Экраноплан – это аппарат, представляющий собой уникальное скоростное транспортное средство, осуществляющее полёт в пределах действия аэродинамического экрана, то есть на небольшой высоте (несколько метров) над поверхностью воды, земли, снега или льда. При идентичной массе и скорости площадь крыла экраноплана существенно меньше, чем у самолёта. В соответствии с международной классификацией Международной морской организации (ИМО), экранопланы относятся к категории морских судов. Согласно определению, представленному в принятом ИМО «Временном руководстве по безопасности экранопланов», экраноплан – это многофункциональное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме осуществляет полёт с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью без постоянного контакта с ней.
Подъёмная сила, удерживающая его в воздухе, генерируется в основном за счёт аэродинамики крыла (крыльев), корпуса или их частей, специально спроектированных для использования «экранного эффекта».
По сути, экранный эффект — это та же воздушная подушка, только образуемая путём нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком. То есть «крыло» таких аппаратов создаёт подъёмную силу не только за счёт разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолётов), а дополнительно за счёт повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (от нескольких сантиметров до нескольких метров). Эта высота соизмерима с длиной средней аэродинамической хорды (САХ) крыла. Поэтому крыло у экраноплана стараются выполнить с небольшим удлинением.
Эффект экрана связан с тем, что возмущения (рост давления) от крыла достигают земли (воды), отражаются и успевают дойти до крыла. Таким образом, рост давления под крылом получается большим.
Традиционно на скоростях полётов у самой земли принято считать высотой действия экрана половину хорды крыла. Это даёт высоту порядка метра. Но у достаточно больших экранопланов высота полёта «на экране» может достигать 10 и более метров.
Центр давления (общая точка приложения силы) экранного эффекта находится ближе к задней кромке, центр давления «обычной» подъёмной силы — ближе к передней кромке, поэтому, чем больше вклад экрана в общую подъёмную силу, тем больше центр давления смещается назад. Это приводит к проблемам балансировки. Изменение высоты меняет балансировку, изменение скорости — тоже. Крен вызывает диагональное смещение центра давления. Поэтому управление экранопланом требует специфических навыков.
В конструкциях экранопланов можно выделить две школы: советскую (Ростислав Алексеев) с прямым крылом и западную (Александер Мартин Липпиш (на нем.)) с треугольным крылом обратной стреловидности с выраженным обратным поперечным V. Схема Р. Е. Алексеева требует бо́льшей работы по стабилизации, но позволяет двигаться с бо́льшими скоростями и в самолётном режиме. Схема Липпиша включает средства снижения избыточной устойчивости (крыло с обратной стреловидностью и обратное поперечное V), что позволяет снизить недостатки балансировки экраноплана в условиях небольших размеров и скоростей.
Третьей предложенной схемой стала тандемная схема Г. Йорга (ФРГ), однако несмотря на ряд преимуществ (автоматическая стабилизация) последователей пока не имеет.
Достоинства
- Высокая живучесть: современные экранолёты гораздо безопаснее обычных самолётов, так как в случае обнаружения неисправности в полёте амфибия может сесть на воду даже при сильном волнении. Причём это не требует совершения каких-либо предпосадочных манёвров и может быть осуществлено просто сбросом газа (например в случае неисправности двигателей). Также и сама неисправность двигателя зачастую не столь опасна для крупных экранопланов ввиду того, что они имеют несколько двигателей, разделённых на стартовую и маршевую группу, и неисправность двигателя маршевой группы может быть компенсирована запуском одного из двигателей стартовой группы.
- достаточно высокая скорость — от 400 до 600 и более км/ч — экранопланы по скоростным, боевым и грузоподъёмным характеристикам превосходят суда на воздушной подушке и суда на подводных крыльях
- у экранопланов высокая экономичность и более высокая грузоподъёмность по сравнению с самолётами, так как подъемная сила складывается с силой, образующейся от экранного эффекта.
- для военных немаловажна малозаметность экраноплана на радарах вследствие полёта на высоте нескольких метров, быстроходность, невосприимчивость к противокорабельным минам
- для экранопланов не важен тип поверхности, создающей эффект экрана — они могут перемещаться над замёрзшей водной гладью, снежной равниной, над бездорожьем и т. д.; как следствие, они могут перемещаться по «прямым» маршрутам, им не нужна наземная инфраструктура: мосты, дороги и т. д.
