История, Как Возникло Древнерусское Государство, История рода Рюриковичей, Старинные Печати, Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней, Символы и Святыни России в Картинках, Преподобный Феодосий Кавказский, Русские Святые, Как Появились Награды в России, Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград, Русские Народные Игры, Русские Хороводы, Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья, История Древней Греции, Чудеса Света, История Развития Флота, Автомобили Внедорожники, Отдых в Волгограде
Загрузка...

Меню Сайта

Главная

Как Возникло Древнерусское Государство

Русские князья период от 1303 до 1612 года

Династия Романовых

История России с конца XVIII до начала XX века

История и мистика при Ленине и Сталине

История КГБ от Ленина до Горбачева

История Масонства

Казни

Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней

Символы и Святыни Русской Православной Церкви

Символы и Святыни России в Картинках

Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград

Награды Российской Империи

Русские Народные Игры

Хороводы

Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья

История Древней Греции

Преподобный Феодосий Кавказский

Русские Святые

Алгоритмы геополитики и стратегии тайных войн мировой закулисы

Чудеса Света

Катастрофы

Реактивные самолеты и ракеты Третьего рейха

История Великой Отечественной Войны, Сражения, Нападения, Операции, Оборона

История формирования, подготовка, и выдающиеся операции спецподразделений (спецназа)

История побед летчика Гельмута Липфера

История войны рассказанная немецким пехотинцем Бенно Цизером

Мифы индейцев Южной Америки

История Развития Флота

История развития Самых Больших Кораблей

Постройка моделей Кораблей и Судов

История развития Самых Быстрых Кораблей

Автомобили Внедорожники

Вездеходы Снегоходы

Танки

Подводные Лодки

Туристам информация о Странах

Отдых в Волгограде

Экранопланы

Несмотря на огромные скорости, достигнутые кораблями на подводных крыльях и на воздушной подушке, у них наметился грозный конкурент. Экраноплан — в истории развития техники один из примеров того, как идея может возникнуть «попутно», в процессе решения совершенно другой проблемы.

В начале XX в., на заре развития авиации, самолетостроители и летчики столкнулись с загадочным явлением. Вопреки законам аэродинамики, при движении самолета у самой земли в период взлета и посадки возникала подъемная сила, значительно большая, чем при полете на высоте. Двигаясь в непосредственной близости от земли, самолет вдруг обретал дополнительную подъемную силу, внезапно устремлялся вверх или упорно скользил над землей, «не  желая»  приземляться.

Это явление представляло не только познавательный интерес: иногда дело кончалось катастрофой, как это случилось, например, с тяжелым самолетом «Тэрэнт Триплейн», потерпевшим аварию на взлете. Спустя некоторое время легкий английский самолет «Суоллоу», обладавший неплохими летными качествами, в конце посадки «отказался» приземлиться.

Если обычно летчик, выдерживая самолет в 2—3 м от земли, постепенно замедлял движение до скорости, при которой подъемная сила крыльев становилась меньше массы самолета, но еще позволяла ему плавно спланировать на посадочную полосу, то «Суоллоу» продолжал планировать почти до полной потери скорости. При этом подъемная сила почти мгновенно снижалась до нуля и самолет резко падал на землю. «Лечение» самолетов типа «Суоллоу» оказалось довольно простым: применили посадочные щитки, позволяющие пилоту в нужный момент ухудшить аэродинамику крыла и тем самым вынудить машину снижаться.

В конце 20-х — начале 30-х гг. механизм загадочного явления в основном был выяснен, и оно получило название «эффект влияния экрана». Движущееся над экраном крыло как бы подминает под себя встречный поток воздуха, и под крылом образуется область повышенного давления (рис.74). В результате на крыле возникает дополнительная подъемная сила ΔY, величина которой зависит от расстояния между крылом и экраном. В том случае, когда это расстояние равно половине хорды крыла, прирост подъемной силы составляет всего 2—3%. Но стоит крылу приблизиться к экрану уже на одну четверть длины хорды крыла, как прирост составит около 10%.

Подобное увеличение подъемной силы само по себе не представляется особенно впечатляющим. Но близость экрана одновременно с образованием воздушной подушки под крылом изменяет картину обтекания крыла воздушным потоком. При этом также происходит некоторое увеличение подъемной силы и, что весьма важно, значительно снижается лобовое сопротивление. Вредное для самолетов явление ученые и конструкторы разных стран уже более пятидесяти лет пытаются использовать для транспортного средства, названного экранопланом.

