Экраноплан может стать пятым видом транспорта
Разработками моделей транспортного средства, которое может парить над поверхностью, а не двигаться по ней, занимаются в Санкт–Петербурге, в Крыловском государственном научном центре. О сферах применения экранопланов, об их преимуществах рассказал начальник отдела аэродинамики Сергей Ганин.
– Сергей Михайлович, где именно экраноплан может быть востребован – на морях, на реках, на озерах? Есть ли принципиальные отличия речного экраноплана от морского? И возможна ли постройка экраноплана смешанного типа, то есть способного двигаться и по рекам, и по морям?
– Конечно, есть, речной экраноплан предназначен для эксплуатации на внутренних водных путях на пресноводных реках, в акваториях водохранилищ и озер в условиях ограниченного волнения. Рекомендованное ограничение скорости для таких экранопланов – 250 км/ч, что связано с интенсивностью движения на трассах, наличием препятствий в виде мостов, плотин, островов, изгибов берегов и т.д.
Для эксплуатации в морских условиях экраноплан должен обладать мореходностью выше 3 баллов, а это требует определенной размерности экраноплана и, соответственно, ведет к увеличению его взлетной массы. С увеличением размерности экраноплана увеличивается и его скорость в крейсерском режиме движения, для маневрирования требуется большее пространство. Кроме увеличения размеров «морских» экранопланов для обеспечения их эксплуатации в соленой морской воде требуется использование специальных материалов корпуса и «оморяченных» двигателей…
Принципиально «речной» экраноплан может кратковременно выходить в прибрежную морскую зону, но при строгом ограничении по погодным условиям.
Морской экраноплан при необходимости может заходить в устья крупных рек.
Создание универсального экраноплана типа река–море маловероятно и нецелесообразно.
– На какие типы и классы делятся экранопланы?
– Экранопланы согласно классификации ИМО делятся на 3 типа:
– А – осуществляющие движение в крейсерском режиме без выхода из околоэкранного режима (высота менее характерного продольного размера крыла);
– В – имеющие возможность кратковременного подлета на высоту до 150 м для облета препятствий;
– С – осуществляющие движение в крейсерском режиме без ограничения по высоте. Экранопланы можно разделять на речные (для внутренних водных путей), морские, океанские. Пассажировместимость экраноплана, как и в авиации, выдвигает свои требования к конструкции и составу силовой установки.
На классы экранопланы делятся по водоизмещению: легкие и тяжелые. Для экраноплана понятие «тяжелый» начинается со взлетной массы (водоизмещения) порядка 600 тонн, которой обладают самолеты немногих типов.
Экранопланы также разделяются по компоновочному решению – выбору аэрогидродинамической схемы. Помимо этого существуют экранопланы амфибийные и неамфибийные. По целевому назначению классификация экранопланов многовариантна. Кроме того, экранопланы относятся к I и II поколениям.
– Какой подход при создании двигателя для экраноплана является более целесообразным – адаптировать авиационную силовую установку или создавать с нуля?
– Вопрос целесообразно разделить на два «направления»: поршневые и газотурбинные двигатели.
На легких экранопланах используются поршневые двигатели, как авиационные, так и мощные автомобильные. Для этого типа двигателей типичен подбор по мощности применительно к проектируемому экраноплану. Конструкция двигателя и его система управления дорабатываются.
При использовании автомобильных двигателей встает проблема импортозамещения. Ждем двигателей НАМИ…
Значительно сложнее искать решения с применением газотурбинных силовых установок. Номенклатурный ряд ГТД, возможный для использования в экранопланостроении, включает только двигатели для пассажирских и транспортных самолетов. Выбор с учетом типажа двигателей по тяговым характеристикам ограничен.
Авиационные ГТД проектируются для использования в крейсерском режиме на больших скоростях и больших высотах. При установке на экраноплан ГТД работает на малой высоте (где плотность воздуха больше) и при меньшей скорости. Кроме того, при полете над поверхностью моря в газовоздушный тракт двигателя могут попасть не только брызги, но и солевые частицы, что может привести к коррозии. Влияние этих факторов требуют «оморячивания» двигателя с использованием в конструкции материалов, устойчивых к такой агрессивной среде.
