Экранопланы

ТЕХНИКА И ВООРУЖЕНИЕ № 4/2009, стр. 33-42

Экранопланы

Прошлое, настоящее, будущее

Павел Качур

Экранопланостроение на Североамериканском континенте

Продолжение.

Начало см. в «ТиВ» № 11/2007 г., № 1,3/2008 г.

США - гонка за лидером

Необходимо подчеркнуть, что первоначально интерес к экранопланам на американском континенте был вызван, прежде всего, его обособленностью от активной экономической жизни Старого света, огромными океанскими пространствами, лежащими между ними. Позже проводившиеся научные исследования были поддержаны Министерством обороны США. Многие инженерные умы Нового света работали над решением проблемы сокращения времени и пространства, но добиться положительных результатов в этой сфере им до сих пор не удалось.

Парадокс состоит в том, что в США долгое время никто не занимался разгадкой эффекта околоэкранного полета даже на теоретическом уровне. Попытки предпринимались лишь энтузиастами-одиночками.

Первым в США, кто в конце 1930-хгг. опытным путем приблизился к решению проблемы экранопланостроения, стал американский инженер Д. Уорнер, который в течение 10 лет до этого занимался экспериментами по снижению сопротивления среды движению быстроходных катеров, а теперь разработал проект аппарата, названного им «компрессорным самолетом». Ученый пришел к выводу, что одним из наиболее эффективных путей решения проблемы взлета и погадки подобных аппаратов является использование принципа воздушной подушки.

Аппарат был выполнен на основе самолетной схемы типа «утка» с весьма сложной системой крыльев. Поддув с двумя мощными вентиляторами, подающими воздух под широкое куполообразное днище аппарата, облегчал выход на расчетный режим. В качестве маршевых использовались два авиационных двигателя с воздушными винтами, размещенные на основном несущем крыле. Таким образом, в этом проекте впервые было предложено разделение энергетической установки на группы стартовых (поддувных) и маршевых двигателей, обеспечивающих крейсерские режимы движения аппарата. Органами устойчивости и управления аппарата служили развитые подкрылки и рули поворота, установленные на основном несущем крыле.

Впоследствии Уорнер продолжил свои работы по дальнейшему совершенствованию систем старта и устойчивости экранопланов - сложнейшим проблемам создания подобных аппаратов. В середине 1940-х гг. он построил ряд самоходных (непилотируемых) моделей экранопланов, которые в основном подтвердили его расчетные данные.

Один из первых проектов катера с воздушным крылом, т.е. с воздушной разгрузкой, разработал конструктор А. Газда (1941 г.). Катер, вооруженный торпедой, скорострельной авиационной пушкой и крупнокалиберным пулеметом, предназначался для несения патрульной службы и боевых действий против кораблей противника.

По аэродинамической и конструктивной компоновкам он напоминает обычный двухпоплавковый гидросамолет, у которого отсутствуют консоли крыльев, т.е. имеется лишь средняя часть - центроплан. Органы управления катера также аналогичны применяемым на гидросамолетах: хвостовое оперение, включающее киль и руль направления, и водяной руль для управления катером при движении по воде. В качестве энергетической установки на катере применен авиационный двигатель воздушного охлаждения.

По замыслу автора, оборудование катера воздушным крылом должно было обеспечить ему заметное повышение скорости за счет снижения гидродинамического сопротивления. Вследствие уменьшения силы ударов корпуса о встречные волны должна также улучшиться мореходность катера.

Следующим, кто в США приобщился к экранопланостроению, стал X. Зундштедт - в 1948 г. он построил 6-местный катер, выполненный по схеме «летающее крыло». Катер конструктивно представлял собой толстое крыло, установленное на два поплавка, имеющих редан для выхода на расчетный режим. Пилот и пассажиры размещались в закрытой кабине в носовой части корпуса-крыла, а энергетическая установка - в кормовой части на пилоне. Движителем служил двухлопастной воздушный винт в насадке. В качестве органов управления применялись два водяных руля. Во время испытания катера выяснилось, что на достигнутой скорости глиссирования более 74 км/ч мощность энергетической установки и подъемная сила корпуса крыла оказались недостаточными для полного отрыва аппарата от воды и выхода его на режим околоэкранного полета.

Первым, кто в США предложил самолетную схему для экраноплана, стал инженер Дж. Мартин. В 1953 г. он получил патент на свое изобретение. Военно-транспортный экраноплан-авианосец представлял собой катамаран из двух фюзеляжей, снабженных весьма развитым крылом. Экраноплан имел горизонтальный стабилизатор хвостового оперения и установленные в передней части крыла мощные авиационные турбовинтовые двигатели воздушного охлаждения. Многопалубные фюзеляжи были соединены жесткой конструкцией прямого участка крыла, выдерживающего изгибающие нагрузки при плавании и в полете. Подобная конструкция предназначалась для размещения десанта, хранения самолетов, подъем и спуск которых осуществлялся со специальной платформы. На изогнутом участке крыла предусматривались отсеки для хранения глубинных бомб. Загрузка и выгрузка экраноплана осуществлялись вблизи свайных пирсов, позволяющих доставлять и загружать в фюзеляж тяжелые грузы. Преимущество двухфюзеляжной схемы аппарата перед однокорпусной заключалось в более эффективном использовании для создания подъемной силы средней части крыла.

В конце 1950-х гг. к работам в этой области приступил инженер У. Бертельсон. Он поставил перед собой цель построить легкую амфибию, которая могла бы объединить автомобиль и прогулочный катер «в одном флаконе». Начиная с 1958 г., он создал три аппарата с динамическим принципом поддержания - Ground Effect Machine (GEM): GEM-1, GEM-2 и GEM-3, схожих в решениях основных конструктивных схем. Эти аппараты были построены по принципу образования подъемной силы, аналогичному идее финна Т. Каарио. Все они оборудовались единым двигателем для старта и полета на расчетном режиме, оказались удачными и успешно прошли испытания, показав довольно высокие маневренные и амфибийные качества: они могли передвигаться над водой, сушей, снегом и болотом.

