Неосуществленные проекты экраноппанов

В послевоенное время за рубежом было разработано большое количество проектов и сделано значительное число патентных заявок на аппараты, которые не были осуществлены. Некоторые из этих проектов вызывают определенный интерес, поскольку позволяют представить до некоторой степени пути проектно­конструкторских исследований зарубежных экранопланострои — телей.

К настоящему времени известны десятки проектных разра­боток и патентных описаний на рассматриваемые аппараты или на новые решения их узлов. Анализ особенностей всех этих про­ектов выходит за рамки настоящего обзора, поэтому ниже кратко описаны лишь те из них, которые являются характер­ными для того или иного направления либо, по крайней мере, существенно отличаются конструктивными решениями основных элементов аппарата.

Проекты Д. Уорнера. Как уже отмечалось, американский специалист Д. Уорнер, до второй мировой войны занимавшийся созданием быстроходных катеров на воздушной подушке, с на­чала 40-х годов переключился на разработку проектов экрано­планов и их элементов. Он запатентовал несколько конструкций аппаратов, систем их старта и технических решений проблемы устойчивости движения. Характерной особенностью всех пред­ложений Д. Уорнера является подробная проработка комплекса устройств и систем, обеспечивающих повышение стартовых

характеристик экраноплаиа, т. е. значения гидродинамического качества в момент разбега и выхода аппарата на расчетный ре­жим околоэкранного полета. В основе этого комплекса, как пра­вило, лежит вентиляторная установка или поддувные двигатели и система управляемых заслонок (дефлекторов).

Не останавливаясь подробно на всех предложениях автора, приведем лишь краткое описание его последнего патента, раз­работанного в 1964 г.

В проекте экраноплаиа, выполненного по схеме «летающее крыло» (рис. 78), большое внимание уделено разработке си-

стемы старта и устройств, обеспечивающих стабилизацию по­лета аппарата.

Корпус экраноплаиа крыловидного профиля с боков имеет тонкие скегн или концевые шайбы, переходящие в хвостовой части в развитое двухкилевое хвостовое оперение. Таким обра­зом, под днищем аппарата образован открытый с носа и кормы туннель.

Поступательное движение экраноплаиа обеспечивается энер­гетической установкой, расположенной над его хвостовой ча­стью между килями (на рисунке не показана).

Б качестве стартовых устройств на аппарате применен ком­плект жидкостных ракетных двигателей, установленных в но­совой части его корпуса. Эти двигатели, использующие в каче­стве окислителя жидкий кислород, в момент старта подают воз­дух под днище аппарата, приподнимая его из воды и снижая
тем самым сопротивление движению. Для повышения эффектив­ности системы поддува в хвостовой части экраноплана преду­смотрена управляемая заслонка. После выхода аппарата на ра­счетный режим эта заслонка устанавливается в оптимальное положение, обеспечивающее устойчивый полетэкраиоплана. По­вышению стартовых характеристик аппарата должны способ­ствовать также и подводные крылья, расположенные под дни­щем экраноплана. Кроме этого, они должны улучшать мореход­ные качества аппарата, смягчать его удары о гребни волн (осо­бенно при взлете и посадке).

В качестве основных средств продольной стабилизации на аппарате применены небольшие воздушные крылья, располо­женные побортно в носовой части корпуса (по схеме «утка»). Кроме своего основного назначения они, по расчетам Д. Уор­нера, будут увеличивать и подъемную силу основного несущего крыла. Помимо небольших закрылков, играющих роль элеро­нов, крыло несет снизу иа стойке с каждого борта по два ие — больших крыла, одно из которых постоянно погружено в воду, а второе, как правило, движется над водной поверхностью. Эти крылья, обеспечивающие аппарату устойчивость, выполнены клиновидными, суперкавитирующими и вентилируемыми. Для их вентиляции автор предполагает использовать скоростной на­пор набегающего потока воздуха.

Рассмотренный проект — одна из первых зарубежных раз­работок экраноплана, в которой предполагается использовать в качестве стартового устройства реактивные двигатели. Обра­щает на себя внимание сложная конструкция системы старта и устройств, обеспечивающих устойчивость движения аппарата, что косвенно подчеркивает трудность решения этой проблемы.

Проект И. Хуарда. Как уже отмечалось, одним из предшест­венников современных экранопланов являются проекты быстро­ходных катеров с палубой, выполненной в виде верхней поверх­ности крыла для образования аэродинамической подъемной силы. К группе подобных катеров должен быть отнесен и проект одноместного гоночного катера американского специалиста И. Хуарда (1943 г.). Корпус его катера представляет каплеоб­разное в плане, хорошо обтекаемое крыло с удлинением около 0,3 и сравнительно небольшой толщины.

В качестве энергетической установки на катере был исполь­зован мощный подвесной мотор, движитель — гребной винт.

Одна из особенностей проекта — бортовые поворотные спон — соны, которые, вращаясь вокруг продольных осей, становятся на циркуляции катера в вертикальное положение, резко снижая его скольжение и повышая маневренность.

Проект Д. Мартииа. В 1951 г. американцем Д. Мартином запатентована конструкция тяжелого экраноплана, выполнен­ного в виде двухкорпусной летающей лодки с весьма развитым Воздушным крылом и двухкилевым хвостовым оперением.

Б качестве энергетической установки в проекте использо­ваны семь мощных авиационных двигателей воздушного охлаж­дения, установленных в носовой части крыла.

Одной из отличительных черт данного проекта являются отгибающиеся консоли крыла, которые в зависимости от гидро­метеорологических условий старта и полета могут быть с по­мощью специального привода установлены в оптимальное положение. По мнению автора проекта, двухкорпусная конст­рукция аппарата имеет ряд существенных преимуществ перед однокорпусиой, поскольку позволяет более эффективно исполь­зовать для создания подъемной силы среднюю часть крыла.

Проект О. Мартина. В 1958 г. американским инженером О. Мартином был разработан проект экраиоплаиа в виде крыла весьма малого удлинения. По своей аэродинамической и кон­структивной компоновке его аппарат имеет много общего с проектами У. Бертельсоиа и X. Зуидштедта, рассмотренными выше.

