Виды экранопланов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Экранопланы

Экраноплан - это корабль - летящий над водой или самолёт умеющий плавать? Он есть ни то, и ни другое. Он двигается на границе 2-х сред и совершенно оригинален. Экраноплан - это летательный аппарат, который обладает скоростью самолёта, грузоподъемностью морского судна и для взлета и посадки использует любое место. Передвигается он за счет взаимодействия с экраном, в качестве которого может выступать водная гладь, большая площадь льда или ровная поверхность земли. Эффект экрана позволяет изменить несущие свойства крыла летательного аппарата, вследствие чего скорость передвижения аппарата становится очень высокой.

История создания

С возникновением потребности увеличения скорости появились суда на подводных крыльях (СПК). Первое такое судно сконструировал Ростислав Евгеньевич Алексеев. На стоянке и при следовании с малой скоростью судно на подводных крыльях удерживается на воде за счёт силы Архимеда, как и обыкновенное водоизмещающее судно. Но на высокой скорости за счёт создаваемой этими крыльями подъёмной силы судно поднимается над водой. При этом значительно уменьшается площадь контакта с водой, и, следовательно гидродинамическое и лобовое сопротивление воды, что позволяет развивать более высокую скорость.

Существует два типа подводных крыльев -- частично погружённое крыло (или U-образное крыло) и полностью погружённое крыло (крыло в форме перевёрнутого Т).

Суда с полностью погружёнными крыльями менее подвержены качке от волн, поэтому они более стабильны и комфортны, особенно при использовании на море. Однако полностью погруженные крылья требуют постоянного управления, поэтому они стали широко использоваться с появлением компьютеров. Разумеется, такие компьютеры должны быть очень надёжными, так как в случае их отказа судно упадёт на воду и может даже перевернуться.

Суда с полностью погруженными крыльями появились сравнительно недавно, до этого использовались суда с U-образными крыльями, которые не требуют постоянного управления. Управление подводными крыльями осуществляется двумя способами: путём изменения угла атаки (при этом поворачивается всё крыло) или при помощи закрылков.

Некоторые суда на подводных крыльях

“Стрела”, первый морской пассажирский СПК в СССР, созданный ЦМКБ «Алмаз».

"Комета", ЦКБ Р. Е. Алексеева

Длина - 35,1м

Ширина - 9,6м

Осадка на плаву - 3,2м

Осадка при ходе на крыльях - 1,45м

Скорость - 32-34 узла

Мощность - 2x850 л.с.

Пассажиры - 118 чел

"Проект 80", танк на подводных крыльях КБ «Волгобалтсудопроект» под руководством Михаила Щукина.

Их широкое внедрение в 60-х годах коренным образом изменило пассажирские перевозки на водном транспорте, сделав их рентабельными для государства и привлекательными для пассажиров. В дальнейшем СПК нашли применение и в военном деле, в частности в качестве малых противолодочных и патрульных катеров. Их скорость в 2-3 раза выше по сравнению с обычными водоизмещающими судами. Но на этом возможности СПК были практически исчерпаны. Достигнуть скорости более 100 - 120 км/ч на СПК оказалось технически трудно выполнимым и экономически нецелесообразным. А "проект 80" столкнулся с тем, что передвижение по воде в погруженном положении было возможным при волнении не более 5 баллов, передвижение на подводных крыльях - при волнении не более 3-х баллов.

Затем появились суда на статической воздушной подушке (ССВП).

Принцип действия судов на воздушной подушке (СВП)

ССВП по сравнению с судами на подводных крыльях имеют одно существенное преимущество: они могут двигаться - как над водой, так и над землей. На практике СВП используются в основном как быстроходные паромы со скоростями от 120 до 150 км/ч для перевозки пассажиров и автомашин в проливах и каналах. ССВП позволили несколько повысить верхний предел скорости по сравнению с СПК, но для них непреодолимым барьером стало ориентировочно 150 - 180 км/ч из-за потери устойчивости движения.

Экранопланы, в отличие от ССВП, поддерживаются над поверхностью при помощи не статической (искусственно создаваемой специальными нагнетателями), а естественной динамической воздушной подушки , возникающей от скоростного напора набегающего потока воздуха . Здесь и возникает так называемый экранный эффект.