Приблизительно в это же время конструкцию сравнительно большого пассажирского судна с воздушной разгрузкой запатентовал Е. Хэнфорд (1959 г.). Его судно напоминало летающую лодку с подводными крыльями, расположенными по самолетной схеме (два побортно у миделя и одно в корме) на высоких стойках. Крыло значительных размеров закреплялось на уровне верхней палубы. Одна из особенностей судна - отгибающиеся с помощью специального привода консоли крыла, которые устанавливались в необходимое положение в зависимости от условий старта и полета. На расчетном режиме они играли роль концевых шайб, препятствующих перетеканию воздуха из-под крыла вверх. Автор считал, что подводные крылья на его судне применены главным образом с целью облегчения старта, поскольку на расчетном режиме большая часть подъемной силы создается воздушным крылом.

Одновременно с Бертельсоном к строительству опытного самоходного пилотируемого катера приступил инженер-физик Н. Дискинсон. Построенный им в 1962 г. двухместный аппарат был выполнен по схеме «летающее крыло» (крыло малого удлинения устанавливалось на два поплавка, снабженных реданами). Пилот и пассажир размещались в креслах, установленных непосредственно на поплавках. В качестве энергетической установки был использован авиационный двигатель с воздушным винтом мощностью 190 л.с. (139,6 кВт). При испытаниях на полной мощности он развивал скорость более 140 км/ч. На скорости ПО км/ч подъемная сила крыла составляла около 227 кгс, а при 112 км/ч катер полностью поднимался из воды. Для обеспечения старта и выхода аппарата на расчетный режим выхлопные газы двигателя в момент разбега подавались по специальным трубопроводам под днище поплавков (за реданами). Для управления по курсу предусматривалось довольно развитое оперение, размещенное за двигателем в струе воздушного потока, отбрасывавшегося винтом. Во время испытаний в 1963 г. аппарат показал достаточно хорошие мореходные качества, в частности, легко выходил на расчетный режим движения при высоте волн до 0,25м. В течение ряда лет он успешно эксплуатировался на реках и озерах США.

В 1963 г. сотрудником фирмы «Локхид» В. Корягиным (русским по происхождению) была построена летающая лодка-катамаран, снабженная пятиметровым крылом с профилем большой кривизны. Это крыло было установлено таким образом, что его передняя кромка располагалась высоко над водой, открывая воздуху свободный вход под крыло, а задняя, наоборот, почти касалась поверхности воды и тем самым препятствовала быстрому сплющиванию воздушной подушки. Сбоку истечение воздуха из-под крыла ограничивалось двумя шайбами, укрепленными на его концах. Во время испытаний лодка разгонялась подобно обычному катеру, а когда подъемная сила крыла становилась достаточно большой, корпус поднимался над водой, оставляя в ней лишь гребной винт подвесного мотора.

Появление этих аппаратов демонстрировало заинтересованность энтузиастов-одиночек в поиске новых принципов увеличения скорости движения катеров. Государство поначалу не проявляло заинтересованности в новых транспортных средствах. Но вскоре на уникальные возможности экранопланов обратили внимание ВМС США. По мнению американских военно-морских стратегов, экранопланы в составе соединений кораблей различных классов могли бы резко повысить их боевую эффективность, значительно расширить круг решаемых задач.

Оценив на основе анализа результатов научно-теоретических исследований и характеристик построенных энтузиастами конструкций возможности транспортных средств на динамической воздушной подушке, Министерство обороны США поставило задачу создать подобные аппараты для нужд флота. С этой целью Управление военно-морских операций штаба ВМС США решило объявить в 1961 г. конкурс на разработку проекта большого военно-транспортного аппарата-амфибии. В конкурсе приняло участие несколько американских фирм, в том числе «Виикл рисерч корпорейшн» (VRC), заинтересовавшаяся созданием экранопланов, и «Локхид», проводившая разработки и постройку опытных аппаратов с 1960 г.

В 1963 г. по проекту Корягина, взявшего за основу свой небольшой глиссирующий катер, была построена летающая лодка с крылом, оборудованным концевыми шайбами, рассчитанная на экипаж из двух человек. На испытаниях катер массой 0,63 т обеспечивал скорость до 83 км/ч, при этом аэродинамическое качество достигало значения 14, т.е. почти удвоилось по сравнению с гидродинамическим качеством исходного (глиссирующего) катера. Разработанную конструкцию автор запатентовал в Германии, Швейцарии, Великобритании. Его отличие от многих других зарубежных исследователей заключалось в системном подходе к проблеме экранопланостроения: в 1966 г. им была опубликована обстоятельная статья, в которой приводились результаты исследований целого спектра судов с динамическими принципами поддержания, в том числе конструкций на подводных крыльях и экранопланов. Корягин предложил несколько схем экранопланов, движущихся с полным отрывом от воды на крейсерском режиме.

Однако победителем в конкурсе стала фирма VRC со своим военно-транспортным экранопланом «Колумбия». Этот проект стал одним из первых среди «фирменных» транспортных аппаратов. Он интересен с точки зрения сравнения уровня развития экранопланостроения того времени за рубежом и в нашей стране. По аэрогидродинамической схеме «Колумбия» представляла собой катамаран с обтекаемым корпусом в виде толстого крыла малого удлинения, установленного на двух поплавках. Корпус-крыло пронизывали два круглых туннеля, в которых размещались вентиляторы, подающие воздух в кольцевую прорезь по периметру. При старте этот воздух образовывал под кораблем воздушную подушку, которая поднимала поплавки над водой. Затем включались маршевые винтовые двигатели, и корабль начинал движение подобно обычному аппарату на воздушной подушке. При этом вытекающий из кольцевой прорези воздух служил завесой, препятствующей утечке воздуха из-под крыла.

