Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Экраноплан (от экран + [аэро]план; в официальной советской классификации судно на динамической воздушной подушке) — транспортное средство для перемещения над поверхностью, поддерживаемое в атмосфере за счёт взаимодействия с воздухом, отражённым от поверхности земли или воды (экранный эффект, англ. ground effect). Аэродинамический экран образуется при движении крыла на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности воды, земли, снега или льда. При равных массе и скорости удлинение крыла экраноплана намного меньше, чем у самолёта. По международной классификации (ИМО) экранопланы относят к морским судам. Экранопланы могут эксплуатироваться на ряде маршрутов, которые недоступны для обычных судов. Наряду с более высокими гидроаэродинамическим качеством и мореходностью, чем у других скоростных судов, экранопланы практически всегда обладают амфибийными 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.
Схожий принцип у нереализованного проекта аэроэстакадного транспорта, перемещающийся благодаря экранному эффекту над специально возведенной эстакадой.
Содержание
Эффект экрана
Согласно определению, сформулированному в принятом ИМО «Временном руководстве по безопасности экранопланов», экраноплан — это многорежимное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе или их частях за счёт взаимодействия с воздухом, отражённым от подстилающей поверхности.
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.[источник не указан 1455 дней]
Чем больше САХ крыла, ниже скорость полёта и высота — тем выше экранный эффект. Например, максимальная дальность полёта экранолёта «Иволга» на высоте 0,8 м составляет 1150 км, а на высоте 0,3 метра с той же нагрузкой — уже 1480 км.
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.
Конструкция
В конструкциях экранопланов можно выделить две школы: советскую (Ростислав Алексеев) с прямым крылом и западную (Александер Мартин Липпиш) с треугольным крылом обратной стреловидности с выраженным обратным поперечным V. Схема Р. Е. Алексеева требует большей работы по стабилизации, но позволяет двигаться с большими 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)[1]
Также идею экранного эффекта используют суда с динамической воздушной подушкой. В отличие от экранопланов, высота их полёта ещё ниже, но по сравнению с судами на подводных крыльях и на воздушной подушке они могут иметь большую скорость при меньших затратах энергии.
Достоинства и недостатки экранопланов иэкранолётов
Экранопланы представляют совершенно новую линию развития транспортных средств, неоспоримым достоинством является более низкий уровень расхода топлива, по сравнению с любым самолётом, из-за более щадящих и экономичных режимов работы силовой установки на единицу совершения транспортной работы в т/км.
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 подъёмная 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.
- экранопланы относятся к безаэродромной авиации — для взлёта и посадки им нужна не специально подготовленная взлётно-посадочная 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 манёвренность, так как экраноплан, как и самолёт, для изменения направления движения должен создавать центростремительную силу, единственным источником которой является крыло. При высоте полёта 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 полёт «на экране» и связан с меньшими энергетическими затратами, нежели у самолёта, однако процедура старта требует большей тяговооружённости, сравнимой с таковой у транспортного самолёта, 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;
- Меньшие энергетические затраты при полёте «на экране» нивелируются тем, что экраноплан летит на малой высоте, где плотность атмосферы максимальна.
В результате по совокупности показателей экранопланы не только не имеют никаких преимуществ перед существующими транспортными средствами, но и проигрывают абсолютно по всем параметрам обычным самолётам и кораблям: корабли значительно превосходят их по водоизмещению, самолёты по скорости и гибкости использования. Даже для узкоспециальных задач типа оказания экстренной помощи экипажам терпящих бедствие кораблей представляется целесообразнее использовать уже существующие и освоенные самолёты-амфибии типа Бе-200.
История
|
|