|
Уважаемые сторонники экранопланов! Если есть возможность, просьба продискутировать с автором этой статьи, размещенной на сайте Korabel.ruМожно, но не нужно
Авторские статьи. 16:16 18.12.2013 // экраноплан, расчеты и испытания, экранирование
- A + Комментарии
В последнее время на страницах печати, в телевизионных передачах и интернете вновь возродилась тема экранопланов. Нашему читателю не надо объяснять, что это за технические средства транспорта и какова история их создания от возникновения идеи до постройки реальных объектов. В своё время на экранопланы возлагали военные надежды, предполагая появление нового класса вооружений, способного стать и ударным, и десантным средством. Однако прогресс альтернативных вариантов оружия, а также средств возможного противодействия экранопланам привёл к тому, что интерес к данному направлению развития боевой техники снизился, а немногочисленные построенные образцы доживают свой век без какого-либо использования. С тех пор в планах военных по созданию новых вооружений экранопланы не значатся.
Тем не менее, тема экранопланов вновь зазвучала при обсуждении проблем улучшения пассажирского сообщения на внутренних водных путях России, расширения и развития всей транспортной инфраструктуры как Европейской части, так и районов Сибири и Дальнего Востока.
Сторонники включения экранопланов в транспортную систему в своих обоснованиях и доказательствах прибегают к ссылкам технического характера, перемешанным с эмоциональными призывами и апелляцией к национальной гордости.
Множество предложений, поступающих в Министерство транспорта, Судостроительный департамент Минпромторга, в правительство и даже в адрес Президента РФ обосновывают необходимость скорейшего масштабного финансирования государством процессов развития и строительства экранопланов. В одном из таких предложений даже прозвучала залихватская мысль о том, что новая отрасль экономики – «экранопланостроение», поднимет за собою всю экономику России.
Ну что-ж, судя по накалу страстей, настало время, отбросив эмоции, рассмотреть доводы ярых «экранопланостроителей», постоянно используемые для обоснования перспективности создания, эффективности использования экранопланов и их роли в развитии экономики. Поскольку технические характеристики экранопланов различных схем принципиально мало отличаются друг от друга, вполне допустимо обсуждать технические, экономические и эксплуатационно-транспортные характеристики этих аппаратов, как характерные для всех экранопланов вообще.
Технические аспекты проблемы:
Считается, что «экранопланы вследствие использования «экранного эффекта», проявляющегося на низколетящем крыле, обладают:
повышенным аэродинамическим качеством, которое повышает энергетическую эффективность аппаратов,
повышенной грузоподъёмностью,
высокой надёжностью и безопасностью,
способностью работать в любое время года и всепогодностью.
Мнение эксперта:
Повышенное аэродинамическое качество и энергетическая эффективность
Низколетящее крыло вследствие «экранного эффекта» действительно обладает повышенными значениями несущей способности и аэродинамического качества. Однако превращение идеи в реальное транспортное средство, на основе такого крыла, влечёт за собой, и реализацию комплекса неразрывно связанных друг с другом технических решений. Прежде всего, требуется обеспечить устойчивость движения аппарата при помощи стабилизатора значительной площади. Для крепления стабилизатора, размещения двигателей, оборудования, пассажиров или груза, запасов топлива и экипажа с приборами управления, навигации и связи, необходим фюзеляж с гораздо более прочным, нежели у самолёта, корпусом и взлётно-посадочным устройством. Конструкция обрастает целым рядом дополнительных узлов и оборудования, необходимых для безопасности, жизнеобеспечения и вспомогательных функций. В итоге все эти меры снижают аэродинамическое качество экраноплана в целом и увеличивают его вес, тем самым уменьшая долю полезной нагрузки в полной массе аппарата. Дополнительно аэродинамическое качество снижается и за счёт уменьшения размаха крыльев, необходимого, с одной стороны, для обеспечения более-менее приемлемой маневренности, и с другой – вследствие стремления конструкторов повысить влияние «экрана» за счёт увеличения хорды (ширины) несущего крыла.
Сопоставление значений аэродинамического качества построенных экранопланов и самолётов, от лёгких аппаратов до тяжёлых машин, представлено в таблице 1.
Таблица 1
Экранопланы
Взлётный вес, т. Аэродинамическое качество на взлёте, ориентировочно, ед. Аэродинамическое качество на крейс. скорости, ед.
