Наука и техника

Летящие над волнами

В 1964 году американцы со своего спутника зафиксировали некий неизвестный объект, двигавшийся над Каспием. Установили его параметры (размеры, скорость, высоту полёта) и ахнули – это был самый большой в мире на тот момент летательный аппарат. На западе его окрестили «Каспийский монстр».

Вырваться из воды

Все суда и корабли могут быть разделены на 2 группы:

1. Водоизмещающие суда (использующие известный закон Архимеда)

2. Суда на динамических принципах поддержания (СДПП).

К последним относят:

– Глиссеры;

– Суда на подводных крыльях (СПК);

– Суда на воздушной подушке (СВП) двух типов (скеговые и амфибийные).

Последней (пока) формой СДПП являются экранопланы, о которых пойдёт речь ниже.

СДПП имеют ряд преимуществ перед водоизмещающими судами, главное из которых – скорость. Надо отметить, что, будучи самым грузоподъёмным, водный транспорт оставался самым тихоходным, в результате чего он практически утратил значение для пассажироперевозок (сохранились лишь круизные суда и паромы).

Не требует доказательств, что и для грузовых перевозок – скорость весьма важна. Поэтому издавна судостроители и моряки ищут пути повышения этой характеристики судов.

Что же препятствует быстрому движению судов? Конечно – вода, в которую они погружены и плотность которой в 800 раз превышает плотность воздуха. Поэтому понятно стремление как можно больше «высунуться» из воды или оторваться от неё вовсе.

Пытаться повысить скорость судна только путём наращивания мощности его двигателей – бесперспективно. Судостроители давно установили: чтобы увеличить скорость водоизмещающего судна вдвое, надо повысить мощность его двигателей в 8-16 раз. Но как судну оторваться от воды?

Над этим думало не одно поколение инженеров и учёных. Многое подсказала природа. Очень полезными оказались наблюдения за движением летающих рыбок и некоторых морских птиц (например, пеликанов).

Идея использования воздуха для уменьшения сопротивления движению по воде впервые была высказана шведом Сведенборгом ещё в ХVIII веке. Он предложил конструкцию корпуса судна в форме открытого к воде купола, внутрь которого должен закачиваться воздух, способный оторвать судно от воды. Будучи реалистом, Сведенборг указал, что его идея может быть реализована лишь в будущем с появлением машин, способных приводить в действие мощные вентиляторы. Таким образом, проект Сведенборга стал, по сути, прообразом будущих СВП, появившихся двумя веками позже.

В ХIХ и первой четверти ХХ века было предложено немало проектов СДПП, часть из которых была реализована в виде опытных образцов. Среди них так называемые «морские сани» канадца Хикмана, скеговый катер австрийца Томамхула и ряд других. С 1929 года строил и лично испытывал скоростные катера американец Уорнер, создававший всё новые и новые проекты вплоть до 1964 года.

Рождение экранопланов

И, наконец, первый экраноплан (точнее его беспилотную модель) построил финн Карио в 1935 году. Это был буксируемый аэросанями небольшой аппарат, который при достижении определённой скорости отрывался ото льда и парил над ним на минимальной высоте. Карио запатентовал своё детище под странным названием «крыло-таран». Но вскоре подобные аппараты повсеместно стали называть экранопланами.

Почему именно так? Потому что для своего движения они используют так называемый экранный эффект, т.е. влияние близко расположенной под движущимся объектом неподвижной поверхности – экрана, роль которого может играть поверхность земли (если она достаточно ровная), а лучше – воды.

Аэродинамика экраноплана несколько отличается от самолёта, у которого подъёмная сила несущей плоскости – крыла, возникает благодаря его несимметричному профилю и расположению под некоторым углом к горизонту, называемым «углом атаки». Экраноплан поддерживается в воздухе за счёт так называемой «динамической воздушной подушки» – повышенного давления воздуха, возникающего в ограниченном пространстве между крылом и поверхностью воды при полёте.

