ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

 УЧРЕЖДЕНИЕ

Средняя образовательная школа№335

Пушкинского района Санкт- Петербурга

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ         РАБОТА

ЭКРАНОПЛАН – САМОЛЁТ ИЛИ КОРАБЛЬ?

Выполнил

Ученик 10 А класса

ЩЁКОТОВ ПАВЕЛ

РУКОВОДИТЕЛЬ

Учитель физики высшей квалификационной категории

ЖЕРЕБЦОВА Вера Васильевна

Санкт-Петербург

2012г.

ВВЕДЕНИЕ        

1. ТЕОРЕТИКО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКРАННОГО  ЭФФЕКТА        

2. У ИСТОКОВ ЭКРАНОПЛАНОВ        

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СМЕЛОГО ПРОЕКТА В ФАНТАСТИЧЕСКУЮ МАШИНУ        

4.ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ        

5. МОДИФИКАЦИИ ЭКРАНОПЛАНОВ        

6. ПЕРСПЕКТИВЫ  ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗВИТИЯ        

7. БЛИЖАЙШЕЕ БУДУЩЕЕ        

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ        

ВВЕДЕНИЕ

В конце 60-х в штаб-квартире ЦРУ случился переполох - спутник-шпион сделал над СССР сенсационные фотографии. Группа аналитиков разведки США собралась в так называемой зеленой комнате для расшифровки фотоснимков. На фотографиях был виден самолет, размеры значительно превышали любой бомбардировщик или гражданский лайнер. Огромная машина, внешне похожая на самолет, неслась над Каспием со скоростью 500 км в час…

"Каспийский монстр" - окрестила ее западная пресса. Это был экраноплан Ростислава Алексеева, человека, сумевшего дважды за свою жизнь совершить революцию в мировом судостроении. Последующие немалые усилия американской разведки позволили собрать лишь некоторые сведения. Все прояснилось только после окончания холодной войны.

Исследовательская работа по теме «ЭКРАНОПЛАН - САМОЛЕТ ИЛИ КОРАБЛЬ?» написана не случайно. В ней  рассказывается  о необычных аппаратах - экранопланах, которые использовались не так давно, около 40 лет назад, но о них бесследно забыли как о ненужном и безнадежном проекте.

Актуальным аспектом этого реферативного исследования является раскрытие технических экспериментов, направленных  на:

1. Укрепление энергетической безопасности страны;
2. Возможности мобильных и быстрых  действий в экстренных чрезвычайных ситуациях;
3. Решение грузовых и транспортных проблем

Задачами  данной работы я определил следующие:

1. Изучить особенности экранного эффекта при движении транспортного средства
2. Выявить достоинства и недостатки использования транспорта на основе экранного эффекта
3. Проанализировать возможные стороны применения в мирных целях такого вида транспорта

 В этой работе сделана попытка ответить на 2 вопроса. Что такое экраноплан? и Почему эта тема интересна сегодня?

Наверно многие наслышаны об экранопланах, но мало кто даст четкое определение. Что это? – Умеющий плавать самолет? Или взлетающий с поверхности воды корабль? Для полного ответа на этот вопрос следует углубиться в историю создания этих «чудо»- машин.

1. ТЕОРЕТИКО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКРАННОГО  ЭФФЕКТА

Все началось на заре развития авиации. Летчики подметили, что на посадке у самой поверхности земли самолеты ведут себя странно - они будто не хотят приземляться, стремительно отталкиваясь от земли. Тогда этот эффект назвали «Эффектом экрана». Не сильно углубляясь в него, летчики стали просто учитывать этот эффект при посадке.

А несколько позже появились формулы и расчеты Экранного эффекта. Это выглядело так: На высоте самолет поднимается за счет необычной формы крыла. Крыло самолета имеет несимметричный профиль (верхняя часть крыла более выпуклая), вследствие чего скорость потока над верхней кромкой крыла будет выше, чем под нижней, из-за чего и создается подъемная сила крыла.  

Экранный же эффект возникает, когда летательный аппарат летит низко, и расстояние от крыла до земли невелико. Набегающий поток, отражаясь от крыла,  успевает дойти до поверхности и вернуться обратно. Таким образом, возникает дополнительная подъемная сила. Наиболее полный эффект проявляется тогда, когда расстояние от крыла до земли не больше ширины самого крыла. Этот эффект мог принести большую пользу, ведь при использовании экранного эффекта подъемная сила возрастала на 40%!