Толстое крыло-корпус, в котором размещена кабина, с боков ограждено высокими шайбами. Они образуют в хвостовой части корпуса как бы канал, в конце которого работает толкающий воздушный винт, приводимый во вращение двигателем, уста­новленным на крыше корпуса аппарата. По мнению автора проекта, отсос воздуха виитом с верхней поверхности корпуса — крыла должен способствовать заметному повышению его несу­щих способностей.

В качестве органов стабилизации полета и управления на аппарате применены хвостовой закрылок и воздушные рули; последние установлены иа хвостовых частях концевых шайб.

Одной из основных особенностей рассматриваемого экрано — плана, отличающей его от многих подобных аппаратов, явля­ются четырехколесиые убирающиеся шасси, обеспечивающие возможность старта как с воды, так и с суши.

В других модификациях своего аппарата автор предлагает новые технические решения, в частности, складывающиеся вдоль корпуса (в горизонтальной плоскости) воздушные крылья и новое размещение двигательио-движительиого комплекса.

Проект Н. Чаплина. Весьма напоминает по своей схеме об­щего расположения некоторые из рассмотренных выше аппара­тов проект американского конструктора Н. Чаплина, разрабо­танный им в 1962 г.

Его аппарат выполнен по схеме «летающее крыло» с трех­балочной хвостовой рамой, несущей горизонтальное и верти­кальное хвостовое оперение. Двигательио-движительный ком­плекс включает три двигателя, расположенные на пилонах над несущим крылом и вращающие вентиляторы. От вентиляторов воздух по специальным каналам подается под крыло через ще­левые сопла с управляемыми дефлекторами. На передней и задней кромках крыла имеются управляемые щитки в целях

ограждения зоны повышенного давления в момент старта аппа­рата. По мере увеличения скорости и образования на крыле аэродинамической подъемной силы сопловые дефлекторы сред­него двигателя отклоняются назад н направляют поток воздуха от вентиляторов в корму аппарата для создания необходимой тяги. В то же время потоки воздуха, отбрасываемого бортовыми вентиляторами в режиме околоэкраиного полета аппарата, ис­пользуются для создания струйной завесы с торцов корпуса — крыла, играющей роль концевых шайб.

Струйные концевые шайбы — основная особенность рассмо­тренного аппарата. По мнению автора предложения, они имеют то преимущество перед обычными жесткими конструкциями шайб, что исключают возможность опасных ударов концами крыла о волны, особенно в момент взлета и посадки экраио — плаиа в тяжелых гидрометеорологических условиях.

Проект М. Хаклиза. Несколько вариантов небольших кате — ров-экранопланов, выполненных, за исключением одного, по самолетной схеме типа «утки», предложил в 1963 г. француз­ский специалист М. Хаклиз.

Характерными особенностями компоновочной схемы почти всех его катеров является необычно широкий корпус с откры­той кабиной н сравнительно небольшое несущее крыло, огра­ниченное шайбами-поплавками (рис. 79).

В качестве двигательио-движптельного комплекса на кате­рах применены мощные подвесные моторы с высокой вертикаль­ной колонкой и гребные винты. Устойчивость околоэкранного по­лета обеспечивается небольшим носовым воздушным крылом с управляемым закрылком. Помимо него, в целях улучшения стартовых характеристик экраноплана и управляемости, на его основном крыле предусмотрены закрылки, предкрылки и эле­роны; для управления катером в водоизмещающем режиме слу­жит водяной руль.

Проекты X. Вейланда. Одновременно с проведением иссле­дований и строительством рассмотренной выше полунатурной модели X. Вейланд работал иад проектом громадного транс­портного экраноплана массой 1000 т, рассчитанного на пере­возку 3000 пассажиров (рнс. 80).

Рис. 80. Проект трансатлантического экраноплана X. Вейланда («Большой Вейландкрафт»).

«Большой Вейландкрафт» предполагалось выполнить двух­корпусным с крыльями, расположенными тандем. Прн длине 213,4 м и размахе крыльев 152,4 м сечение корпусов аппарата достигало 7,6×6 м. Предполагалось, что толщина крыльев в Зм позволит разместить в них грузовые помещения, в то время как пассажирские салоны будут расположены непосредственно в корпусах этого гиганта.

В качестве энергетической установки планировалось уста­новить до десяти газотурбинных двигателей по 20 тыс. л. с. каждый. При этом, согласно расчетам, крейсерский режим око­лоэкранного полета обеспечивался работой лишь четырех тур­бовинтовых двигателей, установленных по два на каждом крыле аппарата (на пилонах). Предполагалось, что группа стартовых двигателей (6 шт.) после взлета будет убираться в крылья экраноплана. Крейсерская скорость аппарата должна была до­стигать 185 км/ч на высоте полета около 6 м над поверхностью воды.

Большое внимание в проектах X. Вейланд уделял разра­ботке стартовых устройств своих экранопланов, считая, что от их эффективности в значительной степени зависит и массовая отдача аппарата.

В 1963 г. им было предложено в качестве стартового устрой­ства экраноплана, выполненного по характерной для автора компоновке (с крыльями тандем), использовать воздушную по­душку (рис. 81). Для этого на обоих крыльях должны быть установлены мощные вентиляторы, нагнетающие воздух под плоскость крыльев, огражденную с передней и задней кромок управляемыми заслонками.

В другом своем предложении автор рекомендует использо­вать в качестве стартового устройства экраноплана, выполнен­ного в виде катамарана, надувные оболочки, закрепленные на

Рис. 81. Схема транспортного экраноплана X. Вейланда (проект). / — стартовый (поддувной) двигатель; 2 — закрылок; 3 —марше­вый двигатель

днище корпусов лодок. При старте эти оболочки надувают, в ре­зультате чего корпуса приподнимаются из воды, снижая тем самым удары крыльями аппарата о волны. После выхода экра — ноплаиа на расчетный режим полета воздух из оболочек страв­ливается, н они под действием набегающего потока воздуха прижимаются к днищу лодок, не создавая дополнительного со­противления.

Проекты фирмы «Кавасаки». Помимо рассмотренных выше аппаратов фирмой «Кавасаки» под руководством А. Сигенорн в 1963 г. был разработан проект тяжелого экраноплана, выпол­ненного по схеме «летающее крыло». Энергетическая установка аппарата состоит из четырех авиационных двигателей, установ­ленных на высоких пилонах в хвостовой части крыла. Эти пи­лоны одновременно служат и вертикальными стабилизаторами, несущими горизонтальное оперение.