С развитием теории экранопланирования активизировалось проектирование и строительство экранопланов во многих развитых странах. Особенно заметно это стало после Второй мировой войны.

Экранопланы строились и в ФРГ. Здесь большой вклад внёс известный авиаконструктор, соратник В.Мессершмидта, автор вошедшего в строй ещё в 1944 году первого реактивного истребителя Ме-163 Липпиш. Он разработал и построил три типа экранопланов: Х-112 (в США), Х-113 и Х-114 (оба в ФРГ).

Строились небольшие экранопланы на фирме «Локхид» в США, где этими работами руководил бывший россиянин Корягин. В США работал над экранопланами швейцарец Вейланд. Его 4,5-тонный «малый Вейланд-крафт» появился в 1964 году. Строили такие небольшие (взлётный вес 300-1300 кг) экранопланы и в Японии на фирме «Кавасаки». В основном это были пилотируемые модели гражданского назначения. Но появлялись проекты и боевых экранопланов – десантных, противолодочных, ударных ракетоносных и даже экраноплана-авианосца.

Преимущества боевых экранопланов:

– многократно увеличенная скорость;

– амфибийность;

– неуязвимость по отношению к торпедному и морскому минному оружию;

– трудность обнаружения средствами радиолокации из-за минимальной высоты полёта.

Но всё эти проекты не были реализованы, по крайней мере, ни один из них не дошёл до серии. Так было за рубежом. А что же в Советском Союзе?

Взлет российских экранопланов

По части строительства экранопланов в 60-80-х годах прошлого века СССР оказался действительно «впереди планеты всей».

В 1964 году американцы со своего спутника зафиксировали некий неизвестный объект, двигавшийся над Каспием. Установили его параметры (размеры, скорость, высоту полёта) и ахнули – это был самый большой в мире на тот момент летательный аппарат. На западе его окрестили «Каспийский монстр» – КМ. И это был действительно монстр: длина 92 м, размах крыла 37 м, высота хвостового оперения – более 20 м, взлётный вес – 544 т. Двигался с крейсерской скоростью 400 км/час на высоте от 1,5 до 3 метров над водой.

В Советском Союзе КМ расшифровывалось как Корабль-Макет. Он имел 10 мощных авиадвигателей, заимствованных у Ил-62, из которых 8 (стартовые) были установлены в носовой части корабля и могли направлять свои газовые струи под несущие плоскости КМ, облегчая его отрыв от воды. Ещё 2 (маршевые) размещались на хвостовом оперении.

Корабль был построен в Нижнем Новгороде (тогда г. Горький) на заводе «Волга» по проекту главного конструктора Ростислава Евгеньевича Алексеева. Этот выдающийся инженер-инициатор создания СДПП руководил разработкой большой серии известных во всём мире судов и кораблей на подводных крыльях («Ракета», «Метеор», «Комета» и др.), затем судов на воздушной подушке и, наконец, экранопланов.

Сначала было построено 8 самоходных моделей, а в 1963 году – гигант КМ, который не нёс никакого оружия, а рассматривался как прототип будущих серийных тяжёлых экранопланов. Он интенсивно испытывался на Каспии в течение 16 лет, пока не погиб в 1980 году, потерпев аварию в результате ошибки пилотирования. Никто из членов его экипажа при аварии не погиб. Но к моменту гибели «Монстра» уже строилась по новому проекту серия экранопланов, получивших имя «Орлёнок». Первый из этой серии сошёл со стапелей завода «Волга» в начале 70-х годов.

На «Орлят» министерством обороны СССР возлагались большие надежды, как на сверхбыстроходные средства доставки морского десанта. В программу кораблестроения было включено строительство 100-120 экранопланов этого типа.

«Орлёнок» во многом отличался от КМ, прежде всего габаритами. Его параметры:

длина – 58 м

размах крыла – 31 м

взлётный вес – 140 т

скорость – 350 км/час

высота полёта – 0,8-2,3 м

Он принимал на борт до 200 морских пехотинцев и две единицы бронетехники, имел лёгкое оборонительное вооружение – турель со спаренным крупнокалиберным пулемётом.

