Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"
Автор книги: Станислав Зигуненко
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 16 (всего у книги 20 страниц)
«Многие недостатки дирижаблей прошлого вполне устранимы, – полагает Ю. В. Иш-ков – главный конструктор любопытного летательного аппарата, построенного в КБ «Термоплан» при Московском авиационном институте. – Легкие и прочные сплавы, поли-
мерные материалы позволяют ныне создавать конструкции, которым нипочем капризы погоды, а использование негорючего гелия позволяет не бояться ни молнии, ни пожаров».
Опираясь на накопленный опыт, конструкторы учли и еще одну ошибку, допущенную первопроходцами. Слабое знание аэродинамики приводило порой к тому, что первые дирижабли-гиганты под действием ветра переламывались пополам. Их рассчитывали, исходя из равномерного распределения нагрузки по длине корпуса, тогда как она прилагалась больше к корме и носу. Поэтому создатели термоплана и отказывались от традиционной формы: не «сигара», а «чечевица» или, если хотите, «летающая тарелка» диаметром от 180 до 300 м – вот, считают они, наилучшая форма современного дирижабля. При такой конфигурации сила воздействия бокового ветра уменьшается в несколько раз, а кроме того, создается дополнительная подъемная сила. Основную же подъемную силу создает легкий газ гелий, заключенный в нескольких герметичных отсеках, распределенных по объему «чечевицы». Другие отсеки негерметичны, в них обычный воздух, который нагревают до температуры 150—200° газовыми горелками – примерно такими же, что используют в современных монгольфьерах.
Дискообразный термоплан
Комбинированная схема позволяет обходиться и без балласта. Ведь не секрет, что в обычный полет на аэростате воздухоплаватели обязательно берут с собой на борт несколько мешков с песком или баллоны с водой. И по мере надобности груз сбрасывают, чтобы облегчить шар и поддержать его полет. В термоплане же балласт ни к чему. Надо взлететь – включают горелки. Суммарная подъемная сила термоплана увеличивается, он плавно поднимается вверх. А потребовалось совершить посадку, горелки гасят, воздух постепенно остывает, подъемная сила уменьшается, и аппарат плавно идет на снижение. Если экипаж видит, что условий для мягкой посадки нет – скажем, кругом тайга, – термоплан может зависнуть, а вниз на тросах уйдут лишь грузовые платформы, выполняя роль своеобразных лифтов. А приземлившись, аппарат будет надежно «притерт» к земле с помощью своеобразного вакуумного «якоря».
Под платформой у земли возникает эффект присоски, и аппарат как бы прилипает к поверхности.
Конечно, сегодня трудно определить весь круг обязанностей, который смог бы выполнять термоплан в народном хозяйстве. Но основные направления их использования прослеживаются уже достаточно четко. Еще в 1978 году специальная экспертная комиссия, например, заключила, что аппараты подобного класса могут взять на себя до 12 % грузоперевозок России. Причем, по подсчетам специалистов, тонно-километр такой перевозки обойдется в шесть раз дешевле, чем использование, скажем, автомобиля-вездехода в условиях Заполярья. К тому же автомобильный транспорт в тех районах используется, как правило, лишь на зимниках. Весной и летом они безнадежно вязнут в болотах...
Наметили специалисты и несколько конкретных дел, за которые дирижабли смогли бы взяться в первую очередь. Например, ежегодно на север и восток страны доставлять турбины для ГЭС, химические реакторы, оборудование для разведки, добычи и переработки нефти... Традиционный путь их следования через Беломорско-Балтийский канал, а то и вокруг Европы на баржах и судах, причем в разобранном виде. Хорошо, если транспортники успевают доставить его на место за два-три месяца летней навигации. Между тем термоплан доставит такой груз в полном сборе всего за 48 часов.
Комментарии, как говорят, излишни. Разве что резонен вопрос: где он, термоплан? Почему до сих пор его не видно в небе России? Объяснение простое. Все упирается в финансы. Отсутствие их ставит на грань срыва четко разработанную программу, согласно которой в Ульяновске к концу года должно быть завершено сооружение и испытание масштабного образца аэростатического летательного аппарата (АЛА) грузоподъемностью до 3,5 т.
По его результатам планируется создать один-два головных образца АЛА-600 – полномасштабного дирижабля грузоподъемностью в 600 т. А к концу века парк термопланов мог бы насчитывать до 20—40 единиц. Таковы планы. Ну а каково будет их осуществление? Поживем – увидим.
