Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Аппараты, использующие экранный эффект
В 1920-е годы во время испытаний самолетов с крылом, прикрепленным к нижней части фюзеляжа (тип низкоплан), конструкторы заметили, что подъемная сила крыла при посадке несколько увеличивается и в результате машина продолжает лететь над полем, как бы не желая садиться. Подобный эффект даже порой приводил к авариям. Центр давления крыла (точка приложения подъемной силы) в этом случае перемещается к его задней кромке, и самолет может опрокинуться.
Дальнейшие исследования показали, что между крылом самолета и поверхностью земли воздух сжимается и становится плотнее. Так возникает дополнительная подъемная сила, которая и поддерживает аппарат в воздухе. Открытое явление назвали экранным эффектам. Экраном являлась поверхность земли или воды. В 1922 году появилась одна из первых работ об экранном эффекте - статья Б.Н. Юрьева "Влияние Земли на аэродинамические свойства крыла". В 1930-е годы изучением эффекта занимались В.В. Голубев, Я.М. Серебрийский, Ш.А. Биячуев, Н.А. Черномашинцев.
В СССР не ограничились теоретическими исследованиями. Началась разработка летательного аппарата, использующего экранный эффект. Такие машины - в дальнейшем их назвали экранопланами и экранолетами - казались очень выгодными. Логика проста: чем меньше высота полета, тем существеннее влияние экрана и, следовательно, выше несущая способность крыла. В результате для экраноплана нужны двигатели в два-три раза менее мощные, чем для самолета той же грузоподъемности. Довольно тяжелый летательный аппарат достаточно оснастить обычным автомобильным мотором.
Экранопланы позволяют решить целый комплекс проблем, они оборудованы для этого всем необходимым. На них имеется сложнейшая аппаратура для поиска пострадавших, члены экипажа за пять минут могут развернуть мореходные надувные лодки с подвесными моторами, которых здесь до пятнадцати. А начать движение к цели летающий корабль может уже через четверть часа после получения приказа.
Экраноплану при дрейфе не страшен ураганный ветер силой до 40 метров в секунду, пятиметровой высоты волна: он ведет себя в таком случае как обычный поплавок. Притом не боится удара сильной волны в бок, переворачивающей обычные суда. Крылья его устроены так, что сглаживают волну, а сзади судна образуется тихая бухточка, где и принимают пострадавших. К слову, пятьсот человек - это количество людей, с которыми может взлететь "Спасатель" (рис.444). Просто взять на борт он может и восемьсот человек, и более, и находиться в штормующем море до прибытия помощи. На это рассчитана система жизнеобеспечения. Кстати, его можно использовать для координации работы других спасательных средств.
Рисунок 222. Экраноплан «Спасатель»
Задуманный поначалу как машина уничтожения, теперь он с успехом может использоваться как техника для спасения людей. Немаловажно и то обстоятельство, что ему не нужны аэропорты с их дорогостоящим оборудованием - он может приводниться, где захочет экипаж.
До середины 1990-х годов точной классификации этих летательных аппаратов - экраноплан или экранолет - не существовало, так как для них не требовался сертификат лётной годности. Создавались такие машины для экспериментов и в военных целях; коммерческих и пассажирских рейсов они не выполняли.
В конце XX века появился Кодекс безопасности для экранопланов, утвержденный Международной морской организацией (ММО). В соответствии с Кодексом все аппараты, использующие экранный эффект, делятся на три типа.
Тип А - экраноплан. Он даже теоретически не может выйти за пределы экранного эффекта.
Тип В - экранолет. Он способен летать за пределами влияния экранного эффекта и даже на короткое время подниматься на ограниченную высоту.
Тип С - экранолет. В нем используется экранный эффект только для взлета и посадки.
Впервые в мире сертификат летной годности получил экраноплан "Амфистар" (тип А), созданный в Нижнем Новгороде под руководством Д.Н. Синицына. "Амфистар" оснащен автомобильным двигателем, имеет автоматическую систему сохранения заданной высоты полета.
НПО "Центральное КБ по судам на подводных крыльях" (г.Нижний Новгород, Россия) разработана целая серия экранопланов различного назначения: пассажирский, грузовой, спасательный, на которых установлены двигатели типа НК. Доработка и модернизация двигателей, обеспечивающая их высокую надежность при эксплуатации в морских условиях, выполнена специалистами ОАО КПП "Авиамотор". Основными достоинствами этих двигателей являются:
На Международном авиакосмическом салоне в подмосковном Жуковском в 2001 году среди мощных скоростных истребителей и гигантских транспортных и пассажирских самолетов не затерялся и обратил на себя внимание необычного вида небольшой летательный аппарат "Иволга" (Тип В) - первый в мире легкий многоместный гражданский экранолет (рис.555). Его иногда называют гидросамолетом, между тем он одинаково успешно взлетает (и садится) не только с воды, но и с грунта, со снега и льда, и даже с заболоченных участков.
Рисунок 333.Легкий многоцелевой гражданский экранолет "Иволга"
Экранолет весит 3000 кг, берет на борт 10 человек (включая экипаж) и коммерческий груз весом 900 кг; дальность полета 1150 км на высоте 0,8 м и 1480 км на высоте 0,3 м, скорость - до 200 км/ч. Волнение моря для него не помеха: взлет и посадка проходят нормально при трех-четырех баллах. Осадка в состоянии дрейфа, несмотря на внушительный вес, очень небольшая - чуть меньше полуметра. Работает от двух автомобильных двигателей ЗМЗ-4064.10 мощностью до 150 л.с.