Одной из особенностей проекта являются продольные пере­городки на нижней поверхности крыла, которые, по замыслу автора проекта, должны снижать перетекание воздуха вдоль размаха крыла,

В другом проекте А. Сигенори разработал экраноплан также по схеме «летающее крыло», но снабженный специальной си­стемой старта. Эта система включает дополнительное носовое поворотное крыло, установленное значительно выше основного, с размещенными на нем двумя двигателями, вращающими воз­душные винты.

В момент старта носовое крыло поворачивается так, чтобы отбрасываемый им поток воздуха направлялся под основное

несущее крыло, приподнимая экраноплан из воды. По мнению автора проекта, этот поддув воздуха должен значительно сни­зить гидродинамическое сопротивление и повысить качество аппарата в районе «горба» сопротивления. После выхода экра — ноплана на расчетный режим носовое крыло с двигателями дол­жно устанавливаться в наивыгоднейшее положение в зависимо­сти от гидрометеорологических условий н загрузки аппарата.

В 1962 г. фирмой «Кавасаки» под руководством М. Яцусн был разработан проект экраноплана, весьма напоминающий только что рассмотренные предложения. Характерная особен­ность его, помимо компоновки,— размещение двух двигателей на неподвижно закрепленном носовом крыле (рис. 82). Для направлення потока воздуха, отбрасываемого воздушными вин­тами под основное несущее крыло, двигатели установлены под углом к горизонту и сильно выдвинуты вперед с помощью об­текаемых пилонов.

Проекты Д. Коксиджа. Выше был кратко рассмотрен не­большой катер, созданный канадским специалистом Д. Коксид — жем. Впоследствии Д. Кокснджем была разработана модифика­ция рассмотренного катера, более напоминающая экраноплан, чем прототип. Несмотря на то что этот аппарат был выполнен
по самолетной схеме (рис. 83), в нем повторяются многие ре­шения предыдущего: тримарапный корпус, снеговая схема об­разования воздушной подушки для старта экраноплана и др. Для облегчения выхода аппарата иа расчетный режим иа нем применены закрылки.

В качестве органов стабилизации и управления на екрано­плане предусмотрены самолетное хвостовое оперение н элероны.

В одном из своих проектов катеров на воздушной подушке — экраноплаиов автор в качестве органов продольной и попереч­ной стабилизации рекомендует применять подвижные носовые щитки. Перемещением их вдоль днища катера между поплав­ками (по воздушным каналам) можно изменять положение ЦД воздушной подушки, а сле­довательно, дифферент и крен катера.

Проект Г. Эберхарда.

Проект принципиально но­вого типа аппарата был разработан в 1965 г спе­циалистом из ФРГ Г. Эбер — хардом. Он состоит из кры­лообразного корпуса с ка­биной в средней части, ре­активного двигателя, при­водящего во вращение гро­моздкие роторы, и сложного соплового устройства.

Концентрично располо­женные горизонтальные ро­торы служат для создания воздушной подушки (внутренний ротор) и кольцевой струйной завесы, ограждающей воздушную подушку (внешний ротор). Лопатки роторов разделены и устанавливаются в требуемое по­ложение водителем аппарата. В режиме старта лопатки рото­ров переводятся в положение, обеспечивающее иаиболееэффек — тивное образование воздушной подушки. При этом поступатель­ное движение создается вследствие реакции воздушных струй двигателя, отбрасываемых через сопла в хвостовой части кор­пуса. После выхода аппарата на расчетный режим околоэкран — ного полета лопатки соплового устройства переводятся в гори­зонтальное положение, подъемная сила образуется почти исключительно за счет набегающего потока воздуха на крыло­образный корпус аппарата, а поступательное движение обес­печивается благодаря тяге двигателя.

Из приведенного описания видно, что рассмотренный аппа­рат также имеет признаки судна иа воздушной подушке и экра­ноплана. Система образования воздушной подушки Ш. Чаплина, как н в проектах «Колумбия», используется в качестве старто­

вого устройства, облегчающего выход аппарата на расчетный режим движения.

Проект П. Мантля. Весьма интенсивные работы в области экранопланостроения ведет известная американская фирма «Дженерал Дайнэмнкс». Одним из проектов этой фирмы яв­ляется экраноплан, разработанный в 1969 г. специалистом фирмы П. Мантлем. Аппарат, выполненный по схеме «летаю­щее крыло», как и рассмотренный выше экраноплан, имеет отчетливо выраженные черты судна на воздушной подушке н экраноплана.

Из рис. 84 видно, что несущее крыло-корпус аппарата впе­реди имеет неявно выраженную обтекаемую застекленную ка­бину. На днище экраноплана (в носовой его части) установлено гибкое ограждение, переходящее в районе миделя в щнткн. Ограждение состоит из системы гибких управляемых сопл, которые могут быть установлены под нужным углом к гори­зонту. В кормовой части корпуса предусмотрены поворотные бортовые скеги, являющиеся одной нз отличительных особен­ностей аппарата. В предельном положении онн представляют небольшие боковые крылья, плавно переходящие в корпус ка­тера.

В качестве энергетической установки на экрапоплаие при­менены два турбореактивных нлн турбовинтовых двигателя, смонтированные в корме на верхней поверхности корпуса. Спе­циальный двигатель, расположенный в центральной части кор­пуса, служит для привода вентилятора, подающего воздух под дннще аппарата для образования воздушной подушки.

Режим плавания аппарата обеспечивается небольшим вспо­могательным двигателем, вращающим гребной винт, который убирается в полете.

Для ограждения воздушной подушки с кормы на задней кромке крыла установлен управляемый закрылок. Помимо своего основного назначения — ограждения с бортов воздушной подушки — скеги в этом режиме выполняют функцию стабили­заторов движения (по курсу).

По мере увеличения скорости движения и подъемной силы корпуса-крыла бортовые скеги с помощью специального при­вода переводят в наклонное положение и тем самым увеличи­вают несущую площадь корпуса крыла. Гибкое ограждеиие также с помощью привода постепенно прижимается к диищу аппарата, снижая аэродинамическое сопротивление. Автор про­екта считает, что выбор оптимального положения скегов, гиб­кого ограждения, кормового щитка, а также режима работы всех двигателей аппарата может быть осуществлен благодаря специальной автоматической системе, учитывающей загрузку экрапоплана и гидрометеорологические условия полета.