Экранный эффект был исследован еще в 20х годах ХХ столетия. В период Великой Отечественной Войны, когда все силы были брошены на производство вооружения для подавления врага, создание аппаратов, использующих экранный эффект, было не актуальным. Бурное развитие экранопланная тематика получила только в начале 60х годов.

 Применение экранному эффекту нашлось, но не в авиации, а в судостроении. 22 июня 1961 года на Горьковском водохранилище появляется очень странный аппарат. Вроде не самолет - слишком уж маленькие крылья, да и не катер - слишком уж быстро двигался, причем не на воде, а над водой. Это был экраноплан, аппарат при движении которого, используется эффект экрана.

2. У ИСТОКОВ ЭКРАНОПЛАНОВ

Созданием экранопланов занимались 2 ведущих конструктора страны. Это были Ростислав Евгеньевич Алексеев (слева) и Роберт Людвигович Бартини (справа). С именем Алексеева и связана почти вся экранопланная тематика в СССР.

До появления экранопланов в его ЦКБ занимались разработками катеров с подводными крыльями. В ходе испытаний были найдены такие соотношения форм крыла, при которых катер мог сам стабилизироваться в устойчивое положение, если тот начинает накреняться.

Построенные аппараты были выпущены в свет. Они показали неплохие характеристики:  катер мог спокойно развивать скорость до 140км/ч, на тот день это выглядело впечатляюще, ведь путешествие на водных судах могло происходить только со скоростью не более 60 км/ч. Еще несколько лет продолжались работы над катерами с подводными крыльями, скоростной потенциал в катерах был исчерпан. При скорости в 200 км/ч вода на концах крыльев закипала, и крыло быстро разрушалось, а так хотелось двигаться еще быстрее. Самое наибольшее сопротивление при движении кораблей оказывала вода, и для того чтобы выйти из нее, Алексеев решил использовать экранный эффект.

Алексеев всерьез занялся разработками экранопланов .

В 1961 году был построен первый экраноплан в ЦКБ Алексеева, и назывался он СМ-1. После ряда испытаний было принято решение о презентации экраноплана руководящим лицам государства. Первыми посетили испытательный полигон высшие военные чины, ведь финансирования можно было добиться в первую очередь от них, т.к. страна в те годы поддерживала любую новаторскую идею, тем более предназначенную для военных целей. Большое впечатление произвела скорость, с которой СМ-1 передвигается по водной глади, а потом так же быстро выходит на сушу.

 Экраноплан военным понравился. Затем настал черед показать аппарат руководителям государства, в том числе и Хрущеву, которого Алексеев прокатил на экраноплане. Руководство страны высоко оценило новую технику, не имеющую аналогов в мире. С тех пор ЦКБ Алексеева стало получать финансовую поддержку на создание новых экранопланов.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СМЕЛОГО ПРОЕКТА В ФАНТАСТИЧЕСКУЮ МАШИНУ

В 1963 году вышло постановление правительства о создании сразу двух экранопланов: ракетного и транспортно-десантного. Проекты пугали масштабами, поэтому был создан образец той же размерности, что и будущие машины. Это был экраноплан КМ. С размахом крыла в 30 метров и длинной почти 100 метров машина была самым большим на тот момент летающим судном.

На старте 10 турбореактивных двигателей с тягой по 11 тон каждый вселяли ужас. «Сердце сжималось от страха и восторга, а сам полет над водной гладью был спокоен и величав» - говорил Ростислав Алексеев после первого испытания КМ. Своеобразие КМ состояло в том, что при корабельных размерах, культура исполнения экраноплана была авиационной. Для испытания данной машины Горьковского водохранилища, в котором располагался КМ, было недостаточно, и из-за этого его перебазировали на Каспий. Название КМ расшифровывалось как  «Корабль Макет», но на западе его прозвали «Каспийский Монстр», что очень точно отражало его характеристики. Машина показала феноменальные качества - на высоте 4 метра она устойчиво шла на «экране» и развивала скорость более 400км/ч.