По мере разгона аппарата скоростной напор встречного воздушного потока постепенно достигал такой величины, что позволял убрать переднюю часть воздушной завесы. Задняя же часть завесы сохранялась еще некоторое время, обеспечивая ускоренное наполнение воздушной камеры, но в момент выхода на крейсерский режим отключалась и она. После этого мощность вентиляторной установки тратилась лишь на поддержание боковых завес, препятствующих вытеканию сжатого крылом воздуха в стороны, и аппарат удерживала над водой лишь подъемная сила его корпуса.

Большое внимание разработчики катамарана уделили энергетической установке. Две группы газовых турбин Т-64 мощностью по 2270 л.с. каждой (суммарная мощность 13620 л.с.) должны были обеспечить скорость полета 185-220 км/ч. Группа маршевых двигателей, состоящая их двух ГТД, устанавливалась на специальных пилонах в кормовой части верхней палубы корабля. Группа стартовых (поддувных) двигателей из четырех аналогичных ГТД предназначалась для выхода экраноплана на расчетный режим околоэкранного полета. По мнению авторов проекта, значительный резерв мощности энергетической установки позволял эксплуатировать корабль в более тяжелых условиях и при увеличенной нагрузке, а также существенно повышать моторесурс двигателей.

Для управления экранопланом на крейсерской скорости служили два руля, действующих в воздушной струе, создаваемой винтами маршевых двигателей. На малых скоростях применялись поворотные сопловые устройства, а реверс осуществлялся с помощью винта регулируемого шага. Стабилизация корабля обеспечивалась вертикальными килями.

Основные несущие элементы конструкции предполагалось выполнить из алюминиевых сплавов, а верхнюю палубу со сложными обводами - из стеклопластика. Согласно расчетам, запас прочности корпуса был достаточен для эксплуатации экраноплана в условиях волнения моря 4-5 баллов.

В транспортно-десантном варианте в корпусе трансатлантического экраноплана с высотой межпалубного пространства около 2,4 м располагалось грузопассажирское отделение, рассчитанное на размещение 120 десантников или четырех стандартных грузовых контейнеров размерами 2,4x2,4x6,1 ми массой по Ют каждый. Считалось, что такое расположение грузопассажирского отделения обеспечит необходимую центровку аппарата при различной его загрузке, что весьма важно для обеспечения продольной устойчивости. Для выполнения погрузочно-разгрузочных операций на аппарате предусматривались бортовые лацпорты и грузовой люк в верхней палубе. Благодаря автоматизации управления кораблем и техническими средствами (энергетической установкой и др.) в состав его экипажа предполагалось включать всего двух человек, которые размещались в ходовой рубке в носовой части корпуса. При разработке проекта экраноплана большое внимание уделялось вопросам обитаемости экипажа и десантников, в частности, звукоизоляции.

В грузопассажирском варианте аппарат проектировался в расчете на перевозку 150 пассажиров или 36 т груза через океан со скоростью 150-220 км/ч. Вес аппарата длиной около 55 м и шириной 24 м с нагрузкой должен был составлять около 100 т. Дальность беспосадочного полета экраноплана на высоте 2,7 м равнялась 800 км.

Для базирования подобных катамаранов наиболее целесообразным было признано устройство специального берегового слипа. С этой целью вдоль поплавков монтировались усиленные вертикальные кили с поперечным набором. При стоянке на суше система гибкого ограждения, закрепленного по внешнему борту поплавков, оставалась ненагруженной, а для перемещения при неработающих двигателях на специальной колесной платформе в конструкции были предусмотрены подкрепления основного корпуса.

В процессе разработки экраноплана «Колумбия», помимо экспериментальных исследований на маломасштабных моделях, в 1964 г. по проекту сотрудника фирмы С. Ретхорта была построена полунатурная самоходная модель VRC-1 массой 2,3 т и длиной 6,3 м. Аппарат был выполнен по схеме «составное крыло» с двумя развитыми поплавками. Закрытая обтекаемая кабина экипажа размещалась в центральной части несущего крыла. Вертикальное двухкилевое хвостовое оперение, установленное в кормовой части поплавков, дополнялось сверху горизонтальным стабилизатором с рулем высоты. Газотурбинный двигатель приводил во вращение два двухлопастных воздушных винта и два вентилятора. Воздушные винты размещались на вертикальных килях хвостового оперения. Одна из особенностей этого экраноплана - стартовое устройство, обеспечивающее выход на расчетный режим движения и представляющее собой саморегулируемую двухструнную сопловую систему образования воздушной подушки.

Аэродинамическая компоновка модели отличалась от схемы экраноплана обводами поплавков. С бортов они имели обтекаемый профиль, который создавал в полете зону разрежения, препятствуя перетеканию воздуха на верхнюю поверхность крыла и повышая таким образом его несущую способность. Аппарат мог совершать полет и под действием тяги лишь одной реактивной сопловой системы старта. Таким образом, конструкция совмещала аппарат на воздушной подушке и экраноплан. В 1964 г. модель VRC-1 проходила всесторонние испытания на базе ВВС Эдварде (штат Калифорния) , при этом в режиме движения на воздушной подушке, создаваемой сопловой системой, была зафиксирована скорость полета 96 км/ч, аналогичный показатель околоэкранного полета составил 137 км/ч.