Проект Л. Клаудэ. В 1968 г. французский специалист Л. Клаудэ предложил конструкцию аппарата, отличительной чертой которого является стартовое и стабилизирующее устрой­ство в виде подкильной гидролыжи.

Аппарат выполнен по самолетной схеме с крыльями, обору­дованными концевыми шайбами-поплавками и закрылком. Энер­гетическая установка катера размещена на пилоне в хвосто­вой части корпуса между двухкилевым оперением; движитель— воздушный винт. Постоянно контактирующая с водной поверхностью гйдролыжа закреплена шарнирно под днищем корпуса в районе миделя. Помимо стартового устройства и ре­дана в режиме глиссирования она должна будет служить н в качестве устройства, обеспечивающего продольную стаби­лизацию катера на режиме околоэкранного полета. Этот катер, имеющий элемент, постоянно контактирующий с водной поверх­ностью, может быть Отнесен к группе судов с воздушной раз­грузкой.

Автор проекта в пояснительной записке отмечает, что до­биться необходимой устойчивости экраноплана в режиме полета с помощью только аэродинамической компоновки иельзя. По­этому он ищет решение проблемы в применении указанной гид­ролыжи, глиссирующей по поверхности воды. Л. Клаудэ высоко оценивает эффективность гидролыж как стартового средства и способа повышения мореходности экраноплана (благодаря амортизирующему действию лыжи при ударе катера о волны).

Проект Д. Томпсона. Представляет определенный интерес проект одноместного спортивного экраноплана, разработанный в 1968 г. американским специалистом Д. Томпсоиом. Аппарат выполнен по самолетной схеме и состоит из небольшого, но шн-

рокого корпуса с открытой кабиной, двигателя, длинной хвосто­вой балки н прямоугольного крыла, шарнирно закрепленного на стойках над кабиной (рис. 85).

В качестве энергетической установки на аппарате применен мощный подвесной мотор, закрепленный на гидролыже, которой заканчивается хвостовая балка. Продольная балансировка ап­парата (по тангажу) осуществляется поворотом основного крыла и руля высоты, закрепленного на задней кромке крыла. Автор проекта считает, что выбором надлежащего угла атаки крыла можно обеспечить оптимальное положение аппарата от­носительно водной поверхности в зависимости от конкретных ус­ловий полета и состояния на­грузки. Кроме этого, в продоль­ной стабилизации участвуют гид­ролыжа и гребной винт, ПО­СТОЯННО контактирующие с водной поверхностью. Для управлення аппаратом по крену служат эле­роны, закрепленные на крыле.

По мнению автора проекта, комплекс примененных им на ап­парате средств должен обеспе­чить безопасность околоэкран — ного полета даже в достаточно сложных погодных условиях.

Катер Д. Томпсона может быть отнесен к судам с воздуш­ной разгрузкой.

Проект В. Корягина. Помимо рассмотренных выше небольших экраноплаиов, построенных под руководством В. Корягина фир­мой «Локхид», ему принадлежит также проект крупного экрано — плана, выполненного по самолетной схеме в виде двухлодочного летающего катамарана (рис. 86). Консоли крыльев сиабжены концевыми шайбами. Для стабилизации полета и управления на экраиоплане предусмотрены хвостовое оперение, состоящее из вертикальных и горизонтальных рулей, и элероны.

Энергетическая установка аппарата включает 8 маршевых турбовинтовых двигателей, размещенных на пилонах на верх­ней поверхности крыла, и 8 стартовых двигателей, установлен­ных попарно в хвостовой части корпусов лодок.

Перевозимый груз размещается в лодках и в крыле экрано — плана. Для его выгрузки в носовой части лодок и в передней части крыла предусмотрены большие люкн н выдвижные ап­парели.

Проекты А. Липпиша. Кроме небольших аппаратов Х-112 и Х-113 А. Липпнш в 1968 г. спроектировал новый аппарат

(рис. 87), в котором несколько отступил от решений, характер­ных для экраноплана X-112. Так, хвостовое оперение применено двухбалочное с П-образным горизонтальным стабилизатором.

Укороченный корпус для размещения экипажа и пассажиров заканчивается двигательно-движительной установкой с воздуш­ным винтом. С целью обеспечения малых ходов в водоизмещаю — Щем режиме предусмотрен специальный двигатель с водяным винтом, убирающимся в режиме полета.

Такие характерные для всех проектов автора решения, как трапециевидное (дельтовидное) крыло переменной кривизны, заканчивающееся поплавками, небольшие дополнительные наклонные крылья с элеронами и некоторые другие, были ис­пользованы им в этом предложении.

Своеобразной модификацией рассмотренного экраноплана является аппарат, показанный на рис. 88. Он отличается от предыдущего лишь формой несущего крыла, выполненного в виде двух туннелей — «полутел», по терминологии автора, на которых и размещено П-образное хвостовое оперение.

Удачной технической находкой, обусловившей успешное ре­шение таких сложных проблем в создании экранопланов, как обеспечение продольной устойчивости полета и получение ВЫ­СОКИХ значений аэродинамического качества, явилось предло­жение применить для этих аппаратов трапециевидное крыло переменной кривизны.

В зарубежной печати сообщалось, что результаты испытаний экраноплана Х-113 будут использованы А. Липпишем при про­ектировании более тяжелых транспортных аппаратов подобного типа, например, для создания четырехместного спортивно-ту­ристского экраноплана (рис. 89). По своей компоновке он на­поминает аппарат Х-113, но в отличие от него, помимо увели­ченных размеров, имеет по-иному размещенный двигатель и небольшой дополнительный горизонтальный стабилизатор (возможно, управляемый), расположенный перед рулем пово­рота в струе потока воздуха, отбрасываемого винтом.

В ФРГ под руководством А. Липпиша ведется также разра­ботка шеститонного двухмоторного экраноплана (рис. 90). Предполагается, что он будет использован для перевозки пас­сажиров по рекам страны. Аппарат выполнен по традиционной для автора чисто самолетной схеме с низкорасположенным кры­лом различной кривизны. Экипаж и пассажиры размещаются в корпусе экраноплана, напоминающем фюзеляж небольшого самолета.

Энергетическая установка состоит из двух авиационных дви­гателей, размещенных на высоких пилонах в хвостовой части крыла.