«Орлёнок» был оснащён тремя двигателями: 2 стартовых, реактивных, размещённых перед несущим крылом и снабжённых заслонками (дефлекторами), позволяющими при взлёте направлять реактивные струи под крыло, и один маршевый турбовинтовой, размещённый высоко над водой на хвостовом оперении.

Грандиозным планам строительства не суждено было сбыться – построили лишь пять «Орлят», включая один опытный образец и образец для разрушающих статических испытаний.

В 1975 году на Каспии, уже приводнившись после очередного полёта, «Орлёнок» сел на подводные камни. С помощью стартовых двигателей удалось довольно легко сняться с камней и дойти до базы. Однако бесследно этот эпизод не прошёл. При послеполётном осмотре не были замечены трещины в кормовой части корпуса.

Следующий полёт был демонстрационным: из Москвы прибыло высокое начальство, в том числе грозный  министр Судпрома Б.Бутома. На борту «Орлёнка» находился его главный конструктор Р.Алексеев. Взлёт проходил при значительном волнении моря. И вот, от ударов о гребни волн корма «Орлёнка» вместе с хвостовым оперением и маршевым двигателем полностью отвалилась. Не растерявшийся Р.Алексеев взял управление на себя, вывел стартовые двигатели на крейсерский режим и, переведя экраноплан в режим глиссирования, подвёл его к базе. На борту никто не пострадал, а экраноплан потенциально был пригоден к восстановлению. Пострадал только сам Р.Алексеев: разгневанный министр понизил его с главного конструктора до начальника сектора. Однако уже с 1976 года после смены министра справедливость была восстановлена – Р.Алексеев снова стал главным, а затем и генеральным конструктором. Увы, быть ему в этом качестве оставалось недолго. В 1980 году он умер в возрасте 64 лет.

Анализ аварии показал, что алюминиевый сплав, из которого был выполнен корпус опытного образца, недостаточно пластичен и с трудом выдерживает динамические нагрузки при взлёте и посадке на волну. На последующих трёх серийных образцах этот материал был заменён.

Вскоре полёты совершали уже три «Орлёнка». Всё шло благополучно до августа 1992 года, когда с одним из этих экранопланов произошла тяжёлая авария. Экраноплан, на борту которого помимо штатного экипажа (9 чел.) находились новый главный конструктор Соколов и ведущий инженер Волков, идя на небольшой высоте на скорости 350 км/час, неожиданно стал проваливаться. Командир корабля, в прошлом многоопытный пилот гидросамолёта Бе-12, мгновенно сделал то, что делает в подобном случае пилот самолёта – резко взял штурвал на себя. «Орлёнок» круто взлетел на 40 метров, потеряв при этом скорость и подъёмную силу (экранный эффект полностью утрачивается на высоте свыше 10 метров), и упал на воду, подскочил рикошетом и ударился ещё раз. При этом частично разрушилась кормовая часть экраноплана. В результате аварии один человек погиб (мичман-бортмеханик), 10 других получили различной степени травмы. Однако экраноплан оставался на плаву. Как, увы, нередко случалось, два из трёх надувных спасательных плотиков не раскрылись, а третий надулся, но при ударе волной об антенну был проткнут. Оставшись без спасательных средств, люди только через несколько часов были сняты подошедшим танкером и доставлены в госпиталь.

Оставленный в море повреждённый «Орлёнок» не затонул и вполне мог быть доставлен на базу для восстановления, но в те кризисные годы у ВМФ не нашлось средств, чтобы оплатить спасательные работы, а собственная спасательная служба была уже полностью разорена. В итоге экраноплан был взорван в море, т.к. мог представлять угрозу для судоходства.