Самолёты
«Акваглайд-5»
2,40 5,3 8,0
«Cessna-206» 1,64 5,0-6,0 7,0-9,0
«Орлёнок»
140 4,5 13,6
Ан – 74 36,5 5,0-6,0 11-13
«Лунь»
380 5,5 14,6
Ан–124 405 10,5 18
Как видно из сопоставления, экранопланы малого и среднего типоразмера имеют примерно такие же значения аэродинамического качества, как и самолёты-аналоги соответствующей размерной группы. При движении на высотах, превышающих расчётные величины высоты полёта, что происходит в условиях волнения или при неровностях рельефа «экрана», малые и средние экранопланы неизбежно уступают по аэродинамике самолётам – аналогам. Экранопланы тяжёлой группы существенно проигрывают транспортным самолётам по аэродинамическому качеству на всех режимах движения.
Представление об энергетической эффективности экранопланов может дать также параметр расхода топлива на 1 пассажиро-километр. Выберем экраноплан и близкий к нему по размерному ряду самолёт – аналог, имеющий с ним на крейсерской скорости практически равные значения аэродинамического качества.
Пример: Экраноплан «Акваглайд-5» может перевозить 4-х пассажиров со скоростью 150-170 км /час., при этом расходует на крейсерском режиме 32 кГ. топлива в час.
Тогда: 32 кГ/час/ (170 км/час * 4 пасс) = 0,047 кг/ пасс*км
Провозоспособность экраноплана «Акваглайд-5» составит при этом 680 пассажиро-километров в час.
Самолёт-аналог «Cessna-206» перевозит до 6 пассажиров со скоростью 265 км/час и расходует на крейсерском режиме 42 кГ. топлива в час.
Отсюда: 42 кГ/час / (265 км/час * 6 пасс) = 0,026 кг/ пасс*км
Провозоспособность самолёта – аналога составит 1590 пассажиро-километров в час.
Таким образом, по расходу топлива на 1 пассажиро-километр рассмотренный экраноплан в 1,8 раза уступает самолёту-аналогу, а по провозоспособности - в 2,3 раза.
Повышенная грузоподъёмность
низколетящего крыла с избытком растрачивается в процессе создания конкретного экраноплана на компенсацию добавочных весов стабилизатора, увеличенного по сравнению с самолётным, упрочнённого корпуса и взлётно-посадочных приспособлений (поплавки, лыжи, баллонеты, элементы воздушных подушек и т.п.). Немалую долю веса аппарата составляют дополнительные стартовые, либо чрезмерно мощные маршевые двигатели, необходимые экраноплану для обеспечения более тяжёлого старта с воды. Всё это вместе взятое приводит к тому, что доля полезной нагрузки в полной массе экраноплана снижается до величины, в два и более раза уступающей не только тяжёлым транспортным самолётам, но также и лёгким самолётам и гидросамолётам-аналогам.
Примеры весовых соотношений представлены в таблице 2
Таблица 2
Экранопланы
Полный вес,
D, т. Вес порожнём
D0, т. Нагрузка,
D - D0 = Dw, т. Коэффициент использования полного веса по нагрузке Dw / D
Самолёты
«Акваглайд-5»
2,40 1,89 0,51 0,21
«Cessna-206» 1,64 0,97 0,67 0,41
«Орлёнок»
140 120 20,0 0,14
Ан – 74 36,5 20 16,5 0,45
«Лунь»
380 243 137 0,36
Ан–124 405 173 232 0,57
Представленные в таблице 2 коэффициенты использования полного веса аппаратов (D) по нагрузке (сумме весов полезного груза, топлива, экипажа, воды и провизии - DW) однозначно показывают двухкратное и более превосходство самолётов-аналогов над экранопланами по весовой отдаче (Dw/D) во всех размерных группах.
Следует отметить, что транспортную эффективность летательных аппаратов определяют совместно два параметра: аэродинамическое качество (К) и весовая отдача (Dw/D). Итоговый параметр – аэродинамическое качество по полезной нагрузке, а, точнее, по сумме весов полезного груза, топлива, экипажа, воды и провизии (Кэ), является определяющим фактором при расчётах транспортной эффективности.
Итоговый параметр – аэродинамическое качество по полезной нагрузке, а, точнее, по сумме весов полезного груза, топлива, экипажа, воды и провизии (Кэ), является определяющим фактором при расчётах транспортной эффективности.