Летящие над водой
Когда аэродром – море«Авиация зародилась на стыке суши и моря, – отметил как-то генеральный конструктор Таганрогского авиационного научно-конструкторского предприятия Г.С. Панатов. – Вспомните хотя бы, свой первый полет самолет братьев Райт совершил на побережье, в местечке Китти-Хок. И в дальнейшем гидроавиация выделилась в отдельное направление, временами весьма сильно конкурировавшее с авиацией сухопутной. Что, впрочем, и понятно: свыше 2/3 поверхности планеты Земля занимает океан – идеальная посадочная площадка для гидросамолетов. И грех было ею не воспользоваться, строить лишь аэродромы на суше».
«Летающая лодка» МБР-2
Может быть, поэтому многие пионеры авиационной техники – Фабр, Дорнье, Гакель, Кертисс, Сикорский, Григорович и другие – основное внимание в определенные периоды своей конструкторской деятельности отдавали именно «летающим лодкам».
Первая практическая задача перед морской авиацией была поставлена моряками. Флотоводцам был остро необходим «взгляд сверху» – при отсутствии радаров только с «летающих лодок» можно было увидеть, что скрывается за горизонтом. И во многих странах мира с начала века начинают строить патрульные и разведывательные гидросамолеты, в том числе и такие, которые могли базироваться на палубе надводных кораблей и даже подлодок.
«Летающая лодка» МТБ-2
Начав с маленьких, иногда даже складных самолетов, базировавшихся на кораблях, гидроавиаторы очень скоро поняли преимущества морской авиации перед сухопутной. Отсутствие шасси, достаточные просторы акваторий позволили конструкторам создавать самолеты с большой взлетной массой. В 30—40-е годы нашего века гидросамолеты фирм «Мартин» («Марс»), «Дорнье» («До-Х»), «Сандерс-Ро» («Принцесса») имели достаточно приличный даже для нашего времени взлетный вес – от 50 до 150 т. Их салоны были настолько просторны, что на некоторых пассажиры размещались даже в отдельных каютах, словно на морских лайнерах.
«Летающая лодка» МДР-6 374
Хорошая обтекаемость поплавков позволяла гидросамолетам даже обгонять сухопутные летательные аппараты с неубирающимися шасси. Не случайно первые рекорды скорости были установлены именно «летающими лодками». Так, скажем, в 1934 году гидросамолет Макки-Костальди МС-72 развил скорость 709,2 км/ч!
«Летающая лодка» Бе-6
Опыт, набранный во время первого этапа развития гидроавиации, сослужил ей хорошую службу во время второй мировой войны. Морская авиация оказалась хорошим средством для обнаружения и потопления не только надводных судов, но и субмарин, проводила быструю и эффективную разведку, обнаруживая рейдеры, эскадры и караваны транспортов противника, проводила операции по спасению экипажей моряков и летчиков с кораблей и самолетов, подбитых противником... Разрабатывались даже транспортные гидросамолеты, предназначенные для высадки десанта с моря на берег.
Период «холодной войны», когда во флотах противоборствующих стран появились атомные субмарины-ракетоносители, еще больше повысил роль гидроавиации на море. Охотники за подводными лодками на базе гидросамолетов могли не только часами «висеть» в воздухе, барражируя над заданным районом, но и попросту приводниться, выключить двигатели и, затаившись, многие часы, а то и сутки прослушивать морские глубины с помощью гидроакустических буев и станций. Классическим примером такого гидросамолета может послужить Бе-12 разработки Г.М. Бериева, многие десятилетия остававшаяся на вооружении нашей армии.
«Летающая лодка» Бе-10
В эти же годы делаются попытки разработки и ударных гидросамолетов. То есть таких, которые бы, обладая большой дальностью полета, достаточной грузоподъемностью, могли доставлять через океан атомные бомбы и ракеты. В качестве примера таких машин можно вспомнить хотя бы наш Бе-10 (взлетная масса 50 т) и американский «Си-мастер» (88,9 т).
Чтобы не стать легкой добычей средств ПВО противника, ударные самолеты должны были иметь и высокую скорость. Поэтому конструкторы стали подумывать об оснащении гидросамолетов реактивными двигателями. Но сделать это оказалось куда труднее, чем на суше.
Не будем забывать, что гидросамолет, стартуя, разгоняется подобно обычному катеру. Но где вы видели реактивные катера? Их практически не строят и по сей день, поскольку весьма трудно рассчитать конструкцию достаточно легкую и в то же время настолько прочную, чтобы она могла противостоять ударам волн на большой скорости. А гидросамолет должен ведь не просто разогнаться, но еще и оторваться от водной поверхности, набрать высоту, а в конце полета столь же благополучно приводниться.