Ряд интересных экспериментов провел в США инженер X. Вейланд, швейцарец по национальности, известный до этого как конструктор скоростных катеров на воздушной подушке. В 1963 г. он заключил контракт с американской фирмой «Уэст коуст» на совместную разработку и постройку экранопланов, которые резко отличались по компоновке от всех известных аппаратов данного типа. Они имели двухкорпусную конструкцию с двумя крыльями «тандем» сравнительно большого удлинения. В хвостовой части между вертикальными оперениями корпусов установили стабилизатор с рулем высоты. По замыслу Вейлан-да, такое расположение крыльев и хвостового оперения должно было обеспечить надежную продольную устойчивость аппарата на всех режимах полета. Так, тяжелый экраноплан «Большой Вейландкрафт» весом около 1000 т мог летать над океаном на высоте 6 м со скоростью около 185 км/ч, имея на борту 3000 пассажиров. На основе этого проекта было разработано несколько вариантов трансатлантических экранопланов.

После обширных модельных исследований, включавших продувки в аэродинамических трубах, испытаний на треке, в 1964 г. конструктор смог представить самоходную пилотируемую модель массой 4,3 т, названную им «Малым Вейландкраф-том». Конструктивно и схематически она соответствовала проекту транспортного экраноплана «Большой Вейландкрафт» и предназначалась для окончательной проверки результатов, полученных в процессе испытаний маломасштабных моделей. При длине 15,8 м эта модель имела размах крыльев 9,5 м. Энергетическая установка - два авиационных двигателя, размещенных на верхних вертикальных пилонах в носовой части корпусов аппарата. Движителями служили трехлопастные винты регулируемого шага, обеспечивавшие аппарату скорость движения на расчетном режиме околоэкранного полета до 148 км/ч.

Одна из конструктивных особенностей «Малого Вейландкрафта» заключалась в опорном устройстве - двух парах гидролыж, установленных на высоких стойках в носовых и кормовых оконечностях корпусов аппарата. Они обеспечивали отрыв от воды на скорости около 110 км/ч. По мнению Вейланда, аппарат должен был обладать высокой мореходностью. Так, он предполагал его эксплуатацию при высоте волны до 1,2 м (до 3 баллов). Необходимо особо отметить, что эта схема резко отличалась от аэрогидродинамических схем Р.Е. Алексеева.

Во время первых летных испытаний на озере Солтон (штат Калифорния) в марте 1964 г. модель разбилась. Киносъемка с вертолета сопровождения показала, что аппарат легко поднялся над водой и довольно уверенно летел в расчетном режиме на высоте примерно 1 м над водой. Затем он неожиданно взмыл над водой на высоту около 7,5 м, пилот сбросил газ, и аппарат с креном упал на воду и разбился. Тогда причину аварии окончательно установить не удалось. Основываясь на более позднем опыте пилотирования экранопланов, можно предположить, что в тот момент аппарат попал во встречный поток воздуха, который оторвал его от «подушки», а пилот не смог правильно отреагировать. Этот случай лишний раз убеждает в том, что управление экранопланами существенно отличается от управления самолетами или водоизмещающими судами.

В Соединенных Штатах в середине 1960-х гг. успешно работал немецкий авиаконструктор, профессор-аэродинамик А. Липпиш, известный в Германии в 1920-1940-х гг. своими оригинальными проектами самолетов-бесхвосток для Люфтваффе. После бесславной кончины Третьего рейха он перебрался в США вместе с известным ракетчиком В. фон Брауном. Здесь он продолжил работу над оригинальными проектами летательных аппаратов. Исследуя проблемы повышения скорости глиссирующих катеров, в 1964 г. он построил аппарат «АэрофойлбоутХ-112». Основной целью эксперимента было решение проблемы устойчивости, и аппарат явился первым экранопланом, построенным по четко выраженной однофюзеляжной схеме легкого поплавкового гидросамолета.

Корпус Х-112 хорошо обтекаемой формы. В области передней кромки крыла размещалась открытая одноместная кабина пилота. Крыло имело удлинение 1,7 и треугольную форму в плане. Благодаря обратной V-образности крыла Липпишу удалось добиться более высокого размещения корпуса над водной поверхностью. Своими краями крыло опиралось на поплавки, одновременно играющие роль концевых шайб. С внешней стороны поплавков были установлены небольшие управляющие поверхности - элероны. В передней части фюзеляжа располагался двигатель воздушного охлаждения, обеспечивший скорость полета до 120 км/ч, и был снабжен винтом фиксированного шага. Аппарат имел развитое Т-образное хвостовое оперение самолетного типа. Испытания Х-112 показали вполне удовлетворительные скоростные и маневренные качества, а также достаточную устойчивость аппарата при полете на различной высоте от водной поверхности.

В 1966 г. в США Липпиш основал компанию «Липпиш рисерч» для проведения инженерного проектирования и консультаций по технологии самолетостроения. Однако в конце 1960-х гг. он вернулся в Германию.

Надо сказать, что в США в те годы государственные и частные научно-исследовательские организации сосредоточили усилия на накоплении исходных теоретических и экспериментальных данных, которые позволили бы приступить к постройке военных экранопланов различного назначения.