Кэ = К * Dw/D
Это позволяет использовать аэродинамическое качество по полезной нагрузке (Кэ) как основу для качественного (не количественного) сопоставления транспортной эффективности аппаратов.
Результаты сопоставление приведены в таблице 3
Таблица 3
Лёгкие аппараты Кэ Средние Кэ Тяжёлые Кэ
Самолёты «Cessna-206» 3,3 «Ан – 74» 5,4 «Ан – 124» 10,3
Экранопланы «Акваглайд-5» 1,7 «Орлёнок» 1,9 «Лунь» 5,3
Высокая надёжность и безопасность
Надёжность в технике достигается путём использования передовых приёмов проектирования, конструирования и производства, в процессе которых, создаваемое изделие проходит необходимую проверку, сертификацию, испытания и опытную эксплуатацию. Сам принцип движения на малых высотах над экраном никакой дополнительной надёжности не обеспечивает. Напротив, любая неисправность может мгновенно закончиться катастрофой, поэтому для пассажирских экранопланов требуется особая надёжность конструкций, приборов и оборудования. Всё это приводит к неизбежному усложнению, утяжелению и удорожанию аппарата. Однако только таким образом можно обеспечить его надёжность.
Безопасность экранопланов как пассажирского средства транспорта является одним из важнейших параметров и требует высокой надёжности всех его элементов. Кроме того, обеспечение безопасности усложняется следующими факторами:
малая высота полёта аппарата увеличивает риск соударения с экраном при маневрировании, в условиях волнения, при полёте над пересечённым рельефом местности или торосистым льдом;
невысокая маневренность аппарата повышает вероятность столкновения с другими средствами транспорта, крутыми обрывами берегов и сооружениями;
движение аппарата на малой высоте сопряжено с тем, что он на протяжении всей трассы испытывает влияние восходящих и нисходящих потоков воздуха, на которые накладываются воздушные вихри, образуемые взаимодействием ветра и волн или неровностей твёрдого экрана, то есть экранопланы постоянно движутся в опасной так называемой «зоне турбулентности»;
взлёт и посадка экранопланов в условиях волнения являются одними из наиболее критичных режимов движения, в процессе которых ударное взаимодействие с взволнованной поверхностью чревато не только повреждению взлётно-посадочных устройств, но и полному разрушению аппарата;
движение вблизи водной поверхности приводит к попаданию в воздухозаборники двигателей водяного и водно-солевого тумана, что приводит к обледенению или засолению лопаток компрессоров, вызывающих потерю мощности и перерасход топлива, повышающих вероятность отказа двигателей и снижающих их ресурс;
движение экраноплана на высотах полёта птиц повышает вероятность аварий вследствие попадания их в воздухозаборники двигателей.
Все перечисленные особенности движения экранопланов предъявляют к ним не только повышенные требования к планеру, фюзеляжу, взлётно-посадочным устройствам, двигателям, к навигационной аппаратуре, системам управления и автоматики, но и также выдвигают дополнительные.
В конечном счёте, надёжность и безопасность экранопланов может быть обеспечена не сама собой, а достигнута только лишь как следствие профессионализма разработчиков и высокого совершенства аппаратов, сопровождающегося неизбежным усложнением, утяжелением и удорожанием.
Способность работать в любое время года и всепогодность
Указанные свойства присущи многим транспортным средствам, в том числе и самым главным конкурентам экранопланов – самолётам. Только само понятие всепогодности необходимо понимать как способность функционирования в рамках ограничений по силе ветра, видимости, осадкам и т.д. При такой постановке задачи на сопоставление экраноплана и самолёта – аналога по «всепогодности» следует отметить, что у экраноплана существует дополнительное ограничение – по высоте волны. Как правило, именно интенсивность волнения в наибольшей степени и ограничивает возможности взлёта и посадки экраноплана.
Для построенных на данный момент аппаратов «окна по погоде» весьма невелики. Например, для экраноплана «Акваглайд-5» взлёт и движение в крейсерском режиме допускаются при волнении высотой не более 0,3 м. и скорости ветра до 5 м/с.
Данные по мореходности других построенных экранопланах весьма скудны. Информация о том, что экраноплан «Лунь» способен функционировать при волнении 5-6 баллов доверия не вызывает.
