Е.В.Арсеньев - История конструкций самолетов в СССР в 1951-1965 гг

В середине 1920-х гг. авиаторы впервые столкнулись с экранным эффектом при взлете и особенно при посадке самолета с низкорасположенным крылом. Было замечено некоторое увеличение подъемной силы крыла - самолет продолжал лететь над полем, как бы не желая садиться. Кроме того, экранный эффект иногда приводил к неприятностям. При движении вблизи экрана центр давления крыла перемещается к его задней кромке, в случае недостаточной эффективности горизонтального оперения это приводит к аварии во время посадки самолета.

Известный авиационный инженер, изобретатель и авиаконструктор П.И. Гроховский в 1932 г. разработал проект экраноплана-амфибии (рис, 348) с двумя двигателями, аэродинамическую компоновку которого сохранили некоторые современные экранопланы.

Рис. 348. Проект экраноплана П.И. Гроховского

В 1935 г. финский инженер Т. Каарио построил первый экспериментальный экраноплан - буксируемый с помощью аэросаней аппарат. На нем Каарио изучал возможности использования экранного эффекта.

Одной из первых отечественных теоретических работ, которая относится к исследованиям экранного эффекта, является работа Б.Н. Юрьева "Влияние земли на аэродинамические свойства крыла".

В 1930-е гг. В.В. Голубевым, Я.М. Серебрийским, Ш.Я. Биячуевым и другими проводились теоретические исследования экранного эффекта.

Экранопланы конструкции Р.Е. Алексеева

Определяющая роль в разработке идеи и реализации проектов экранопланов принадлежит талантливому конструктору и изобретателю Р.Е. Алексееву, создавшему в 1955 г. в Горьком Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях (СПК).

В начале 1960-х гг. в ЦКБ по СПК начались исследования экранного эффекта в лабораторных условиях на малых буксируемых моделях и на самоходных пилотируемых аппаратах. Для работ по экранопланной тематике требовалась хорошо оснащенная научно-экспериментальная база, поэтому на Горьковском водохранилище построили испытательную станцию (базу) ИС-2 с комплексом уникальных сооружений, многие из которых специально создавались для исследований особенностей экранного эффекта. Первые самоходные модели экранопланов в ЦКБ по СПК были выполнены по схеме "тандем". Два крыла располагались на фюзеляже одно за другим для обеспечения продольной устойчивости (двухопорная схема).

Экраноплан СМ-1.В 1960 г. был разработан проект, а в 1961 г. экраноплан СМ-1 построили (рис. 349). 22 июля 1961 г. на испытательной станции ИС-2 был выполнен первый полет первого отечественного экраноплана. Его пилотировал Р.Е. Алексеев -главный конструктор аппарата. К осени 1961 г. техника пилотирования экраноплана была освоена. Р.Е. Алексеев был так уверен в надежности аппарата, что пригласил на демонстрационные полеты секретаря ЦК КПСС Д.Ф. Устинова, Председателя Госкомсудостроения Б.Е. Бутому и Главкома ВМФ С.Г. Горшкова. Демонстрация оказалась настолько убедительной, что высокие гости выразили желание прокатиться на экраноплане.

Рис. 349. Экраноплан СМ-1 (а) и его схема (б)

Аэродинамическая компоновка экраноплана СМ-1 появилась в результате анализа результатов многочисленных буксировочных испытаний и катапультирования модели на треке. У экраноплана СМ-1 (самоходная модель) были два тандемно расположенных крыла малого удлинения с концевыми шайбами. Переднее крыло прямоугольной формы в плане имело элероны-закрылки, а заднее - трапециевидное,- по прямой задней кромке которого установлен руль высоты, находилось практически на одинаковой высоте с передним крылом.

Турбореактивный двигатель установлен сверху фюзеляжа на ферменной мотораме перед килем за кабинами пилотов.

Экипаж состоял из трех человек. Отдельные открытые кабины экипажа располагались одна за другой по оси фюзеляжа. Было предусмотрено место и для четвертого члена экипажа. За первой кабиной экипажа установили переднее вертикальное оперение с рулем направления. Основной киль большой стреловидности, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, имел руль поворота небольшой площади.

У двигателя не было гондолы, а только оформленный канал воздухозаборника. Успешные испытания экраноплана СМ-1, которые проводились летом и продолжались зимой над льдом и снегом, подтвердили основную идею - полет вблизи экрана. Максимальная скорость околоэкранного полета, достигнутая в процессе испытаний, около 200 км/ч. Испытания показали недостаточную мореходность и высокие взлетно-посадочные скорости.

Длина экраноплана 20 м, размах крыла 10,3 м, взлетная масса 2830 кг. Натурные испытания пилотируемого экраноплана СМ-1 позволили сформулировать важные достоинства, ожидаемые от этого типа кораблей: высокие скорость движения (близкая к авиационной) и экономические показатели, трудность радиолокационного обнаружения, прекрасную мореходность и амфибийность - способность самостоятельного выхода на пологий берег и базирование на нем. Эти сильные стороны заинтересовали Военно-Морской Флот, который с 1962 г. становится основным заказчиком экранопланов различных типов.

В одном из испытательных полетов в январе 1962 г. экраноплан СМ-1 самопроизвольно взмыл в небо, уйдя от поверхности экрана, а после выключения двигателей рухнул на лед. Аппарат получил повреждения, а три члена экипажа - небольшие травмы. На этом испытания СМ-1 были завершены, аппарат не восстанавливался.

Экраноплан СМ-2.В 1962 г. был спроектирован и построен экраноплан СМ-2 (рис. 350). По компоновке он в основном был идентичен СМ-1. На этом экраноплане Р.Е. Алексеевым была впервые реализована идея поддува газовой струи от газотурбинного двигателя, установленного в носовой части фюзеляжа, под переднее крыло с целью улучшения взлетно-посадочных характеристик аппарата.

Первый вариант СМ-2 выполнили по тандемной схеме. Но эта самоходная модель была повреждена во время пожара в ангаре. В процессе восстановления экраноплана тандемную компоновку заменили на самолетную с выносом горизонтального оперения из зоны влияния экранного эффекта. Стабилизатор установили сверху на киле. Трехместный экраноплан СМ-2 имел прямоугольное крыло с удлинением 1,2 и Т-образное хвостовое оперение. Эта аэродинамическая компоновка с поддувом газовой струи двигателей под крыло и Т-образным оперением в дальнейшем стала основной для экранопланов Р.Е. Алексеева. Маршевый двигатель у СМ-2 расположили в хвостовой части фюзеляжа под килем. Его воздухозаборник выполнили в виде форкиля. Стартовый двигатель, установленный в носовой част] фюзеляжа, имел развитую сопловую систему в виде плоского сопла направляющего газовую струю под крыло экраноплана. Оба турбореактивных двигателя (РУ19-300) имели "морское" исполнение.