Проектирование специального ГТД для экраноплана – мечта с далекой перспективой. А пока следует ориентироваться на имеющиеся ГТД, в том числе и отработавшие свой срок в авиации и адаптированные для использования на экранопланах.
– А из чего делают корпус экраноплана? Существует ли необходимость в создании специального материала (металлического либо композиционного) с учетом того, что характер нагрузок, которые испытывает экраноплан, отличен от тех, которые испытывает самолет?
– Создание новых конструкционных материалов актуально для всех видов транспорта. Новые материалы интегрируются в конструкцию, чтобы, в частности, обеспечить требуемую прочность экраноплана.
– К какому виду транспорта правильно будет отнести экраноплан – водному или воздушному? Или к тому и другому?
– Экраноплану присущи особенности как водного, так и воздушного транспорта. Экраноплан попадает под юрисдикцию Международной морской организации (IMO), но в правила проектирования, постройки и эксплуатации в необходимом объеме заложены и авиационные правила.
В Китае экраноплан относится к пятому виду транспорта.
– Требует ли пассажирский экраноплан специальной инфраструктуры в речном или морском порту?
– Особенностью экраноплана является необходимость более широкой причальной зоны по сравнению с аналогичными по водоизмещению транспортными плавсредствами для обеспечения высадки пассажиров. Проблема решается созданием «профилированного» плавающего причала, в который можно завести носовую часть экраноплана по крайней мере до несущего крыла, и таким образом обеспечить переход пассажиров на берег.
Для речных экранопланов более приемлемым является вариант с выходом на пологий берег или подход к берегу с высадкой пассажиров на подводимые мостки.
Технология заправки экранопланов не имеет особенностей.
Для технического обслуживания экранопланов предусматривается создание береговых площадок с пологим выходом из воды. Разработаны понтон–площадки и специальные доки.
– Производились ли расчеты экономической эффективности экранопланов?
– Безусловно, расчеты экономической эффективности выполнялись специалистами различных организаций, включая различные институты, как отраслевые, так и входящие в структуру РАН, а также выполняются разработчиками применительно к своим конструкциям с учетом специфики эксплуатации, включая географические условия.
– Может ли эксплуатация экранопланов негативно сказаться на экологии?
– Она включает несколько факторов. Один из них – шумовое воздействие. При использовании автомобильных или авиационных двигателей оно является наибольшим на взлетном режиме. Для снижения воздействия этого фактора предусматривается использование установок малого хода для вывода экраноплана из порта в зону разгона и старта. В крейсерском режиме движения шумовое воздействие двигателей не превышает установленных норм. Установка малого хода создается на базе сертифицированных катерных подвесных или стационарных двигателей.
Другой фактор – загрязнение окружающей среды. Но выбросы экранопланных двигателей не превышают показателей автомобильных или авиа-ционных аналогов. Существенным фактором является то, что при аварийной ситуации не исключено разлитие топлива.
Фактором, влияющим на экологию, является также волнообразование. Но при полете экраноплана оно значительно ниже, чем при эксплуатации аналогичного по водоизмещению традиционного судна.
На экологию могут влиять и бытовые отходы. Их сбор и утилизация на проектируемых экранопланах организуются по авиационным правилам.
Техническое обслуживание экранопланов выполняется на специальных береговых площадках или в плавдоках.
– Экранопланами занимаются конструкторские бюро в Санкт–Петербурге, в Мытищах и Петрозаводске. Кто лидер в этом сегменте? Существуют ли другие, помимо них?
– Есть еще несколько конструкторских коллективов. Сейчас в России созданы опытные экранопланы, экземпляры которых переданы на конструкторские испытания. Были разработаны проекты экранопланов различного назначения и водоизмещения (взлетной массы). Но в силу ряда обстоятельств объективно определить основную компанию в экранопланном сегменте весьма затруднительно.
– Сколько сейчас проектов экранопланов и какие из них наиболее значимые?
– Выделять наиболее значимые проекты можно только после проведения определенного объема испытаний с последующим созданием изделия, полностью удовлетворяющего потребности заказчика. Сейчас в России таких экранопланов нет.