Органами управлення аппарата, как и в предыдущих проек­тах автора, служат воздушные рули н элероны. Последние раз­мещены на небольших дополнительных крыльях, установленных под углом за поплавками экраноплана.

В одном из иитервью А. Липпиш сообщил, что им выполнена проектная проработка тяжелого 200-тонного экраноплана (рис. 91). Он считает, что подобные аппараты могут найти раз­личное применение, в том числе и для военно-транспортных перевозок.

Экраноплан, в отличие от всех предыдущих проектов автора, выполнен по схеме «летающее крыло» в виде катамарана. Впро — чем, в нем использованы и некоторые решения, по-видимому, оправдавшие себя на испытанных аппаратах Х-112 и Х-113: дельтовидное крыло переменной кривизны, небольшие наклон­ные дополнительные крылья с элеронами, высоко поставленное горизоитальное оперение и др.

В качестве энергетической установки на экраноплане пред­полагается использовать 6 двигателей, установленных попарно (тандем) на несущем крыле. Суммарная мощность установки 50 тыс. л. с., согласно расчетам, обеспечит аппарату скорость

полета 200—300 км/ч. Для движения на малом ходу в водоиз — мещающем положении предусмотрена специальная энергетиче­ская установка с гребным винтом.

Экраноплан может перевозить 200—300 пассажиров. По мне-

нию автора проекта, егореи — табельность будет доста­точно высокой. Так, при скорости полета, превышаю­щей в 4—5 раз скорость океанского лайнера, расходы на его создание и эксплуа­тацию будут больше соответ­ствующих расходов иа судно всего в два раза. По осталь­ным своим технико-эксплуа­тационным характеристи­кам ои будет превосходить обычные водоизмещающие суда. Например, экрано­план, используя значитель­ную скорость полета и воз­можность летать в отрыве от экрана, может укло­ниться от встречи с урага­ном нли обойти район штор­мовой погоды, увеличив вы­соту полета.

В 1972 г. А. Липшиц запатентовал в Англии конструкцию экраноплана, приведенную иа рис. 92.

В то же время, как это видио из рис. 92, аэрогидродииами — ческая и конструктивная компоиовки экраиоплана отличаются от традиционных для автора схем широким корпусом с вогну­тым днищем (типа «морских саней») и движителем (гребной винт). Корпус аппарата заканчивается двумя поплавками, плавно переходящими в хвостовые балки, на которых закреп­лено П-образпое оперение. Осиовиые несущие трапециевидные крылья закреплеиы на этих балках. Крылья заканчиваются не­большими поплавками.

Таким образом, в данном проекте А. Липпиш впервые отка­зался от возможности полета своего аппарата в отрыве от экрана. Это решение он объясняет известными преимуществами водяного виита перед воздушиым, в частности, более высоким к. п. д. иа умеренных скоростях движения и меньшей шум — иостью. Вогнутая форма днища корпуса, по его мнению, должиа обеспечить при движении аппарата создание дополнительной аэрогидродинамической подъемной силы за счет набегающего потока воздуха и одновременно повысить мореходность экра­ноплана. К подобным же выводам, как мы уже отмечали, при­шли и другие зарубежные специалисты (Ш. Эндо, В. Корягин).

Проектно-конструкторские разработки экранопланов А. Лнп — пиша — одного из ведущих за рубежом экранопланостроителей привлекают большое внимание потому, что характеризуются широким поиском оптимальных технических решеиий.

Проект NASA. Всесторонние испытания модели тяжелого экраиоплана типа SETOL [4] были проведены в 1975 г. в научно — исследовательском центре NASA им. Лэнгли (США).

Экраноплан выполнен по самолетной схеме (рис. 93). При полной массе около ИЗО т его полезная нагрузка составляет более 450 т. Аппарат предназначен для эксплуатации с водной поверхности и рассчитан для перевозки главным образом кон­тейнеров.

Аэродинамическая компоновка экраноплана отличается уд­линенным корпусом, большими размерами несущего крыла и Т-образным хвостовым оперением. Крыло, имеющее удлине­ние, равное двум-четырем, оборудовано симметричными конце­выми шайбами. Горизонтальный стабилизатор (с рулями) уста­новлен на вертикальном киле с целью повышения продольной Устойчивости аппарата.

Одной из основиых особенностей рассматриваемого экрано­плана является его энергетическая установка. Эта установка состоит из двух групп турбореактивных двухконтурных двига­телей (ТРДД): восьми носовых стартовых ТРДД, установлен­ных на специальном пилоне перед несущим крылом, и четырех маршевых ТРДД, размещенных на вертикальном киле под ста­билизатором. Суммарная тяга всех двигателей установки сравнима с общей тягой четырех двигателей самолета «Боинг-747», у которого она равна около 85 тс.

С целью повышения эффективности поддува н облегчения старта аппарата газовый поток стартовых двигателей специ­альными дефлекторами направляется под несущее крыло.

Помимо исследований летно-технических характеристик эк — раноплана NASA изучала также вопрос о целесообразности ис-

Рис. 93. Модель экраноплана NASA. I — маршевые двухконтурные турбореактивные двигатели; 2 — стар­товые (поддувные) двухконтурные турбореактивные двигатели.

пользования на аппарате для работы двигателей жидкого во­дорода, теплотворная способность которого примерно в 2,5 раза выше, чем авиационного топлива.

Особенностью рассматриваемого аппарата является также его способность совершать полеты не только вблизи опорной поверхности, но н па высотах, равных длине его корпуса.

Помимо весьма кратко рассмотренных проектных разрабо­ток некоторых зарубежных экранопланов известны многочис­ленные изобретения, касающиеся усовершенствования отдель­ных узлов этих аппаратов. Так, имеются патентные заявки на конструкцию поворотных крыльев, гусеничные шайбы, гибкие концевые шайбы, оригинальную схему «воздушной смазки» (Бруита) и т. д. Однако описание всех этих предложений выхо­дит за рамки настоящего обзора.

§ 13. Катера с воздушной рвзгрузкой

Достаточно близки к рассматриваемым нами экранопланам глиссирующие катера либо суда на подводиых крыльях, обо­рудованные воздушным крылом (аэрокрылом). Как уже отме­чалось, эти катера с воздушной разгрузкой в определенной степени объединяют в себе достоинства судов иа подводиых крыльях (или глиссеров) и экранопланов.