 

Рис. 74. Схема обтекания крыла воздухом вблизи экрана и вне его

На первый взгляд, экраноплан мало отличается от судна на воздушной подушке. Но это впечатление обманчиво. Различие между ними состоит в способе формирования подушки. Если у судна воздушная подушка является статической и поддерживается нагнетанием воздуха под днище, то подушка экраноплана имеет динамический характер, так как образуется под крылом за счет скоростного напора набегающего потока воздуха.

В этом принципиальном отличии заложено основное преимущество экраноплана. Здесь уместно провести аналогию между вертолетом и самолетом: если первый держится в воздухе благодаря тяге винта, которая должна быть равна массе вертолета или превышать ее, то самолет   удерживает   в   воздухе подъемная сила крыльев, а двигатель лишь обеспечивает поступательное движение. Отсюда разная затрата мощности, а следовательно, и разные скоростные возможности.

Для любого транспортного средства снижение сопротивления является первостепенным фактором, определяющим в конечном счете скоростные и грузоподъемные характеристики. Не составляет исключения и экраноплан. Одной из основных характеристик всех летательных аппаратов является так называемое аэродинамическое качество К, представляющее собой отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления, на преодоление которого и затрачивается работа двигателя.

Это своего рода КПД аэродинамической формы летательного аппарата. При сравнении летательных аппаратов одинаковой массы с разными значениями аэродинамического качества предпочтение должно быть отдано тому, у которого этот показатель выше: при прочих равных условиях такой аппарат будет иметь заданную скорость и грузоподъемность при менее мощной энергетической установке.

Об аэродинамическом качестве экраноплана дает представление график на рис. 75, выражающий зависимость этой характеристики при движении крыла вблизи экрана. Из графика видно, что при очень малой высоте полета Я, составляющей меньше 0,1 длины хорды крыла, влияние экрана становится настолько значительным, что аэродинамическое качество возрастает до 40—50. Отметим, что у самолетов К не превышает 16—18.

 

Рис. 75. Влияние высоты полета при движении крыла вблизи экрана на величину аэродинамического качества

И вновь о проблемах. Чтобы при пилотировании экраноплана обезопасить его от соприкосновения с волнами, необходимо обеспечить достаточно большую высоту полета, но в то же время сохранить влияние экрана.

Но эффективная высота полета зависит от размеров крыла — его хорды и размаха. Следовательно, целесообразно строить экранопланы возможно больших. размеров. Это желательно еще  и  потому,  что с увеличением полетной массы полезная нагрузка экраноплана возрастает, В то же время возможность увеличения размеров экраноплана далеко не беспредельна. При увеличении хорды крыла сверх 90—100 м наблюдается уже не рост, а снижение массовой отдачи вследствие прогрессивного возрастания массы корпуса, крыльев и других конструкций.

За рубежом существует мнение, что оптимальными являются аппараты с хордой несущего крыла 30—40 м. За чем же дело? На экраноплане очень сложно разместить энергетическую установку, так как речь идет о мощностях порядка сотен тысяч лошадиных сил. Потребность в столь гигантских мощностях вызвана тем, что, как и корабль на подводных крыльях, экраноплан, прежде чем начать околоэкранный полет, должен развить достаточную стартовую скорость и преодолеть «горб» сопротивления.

Только тогда, когда подъемная сила крыльев будет равна массе аппарата и его корпус оторвется от воды, сопротивление существенно уменьшится. Скорость отрыва весьма велика, она может достигать 80 уз и более.

Вот почему на околоэкранный полет затрачивается в 2—4 раза меньшая мощность, чем на стартовом режиме. Так, по проекту экраноплан США «Колумбия» должен затрачивать на стартовый режим ⅔ всей мощности энергетической установки.

Загрузка...

Большой вклад в решение вопросов околоэкранной аэродинамики внесли советские исследователи. Одним из первых был Б. Н. Юрьев, который в 1923 г. опубликовал работу «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Позднее в этом направлении работали В. В. Голубев, Я. М. Серебрийский, Н. А. Черномашинцев, Б. А. Ушаков, С. Н. Насилов, Ш. А. Биячуев,  Б. Т. Горощенко,  А. И. Смирнов и Г. И. Костычев.

Дело не ограничивалось теорией. В 1932 г. немецкие конструкторы организовали экспериментальные полеты тяжелого гидросамолета типа «Дорнье» над Северным морем на высоте •около 10 м. Было установлено, что удельный расход топлива значительно сократился по сравнению с полетом вне влияния экрана.

Одним из пионеров экранопланостроения явился крупный советский авиационный инженер и изобретатель, военный летчик П. И. Гроховский . В середине 30-х гг. им был разработан проект экраноплана-амфибии. Свои расчеты Гроховский проверял на моделях. К сожалению, текущая работа в области авиационной и парашютной техники не оставляла Гроховскому времени для окончения работы по созданию первого отечественного экраноплана.