Работы по созданию быстроходных боевых кораблей с динамическими принципами поддержания активно поддерживались ВМС США. Так, по военному заказу фирмой «Грум-ман» в 1966 г. на основе ряда исследований в области создания кораблей с динамическими принципами поддержания был разработан экраноплан-ракетоносец. 300-тонный аппарат был выполнен по схеме «летающее крыло» с изменяемой в полете геометрией крыла за счет особой конструкции шайб-поплавков. Последние с помощью специального привода могли отгибаться вверх и занимать оптимальное положение в зависимости от условий полета. С целью снижения степени возмущения потока воздуха над крылом кабина экипажа экраноплана устанавливалась на обтекаемых стойках. Крыло завершалось мощными закрылками, используемыми в системе старта для создания статической воздушной подушки. Маршевые двигатели и рули направления были установлены на высоких пилонах над крылом; воздухозаборники стартовых двигателей располагались на палубе, при полете в расчетном режиме они закрывались специальными крышками. Вооружение корабля состояло из ракет класса «корабль-корабль» или универсальных зенитных управляемых ракет (ЗУР). Пусковые установки и боезапас были скрыты в крыле: пуск ракет производится через люки, открываемые в момент пуска.

Уникальные возможности развития высоких скоростей при отсутствии контакта с водной поверхностью делают экранопланы незаменимым средством борьбы с подводными лодками. В середине 1960-х гг. были разработаны проекты экранопланов типа RAM. Несмотря на различия в назначении и характеристиках, они имели общую особенность - способность к полетам на высоте более 2000 м.

Противолодочный экраноплан RAM-1 фирмы «Рисерч Аффалейтс интернерейтс», организованной в 1961 г. для выполнения НИОКР по кораблям на воздушной подушке и экранопланам для ВМС США, имел массу 80-90 т и предназначался для поиска, обнаружения и поражения подводных лодок, а также для транспортировки грузов и десанта. Аппарат был выполнен по схеме «летающее крыло» с двумя развитыми консолями для обеспечения высоких значений аэродинамического качества и требуемых характеристик поперечной устойчивости. Поисковая аппаратура и вооружение катера общей массой около 11т размещались в основном крыле (корпусе) в помещениях объемом около 85 м3.

Энергетическая установка состояла из четырех двигателей, размещенных в консолях крыла (по два на каждой). Их суммарная мощность превышала 8000 л.с, что обеспечивало экраноплану скорость полета 185-240 км/ч; поисковая скорость составляла около 93 км/ч, приблизительно в 2 раза выше, чем у современных противолодочных кораблей. Запас топлива обеспечивал аппарату дальность полета около 3000 км при скорости 160 км/ч.

Аппарат оборудовался стартовым устройством - системой сопл для образования статической воздушной подушки. Для облегчения старта предусматривалось специальное устройство обдува верхней поверхности крыла, благодаря чему затягивался момент срыва набегающего потока воздуха. В соответствии с проектом высота полета RAM-1 при полной нагрузке составляла 0,6 м, мощность, расходуемая на образование и поддержание воздушной подушки до высоты 1,8 м, составляла 1500 л.с, на движение корабля - 500 л.с. На высоте 8 м полет мог осуществляться в самолетном режиме. Максимальная расчетная высота достигала 2200 м, скорость подъема - 150-З00 м/мин.

При взлете аппарата предусматривалась возможность преодоления препятствий высотой до 17 м на расстоянии 115 м от места старта. Для посадки требовалась акватория протяженностью около 85 м. Стабилизация полета экраноплана, обеспечиваемая аэродинамической компоновкой, дополнялась автоматической системой подвижных реактивных сопел и закрылков. Для нейтрализации перегрузок при посадке аппарат снабжался специальными надувными емкостями (баллонами).

Этой же фирмой был разработан под руководством инженера В. Дангема проект десантно-транспортного экраноплана RAM-2, предназначенного для переброски небольших диверсионных групп в прибрежные районы в условиях, при которых требуются высокие скоростные, амфибийные и маневренные качества корабля.

Аэродинамическая схема RAM-2 - «летающее крыло» малого удлинения. С бортов крыло ограничивалось развитыми шайбами, в которых размещались энергетическая установка корабля и стартовые устройства. Масса конструкции экраноплана - около 14 т, масса полезной нагрузки - 2,5 т. Для приема десанта и техники передняя часть крыла откидывалась в виде большой аппарели. Газотурбинный двигатель обеспечивал скорость полета до 460 км/ч, скорость без нагрузки - до 650 км/ч. Дальность полета аппарата при запасе топлива около 1т - 900 км. Скороподъемность 610-1220 м/мин. Длина акватории стартового участка в обычных гидрометеорологических условиях 11,5 м, посадочного - 85 м.

В 1968 г. американский конструктор Дж. Мак-Муллен запатентовал транспортный аппарат по схеме «составное крыло», использующий динамический напор. Аппарат имел фюзеляж в виде крыла, на передней кромке которого в его центральной части находились воздухозаборник и компрессор. Под фюзеляжем располагались регулируемые отверстия для выхода сжатого воздуха. По бокам же он оборудовался килеватыми поплавками с крыльевыми консолями стреловидной формы. На передних кромках консолей размещались воздухозаборники, на задних - элероны, наверху - турбовинтовые двигатели. При такой схеме создавались разные по величине скорости обтекания верхней и нижней поверхностей фюзеляжа, и формировался искусственный динамический напор.

Авиационная фирма «Боинг» тоже активно участвовала в разработке и создании экранопланов. В конце 1960-х гг. она вела интенсивные работы по созданию противолодочного экраноплана «Лоубой», включенного в перечень перспективных средств борьбы с современными подводными лодками в открытом море. Экраноп-лан имел самолетную схему и напоминал современный транспортный самолет с низкорасположенным крылом. Он не обладал достаточной мореходностью и по аэродинамической и конструктивной компоновкам предназначался для базирования лишь на береговых базах, поэтому к экранопланам-амфибиям мог быть отнесен лишь условно. При полной массе аппарата 125 т масса противолодочного вооружения, включая новейшую поисковую аппаратуру и средства поражения подводных лодок, составляла 6,8 т. Боезапас мог быть увеличен за счет сокращения запаса топлива.