Авторы проектов катеров на подводных крыльях с воздуш­ной разгрузкой (М. Тенаклиа, Д. Лерэй, Д. Велли и др.) видят их преимущество перед обычными СПК в возможности сни­жения нагрузки на подводные крылья, чтобы избежать появ­ления кавитации крыльев и, как следствие, падения гидродина­мического качества и др.

Совершенио очевидно: применение разгрузочного воздушного крыла целесообразно лишь при достаточно большой скорости, когда, с одной стороны, кавитация подводных крыльев недопу­стима, а с другой стороны, и это главное, когда аэродинамиче­ские силы становятся сравиимыми с гидродинамическими. При­менение разгрузочного крыла оправдано, если скорость катера равиа не менее 150—200 км/ч (см. рис. 5). При меньшей ско­рости размеры воздушного крыла для ощутимой разгрузки подводных крыльев (хотя бы 20—30%) будут столь значи­тельны, что получить иа катере необходимую массовую отдачу уже не представится возможным.

Напомним, что площадь воздушного крыла для создания за­данной подъемной силы при одинаковых скоростях движения и значениях коэффициента Су должна быть в 800 раз больше, чем подводного.

Преимуществом СПК с воздушной разгрузкой перед экра — нопланами считается также относительная простота решеиия двух весьма сложных технических проблем: обеспечения старта и устойчивости движения судна. Действительно, применение подводных крыльев обеспечивает получение значения гидро­динамического качества в момент старта /C=6-j-8 вместо /С=4-і-5, характерного для глиссирующих судов при высокой скорости (Frr = 4-r5).

Проблема устойчивости с помощью подводных крыльев ре­шается значительно проще (это будет рассмотрено ниже). По существу, катера на подводиых крыльях с воздушной разгруз­кой можно рассматривать в качестве экраиопланов, у которых проблема устойчивости решается с помощью подводных крыльев, постоянно коитактирующих с водой (т. е. эти катера являются экраиопланами с гидродинамической стабилизацией). Впрочем, идея использования подводиого крыла для обеспечения устой­чивости движения экраноплана ие нова: еще в 1939 г. И. Троенг иа своем «Аэроботе» применил для этих целей кормовое под­водное крыло (см. рис. 61).

По оценке зарубежных специалистов, катерам с воздушной разгрузкой свойственны и существенные недостатки, ограничи­вающие их широкое распространение. К основным из них прежде всего относят небольшие значения аэрогидродинамиче — ского качества, обычно лежащие в тех же пределах, что и у луч­ших крылатых судов (/(= Ю-г-14), правда, в случае существенно больших скоростей. Для сравнения напомним, что у экрано — планов при полете над тихой водой с близкими скоростями /С = 20-i-25 (Х-112). В отличие от экранопланов скорость СПК с воздушной разгрузкой в связи с появлением кавитации под­водных крыльев ограничена указанным выше пределом. Вслед­ствие постоянного контакта с водной поверхностью и значитель­ных перегрузок при движении на взволнованном море море­ходность этих катеров невысокая. Перегрузки обусловливают необходимость соответствующего упрочнения корпуса и меха­низмов, а следовательно, приводят к снижению технико-эксплу­атационных характеристик катера.

Для иллюстрации основных путей создания за рубежом су­дов с воздушной разгрузкой рассмотрим кратко наиболее ха­рактерные проекты.

Проект М. Тенаклиа. Одним из первых проектов катеров с воздушной разгрузкой является предложение швейцарского специалиста М. Тенаклиа, разработанное им еще в 1929 г. Сле­дует подчеркнуть, что использование катером благоприятного влияния близости экрана автором проекта не предполагалось, хотя оно и должно было проявиться.

Катер представляет плоскодонное судно, снабженное по бор­там поплавками, закрепленными на корпусе с помощью крон­штейнов (рис. 94). Над корпусом катера на сравнительно не­высоких стойках смонтировано достаточно развитое воздушное крыло. Для повышения устойчивости по курсу и боковой устой­чивости глиссер снабжен подводным килем. На судне был при­менен мощный подвесной мотор, вращающий гребной винт с помощью высокой колонки.

Проект Д. Лерэя. В 1934 г. глиссирующий катер с ориги­нальной системой воздушной разгрузки разработал американ­ский конструктор Д. Лерэй. Его катер представляет гондоло­образный корпус, наполненный легким газом, со скегами под днищем. Для воздушной разгрузки служит весьма сложная система решетчатых крыльев, установленных в средней части корпуса. Энергетическая установка аппарата с помощью вен­тилятора подает воздух под его днище. Реакция вытекающего в кормовой части аппарата потока воздуха обеспечивает его поступательное движение.

По мнению автора предложения, использование в проекте для разгрузки катера аэростатических и аэродинамических сил, а также воздушной подушки должно способствовать резкому снижению сопротивления катера и повышению его скорости.

з

Рис. 94. Схема катера с воздушной разгрузкой
М. Тенаклиа (проект).

/ — колонка с гребным винтом; 2 — двигатель; 3 —воз-
душное крыло; 4 — киль; 5—бортовые поплавки.

Как и М. Тенаклиа, Д. Лерэй не предполагал использовать в своем проекте благоприятное влияние близости экрана.

Проект У. Харксона. Сложными проблемами в создании эк — ранопланов являются проблемы старта и стабилизации движе­ния. В последние годы за рубежом запатентованы десятки тех­нических решений этих проблем. В 1956 г. американский специалист У. Харксон разработал проект небольшого двух­местного катера на гидролыжах и с воздушной разгрузкой, выполненного по схеме «летающее крыло», с открытой кабиной в его средней части. На катере применен мощный подвесной мотор; движитель — гребной винт.

Основной отличительной особенностью катера являются его гидролыжи, установленные под днищем аппарата. По расчетам автора проекта, гидролыжи должны существенно облегчить вы­ход катера на расчетный режим, когда эффективность воздуш­ного крыла еще недостаточна. Снизу лыжи имеют продольные кили для стабилизации движения в момент разбега.

В проекте обращает на себя внимание то, что на крыле отсутствуют концевые шайбы, как известно, существенно по­вышающие несущие свойства крыла.