Перспективные разработки транспортных экранопланов выполняются конструкторскими коллективами таких компаний, как «Орион», «Небо+Море», «Орос», RDC Aqualines, «ЦКБ по СПК имени Р.Е Алексеева (возможно), ТРЭК (возможно), «Аэроход» (выполнял работы по этому направлению ранее). Конструкторские работы ведутся в Иркутске, на Дальнем Востоке. При этом создаются отнюдь не единичные любительские конструкции.
В мире уже созданы десятки летающих образцов, часть которых близка к передаче в серийное производство. Проектов, находящихся на начальных этапах, значительно больше. Круг стран – разработчиков экранопланов расширяется.
– В каких вузах должна вестись подготовка конструкторов экранопланов – в морских или авиационных?
– Экраноплан – это и «летающий корабль», и «плавающий самолет», при этом он также представляет собой отдельный вид транспорта. Исходя из этого, подготовку специалистов по экранопланостроению можно и целесообразно вести (продолжать) как в авиационных, так и кораблестроительных институтах с введением специальных курсов по особенностям экранопланов в части аэро– и гидродинамики, устойчивости и управляемости при различных режимах, конструкции силовых установок, прочностных характеристик и специальных материалов, а также особенностей эксплуатации.
– Какое место по экранопланостроению Россия занимает в мире? Способна ли она сохранить лидерство в этом направлении?
– Значимость государства в направлении экранопланостроения можно рассматривать и оценивать по нескольким направлениям. По числу реализованных идей, безусловно, Россия занимает первое место, как и по количеству построенных экранопланов. С точки зрения научного и конструкторского потенциала, а также по наличию испытательных баз наша страна находится в группе лидеров. Но с точки зрения работы в ИМО, к сожалению, в России наблюдается откат.
Востребованность экранопланов сомнения не вызывает.
Годы работ по экранопланной тематике в постсоветской России при резко «волнообразном» финансировании этого сегмента, вызванном особенностями экономики страны, кризисными явлениями, то появляющимся, а то и практически исчезающим интересом к экранопланам привели к естественному старению специалистов и сужению их круга, трудностям удержания новых квалифицированных кадров от перехода на работу по другой тематике.
Без государственной поддержки и равномерного финансирования экранопланного направления для сохранения научно–технического и конструкторского потенциала страна утратит не только лидирующие позиции, но и возможность создавать экранопланы как разновидность техники и тип транспортного средства.
– Наличие финансирования, несомненно, является одним из важнейших условий успешного развития экранопланостроения. Не менее важным условием является и научно–технический задел. Он был сохранен, и перспективы развития у него есть. Опыт самолетостроения, несомненно, также является положительным фактором.
Главная задача – сберечь и не утратить имеющиеся достижения. О кадровом вопросе лишний раз говорить не приходится. В контексте авиастроения о нем сказано немало слов.
Историческая справка.
В середине 20–х годов авиаторы столкнулись с экранным эффектом, то есть с образованием динамической воздушной подушки, препятствовавшей посадке самолета.
Экранный эффект приносит вред авиа-ции, но кораблестроители нашли решение, как обратить его на пользу речным и морским судам. В начале 30–х годов первые опыты постройки таких судов производились в Финляндии и Швеции, затем и в ряде других стран Европы. В России основоположником экранопланостроения стал Р.Е. Алексеев, основавший конструкторское бюро по созданию судов на подводных крыльях и известный в первую очередь «Ракетами», «Метеорами», «Кометами», которые строились крупными сериями. В его конструкторском бюро и были построены такие известные экранопланы, как «Орленок» и «Лунь», которые нашли только военное применение и базировались в Каспийске. В настоящее время они сняты с вооружения. Один из экземпляров «Орленка» (всего было построено пять экранопланов этого типа) стал экспонатом военно–морского музея, созданного на берегу Химкинского водохранилища в Тушине. Экземпляр «Луня» был перевезен из Каспийска в пригород Дербента, где создается местный парк «Патриот». В этом парке планируется создание небольшой авиационной экспозиции, в состав которой, в частности, войдут списанные самолеты Ту–154 и Ту–134, эксплуатировавшиеся в ныне несуществующей авиакомпании «Авиалинии Дагестана».
В течение долгих лет экраноплан воспринимался как экзотика, но его идея не ушла в историю. Проекты экранопланов разрабатываются как в конструкторском бюро имени Р.Е. Алексеева, так и в других компаниях, ряд которых основан энтузиастами.