В 1935г. финский инженер Т. Каарио построил экраноплан-аэросани, назвав его аппаратом типа «крыло-таран». Экраноплан начинал разгон на лыжах, а затем, когда подъемная сила корпуса становилась достаточно большой, отрывался от поверхности и скользил над снежным покровом, используя эффект экрана. Впоследствии Т. Каарио построил еще несколько подобных аппаратов (рис. 76). Последний, наиболее совершенный образец был создан конструктором в 1963—1964 гг.

После окончания второй мировой войны разработкой экранопланов более двадцати лет занимался ранее упоминавшийся американский конструктор судов на воздушной подушке Д. К. Уорнер. Однако задуманные им аппараты так и не вышли из проектной стадии.

 

Рис. 76. Схема экраноплана-аэросаней Т. Каарио

Еще в предвоенные годы к идее экраноплана было привлечено внимание военных ведомств ряда стран. Накануне войны шведский конструктор И. Троенг построил и испытал ряд самоходных моделей экранопланов, на базе которых был спроектирован торпедный катер.

Работы в этой области были расширены после войны. Если в 30-х гг. экранопланами занимались лишь отдельные изобретатели-энтузиасты, то в 50—60-х гг. ими заинтересовались научно-исследовательские и проектные организации ряда капиталистических стран, причем отнюдь не в мирных целях. Размаху работ способствовало совершенствование взлетно-посадочных характеристик самолетов, в процессе которого было изучено влияние близости экрана на аэродинамику крыла, а также успехи в газотурбостроении и металлургии легких сплавов.

К военному экранопланостроению привлечено пристальное внимание ВМС США. Организованная в 1961г. фирма «Рисерч Аффайлейтс Интернарейтс» по заказу ВМС США разработала проекты противолодочного экраноплана RAM-1 и десантно-транспортного экраноплана RAM-2. При полной массе 80— 90 т RAM-1 вооружен средствами обнаружения и уничтожения подводных лодок. Проектная скорость полного хода — порядка 130 уз.

Несмотря на некоторые достижения, экранопланостроение в наше время не вышло из экспериментальной стадии и находится примерно на том же уровне, как авиация в начальный период своего развития, т. е. около 70—80 лет назад. Согласно опубликованным за рубежом данным, во всем мире до настоящего времени было построено около 25 экранопланов, причем практически все они являются сугубо экспериментальными образцами и моделями для исследований. Очевидно, сказывается трудность отмеченных проблем.

Задачу размещения мощной энергетической установки можно решать несколькими способами. Один из них — знакомая нам комбинированная энергетическая установка, состоящая из стартовой и полетной частей. Но и в таком варианте разместить на экраноплане энергетическую установку очень сложно. Сотни тысяч лошадиных сил в принципе могут быть обеспечены несколькими газотурбинными двигателями, но многоагрегатные установки чрезвычайно усложняют управление аппаратом. Из истории авиации известно, что попытки в Германии в 30-х гг. оснастить сверхтяжелые летающие лодки типа «Дорнье» восемью и даже двенадцатью двигателями оказались неудачными, и строительство этих самолетов было прекращено.

Важнейшим элементом экраноплана является стартовое устройство. Как мы уже знаем, экраноплану, прежде чем начать околоэкранный полет, необходимо развить достаточную стартовую скорость и преодолеть «горб» сопротивления, на что затрачивается громадная мощность. Стартовое устройство призвано максимально снизить эту мощность.

Одна из конструкций стартовых устройств представляет собой специально установленные крылья и предкрылки, которые в момент старта устанавливаются в положение, обеспечивающее направление отбрасываемой винтами воздушной струи под основное несущее крыло. В результате скоростной напор струи в полузамкнутом объеме под несущим крылом преобразуется в статическое давление воздушной подушки. Таким образом, даже при отсутствии поступательного движения на крыле развивается довольно значительная подъемная сила, разгружающая экраноплан.

Экранопланы и аппараты на воздушной подушке напоминают авиационные конструкции. До сих пор не существует единого мнения, правомерно ли причисление их к категории судов и кораблей. Но гидродинамика и аэродинамика лишь на первый взгляд кажутся разными отраслями науки, на самом деле это два выражения одной науки — динамики потока.

Не случайно на заре развития воздухоплавания самолетостроители использовали не только терминологию, но и технические решения кораблестроения, достигшего к тому времени значительных успехов. Сегодня наблюдается обратный процесс: в стремлении достигнуть высоких скоростей кораблестроители все чаще заимствуют технические решения, применяемые в авиации, и небезуспешно.

История развития Самых Быстрых Кораблей