Главное же достоинство "Иволги" - способность летать над самой землей, демонстрируя замечательные свойства экранолета. При полете на высоте менее одного метра его крылья создают гораздо большую подъемную силу, чем на других высотах. Этот так называемый эффект влияния экрана уже давно используется для создания летательных аппаратов высокой грузоподъемности. У экранолета отличные технические данные: он поднимает груз в 2-3 раза тяжелее, чем самолет того же веса и мощности, а по экономичности сравним с грузовым автомобилем или небольшим катером. На скорости до 50-60 км/ч "Иволга" может плыть по воде как глиссер, передвигаться по снегу и льду как аэросани, а с увеличением скорости отрывается от земли и летит над ней словно самолет, но на очень малых высотах.
Большая грузоподъемность, высокая скорость, низкий расход топлива, простота управления, невысокая стоимость, обусловленная применением новых экономичных технологий и недорогих материалов, а главное - возможность использовать экранолет в условиях бездорожья зимой и летом, вызывают большой интерес к этой машине спасателей МЧС, связистов, геологов, полярников, словом, всех тех, кто работает в отдаленных труднодоступных районах.
Первые ходовые испытания экранолета "Иволга" проходили летом 1998 года на Москве-реке в Нагатинской пойме (рис.444). Аппарат хорошо показал себя как глиссер и на режимах аэродинамической разгрузки, когда под крыло с помощью поддува подается воздушный поток. Он направляется вниз (к экрану), уплотняется и создает статическую воздушную подушку. Затем мощность двигателей увеличивается, и аппарат начинает перемещаться с использованием экранного эффекта.
Рисунок 222. Первые ходовые испытания
Испытания в зимних условиях по предложению заказчика - Верхне-Ленского речного пароходства, намеревавшегося приобрести 25 экранолетов, - решили провести в Сибири. Надо сказать, что самое подходящее место для испытания этих машин в экстремальных условиях - это Байкал: летом на озере бывает большая волна, много отмелей, а зимой для взлета и посадки даже при трескучих морозах есть открытая вода. В 1970-1990 годах здесь не раз испытывали экспериментальные образцы экранолетов Иркутского политехнического института и экранопла ны А. Н. Панченкова.
Свой первый трансконтинентальный перелет из Европы в Азию (от Москвы до Иркутска) экранолет "Иволга" совершил на высоте 10 000 м без каких-либо осложнений на борту грузового самолета Ил-76. Дальнейший "полет" из аэропорта в микрорайон Молодежный на берегу Иркутского водохранилища проходил на борту большегрузного автомобиля. Проблем с погрузкой при этом не возникло, поскольку разработчики сделали конструкцию разборной, а консоли крыла складывающимися. В разобранном виде аппарат можно легко доставить к месту назначения любым транспортом, несмотря на его внушительные размеры: размах крыльев - 12,8 м, длина - 15,6 м, высота - 3,9 м.
Испытания "Иволги" на Иркутском водохранилище начались 20 февраля 1999 года (рис.44). Экранолет легко маневрировал на земле, взлетал и садился на стеклопластиковые поплавки, не вызывая нареканий своих создателей.
Рисунок 22. "Иволга" на льду Иркутского водохранилища.
Когда же с наступлением навигации акватория водохранилища стала для "Иволги" настоящим испытательным полигоном, начались проблемы с двигателями: они не давали и половины своей номинальной мощности. Тогда 150-сильные отечественные моторы ЗМЗ-4064.10 заменили двумя более надежными немецкими автомобильными двигателями BMW мощностью по 285 л. с. Пришлось провести регулировку и доработку некоторых бортовых систем и закрылков, и уже через полгода экранолет совершил первый полет над водой. Как и в зимних испытаниях, его пилотировал главный конструктор В. В. Колганов. Во время летных испытаний он имитировал отказ одного двигателя, но экранолет продолжал устойчивый полет вблизи экрана на втором моторе, при этом оказалось, что несимметричность тяги практически не влияет на технику пилотирования.
10 февраля 2000 года экранолет с экипажем из пяти человек совершил полет по маршруту Иркутск - Листвянка - Байкальск - Иркутск протяженностью 180 км. Он стартовал со снежного наста Иркутского водохранилища и взял курс на юг, в сторону Байкала. Через 50 км полета на высоте 1,5-2 м показалась открытая вода Ангары, которая, вытекая из Байкала, не замерзает на протяжении 12 км. При температуре 25-30 градусов мороза над Ангарой стоит густой туман, поэтому пришлось лететь над ним на высоте около 5-6 м. Перед Байкалом туман исчез, и в ту же минуту экипаж увидел, что экранолет вот-вот врежется в темно-серое облако - огромную стаю взлетевших с воды уток. Они каждый год зимуют здесь в полной безопасности на открытой воде. Впервые урчащая мотором невиданных размеров рукотворная "птица" испугала их. Чудом столкновения с птицами удалось избежать, но в следующих полетах приходилось учитывать такую опасность.
Зимой Байкал отделяется от Ангары полутораметровым ледяным наносом. Оставив его позади, экранолет полетел над озером на высоте 10 м с крейсерской скоростью 170-180 км/ч. Обходя препятствия, он поднимался до 15 м, при этом крен достигал 30-40 градусов. Во время испытаний расход топлива двумя двигателями на высоте 10 м составил 70-80 л/ч, а на высоте до 1 м снизился почти вдвое - до 30-35 литров.
Испытания экранолета "Иволга" еще раз убедили всех, что такие машины, способные передвигаться в трех средах: по воде, по суше и по воздуху, могут стать наиболее эффективным транспортом в малонаселенных труднодоступных районах Сибири, северной тундры и Заполярья. По последним сведениям, Верхне-Ленское и Обь-Иртышское речные пароходства заказали уже 70 экранолетов.