Техника и вооружение 2007 02

Коллектив авторов

Конструктор крылатых кораблей Часть III. Корабли, летящие над волнами

К 90-летию Р.Е.Алексеева

Павел Качур

Продолжение.

Начало см. в «ТиВ» № 12/2006 г., № 1/2007 г.

На грани двух стихий

Без преувеличении можно утверждать, что главная и определяющая роль в разработке и реализации идеи экранопланов в нашей стране принадлежит Р.Е. Алексееву. Работа над экранопланами — самая значительная и яркая страница его творческой биографии.

Впервые идею в области экранопланостроения Алексеев выдвинул еще в 1947 г. в период

активной работы по созданию судов на подводных крыльях. Разработка экранопланов началась с конца 1950-х гг., т. е. с того времени, когда уже появилась первая серия СПК, были определены границы их эффективного применения по скорости движения и сформированы научно-технические предпосылки для разработки экранопланов.

При создании СПК выяснилось, что они, как и аппараты на статической воздушной подушке, имеют предел скорости из-за физических барьеров. Так, у крылатого судна из-за процесса кавитации на подводных крыльях предел скорости движения наступает при 120–150 км/ч. А у кораблей на статической воздушной подушке набегающий поток воздуха при высокой скорости выдувает подушку и потому их скорость не может превышать 150–180 км/ч. И только отрыв аппарата от воды за счет динамической воздушной подушки мог значительно повысить скорость. На одном из своих эскизов Ростислав Евгеньевич еще в 1947 г. отметил: «Схема экраноплана с естественной устойчивостью Это тема будущего. Решено посвятить себя созданию еще одного нового вида транспорта!»

Приступая к теме экранопланов, Алексеев отдавал себе отчет в том, что стоит у истоков формирования новой отрасли, которая занимает промежуточное положение между авиастроением и судостроением. Он четко представлял, что необходимо сформировать экспериментальную, производственную и испытательную базы, привлечь новых смежников, внедрить новые материалы и т. д.

Согласно современной научно-технической трактовке, экранопланы представляют собой аппараты, использующие на взлетно-посадочных и крейсерских режимах движения скоростной напор набегающего потока воздуха для создания подъемной силы за счет образования динамической воздушной подушки между несущими поверхностями аппарата и опорной поверхностью (землей, водной поверхностью или ледовым покровом). Явление, положенное в основу принципа движения экранопланов, получило название «эффекта влияния опорной поверхности». Экранный эффект стал известен на рубеже 19–20 веков.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований позволили выполнить качественную и количественную оценки влияния экранного эффекта на аэродинамические характеристики низколетящего крыла. В частности, было установлено, что на малых высотах (меньше хорды крыла) подъемная сила крыла увеличивается, причем тем больше, чем ближе крыло к экрану, сопротивление уменьшается, изменяется продольный момент.

Необходимо отметить, что до момента, когда Алексеев взялся за разработку концепции экранопланов, не было даже общепринятых понятий и терминов в этой области. Термин «экраноплан», впервые введенный Р.Е.Алексеевым еще в 1947 г., вошел позже в мировую практику для обозначения судов с аэродинамическими принципами поддержания вблизи опорной поверхности.

Явление влияния экрана Алексеев решил воспроизвести с помощью исследовательских буксируемых и самоходных моделей. Главной задачей на этом этапе была разработка базовой аэрогидродинамической компоновки.

«Это мечта будущего» — первый набросок схемы экраноплана (рис. Р.Е Алексеева, 1947 г.).

Практические эксперименты были невозможны без создания научно-исследовательской базы В конце 1950-х гг. Р.Е. Алексеев по согласованию с руководством Волго-Вятского совнархоза выбрал удобное место на акватории Горьковского водохранилища в месте впадения реки Троца в водохранилище вблизи города Чкаловска (родины В П. Чкалова). В 1958 г. началось сооружение будущей испытательной базы (ИС-2). Под руководством главного конструктора началась постройка опытового бассейна и аэродинамической трубы с имитацией и экрана, возводился сборочный цех мастерская различные лаборатории и стенды.

Испытательная база (станция) была окружена высоким забором и тщательно охранялась.