Какими должны быть при этом обводы корпуса? Как сделать, чтобы водяные брызги не попадали в воздухозаборники турбореактивных двигателей, нарушая режим их работы? Какие материалы использовать, чтобы они могли успешно противостоять усталостным вибрациям, натиску коррозии в воздухе и на воде?.. На все эти и многие десятки других вопросов должны были ответить специалисты, создавая реактивный гидросамолет.
Комплекс проблем оказался настолько сложен, что создание такой машины как у нас, так и за рубежом затянулось на долгие годы, не раз и не два останавливалось из-за тяжелых аварий. Но не зря же говорят, что на ошибках можно многому научиться.
В ходе исследовательских работ было сделано немало открытий и изобретений. Скажем, фирма Бериева опробует на многоцелевом самолете-амфибии гидрокрылья (что-то вроде подводных крыльев, которые ныне имеют многие скоростные речные и морские суда), фирма «Конвер» – для аналогичных целей использует гидролыжи...
Чтобы можно было с одинаковым успехом садиться как на воду, так и на сушу, гидросамолеты оснащаются все более совершенными системами колесных шасси. А в 1962 году главным конструктором P.Л. Бартини был предложен вообще оригинальный проект самолета-амфибии МВА-62 с вертикальным взлетом, который обеспечивали специальные двигатели, тяга которых могла быть направлена чуть ли не в зенит. Самолет этот, выполненный по схеме «летающее крыло», должен был взлетать и садиться на два больших надувных поплавка, которые в полете сдувались и убирались в фюзеляж.
Однако проведенные испытания показали неудовлетворительные аэродинамические качества такой компоновки, и конструкторам пришлось вернуться снова к традиционной схеме. Тем не менее и этот опыт сослужил хорошую службу.
Упорный труд в конце концов увенчался успехом. В 1990 году начал полеты первый в мире серийный реактивный гидросамолет-амфибия А-40 «Альбатрос».
Самая крупная амфибия высокой мореходности уже в ходе летных испытаний установила 126 мировых рекордов, послужила основой для разработки целого ряда модификаций – поисково-спасательной, транспортной и т.д.
Начавшаяся конверсия дала возможность наряду с военным самолетом разработать и его гражданский аналог Бе-200, одинаково пригодный для перевозки как грузов, так и пассажиров.
Полет «на экране»Научно-исследовательские и конструкторские работы последних десятилетий привели и к созданию на базе амфибий и транспортных аппаратов нового типа – экранопланов или экранолетов.
И здесь наши специалисты оказались на высоте: в короткий срок ими создан целый ряд аппаратов, которым нет аналогов в мире. Особенно удивляют зарубежных инженеров экранопланы «Орленок» (взлетная масса около 120 т), «Лунь» (350 т) и опытный КМ (450 т).
Экранолет «Орленок» 379
Экранопланом, кто не знает, называется летательный аппарат, весьма напоминающий обычный гидросамолет, но с несколько укороченным крылом. Большое крыло ему не нужно потому, что в своем полете на высоте 3—5 м над водой он опирается на воздушную подушку – область повышенного давления, создаваемого при быстром движении над подстилающей поверхностью – землей или водой.
Полет в таком режиме требует также меньшего расхода топлива, не столь мощных и шумных двигателей и т.д., но вместе с тем обеспечивает движение с достаточно высокой скоростью – 450—650 км/ч. Причем для более легкого взлета некоторые машины этого класса имеют специальные взлетные двигатели, реактивная тяга которых направлена вниз, облегчая отрыв аппарата от воды. Ну а дальнейший крейсерский полет проходит при помощи лишь турбовинтового двигателя. Как тут не вспомнить добрым словом экспериментальный МВА-62, на котором подобный режим взлета был впервые опробован на практике!
Экранолетами же называют те экранопланы, которые имеют столь хорошие летные качества, что, разогнавшись над водной поверхностью, они могут затем и подниматься на высоту до нескольких сот метров, чтобы совершить тот или иной летный маневр, дать летчикам возможность осмотреть местность с достаточной высоты.
Уже ныне, как показал опыт эксплуатации «Орленка» и «Луня», подобные аппараты могут быть использованы для аварийно-спасательных операций на море и в прибрежных районах, для доставки десанта, как летающая ракетно-пусковая установка и т. д.
В будущем с ростом геометрических размеров и взлетной массы до 2—3 тыс. т подобные аппараты могут составить серьезную конкуренцию нынешним судам по части доставки пассажиров и грузов. Ведь они смогут обеспечить такую же грузоподъемность, как нынешние сухогрузы, такой же комфорт пассажирам, как современные морские лайнеры, зато будут перевозить и груз и пассажиров через море-океан в 7—8 раз быстрее, чем это способен сделать корабль.