Работу по практическому применению экранного эффекта вели параллельно как судостроители, так и авиастроители. Судостроителям он был интересен как средство для повышения скорости движения судов, а авиастроителям - как средство для повышения экономичности гражданских самолетов и обеспечения полетов на малых высотах при решении тактических задач военного назначения.

Вернёмся к Р. Е. Алексееву. Он не остановился на судах с подводными крыльями. Он смотрел ещё дальше. Работая над пассажирским теплоходом «Метеором» Р. Е. Алексеев понял, что суда на подводных крыльях имеют скоростной предел 150 км/час. Далее вода буквально закипает на несущих стальных поверхностях и разрушает их. Но большие скорости были крайне необходимы. Об экранном эффекте Алексееву ещё в юности рассказывал Валерий Чкалов. И в конце 1950 годов Р. Е. Алексеев полностью обосновал идею создания экранопланов - транспортных средств летающих вблизи поверхности воды и земли.

21 июля 1961 года в городе Горький на испытательной станции ЦКБ состоялся полет первого в мире экраноплана «СМ-1». Он имел взлетную массу около 3 тонн и показал прекрасную устойчивость и скорость 200 км/час. При этом модель успешно передвигалась не только над поверхностью воды, но и над сушей.

Первый в мире образец экраноплана «СМ-1»

В мае 1962 года Р. Е. Алексеев показал опытную машину Н. С. Хрущеву. Экраноплан, парящий как птица произвел сильное впечатление. Тут же была принята закрытая правительственная программа по развитию нового направления в судостроении. Основным заказчиком в ЦКБ выступил ВМФ СССР. К своему 50-летию Р. Е. Алексеев построил самый большой экраноплан «КМ» (корабль-макет). «КМ» стал первой лабораторией для испытаний всех последующих модификаций экранопланов. Название КМ обозначает корабль-макет, но на западе машине дали другое название - «Каспийский монстр»

Силовая установка экраноплана КМ состояла из 10 турбореактивных двигателей ВД-7 с тягой более 11000 кг каждый. На переднем пилоне размещалось 8 двигателей, их мощность использовалась в основном при старте. На киле стояли еще два таких же двигателя, достаточных для поддержания крейсерского режима. В первом полёте пилотировал экраноплан лично Алексеев. Полёт проходил около 50 минут на высоте примерно 4 м. Испытания прошли успешно.

В августе 1967 года, экраноплан КМ полетел со взлётным весом в 544 т, развив при этом скорость в 455 км/ч. Это было неофициальным мировым рекордом для летательных аппаратов того времени. Он был побит только с созданием самолета Ан-225 «Мрия», лишь спустя четверть века!

В 1970 годы ЦКБ разработало несколько фантастических проектов судов экранопланов, включая авианосец массой 5000 тонн с двумя ядерными двигателями на 12 самолетов, носитель подводной лодки «Гулливер» 50000 тонн и перевозчик космических челноков «Буран» (СТЛ-800).

Советскому флоту были необходимы десантные средства - экранопланы полностью удовлетворяли этим задачам. И руководство ВМФ заказало серию из 120 таких машин. Первые серийные экранопланы получили название «Орленок».

3 ноября 1979 года на первом боевом корабле экраноплане был поднят флаг ВМФ СССР. Экраноплан «Орленок» двигался на высоте до 2 метров над поверхностью воды. Для уменьшения разбега на нем применялся поддув под крыло газовых струй носовых двигателей, которые отключались в полете и машина двигалась на кормовом маршевом двигателе. При необходимости аппарат был готов уходить с экрана и лететь подобно самолету на высотах до 6 км. Обладая взлетной массой 140 тонн экраноплан «Орленок» с батальоном десанта и двумя БТР на борту развивал скорость до 215 узлов и всего за один час пересекал Каспийское море.

Главным достоинством экраноплана «Орленок», который на западе окрестили «морским драконом» стали: малая радиолокационная заметность, возможность на авиационных скоростях летать при волнении моря до 4 баллов, неуязвимость от торпедных атак, меньший расход топлива в сравнении с судами на подводных крыльях и воздушной подушкой.

Спущенный на воду в 1986 году «Лунь» «летал» на 2 тыс. км и нес груз в 140 тонн.