Характерными особенностями этого экраноплана являлось отсутствие концевых шайб, а также наличие крыла с необычайно большим для подобных аппаратов удлинением - по мнению авторов проекта, это должно было улучшить аэродинамическое качество и повысить дальность полета.

Площадь крыла экраноплана составляла 220 м2. Удельная нагрузка на крыло (отношение веса аппарата к площади крыла) - 5,68 кН/м2 - находилась на уровне значений современных бомбардировщиков. Размах 52 м и удлинение крыла обеспечивали полет над поверхностью моря при высоте волн до 4 м. Реализуя максимальные несущие способности крыла, можно было ограничить высоту полета над гребнем волн. Нижний предел составлял 0,9 м.

Энергетическая установка включала четыре двухконтурных турбовентиляторных двигателя, обеспечивавших крейсерскую скорость в режиме околоэкранного полета 290-390 км/ч. При запасе топлива 65,6 т (52,5% полной массы) расчетная дальность полета достигала 12300 км, продолжительность - 36 ч. Для старта и полета за пределами влияния эффекта экрана предусматривались дополнительные двухконтурные двигатели.

В 1967 г. специалисты американской фирмы «Дженерал Дайнэмикс» Д. Квейди и Д. Шиллреф предложили проект катера-экраноплана, предназначенного для патрулирования в прибрежных водах, охраны побережья, а также для огневой поддержки войск, действующих на прибрежных участках. Катер был вооружен двумя универсальными крылатыми ракетами «корабль-корабль» (пусковые установки располагались на верхней палубе) и скорострельными артиллерийскими установками, размещенными на палубе в носовой части поплавков. Аппарат был выполнен в виде катамарана по схеме «летающее крыло». Весьма развитые в длину поплавки, исполняющие роль концевых шайб, имели обводы «морских саней». Пространство под днищем корпуса-крыла с носа и кормы было ограждено двумя парами щитков, которые в полете обеспечивали продольную и поперечную устойчивость. Энергетическая установка состояла из двух турбовентиляторных двигателей с воздухозаборниками, снижающими забрызгивание. Воздухозаборники стартовых двигателей располагались на верхней части корпуса и при полете в крейсерском режиме закрывались специальными створками.

Поток воздуха, нагнетаемого вентиляторами, использовался для образования воздушной подушки, а турбины двигателя стимулировали поступательное движение крыла. Для распределения вырабатываемых двигателями газов между воздушной подушкой и выхлопными соплами, создающими тягу, применялись управляемые заслонки. При старте почти вся мощность турбин расходовалась на создание воздушной подушки, а по мере увеличения скорости и возрастания аэродинамической подъемной силы она перераспределялась на создание тяги.

Система полностью воплотила замысел авторов, поскольку позволяла отказаться от применения специальных стартовых двигателей, уменьшить массу энергетической установки и обеспечивала плавный и безопасный переход из фазы старта с воды к околоэкранному полету. Экранопланоборудовался выдвижными гребными винтами в носовой и кормовой частях для патрулирования в водоизмещающем режиме. Устойчивость аппарата по курсу обеспечивалась двумя воздушными килями, а управление - рулями. На надстройке находилась антенна радиолокационной станции.

Другой проект этой фирмы - патрульный двухкорпусный экраноплан - отличался аэродинамической компоновкой, схемой трехкилевого хвостового оперения с высокорасположенными горизонтальными стабилизаторами и рулем высоты. Аппарат оснащался гидролыжами, которые улучшали взлетно-посадочные характеристики.

Весьма обширный сопоставительный анализ технико-экономической эффективности судов на воздушной подушке, самолетов и экранопланов выполнили в 1973 г. два инженера американской фирмы «Вота Рисерч Компании» Д. Мак-Мастерз и Р. Гриир. В результате работы они предложили для ВМС США проект экраноплана типа «летающее крыло», отличающийся рядом оригинальных решений, в частности, боковыми выдвижными крыльями и весьма развитыми поплавками.

Быстроходный аппарат имел четкое предназначение - служить носителем боевых и десантных катеров с недостаточной дальностью действия из-за низкой мореходности, ограниченного ресурса энергетических установок и запаса топлива. Открывался радикальный путь повышения эффективности действия тактических групп судов в результате мобильной переброски на расстояние до 5000 км.

Конструкция экраноплана была рассчитана на движение с отрывом от поверхности воды в водоизмещающем положении. Три развитые в высоту поплавка снабжались реданами и играли роль концевых шайб. Несущее крыло-корпус с бортов оборудовалось убирающимися крыльями, создающими дополнительную подъемную силу в крейсерском режиме и обеспечивающими поперечную устойчивость экраноплана. В нижней части корпуса имелись специальные ниши, где размещались (подвешивались) два катера на подводных крыльях.

Энергетическая установка экраноплана включала газотурбинные двигатели, расположенные попарно на обтекаемых пилонах в кормовой части. Здесь же устанавливались вертикальные аэродинамические рули.

Надо сказать, что экранопланы, использующие выдвижные крылья для образования дополнительной подъемной силы, западные специалисты выделяют в отдельную группу - WSEV (Winged Surface Effect Vehicles). Их можно применять в качестве носителей десантно-высадочных средств, вертолетов и самолетов вертикального взлета. WSEV рассчитаны на движение в водоизмещающем режиме и полет в зоне влияния экрана. Для их взлета используются только аэродинамические силы, возникающие на несущих поверхностях, и создание специальных стартовых устройств не предусмотрено. При движении на малых скоростях для управления могут применяться водяные рули.