В 1968 году Военно-Морским Флотом был заказан транспортно-десантный экраноплан. Он получил название «Орленок». Аппарат был уникальным в своем роде. Силовая установка состоит из двух стартовых двигателей с тягой по 10,5 тонн каждый и одного маршевого, располагавшегося на киле с тягой в 15,5 тонн. «Орлёнок» мог передвигаться не только по воде, но и по суше. Грузоподъемность Орленка составляла 20 тонн. Это машина позволяла доставить десант со скоростью 400км/ч на расстояние до 1500км. Еще одним из главных достоинств Орленка было то, что он мог уходить далеко от «Экрана», и поэтому назывался он не экраноплан, а экранолет. Поскольку Орленка приняли на вооружение, то остро встал вопрос, кто же будет управлять им? Моряки? Или летчики? И все-таки было решено, что Орленком будут управлять летчики, так как управление  было во многом схоже с полетом на низкой высоте. Всего было построено 5 «Орлят» под руководством отдельной авиагруппы, все они подчинялись непосредственно морской авиации.

Ракетным экранопланом являлся экраноплан «Лунь». Это был уникальный в своем роде экраноплан-ракетоносец. Его проектировали по размерам КМ. Силовая установка состоит из 8ми турбореактивных двигателей. Контейнеры с шестью ракетами располагались на спине аппарата. По мощи залпа «Лунь» сопоставим с ракетным крейсером, но движется он в 10 раз быстрее его! Экраноплан мог легко поражать корабли и легко уходить от преследования. Ракетоносец был спущен на воду в 1987 году. После успешных прохождений всех испытаний в 1991 году экраноплан был передан Военно-морскому флоту в опытную эксплуатацию, но в связи с распадом Советского Союза и недостатком финансирования, все проекты по экранопланам «Лунь» были свернуты. Также в 1992 году существовали проекты по переработке «Лунь» в экраноплан-спасатель, способный выходить в открытое море при волнении более чем в 5-6 баллов и выполнять поисково-спасательные операции. Спасатель мог вместить ожоговый центр, операционную и реанимацию. А так же взлететь с 500 пассажирами на борту.

4.ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

 Достоинства этой  техники неоспоримы:

1. Экранопланы имели большую живучесть, достаточно большую скорость.

2. Экранный эффект позволял перевозить больше грузов и экономить

 топливо

3. Тип поверхности создающий эффект экрана не важен, нужна была лишь более менее ровная поверхность.

4. Экранолеты (аппараты использующие эффект экрана, но могут продолжать движения уходя высоко от «экрана») являются гораздо более безопасными, чем самолеты, ведь в случае неисправности экранолет можно посадить на воду даже при сильном волнении, либо другую ровную поверхность.

Военные экранопланы имелись лишь у Советского Союза. Западные специалисты усматривали серьезную угрозу от Советских экранопланов. Их главными качествами являлось то , что перехватить это транспортное средство очень сложно: он не виден радарам, его не могут услышать гидроакустики, не могут задержать минные заграждения, а дальность передвижения позволяла высадить десант с военной техникой и полным вооружением на любой европейский берег!

Среди недостатков экронопланов можно отметить следующие моменты:

1. Небольшие экранопланы предназначены для использования их во внутренних водоемах, а эти места очень сильно заселены птицами. Такая поездка может быть губительна как для птиц, так и для самих экранопланов.

2. Хоть процесс полета на «экране» очень экономичный и малозатратный, но сам старт требует очень много энергии. В этом возникает необходимость расположения стартовых двигателей на экраноплане.

3. Маневренность экраноплана очень мала. Создание большого крена крыла невозможно при низком полете, поэтому радиус поворота будет очень большим.

5. МОДИФИКАЦИИ ЭКРАНОПЛАНОВ

Всего известно 3 вида конструкции экранопланов

1. (А) – это советская, с прямым крылом, разработанная Ростиславом Алексеевым.
2. (В)- это западная, с треугольным крылом обратной стреловидности с выраженным обратным поперечным, и
3. (С) –  тандемная схема, разработанная немецким конструктором Йоргом.

Наилучшими характеристиками обладает Советская схема. Она позволяет двигаться с большими скоростями и в самолётном режиме. 

С начала 80х годов последовала череда событий, неблагоприятно повлиявшая на дальнейшую судьбу экранопланов. В феврале 1980 года умер Ростислав Алексеев, в том же году разбился, построенный в единственном экземпляре «Каспийский Монстр». А в 1991 году распалась сама страна, в которой родились эти необычные машины. После недостатка финансирования проектов экранопланов этот тип судов официально сняли с вооружения. Сейчас они доживают свой век на базе в Каспийске.