Для сравнения: у атомных авианосцев США она не превышает 70 км в час. Так, что при всем желании «сбежать» от русского самолета-корабля они просто не смогли бы.

Но не только скорость делала «Лунь» таким опасным для американского флота. Главным его оружием стали сверхзвуковые крылатые ракеты 3М80 «Москит». На «Луне» их стояло 6 штук.

экраноплан воздушный подушка аэродинамический

Сравнительные характеристики экраноплана и самолёта

Задание реферата заключалось в сравнении летательных аппаратов. Мне хочется показать, что экранопланы по многим показателям превосходили другие средства передвижения, даже не своего времени. Сравнивать экраноплан и самолёт не совсем правильно, так как это совсем разные виды техники, но всё-таки возможно.

Возьмём экраноплан А-90 "Орлёнок", самолёт Ил-18 и гидросамолёт Бе-200

Аэродинамическое качество и взлетная тяга маршевых двигателей у данных аппаратов примерно равные.

Экраноплан превосходит гидросамолет примерно в 2-3 раза по грузоподъемности, при равной взлетной тяге маршевых двигателей. Транспортная эффективность экраноплана (провозная способность) соответствует самолетной эффективности, при условии использования ускорителей для старта с воды (минус в том, что до достижения экранного эффекта расходуется много топлива), и выбора типа маршевого движителя, оптимального по режиму крейсерского полета (экраноплан Орленок). В сравнении с самолетом экраноплан может рассматриваться как супераэробус, менее скоростной, но более тяжелый и вместительный.

В силу схожести конструктивного устройства и режимов эксплуатации типового самолета и экраноплана, их транспортная производительность и дальность полета, при равной мощности маршевой силовой установки, будут примерно одинаковыми, и могут быть повышены у экраноплана, за счет прироста аэродинамического качества при полете на сверхмалых высотах ( производительность от качества зависит в квадрате ).

Для достижения той же дальности и той же транспортной производительности экраноплану, в сравнении с аналогичным самолетом, требуется примерно в 1,5-2 раза меньшая энерговооруженность для полета. Это позволяет создавать более тяжелые экранопланы при тех же маршевых двигателях.

Компоновочной схеме экраноплана с наибольшим диаметром движителя (наименьшей нагрузкой на движитель) соответствует наибольшая транспортная производительность и дальность полета. Максимальное значение транспортной производительности экраноплана достигается на такой крейсерской скорости, когда тяговый КПД движителя равен з p = 2 / 3.

Вывод

Экранопланы - великое изобретение, они были несправедливо забыты на долгие годы. Лишь спустя полвека стали возобновлять работу с экранопланами, при том не только наши соотечественники. Компания "Боинг", пыталась создать аналог нашего "Каспийского Монстра", разрабатывая "Пеликан", однако в 2003 году проект остановлен (повторить достижение Ростислава Евгеньевича американцам не удалось). Но от экранопланов они не отказались. Продолжились разработки небольших транспортных средств.

Хочется закончить словами ведущего проекта "Наука 2.0" Антона Войцеховского : "...эти необычные аппараты не тупиковая ветвь развития транспорта, а просто идея..., которой не повезло. Она родилась не в то время или, может, не в том месте. И, оставаясь до сих пор не раскрытой до конца, эта идея всё ещё терпеливо ждёт, когда её дадут возможность, 2 шанс. Не важно где, но показать себя... во всей красе.".

Источники

Маскалик А.И., др. Экранопланы. Особенности теории и проектирования.

Мейер Дж. Летящие над водой: столетие судов на подводных крыльях // Популярная механика : журнал. -- М., 2007. -- № 11.

Иконников В.В , Маскалик А.И. Особенности проектирования и конструкции судов на подводных крыльях Судостроение, 1987 г.

"Наука 2.0 ЕХперименты с Антоном Войцеховским"

Сожженные крылья. Предать конструктора. (фильм посвящён Р.Е. Алексееву)

"Сов. секретно. Особая папка." SS-op.ru

http://korabley.net/

http://students.uni-vologda.ac.ru/pages/pm07/evn/history.htm

http://tvzvezda.ru/news/forces/content/201410281304-l0bf.htm

http://ekranoplan-ru.narod.ru

Размещено на Allbest.ru