Американские инженеры разработали четыре проекта экранопланов данного типа водоизмещением 200, 300,1000 и 2000 т. Последний имел длину 99,4м, размах крыла 76,2 м, скорость 420 км/ч, мощность энергетической установки 240 тыс. л. с, дальность полета 3000-5000 км. Полезная нагрузка при полете на дальность 2000 км составляла 720 т, на 5000 км - 320 т. По мнению разработчиков, подобная конструкция могла быть применена для постройки экранопланов любого назначения, однако, они не обладали бы способностью осуществлять полет на значительной высоте в отрыве от экрана.

Проект большого транспортного экраноплана типа SETOL (Surface Effect Take off and Landing), выполненный по самолетной схеме, был разработан в 1975 г. в Научно-исследовательском центре НАСА им. Лэнгли. При общей массе около 1130 т его полезная нагрузка составляла 450 т. Аэродинамическую компоновку отличали удлиненный корпус, несущее крыло большого размера с концевыми шайбами и Т-образным хвостовым оперением. Для повышения остойчивости на вертикальном киле устанавливался горизонтальный стабилизатор с рулями. Имелись две группы турбореактивных двухконтурных двигателей: восемь носовых стартовых находились на специальных пилонах перед несущим крылом, четыре маршевых - под стабилизатором. Их суммарная тяга была сравнима с тягой четырех двигателей самолета «Боинг-747» - 85 тыс. л.с.

По аналогичной схеме был сконструирован транспортно-десантный экраноплан с большой грузоподъемностью и повышенной дальностью типа WIG (Wing-in-Ground-Effect). Проект разработала в 1976-1977 гг. фирма «МакдоннеллДуглас». Размах его крыла составлял 46,7 м, длина - 90,2 м, высота - 24,6 м, взлетный вес - 678 т. Энергетическая установка состояла из четырех основных ТРДД (в носовой части) и двух дополнительных, предназначенных для балансировки (в хвостовой).

На внимание, проявленное в те годы за рубежом к скоростным боевым средствам, указывают разработки Научно-исследовательского центра по кораблестроению им. Д. Тейлора ВМС США. Аэродинамическая лаборатория центра стала головной организацией по созданию кораблей с использованием динамического принципа поддержания. Здесь с 1967 г. выполнялись исследования гидродинамических характеристик экранопланов, оснащенных крыльями, обтекаемыми «выхлопными» газами двигателей. Все расчеты в процессе этих исследований проводились с использованием ЭВМ.

В основу проекта экраноплана типа WIG с большой грузоподъемностью и дальностью был положен принцип системы PAR: поток воздуха от вентиляторов отбрасывается в полость, образованную крылом, закрылками, концевыми крыльевыми шайбами и водной или земной поверхностью, создавая поверхностный эффект. По аэродинамической схеме PAR-WIG в 1978 г. компания «Локхид» выполнила проект транспортно-десантного экраноплана типа WIG. Консоли крыла снабжены концевыми шайбами. Стабилизацию и управление во время движения обеспечивали хвостовое оперение, состоящее из вертикальных и горизонтальных рулей, и элероны. Полный вес экраноплана 618 т, полезная нагрузка 455 т, длина 72,6 м, размах

крыльев 32,9 м; энергетическая установка состояла из четырех турбовентиляторных двигателей тягой по 41,5 т; скорость полета 480 км/ч. При нагрузке 200 т (четыре танка М60АЗ) дальность полета достигала, по расчетам, 7400 км. Энергетическая установка аппарата включала восемь маршевых турбовинтовых двигателей, установленных на пилонах на верхней поверхности крыла, и восемь стартовых (попарно в хвостовой части). При взлете струя воздуха отклонялась вниз, создавая дополнительное давление под крылом. Это позволяло осуществлять взлет на малых скоростях. Груз и десант размещались в корпусах и крыле. Для выгрузки техники и высадки десантников предусматривались большие люки и аппарели.

Исследования показали, что основная проблема в разработке практического экраноплана заключается в преодолении «горба» сопротивления, возникающего до отрыва экраноплана от воды и после посадки на воду. Решение этой проблемы заключалось в увеличении мощности. Высокое давление, создаваемое под крылом за счет поддува струями от двигателей, установленных под углом впереди крыла, способно обеспечить подъем аппарата над водой на малой скорости. Струя, направленная в полость, создает подъемную силу в несколько раз большую, чем тяга двигателей.

Еще один проект военно-транспортного экраноплана был разработан во второй половине 1970-х гг. Аппарат массой 18,1 т был выполнен по самолетной схеме. Длина корпуса 21,4 м, размах крыла 16,5 м. Крыло оборудовалось концевыми шайбами, отклоняющимися на оптимальный угол в зависимости от условий полета. С целью улучшения взлетно-посадочных характеристик на крыле имелись подкрылки и закрылки. Большой грузовой люк со специальной аппарелью, расположенный в носовой части корпуса, позволял транспортировать тяжелую военную технику.

Энергетическая установка состояла из двух авиационных двигателей в кольцевых насадках суммарной мощностью 2750 л.с., размещенных на высоких пилонах для уменьшения забрызгиваемости. Предусматривалась скорость полета около 315 км/ч, на высоте 1,5 м значение аэродинамического качества равнялось 23-24, т.е. в 1,5 раза больше, чем у современных транспортных самолетов. Это давало возможность без снижения скорости увеличить примерно в 1,5 раза дальность полета или существенно повысить грузоподъемность.

Об огромном интересе к экранопланам и масштабах исследований в США говорит следующий факт. В апреле 1978 г. Общество корабельных инженеров и инженеров-механиков США и Американский институт аэронавтики и астронавтики совместно с Американским обществом военно-морских инженеров, Советом технических обществ Сан-Диего и Морским техническим обществом провели 4-ю конференцию по плавучим средствам с новыми принципами поддержания. В работе конференции приняли участие более 300 представителей промышленности и ВМС США.

