы таких, пока еще экзотических для нас, летательных аппаратов.
Возьмем буровое оборудование. На монтажной накопительной площадке станок, осадные трубы, другие механизмы и материалы, жилые и производственные помещения устанавливаются на платформы. Отсюда с помощью АТС платформы транспортируются на место, где запланировано бурение той или иной скважины. После завершения там работ АТС перевозит платформы со всем хозяйством геологической партии в следующий район поиска полезных ископаемых. Компактные перевозки обойдутся гораздо дешевле. Значительно ускорятся разведочные работы. Не будет травмироваться в отличие от наземного способа передвижения тяжелых грузов экологическая среда, особенно ранимая в северных регионах.
Для тушения лесных пожаров на платформы ставят оснащенные распылителями резервуары с водой или пламегасящей химической жидкостью. Большие массы противопожарных реагентов АТС оперативно доставляет в очаги загорания и рассеивает на ними, активно подавляя огонь.
В сельхозрайонах на платформах можно размещать минизаводы по переработке овощей, фруктов, ягод, холодильники и склады. АТС перевезут их прямо на поляны и плантации, где собирается и тут же станет перерабатываться урожай огурцов, помидоров, винограда, арбузов и прочих культур. И опять-таки на платформах свежие или консервированные продукты сельской нивы поступят по скоростному воздушному конвейеру в поселки либо города, сосредоточиваясь в максимальной близости от овощных баз и магазинов. При посредстве АТС ритмичнее и надежнее будут снабжаться этой сезонной витаминной продукцией самые отдаленные и труднодоступные регионы страны.
С приходом аэростатических транспортных средств откроются более широкие, чем нынче, возможности для визуального или инструментального контроля за биологическим состоянием морей, рек и в случае нужды для их срочной экологической защиты. На платформах-плотах будут устанавливаться оборудование для очистки загрязненной воды и емкости-сборники вредных примесей. АТС перенесут их по сигналу «SOS» на акваторию пораженного недугом водоема, чтобы своевременно устранить нависшую над ним опасность.
Можно было бы привести еще немало аналогичных примеров. Однако и без этого, как нам кажется, нетрудно сделать вывод, что у аэростатических летательных аппаратов имеются довольно веские аргументы для того, чтобы утвердить себя в недалеком будущем. Альтернативный воздушный транспорт уже явственно проявился на небосклоне научно-технического прогресса. Он все настойчивее требует внимания к себе со стороны авиаконструкторских бюро и многих отраслей народного хозяйства.
© А. Филимонов, кандидат технических наук, Г. Униченко кандидат экономических наук
Источники:
А. Филимонов, Г. Униченко – Альтернативный воздушный транспорт, журнал «Гражданская Авиация» №7-8 за 1991 год