Основные объекты были построены в начале 1960-х гг.: цех-эллинг мастерские, стометровый трек с катапультой для испытания моделей, аэродинамическая труба, стенд для испытания двигателей и поддувных устройств, а также пирс и причал. У причала стоял дебаркадер на котором модели готовили к испытаниям. Наряду с исследовательскими лабораториями (гидродинамической, аэротрубной, трековой и др.) было организовано и экспериментальное производство (двухпролетный цех-эллинг с универсальным оборудованием) для сборки первых самоходных моделей экранопланов (пилотируемых экранопланов), которые испытывались па акватории филиала и систематически «доводились» до получения зад анных характеристик.

Исследовались сами модели, их двигатели и бортовое оборудование. Модели проверялись также на стометровом треке — первоначально просто длинном сарае. Они выстреливались из катапульты и пролетали мимо смотровой ямы, где обычно часами находился сам главный конструктор, наблюдая за траекторией их полета. Катапультные испытания модели проводились с заданной скоростью на фиксированной высоте над экраном с различными углами тангажа Варьируя форму модели Алексеев вол поиск оптимальных компоновок.

Таким образом, па берегу Горьковского водохранилища формировалась испытательная база с комплексом уникальных сооружении многие из которых были специально создали для исследовании экранного эффекта. Главным достоянием станции являлась ее испытательная акватория («модельная среда»). В летний период практически ежедневно можно было найти тихую воду (на р. Троце) и волнение любого модельного размера (в водохранилище), что особенно важно для испытаний как буксируемых, так и самоходных моделей. В зимний период на испитательной акватории можно было выбрать поверхность с различными размерами и характером неровностей (в том числе торосов). Кроме того, по другую сторону Троцы находилась так называемая испытательная полоса — дооборудованная взлетно-посадочная полоса резервного аэродрома принадлежавшего полку истребителей-перехватчиков, которая позволяла проводить эксперименты по изучению амфибийности экранопланов.

Значительная часть дебаркадера была отведена под хранилище моделей экранопланов, ставшее впоследствии своеобразным музеем. Весь огромный зал, оборудованный стеллажами, заполнен разнообразными моделями аппаратов — от полуметровых до двухтрехметровых и болое Изготавливались они из дерева, пенопласта, пластилина и дюраля.

Со временем экспериментальная база в Чкаловске стала одним и з основных подразделении, дававших научную информацию ЦКБ Проводившиеся на ней экспериментальные работы на различных моделях (аэротрубных, буксируемых, трековых, катапультных, радиоуправляемых) служили основой для выработки компоновочных решений экранопланов. В процессе подготовки проектов проводились дополнительные исследования в аэродинамических трубах ЦАГИ, в бассейнах ЦНИИ им. Крылова, но это уже была «шлифовка».

И все это удалось сделать в течение нескольких лет! Можно только пред ставить себе, чего это стоило Алексееву и eгo ближайшим помощникам. Буквально все приходилось «выбивать» через правительство и ЦК КПСС. Государственный комитет по судостроению (ГКС), хотя и оказывал посильное содействие и финансирование, но не «рвался» помогать, так как это направление исследовании Госкомитету было чуждо. Судостроители, по словам министра Б.Е Бутомы, создают то, что плавает, а не летает.

В 1960 г под руководством и при непосредственном участии Р.Е. Алексеева коллектив ЦКБ по СПК приступил к созданию первого пилотируемого экспериментального экраноплана СМ-1 (самоходная модель) Основное назначение аппарата — исследование аэродинамики и устойчивости экраноплана с двухкрыльевой схемой несущих крыльев при движении у экрана. В основу его аэргидродинамической компоновки была положена схема «тандем» (или двухточечная схема). Эта схема казалась вначале безупречной и была принята для реализации. Следует отметить, что аэрогидродинамическая компоновка СМ-1 отрабатывалась путем испытаний многочисленных буксируемых (на открытой воде) и катапультируемых (на треке) моделей. Алексеев сформировал облик принципиально нового аппарата, впервые осуществил его синтез (как технической системы) с учетом определенного критерия, обусловленного назначением аппарата, также впервые сформулировал требования к конструкции подсистем, разработал принципиальные решения конструкций подсистем выполнил их системную увязку.