Эксплуатационно-технические и организационные аспекты проблемы
Считается, что «экранопланы не требуют создания аэродромов и прочей инфраструктуры, характерной для морского, воздушного и наземного пассажирского транспорта».
Мнение эксперта:
Данное положение не имеет ничего общего с действительностью. Обходиться без аэродромов и прочей инфраструктуры могут только лёгкие экранопланы, используемые под наблюдением специального контролирующего органа как личный транспорт, либо как средство для экстремального отдыха или спортивных целей, да и то на специально выделенных маршрутах и акваториях.
При создании же транспортной сети для массовой перевозки пассажиров необходимы практически все те же элементы инфраструктуры, что и в гражданской авиации:
Службы управления движением;
Пассажирские терминалы с пунктами питания, отдыха, хранения багажа, билетными кассами и т.п.
Эксплуатационно-ремонтные базы с возможностями, не уступающими по уровню аэродромным комплексам гражданской авиации для ремонта двигателей, навигационной аппаратуры, систем связи и т.п.;
Базы ГСМ;
Подвижные ремонтные службы;
Подвижные спасательно-эвакуационные службы;
Медицинско-санитарные службы, охраны порядка и т.п.
Наконец, самое главное. Ко всему прочему, нужны:
Разведанные и подготовленные для движения экранопланов трассы, оборудованные сигнальными приборами и створами, контролируемые аппаратурой, заранее предупреждающей пилота о возможных изменениях на маршруте;
Подготовленные акватории, защищённые от сильного ветра и волнения, с аппаратурой для ориентации при взлёте и посадке и причальными сооружениями или аппарелями (для периода летней части навигации);
Взлётно-посадочный комплекс с аналогичным оборудованием на ровной местности (для использования в зимний межнавигационный период). В случае использования зимой замёрзшей летней акватории из периода круглогодичной эксплуатации вычтутся периоды ожидания образования ледового покрова достаточной толщины и время очистки акватории ото льда весной. Помимо того, каждый год после установления ледового покрова нужной толщины необходимо будет подготавливать и выравнивать взлётно-посадочную полосу.
Все эти мероприятия могут привести к затратам равным, или даже превышающим расходы на постройку и содержание стандартной аэродромной инфраструктуры.
Экономические аспекты проблемы
Экономические аспекты проблемы создания на базе экранопланов транспортной системы для массовой перевозки пассажиров должны быть исследованы с полным охватом и оценкой всех мероприятий, необходимых при использовании экранопланов не как единичных уникальных объектов, а как отдельного вида транспорта, причём в диапазоне всего типоразмерного ряда аппаратов. Должны быть рассмотрены экономические аспекты:
создания соответствующих специализированных производств,
создания сети производств комплектующей техники,
создания всей наземной и водной инфраструктуры,
развития структуры контролирующих органов,
создания компаний – операторов.
К сожалению, существующие редкие ссылки на «экономику» рекламируемых аппаратов опираются в лучшем случае на поверхностный расчёт расхода топлива, да и то в условиях наивыгоднейших режимов движения. Ни по строительной стоимости экранопланов, ни по расходам на эксплуатацию и содержание этих объектов, достоверных данных не приводится. Поэтому экономические аспекты проблемы так и остаются неисследованными.
Мнение эксперта о перспективах развития экранопланов и самолётов-аналогов:
При рассмотрении экранопланов и самолётов–аналогов как инженерных сооружений, следует признать, что для создания как тех, так и других используются одни и те же, либо аналогичные по уровню совершенства силовые установки, конструктивные материалы и оборудование. Уровень знаний в аэродинамике, прочности, методах проектирования и других смежных дисциплинах также соразмерен. Кроме того, обмен информацией окончательно выравнивает потенциалы совершенствования как экранопланов, так и самолётов. Поэтому можно предположить, что существующая разница между этими двумя типами транспортных средств по аэродинамическим характеристикам, весовой отдаче и транспортной эффективности в обозримой перспективе сохранится.
В результате рассмотрения технико-экономических и эксплуатационных аспектов данной проблемы, мы, наконец, подошли к ответу на вопрос:
- Можно ли транспортную сеть для массовой перевозки пассажиров по внутренним водным путям РФ как в Европейской части, так и в районах Сибири и Дальнего Востока создать на основе использования экранопланов?
- Разумеется, можно. Но … не нужно.
Виктор Соколов
_________________
мараэкран
|
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