Главная ставка в 90е годы была сделана на небольшие гражданские аппараты. Ими являлись  экранопланы:

«Волга-2»                                                          «Акваглайд»

 «Иволга»                                                               Экранолет «Стриж»

 Эти аппараты предназначались в основном для экскурсий, деловых поездок, для учебных целей.

6. ПЕРСПЕКТИВЫ  ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

В начале  работы было задано два вопроса.  Первый - Что такое экраноплан?  Умеющий плавать самолет? Или взлетающий с поверхности воды корабль?- ни то и ни другое! 

Официально его относят к кораблям, т.к. перемещается этот аппарат по законам судоходства, но управляют экранопланами лётчики, т.к. движется он за счёт крыла на низком полёте. Аппарат использует границу двух сред, и поэтому является абсолютно оригинальным.  

Второй – Почему эта тема интересна сегодня?

 На мой взгляд, тема экранопланов в настоящее время незаслуженно отодвинута. Они обладают уникальными свойствами, тем самым обеспечивая себе огромный потенциал для применения в будущем, как в военной так и в гражданской среде.

 Спектр их применения может быть необычайно широк, вот лишь некоторые варианты их использования.:

 Большие аппараты могли бы доставлять любой гуманитарный груз с большой скоростью и на дальние расстояния, при этом затрачивая меньшее количество топлива, чем самолеты. В военной сфере - переправлять через море сухопутные войска и тяжелую технику, а так же перемещать на себе стратегические ракеты (экранопланы по типу «Лунь»).

Средние экранопланы нашли бы свое применение в спасательных работах, ведь при чрезвычайных ситуациях, возникающих вдали от берега, экранопланы смогут быстро прибыть на место ЧП и без остановки вести спасательные работы. Альтернативы этому нет, ведь прилетевший на место аварии вертолет не сможет долго зависать над ним и эвакуировать пострадавших, тихоходный корабль, не способен быстро прибыть на место аварии и оказать необходимую помощь вовремя, только экраноплану обе эти задачи под силу.

Малые экранопланы послужили бы как аппараты, предназначенные для частных поездок, экскурсий, а также могли быть подготовительными при обучении управлению более крупными аппаратами. Возможно использование их в разведке в военной сфере, ведь экраноплан абсолютно неуловим для любых средств обнаружения.

Именно в нашей стране в наибольшей степени протекала вся история развития экранопланов. Западные специалисты в настоящее время всерьез взялись развивать у себя экранопланную тематику. Нам необходимо заняться возрождением этой техники. Ведь осталось немало нереализованных планов, проектов, к которым рано или поздно техническая мысль будет вынуждена обратиться вновь. Хочется надеяться, что раньше других это произойдёт именно в России.

7. БЛИЖАЙШЕЕ БУДУЩЕЕ

Правительство РФ поручило российскому ЦКБ имени Алексеева в ближайшие несколько лет возобновить производство экранопланов, которое прекратилось в начале 1990-х годов. Возобновлять проектные и опытно-конструкторские работы планируется в два этапа, последний из которых начнется в 2012 году. Однако, когда именно в России появится новый «Каспийский монстр», специалисты пока не говорят.

По оценке Центрального конструкторского бюро имени Алексеева, в течение 2010-2011 годов будут проводиться проектные и исследовательские работы. С 2012 года начнется второй, более длительный этап, в ходе которого пройдут опытно-конструкторские работы и начнется создание прототипа крупного экраноплана. По словам начальника отдела качества ЦКБ Алексеева Евгения Мелешко, «большинство специалистов предприятия будут работать по этой теме».

О необходимости возрождать отрасль экранопланостроения еще в начале 2007 года заявил тогдашний министр обороны Сергей Иванов. При этом он объявил, что будет создана целевая госпрограмма, в рамках которой в Нижнем Новгороде будет развернуто производство судов, использующих эффект экрана. То есть речь шла как раз о ЦКБ «Алексеева», расположенном в Нижнем Новгороде.