- экранолёты относятся к безаэродромной авиации — для взлёта и посадки им нужна не специально подготовленная взлётная полоса, а лишь достаточная по размерам акватория или ровный участок суши.[3]
Недостатки
- одним из серьёзных препятствий регулярной эксплуатации экранопланов является то, что место их предполагаемых полётов (вдоль рек) очень точно совпадает с зонами максимальной концентрации птиц;
- низкая маневренность, так как экраноплан, как и самолет, для изменения направления движения должен создавать центростремительную силу, единственным источником которой является крыло. При высоте полета порядка САХ крыла возможные крены очень малы, а радиусы поворотов слишком велики.
- экраноплан «привязан» к поверхности и не может лететь над неровной поверхностью; этого недостатка лишён экранолёт;
- управление экранопланом отличается от управления самолётом и требует специфических навыков;
- хоть полет «на экране» и связан с меньшими энергетическими затратами, нежели у самолета, однако процедура старта требует большей тяговооружённости, сравнимой с таковой у транспортного самолета, и соответственно применения дополнительных стартовых двигателей, не задействованных на маршевом режиме (для крупных экранопланов), либо особых стартовых режимов для основных двигателей, что ведёт к дополнительному расходу топлива;
Экранопланы способны эксплуатироваться на самых различных маршрутах, в том числе и тех, которые недоступны для обычных судов. Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью, чем у других скоростных судов, экранопланы практически всегда обладают свойствами. Помимо водной глади они способны передвигаться над твёрдой поверхностью (земля, снег, лёд) и базироваться на ней. Экраноплан, таким образом, объединяет в себе лучшие качества судна и самолёта.
Экранопланы, способные на длительное время отрываться от экрана и переходить в «самолётный» режим полёта, называются экранолётами.
Воздушные потоки под экранопланом.
Одной из новинок новой эпохи стали экранопланы. По принятой классификации, они считаются кораблями, способными летать. Правда, в полете машину от воды отделяет всего несколько метров. Хоть внешне эти машины и похожи на летающие лодки, к обычному полету на большой высоте они зачастую не способны. Основной режим – именно движение на воздушном экране, создающемся под крыльями и фюзеляжем. Для чего нужны такие сложности? Использование экранного эффекта позволяет увеличить дальность полета в 1,5 раза при таком же количестве топливе.
ВВА-14 конструкции Бартини.
Машина проекта ВВА-14 была экранолётом – могла летать и на «воздушной подушке» экрана, и на большой высоте. У нее было 14 двигателей: два маршевых и 12 взлетных. Аппарат вооружался двум торпедами и развивал максимальную скорость 760 км/ч.
Изначально ВВА-14 проектировался с возможностью вертикального взлета и посадки.
Экраноплан А-90 «Орленок».
Десантный экранолёт «Орленок» был разработан как средство доставки 200 морских пехотинцев или двух БТР. Как и судна на воздушных подушках, экранопланы могут выходить на ровный берег и на арктический лед.
«Орленок» и Ан-225 «Мрия»: проект спасательной системы, которая может выполнить задачу в любой точке мира.
Появление нового аппарата КМ, прозванного «Каспийский монстр», потрясло американцев. Спутник-шпион передал снимки громадины длиной 92 метра, массой 540 тонн, летящей со скоростью 500 км/ч над Каспийским морем. Первый полет этой машины в 1966 году сделал СССР морской супердержавой.
Экраноплан «Каспийский монстр» на берегу.
На основе проекта КМ был построен ударный экраноплан «Лунь». Это была машина, задачей которой было уничтожение авианосцев США. Благодаря высокой скорости и полету над самой водой она была незаметна для корабельных и самолетных радаров и могла подбираться очень близко к цели. На ее крыше стояли шесть пусковых контейнеров крылатых ракет «Москит». Их залп гарантированно уничтожал авианосец противника.
Гордость СССР – ракетоносец экраноплан «Лунь».
Российский проект экраноплана «Спасатель», способного оказывать помощь на удалении до 3000 км.
В настоящее время боевые возможности экранопланов несколько уменьшились вследствие развития радиолокационной техники. Даже незаметно подобравшись к вражеским кораблям, в момент запуска ракет он будет замечен и быстро погибнет вследствие малой маневренности.
Проект российского пассажирского экраноплана на 550 человек.
Использование этой техники остается незаменимым в морских спасательных операциях вдали от берега. Медленные корабли не успевают прийти на помощь, быстрые самолеты не могут приводниться, а вертолеты имеют малую грузоподъемность.
Проект самого большого в мире транспортного самолета-амфибии Бе-2500 «Нептун» с возможностью экранного полета над водой.