Проект Д. Велли. В 1959 г. специалист из ФРГ Д. Велли разработал проект судна на подводных крыльях с воздушной разгрузкой, напоминающий по внешнему виду тяжелый реак­тивный гидросамолет (рис. 95). Судно оборудовано весьма сложной крыльевой системой, включающей основные крылья, расположенные в районе миделя, и кормовые. Одной из основ­ных особенностей системы крыльев является то, что верхние сильно развитые крылья судна участвуют в обеспечении пла­вучести. В этих же целях на консолях крыльев предусмотрены специальные хорошо обтекаемые гондолы.

Крыльевая система судна отличается также и тем, что ее элементы соединены шарнирно, а в узлах их крепления к кор­пусу имеются амортизаторы, которые, по расчетам автора про­екта, должны смягчать удары крыльев о волны, повышая тем самым мореходность судна.

Энергетическая установка судна включает две группы дви­гателей: 4 стартовых турбореактивных двигателя, смонтирован­ные по два с каждого борта в кормовой части корпуса, и 2 мар­шевых турбовинтовых двигателя, установленные на пилонах на верхней палубе судна в районе его миделя.

Продольная устойчивость аппарата обеспечивается главным образом нижними крыльями (основным и кормовым), постоянно контактирующими с водой; управляемость — вертикальными и горизонтальными рулями кормовой системы крыльев. Помимо этого для управляемости судна и повышения стартовых харак­теристик на нем предусмотрены развитые закрылки и элероны, а также система управления пограничным слоем основного крыла.

В режиме плавания судно, погруженное в воду по верхнюю ватерлинию, движется под тягой турбовинтовых двигателей (см. рнс. 95). В момент разбега включаются стартовые двига­тели, и судно под действием гидродинамической подъемной силы, развивающейся на крыльях, выходит. из воды. По мере увеличения скорости аэродинамическая подъемная сила на верхних элементах крыльевой системы возрастает и затем ста­новится решающей силой, поддерживающей судно при движе­нии на расчетном режиме.

Основное преимущество судна автор проекта внднт в воз­ложении на воздушное разгрузочное крыло функций обеспече­ния плавучести, благодаря чему появляется возможность за­метно уменьшить размеры корпуса, снизить его сопротивление движению. В то же время, по непонятным причинам, Д. Велли ни слова не говорит о возможности использования благоприят­ного влияния близости экрана для повышения несущих свойств крыла.

Рассмотрение же схемы общего вида судна дает все основа­ния считать, что это влияние будет весьма заметным.

Проект Е. Хэнфорда. Приблизительно в одно время с Д. Велли (1959 г.) конструкцию сравнительно большого пас­сажирского катера с воздушной разгрузкой запатентовал аме­риканский специалист Е. Хэнфорд. Его судно напоминает ле­тающую лодку с подводными крыльями, расположенными по самолетной схеме (два побортно у миделя и одни в корме) на высоких стойках (рис. 96). Воздушное крыло значительных размеров закреплено на уровне верхней палубы катера.

Энергетическая установка судна включает два авиационных двигателя с толкающими воздушными винтами, размещенные на пилонах в центральной части крыла.

Устойчивость и управляемость катера в различных плоско­стях обеспечиваются закрылками, расположенными на подвод­ных и воздушных крыльях, элеронами н водяным рулем. В це­лях облегчения старта, т. е. преодоления «горба» сопротивления на сравнительно невысокой скорости, воздушное крыло катера оборудовано системой управлення пограничным слоем (отсос воздуха).

Одна нз особенностей судна — отгибающиеся с помощью специального привода консоли воздушного крыла. Это дает воз­можность устанавливать их в необходимое положение в зави­симости от условий старта п полета. На расчетном режиме они играют роль концевых шайб, препятствующих перетеканию воз­духа из-под крыла наверх.

Автор проекта считал необходимым специально подчеркнуть, что подводные крылья на его катере применены главным обра­зом с целью облегчения старта судна, поскольку на расчетном режиме большая часть подъемной силы создается воздушным крылом.

Рис. 96. Схема судна на подводных
крыльях с воздушной разгрузкой Е. Хэн-
форда (проект).

/ — двигатель; 2 — кормовое подводное кры-
ло; 3 — носовая система крыльев; 4— отгиба-
ющаяся консоль воздушного крыла; 5 —эле-
рон; 5 — закрылок.

<£>

Проект У. Крейга. В 1963 г. американец У. Крейг разрабо­тал проект небольшого катера, напоминающего летающую лодку с довольно сложной системой подводных крыльев, включающей два основных крыла, установленных на миделе, и два неболь­ших крыла в носу н корме. Характерной особенностью катера является конструкция его воздушного (разгрузочного) крыла. Последнее с помощью специального привода может быть уста­новлено под углом к горизонту. Это, в частности, иногда необ­ходимо во время переходных режимов движения.

Энергетическая установка состоит из двух двигателей, уста­новленных в кормовой части катера, которые с помощью длин­ной валиковой передачи вращают воздушные винты, заключен­ные в насадки. Подобное высокое размещение винтов должно,

Рис. 97. Схема катера с воздушной разгрузкой У. Э. Уол — леджа (проект). / — кабина; 2 — несущее крыло, 3 — двигатель с воздушным вин­том; 4 — вертикальное оперение; 5 — горизонтальный управляемый стабилизатор; 6 — редан

по мнению автора изобретения, способствовать снижению их эрозии, возникающей от попадания на винты водяных брызг.

Продольная стабилизация движения катера обеспечивается с помощью управляемых подводных крыльев. На расчетном ре­жиме основную часть поддерживающей силы катера составляет аэродинамическая подъемная сила воздушного крыла.

Проект У. Э..Уолледжа. В 1972 г. английский спецналисг У. Э. Уолледж запатентовал оригинальную конструкцию катера с воздушной разгрузкой, несколько напоминающую рассмотрен­ное выше предложение француза М. Хаклиза и особенно аме­риканского специалиста Д. Томпсона.

Из рис. 97 видно, что аэродинамическая н конструктивная компоновки катера заметно отличаются от компоновок всех рассмотренных ранее экранопланов и СПК с воздушной раз­грузкой. В кормовой части обтекаемого корпуса катера на высо­ком пилоне закреплены несущее крыло и энергетическая уста­новка, движитель — воздушный винт. Хвостовое оперение — обычного самолетного типа. Для продольной балансировки катера (по дифференту) предусмотрен управляемый стабилиза­тор, для поперечной — элероны.