В свое время Г.М. Бериев ратовал за создание таких «летающих кораблей», поскольку с увеличением размеров гидросамолета та «добавка» к конструкции, которая должна обеспечить ему необходимую мореходность, практически становится не видна. Громада со взлетным весом 3 тыс. т и более может не бояться волнения на море, взлетать и садиться даже в шторм.
Кроме того, для летательных аппаратов таких размеров оказывается весьма эффективной схема «летающее крыло». Ведь для чего, собственно, необходим фюзеляж самолету? Для того, чтобы можно было разместить в нем груз, пассажиров и т.д. У большого самолета для этого вполне достаточно места и в крыле.
Таким образом, летные характеристики аппарата резко повышаются. И если что удерживает ныне конструкторов сухопутных самолетов от создания таких машин, так это необходимость «втискивать» подобные махины в параметры уже существующих аэродромов.
На море же таких ограничений нет. Здесь без особых помех может быть существенно увеличен пробег самолета при взлете и посадке – места в море на это хватит.
Конечно, такой самолет не сможет тогда доставлять пассажиров непосредственно в тот или иной наземный аэропорт. Но и эта беда поправима: приводнившись у побережья, такой гигант тут же может передать своих пассажиров маленьким амфибиям местных авиалиний, которые шустро развезут людей чуть ли не к порогу их дома.
А может быть, такие амфибии-спутники будут забирать пассажиров непосредственно с «летающего крыла», состыковываясь с ним в полете. Такую возможность, во всяком случае, всерьез рассматривают российские и американские конструкторы. А если учесть, что на такую громаду в принципе можно поставить и атомные двигатели, не требующие частой заправки, то подобные «крылья» могут находиться в воздухе месяцами, облетая за это время не единожды земной шар.
Из-под воды да в небоСто лет назад Жюль Верн описал в романе «Робур-завоеватель» удивительную машину, способную двигаться по шоссе со скоростью гоночного автомобиля, летать, подобно самолету, и нырять, как подлодка. С той поры было сделано немало попыток осуществить такую конструкцию на практике. Расскажем хотя бы о некоторых.
Кайзеровская Германия еще в 1916 году приступила к созданию подобных подводных самолетов. Известный авиаконструктор Э. Хейнкель в короткий срок спроектировал, а фирма «Ганза Бранденбург» изготовила маленький разборный биплан W-20 с мотором в 80 л. с.
Конечно, это была еще далеко не та машина, о которой мечтали воздушные и морские асы. Скорость самолета составляла всего лишь 120 км/ч, радиус полета – не более 40 км. Да и уйти под воду он мог лишь с помощью подлодки, у борта которой разбирался и укладывался в специальный контейнер.
В 1918 году, когда состоялся первый полет W-20, другая немецкая фирма, «Ролланд», построила более совершенный поплавковый моноплан, который после приводнения и разборки предполагалось хранить в трех стальных цилиндрах на палубе подлодки. Однако поражение в первой мировой войне заставило Германию прекратить дальнейшие разработки.
Между тем необычными машинами заинтересовались американцы. Они заказали оставшемуся не у дел Э. Хейнкелю два небольших самолета V-1. По замыслу, их уже можно было хранить внутри подлодок, поскольку весил каждый всего 525 кг. Впрочем, дальше опытных образцов дело не пошло. Даже создав самостоятельно несколько подобных машин, американские конструкторы так и не смогли заинтересовать своими работами флотских специалистов. Хотя интерес к подобным машинам стали проявлять в Англии, Италии, Франции, Японии...
Весть об оригинальных разработках дошла и до нас. В начале 30-х годов известный конструктор гидросамолетов И. Четвериков предложил свой вариант самолета для подводных лодок, занимавший в сложенном виде совсем немного места. Конструкция понравилась морякам, и в 1933 году приступили к постройке сразу двух машин такого типа. Спустя год одна из них была отправлена в Севастополь для испытаний. Летчик А. Кржижевский совершил несколько полетов, показавших, что машина хорошо держится и в воздухе, и на воде.
Конструкция из стальных труб, дерева, фанеры и полотна разбиралась за 3—4 минуты и в сложенном состоянии помещалась в ангар размером 4,75 х 2,50 х 2,35 м. Масса самолета без груза не превышала 590 кг. Кржижевский установил на этой машине в 1937 году рекорд мира по скорости на дистанции 100 км (170,2 км/ч). Самолет демонстрировался на международной выставке в Милане. И тем не менее военные специалисты посчитали его непригодным для серийного производства.