Заинтересованность Военно-морских сил США в высокоскоростном надводном корабле, предназначенном для противолодочной борьбы, а также для поиска, спасения и материально-технического снабжения подводных лодок, в конце 1970-х гг. нашла воплощение в проекте экраноплана с подводным крылом. По существу, он представлял собой гидросамолет, конструкция которого обеспечивала четыре фазы движения в водоизмещающем режиме: начало движения, выход на редан, глиссирование на носовой части с отрывом от волны кормы при небольшом дифференте за счет разгрузки экраноплана воздушными крыльями, увеличение дифферента на корму до подъема экраноплана в воздух. Подобная схема обеспечивала взлет и посадку при состоянии моря до 6 баллов. Антенное устройство гидроакустической станции экраноплана при посадке на воду могло погружаться для обнаружения подводных лодок.

И все-таки было очевидно, что на этой стадии создания экранопланов более значительный экономический эффект могло дать гражданское применение подобных транспортных средств. Американский инженер-судостроитель Р. Гриир в 1972 г. разработал и запатентовал проект большого грузопассажирского экраноплана-судна на подводных крыльях, выполненного по схеме «летающее крыло». По своей компоновке этот экраноплан очень напоминал первые проекты Р.Е. Алексеева 1947 г. Корпус корабля служил для размещения грузового трюма и был расположен между двумя бортовыми стенками, выступающими вниз и играющими роль концевых шайб. Он выполнял функцию поверхности, способствующей увеличению подъемной силы. Верхние передние участки стенок соединялись мостиком, служащим для размещения экипажа и пассажиров. Две пары крыльев, имеющих аэродинамический профиль, выступали наружу от стенок в носовой и кормовой частях аппарата, тоже помогали наращивать подъемную силу при движении и использовались в качестве швартовочных устройств на стоянках. На крыльях в кормовой части устанавливались вертикальные стабилизаторы, которые, взаимодействуя с воздушным потоком, обеспечивали устойчивость в поперечной плоскости, дополнялись горизонтальным стабилизатором.

Установка нескольких подводных крыльев вдоль продольной оси аппарата позволила распределить нагрузку равномерно по всей длине корпуса, дало возможность снизить требования к прочности конструкции и ее массу.

В кормовых частях стенок имелись высокоскоростные гребные винты. Над каждым винтом устанавливались пластины для предупреждения кавитации и снижения потери энергии при движении корабля с большой скоростью. В хвостовой части стенок имелись рули. В носовой части с наружных бортов стенок монтировались турбореактивные двигатели и воздухозаборники. По сложной системе воздушные струи распределялись по всей внутренней поверхности нижней части корпуса и бортовых стенок, создавая тем самым воздушную подушку.

Каждое крыло с краю имело кранцы в виде колес, вращающихся на горизонтальных и вертикальных осях. При подходе экраноплана к месту стоянки, оборудованному парой направляющих лотков, несколько приподнятых над поверхностью воды, эти колеса входили в лотки, и за счет инерции движения экраноплан прокатывался по лоткам к месту стоянки, отрываясь от воды. При старте экраноплана включались турбореактивные двигатели, и аппарат, соскальзывая с лотков, погружался в воду как водоизмещающий корабль.

Весьма интересной выглядит конструкция аппарата для движения по воде с большой скоростью, разработанная в 1975 г. американцем Фр. Мальвестуто. Аппарат имел частично погруженный в воду корпус, напоминающий внешним видом переднюю часть фюзеляжа авиалайнера. Корпус снабжался двумя парами стреловидных крыльев, причем задняя пара была установлена выше передней, что способствовало уменьшению воздушных возмущений (подобная схема в ЦКБ по СПК называется «двухточечной»). Консоли крыльев с обратной стреловидностью были загнуты вниз и образовывали концевые шайбы, которые устанавливались на длинные поплавки с каждого борта, создающие стабилизирующий эффект. На крыльях располагались двигатели с воздушными винтами, причем винты вращались в горизонтальной плоскости как у вертолета.

Специалисты Массачусетского технологического института длительное время работали над созданием экраноплана, представляющего собой гибрид самолета и океанского судна. Наконец, в 1995 г. они обнародовали свой проект усовершенствованного экраноплана WIGM. Экраноплан, получивший наименование «Fastship» (быстроходный корабль), предполагалось оснастить реактивными двигателями от самолета «Boeing-747». W1GM сочетал в себе возможности получения высокой скорости полета и аэродинамического качества при движении как в зоне влияния экранного эффекта, так и вне ее. На больших высотах полета экраноплан был рассчитан на достижение околозвуковых скоростей. Энергетическая установка включала турбореактивные двигатели общей тягой 203 т.

Вооружение экраноплана «Fast-ship» в боевом варианте должно было быть представлено управляемыми ракетами класса «воздух-поверхность», средствами ПВО и ПРО. Экипаж - 63 человека. Длина экраноплана 161 м, ширина 31,4 м, высота 26 м, размах крыла 94 м. Взлетный вес - около 1000 т, полезная нагрузка - более 500 т.

В грузопассажирском варианте расходы на доставку грузов могли оказаться ниже, чем при использовании самолета.

Стоимость судна-экраноплана оценивалась в 150-200 млн. долл. Ввод в эксплуатацию четырех таких судов типа «Fastship» предполагался в 1998 г., но так и не был осуществлен.

Таким образом, имеются проекты суперэкранопланов, эксперименты проводятся с 1940 г., основной заказчик, Министерство обороны США, перечисляет фирмам массу долларов, а американского экраноплана как не было, так и нет.

Продолжение следует

---