Основной особенностью катера является размещение несу­щего крыла далеко в хвост от ЦТ судна. Это должно обеспе­чить, по мнению автора проекта, автоматическую продольную устойчивость глиссирования катера на редане и поддержание угла атаки несущего крыла в заданных пределах (около 6°). Действительно, при увеличении скорости подъемная сила крыла возрастает, что приводит к подъему кормовой части катера, а следовательно, и к уменьшению угла атаки крыла. Последнее вызывает падение подъемной силы и, как следствие, опускание кормовой части катера. К сожалению, в патентной заявке не приводится оценка мореходности судна, которая едва ли может

Рис. 98 Японский катер с воздушной разгрузкой «Си Рейдер».

быть высокой при подобной аэрогидродинамической компоновке катера.

Рассмотренный проект отнесен нами к группе судов с воз­душной разгрузкой, поскольку при высоко расположенном над водой несущем крыле весьма большого удлинения (около 10— 12), к тому же не оборудованном концевыми шайбами, исполь­зовать благоприятное влияние эффекта экрана, по-видимому, ие удастся.

Катер «Си Рейдер». Выше были приведены некоторые не­осуществленные проекты катеров иа подводных крыльях с воз­душной разгрузкой. Известны и уже построенные за рубежом катера подобного типа. В Японии в последние годы создан ка­тер «Си Рейдер» (рис. 98). Этот катер, в отличие от рассмотрен­ных нами ранее, не имеет подводных крыльев и по своему внеш­нему виду напоминает обычную глиссирующую моторную лодку, оборудованную воздушным крылом. Корпус катера длиной 4,7 м и шириной 0,9 м — стеклопластиковый. Кокпит катера, рассчи-

тайный па трех человек, закрыт сдвижным колпаком из плек­сигласа. Воздушное крыло с размахом 3,2 м закреплено на уровне палубы в кормовой части корпуса.

Благодаря V-образной форме крыла снижается опасность касания крылом поверхности воды. На концах крыла установ­лены небольшие поплавки, предназначенные, по-видимому, для предохранения катера от переворачивания при резком маневри­ровании. Кроме этого, крыло снабжено управляемым закрыл­ком, угол атаки которого позволяет поддерживать оптимальный дифферент в зависимости от нагрузки катера, скорости и со­стояния моря.

Учитывая весьма ограниченные размеры хорды крыла и его высокое расположение над водой, можно предположить, что благоприятное влияние экрана на повышение несущих свойств крыла в данном случае используется лишь незначительно. В ка­честве энергетической установки на катере служит подвесной мотор (с удлиненной колонкой) мощностью от 15 до 25 л. с. Катер обладает неплохими ходовыми качествами и выпускается • серийно.

Катер AF-XS. Специалисты японской фирмы «Синмэйвако — гекокуки» признают, что идея создания катера на гидролыжах и с воздушной разгрузкой возникла у них после успешных ис­пытаний А. Липпишем экранопланов Х-112 и Х-113.

Катер AF-XS построен в 1972 г. Он представляет собой двух­местную моторную лодку с сигарообразным четырехметровым корпусом, оборудованную стреловидным крылом с размахом около 2 м (рис. 99). В носовой части корпуса и на консолях воздушного крыла закреплены стойки (поплавки). С боковых сторон стоек установлены двухъярусные узкие глиссирующие пластины — гидролыжи. Экипаж катера размещается в откры­той кабине, защищенной спереди стеклом. Корпус катера, воз-

душное крыло и стойки с гидролыжами выполнены из легких сплавов. Масса порожнего катера равна 100 кг при полной массе около 300 кг. В качестве энергетической установки на ка­тере применен серийный подвесной мотор «Ямахо» мощностью 25 л. с.

В январе 1973 г. были проведены обширные ходовые и мо­реходные испытания катера, в том числе и сопоставительные испытания серийного глиссирующего 12-футового катера, обору­дованного таким же двигателем «Ямахо». Помимо самоходных проведены буксировочные испытания катера с помощью быстро­ходной моторной яхты. Испытания подтвердили ожидаемые ха­рактеристики катера. Так, в результате благоприятного влия­ния воздушного крыла и гидролыж аэрогидродинамическое качество на расчетном режиме было заметно выше, чем у обыч­ных глиссирующих катеров. Это выразилось в том, что макси­мальная скорость рассматриваемого катера с одним пассажи­ром достигала 53 км/ч против 43 км/ч у обычного катера, т. е. оказалась выше примерно на 24%. Установлены значительные резервы мощности двигателя, не реализованные из-за неопти­мальних характеристик гребного винта.

Сопоставительные мореходные испытания обоих катеров, проведенные одновременно в одинаковых условиях, также по­казали весьма существенные преимущества рассматриваемого катера. Авторы проекта объясняют это благоприятным аморти­зирующим влиянием гидролыж и воздушного крыла. Так, испы­тания позволили установить, что на этом катере при движении на волнении с высотой волн 0,3—0,5 м и скорости более 30 км/ч килевая качка н удары о волны почти не ощущались, в то время как на обычном катере в подобных условиях возникавшие пере­грузки достигали больших значений. При высоте волн 0,5 м и скорости 40 км/ч обычный катер испытывал опасные для его прочности удары о гребни волн. Рассматриваемый же катер был испытан при высоте волн 0,5 м н скорости 55 км/ч; пере­грузки не считались опасными и легко переносились экипажем.

Из неоптимальных технических решений в конструкции ка­тера, выявленных в процессе его испытаний, специалисты фирмы отмечают прежде всего сигарообразную форму корпуса, весьма затрудняющую выход катера на расчетный режим дви­жения (на гидролыжах). Кроме того, не удалось до конца ре­шить проблему устойчивости катера, особенно при движении на волнении. Катер склонен был рыскать по курсу, совершать ко­лебания в продольном и поперечном направлениях, чему способ­ствовал подсос воздуха к винту. Неудовлетворительной оказа­лась и поворотливость катера, проявившаяся в недопустимо большой циркуляции.

Как и у катера «Си Рейдер», иа катере AF-XS благоприят­ное влияние близости экрана на повышение несущих свойств воздушного крыла, по-виднмому, использовалось весьма иезна-

чительно. Этот вывод напрашивается в результате рассмотре­ния компоновочной схемы катера, из которой видно, что его воздушное крыло при движении иа расчетном режиме отстоит от поверхности воды на высоте, практически исключающей ука­занное влияние.