 Какую сумму правительство намерено инвестировать в возрождение отрасли экранопланостроения, пока неизвестно. Впрочем, остается только радоваться, что в условиях финансово-экономического кризиса деньги на проведение работ все же нашлись.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любопытно, что многие иностранные компании в настоящее время ведут собственные разработки в области экранопланов, используя советские наработки. Так, в 1990-х годах, с разрешения Государственного комитета по оборонной промышленности и Министерства обороны России, ЦКБ «Алексеева» организовало для американских специалистов экскурсию на базу в Каспийске, где был подготовлен к вылету экраноплан «Орленок». Западным специалистам было разрешено вести фото и видеосъемку. Стоимость такой экскурсии составила около двухсот тысяч долларов.

Помимо военного применения, экранопланы сегодня могут быть полезны и в гражданской области. В частности, международные маршруты таких аппаратов будут значительно короче используемых железными дорогами или кораблями. Экранопланы будут полезны и при проведении спасательных операций, поскольку обычные корабли не обладают достаточно высокой скоростью, а вертолеты — небольшой вместительностью. В северных районах страны экранопланы позволят организовать круглогодичные грузоперевозки.

В настоящее время созданием экранопланов в США занимаются несколько частных компаний, выпускающих двухместные пассажирские аппараты. В 2004 году концерн Boeing начал реализацию проекта Pelican, в рамках которого планируется построить крупнейший в мире экраноплан. Размах его крыльев составит 152 метра, а длина фюзеляжа — 122 метра. Аппарат сможет развивать скорость до 240 узлов (445 километров в час) и перевозить грузы массой до 1,2 тысячи тонн, например, 17 танков M1 Abrams и десант. Дальность полета экраноплана составит около 16 тысяч километров.

На Тайване разработка экранопланов началась благодаря бывшему конструктору ЦКБ «Алексеева» Дмитрию Синицыну, который в 1992 году перешел на работу в тайваньскую компанию Amphistar. По условиям договора найма, Синицын получал финансирование, а в обмен передавал компании патенты и права на создаваемые транспортные средства. В случае прекращения финансирования все права и патенты возвращались конструктору. Выпускаемые в настоящее время аппараты Amphistar способны развивать скорость до 150 километров в час и перелетать на расстояние до 600 километров.

Собственные разработки также ведет Китай, уже создавший гражданский экраноплан Tianyi-1. Этот экраноплан совершил первый полет в 1998 году, а с 2000 года поступил в открытую продажу. Помимо него был создан также грузо-пассажирский аппарат Tianxiang-2 и создается 50-местный Tianxiang-5. Исследования в области экранопланостроения также ведут Япония, Южная Корея, Германия, Новая Зеландия и Австралия. Как ожидается, первой собственный аппарат испытает Южная Корея — в 2012 году.

Возрождение экранопланостроения для России сегодня является вопросом престижа, если не принимать в расчет пользу, которую принесет использование экранопланов. СССР был единственным в мире государством, разработавшим и построившим экранопланы. Россия также пока занимает первое место по объему наработанных технологий в области «экранных» кораблей. Особенно, если говорить о крупных грузоподъемных судах. Но такое положение вещей без серьезного вмешательства в ближайшие годы может перемениться.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алексеев КМ (Каспийский Монстр). Статья. http://www.airwar.ru/enc/sea/km1.html
2. «Каспийский монстр» возвращается — ОРУЖИЕ РОССИИ... Статья. http://www.arms-expo.ru/055055049054.html
3. Армия России | На службе Отечеству - "Орленок" — "Каспийский монстр". Статья. http://armyrus.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=764&Itemid=2178
4. КМ (экраноплан) — Википедия. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. http://ru.wikipedia.org/wiki/КМ_(экраноплан)
5. Каспийский Монстр | SOFTMIXER. Статья. softmixer.com›2011/05/blog-post_8799.html.
6. ... Россия возобновила строительство "Каспийского монстра". | Военное обозрение. Статья. siliyan.ru›archives/6738.
7. Каспийский монстр. Статья. "Эхо" ТМ. http://tmarh.bizland.com/
8. КМ (Каспийский Монстр) - Военная техника - Военное дело - Форум День... hoi2.ru›Форум›52-4584-1
9. "Орленок" — "Каспийский монстр" » ОКО ПЛАНЕТЫ... oko-planet.su›politikarm…kaspijskij-monstr.html
10.  Экранопланы. Статья. aviastar.org›air/ekranoplanes/km-1.html