Между тем в обстановке строжайшей секретности в стране продолжались работы по созданию летающей подводной лодки. Еще в 1934 году курсант Высшего морского инженерного училища им. Дзержинского Б.П. Ушаков представил схематический проект такого аппарата в качестве курсового задания. Идея показалась интересной, и в июле 1936 года полуэскизный проект был рассмотрен в научно-исследовательском военном комитете, получил положительный отзыв и был рекомендован для дальнейшей работы, чтобы «выявить реальность его осуществления путем производства соответствующих расчетов и необходимых лабораторных испытаний».
Летающая подлодка Ушакова
Год спустя тема была включена в план одного из отделов комитета, но... вскоре от нее отказались. Один из мотивов – нет подобных аналогов в зарубежной практике. Однако инженер отдела «В», воентехник 1-го ранга Б.П. Ушаков не отказался от своего замысла и продолжал заниматься проектом во внеслужебное время. И сделано было немало.
Схема летающей подлодки Ушакова
Вот как, по замыслу автора, действовала его летающая подводная лодка. Обнаружив в полете корабль противника и определив его курс, она скрытно садилась и уходила под воду с таким расчетом, чтобы оказаться на пути следования судна. При его появлении на расчетной дистанции выпускалась торпеда. Если же противник менял курс, летающая подлодка вновь в полете отыскивала цель и опять затаивалась для атаки. Для большей эффективности предполагалось использовать звено из трех таких машин, которые бы надежно «обкладывали» корабль противника, до минимума снижая возможность его маневра.
В конструкции самолета-подлодки предусматривалось шесть автономных отсеков. В трех из них размещались авиамоторы АМ-34 мощностью по 1 тыс. л. с. каждый; четвертый предназначался для команды из трех человек, в пятом и шестом находились аккумуляторная батарея и приборное хозяйство. Топливо и масло хранились в специальных резиновых резервуарах. Торпеды размещались на консолях под крыльями.
Проект был рассмотрен еще раз в том же комитете 10 января 1938 года и... сдан в архив. Минусов у машины, конечно, было немало – громоздкость, малая скорость под водой (всего 2—3 узла), сложная процедура погружения: после приводнения экипажу надо было покинуть летную кабину, тщательно задраить моторные отсеки, перекрыть воду в радиаторах, перевести управление на подводный режим и перейти на центральный пост. Между тем надвигавшаяся война требовала сосредоточения сил и средств на более актуальных проектах...
Впрочем, идея не забыта и сегодня. Время от времени в зарубежной печати проскальзывают сообщения о новых попытках создания аппаратов, которым бы в одинаковой степени были подвластны и водная, и воздушная стихии. Например, в 80-е годы инженер-электрик из США Д. Рэйд, увлеченный авиа– и судомоделист, решил соединить достоинства многих аппаратов в одной машине– «трифибии».
Вначале изобретатель построил опытный образец – «Коммандер». Он был зарегистрирован как летающая подводная лодка. У сигарообразного аппарата – дельтовидное крыло. В воздух машину поднимал двигатель внутреннего сгорания мощностью 65 л. с. Под водой же включается электромотор, который и двигал ее в глубине. Пилот с аквалангом сидел в открытой кабине. Аппарат развивал в воздухе скорость 100 км/ч и в воде – 4 узла.
Машина прошла испытания и доказала свою перспективность. На ее базе, выполняя заказ Пентагона, изобретатель построил более совершенный, реактивный аппарат «Аэрошип». Действовать он должен был так. Выпустив лыжи-шасси, двухместная амфибия садилась на воду. С пульта управления пилот закрывал воздухозаборники и выхлопное отверстие турбореактивного двигателя задвижками. При этом одновременно открывались водозаборники и выходное сопло водомета. Включался насос, заполнявший балластные цистерны в носу и на корме, после чего аппарат погружался. Оставалось убрать лыжи, пустить электромотор и поднять перископ.
Чтобы всплыть, все операции повторялись в обратном порядке.
Топливные баки располагались в крыле. Рули направления и глубины одновременно служили и элеронами. Балласт вытеснялся сжатым воздухом, запасаемым в баллонах.
В августе 1963 года на глазах у тысяч посетителей Нью-Йоркской промышленной выставки Рэйд продемонстрировал свое детище, после чего таинственно исчез. О его дальнейших работах в открытой печати больше ничего не сообщалось. Ходили, впрочем, слухи, что изобретатель работает еще над одним – куда более совершенным – летательным аппаратом, сочетавшим в себе достоинства сверхзвукового истребителя и атомной субмарины. Но насколько верны эти сообщения?..