В большинстве случаев аварии с экранопланами являлись результатом ошибок пилотирования, поскольку в качестве пилотов экранопланов привлекались лётчики гидросамолётов, но, как показал опыт, приёмы пилотирования этих аппаратов весьма отличаются.

В 1987 году в Каспийск прибыл первый тяжёлый боевой экраноплан, построенный по проекту «Лунь». Всего их было два: десантный, рассчитанный уже на 900 морских пехотинцев, и ударный ракетоносный, вооружённый 6 противокорабельными ракетами «Москит».

По своим габаритно-весовым параметрам «Лунь» несколько уступал «Монстру» (взлётный вес 400 т), но превосходил по скорости (до 500 км/час). Он был способен взлетать и приводняться при волнении моря до 5 баллов.

По плану этих экранопланов должно было быть 10, но уже третий корабль «застрял» недостроенным на стапеле – началась «перестройка», вместе с которой закончилась эра российских экранопланов.

Закат летающих кораблей России

По инерции ещё прошёл новый проект гигантского десантного экраноплана «Ястреб», который предлагалось оснастить 13 двигателями. Но проект остался на бумаге. Всё это тем более обидно, учитывая, что СССР, а затем Россия, в этой области далеко опередили все ведущие морские державы.

В 90-е годы в период «братания» с США и открытия многих ранее закрытых тем, в Нижнем Новгороде и Каспийске побывала представительная американская делегация, возглавляемая полковником Френсисом (теперь он курирует в США программу «Истребитель ХХI века»). Френсис был поражён увиденным и в докладе Конгрессу прямо заявил: «Мы отстали от русских лет на 20-30».

Причинами крушения программы экранопланостроения в России оказались:

1. Проблемы финансирования.

2. Несогласованность действий в гигантском аппарате Минобороны (в течение многих лет там не могли определиться, к какому роду вооружённых сил отнести экранопланы: ВВС или ВМФ).

3. Смена в руководстве: вместо активно поддерживавшего идею экранопланостроения министра обороны, к тому же члена Политбюро Д.Ф.Устинова, умершего в 1985 году, пришёл маршал Соколов – в прошлом танкист, мало понимающий как в делах авиации, так и флота.

Так или иначе, строительство экранопланов в России прекратилось. Однако, оставшееся без заказов КБ им. Р.Алексеева борется за выживание и предлагает новые проекты. Один из них, уже реализуемый в настоящее время – достроить 3-й «Лунь» по модернизируемому проекту в качестве морского спасателя. Преимущества его здесь очевидны:

– скорость;

– возможность приводниться непосредственно в районе бедствия и взлететь с 500 спасёнными;

– размеры «Луня» позволяют разместить на нём мини-госпиталь с операционной и ожоговым центром.

Необходимость в таком спасателе стала особенно понятна после целого ряда тяжёлых аварий на море (например, с АПЛ «Комсомолец»).

В КБ им. Р.Алексеева разработаны и построены небольшие катера-экранопланы «Стриж» и «Волга», которые могут иметь как гражданское, так и военное назначение. Интересно, что для «Стрижа» использовали 2 двигателя Ванкеля (ДВС с вращающимся поршнем), изначально разработанных для новых моделей ВАЗ.

Следует отметить, что в 60-70-е годы в СССР, помимо КБ им. Р.Алексеева, разработкой экранопланов в Таганроге занимался небольшой коллектив Роберта Бартини (1897-1974 г.г.) – потомка итальянского аристократического рода, затем коммуниста, эмигрировавшего в 1923 году в СССР и ставшего здесь известным авиаконструктором. Его работы по тематике экранопланов проводились в конструкторском бюро Г.Бериева министерства авиастроения, имели закрытый характер и в печати практически не освещались.

В общем, идея экранопланов ещё жива. Многие специалисты, как в России, так и за рубежом, считают, что помимо военного применения экранопланы могут найти свою нишу в мировой транспортной системе. В последние годы интерес к этим аппаратам явно повысился. Работы проводятся в ряде стран, причём с участием российских специалистов и использованием российских технологий.