Как и почему родилась идея самолета амфибии?

План

Введение.
Цель работы.
Задачи.
История создания самолетов-амфибий.
Самолеты-амфибии: преимущества перед другими.
Задачи, которые решают гидросамолеты-амфибии.
Самолеты-амфибии.
Гаккель А.М.
Григорович Д.П.
Шавров В.Б.
Бериев (Бериашвили) Г. М.
Гигантские самолеты - амфибии.
Отечественные самолеты-амфибии.
Зарубежные самолеты-амфибии.
Обоснование создания новой модели самолета-амфибии.
Вывод.
Литература.

Введение

Более 70 % поверхности Земли покрыто водой и это не безжизненное пространство, а территория активной деятельности человека. Поэтому нужно было создать такой аппарат, который смог бы плавать по воде и летать. Именно таким ЛА и стал самолет-амфибия. Главной особенностью и преимуществом самолетов-амфибий является их универсальность в использовании разных видов поверхности. Для спасательных целей наряду с авиацией все чаще используются самолеты–амфибии. В последние годы они незаменимы при тушении пожаров на огромных лесных массивах.

Цель работы - выяснение причины создания самолетов-амфибий, их состояния в современном мире и перспективу конструирования новых самолетов-амфибий.

Задачи работы:

• выявить причины появления самолетов-амфибий и их развитие;
• изучить особенности создания таких самолетов в России и устройство крупнейших из них;
• проследить историю дальнейшего развития строительства самолетов-амфибий и их перспективы в России;
• дать объяснение создания новой модели самолета-амфибии.

Новизна исследования: В этом исследовании обоснованы перспективы развития самолетов-амфибий в России и дана характеристика новой модели самолета-амфибии.

Значимость исследования: Возможность применения представленных результатов в процессе создания новых моделей самолетов-амфибий.

История создания самолетов-амфибий

Их история началась ещё до первого полёта — только в России известно два проекта аппаратов тяжелее воздуха, которые взлетали с воды и садились на неё. Первые образцы самолётов, которые взлетали с воды, создали в 1911 году почти одновременно Я. М. Гаккель в России, А. Фабр во Франции, Г. Х. Кёртисс в США, однако это были сухопутные аэропланы с поплавками. Первый гидросамолёт был создан Д. П. Григоровичем в 1912—1913 годах. Примерно в те же годы (1912—1913) был создан похожий гидросамолет во Франции фирмой Доннэ-Левек. Изначально у летающей лодки Григоровича было обозначение Щ-1, далее М-1. В 1914 году Д. П. Григорович создал три модели гидросамолёта — М-2, М-3 и М-4, которые были основой для первой серийной летающей лодки М-5. Это был двухместный биплан деревянной конструкции. Он был на вооружении российского флота как разведчик и корректировал огонь артиллерии. Серийное производство этого самолета продолжалось до 1923 года на заводе Щетинина. Незадолго до Первой мировой войны во всех развитых странах гидропланы стали развиваться как отдельный вид авиационной техники и достигли своего золотого века в 1930-е — 1940-е годы. Но в скором времени они были вытеснены реактивной авиацией. С развитием авиатехнологий появился реактивный гидросамолет А-40 и его модификация Бе-200. Это позволило возрасти интересу к этим самолетам.

Самолеты-амфибии: преимущества перед другими

Такие самолеты обладают рядом несомненных преимуществ перед другими своими собратьями. В числе очевидных бонусов:

• короткие расстояния для разбега, что означает отсутствие жестких требований к ВПП – такому самолету достаточно для взлета водной полосы 200 м и глубиной 0,5 м
• высокая прочность корпуса
• возможность эксплуатировать лайнер круглый год, не озадачиваясь строительством
• ангаров и аэродромов (такой лайнер легко может базироваться среди лодок)
• безопасность на высоком уровне
• взлеты и посадки на неподготовленные грунтовые площадки
• низкая стоимость лайнера
• простое техобслуживание
• использование обычного бензина для заправки – можно заправлять амфибию обычным 95 (октановое число) бензином
• самолет-амфибия способен базироваться, производить взлёт и посадку как на водной, так и твердой поверхности;
• самолеты-амфибии могут первыми прийти на помощь терпящим бедствие судам, связать затерявшиеся в океане острова и промысловые суда с материком пассажирскими и почтовыми линиями.

Задачи, которые решают гидросамолеты-амфибии:

• аэрофотосъемка местности в интересах государства;
• патрулирование линий электропередач, нефтяных и газовых путепроводов;
• скорая медицинская помощь;
• туристические полеты;
• учебно-тренировочные полеты;
• перевозка пассажиров, срочного груза, почты, и т. д.

Конструкторы самолетов-амфибий

Гаккель Яков Модестович

Яков Модестович Гаккель (30 апреля (12 мая) 1874 - 12 декабря 1945) -
русский и советский учёный, инженер-конструктор в области самолётостроения и тепловозостроения, создатель первых русских самолётов и тепловозов.

Начало ХХ века ознаменовалось бурным развитием, как мирового, так и отечественного самолетостроения, было много поисков и оригинальных конструкторских решений. Заинтересовался самолетостроением и Яков Модестович.
В 1909 году вместе с С. С. Щетининым в небольшом сарае – ангаре на Коломяжском ипподроме – Гаккель начал постройку самолета по своему проекту (рисунок 1). Вскоре совместно с С.Щетининым они организовали Первое Российское товарищество воздухоплавания на паевых началах.

4 декабря 1910 года он экспонировал на Первой Международной воздухоплавательной выставке в Петербурге первый в России самолет-амфибию, за который Русское техническое общество удостоило Я. М. Гаккеля серебряной медали за «уникальную конструкцию».

Рисунок 1 - Самолет-амфибия “Гаккель V”

Григорович Дмитрий Павлович

Григорий Модестович (6 февраля 1883 - 26 июля 1938)— российский и советский авиаконструктор, специалист по гидросамолётам и истребителям.

Среди русских изобретателей почетное место принадлежит создателю первого в истории авиации гидросамолета - талантливому русскому конструктору Дмитрию Павловичу Григоровичу.

Молодой инженер увлекся идеей создания конструкции самолета типа "летающей лодки". Идея создания гидросамолета возникла у Григоровича не случайно. Россия, омываемая многими морями и океанами, богатая реками и озерами, нуждалась в самолете, который мог бы использовать в качестве взлетной и посадочной площадки водные пространства.

Сконструировал свою первую летающую лодку М-1 (рисунок 2), М-5 (рисунок 3) с высокими для того времени лётными характеристиками, принятую на вооружение русской армии в качестве разведчика и учебного самолёта. Создал летающую лодку М-9, вооружённую пулемётом и пушкой. В 1916 построен первый в мире гидросамолёт-истребитель МП его конструкции. В советское время лучшими были его истребители И-2, И-2 бис, летающая лодка М-24 (рисунок 4) и морской разведчик РОМ-2, имевший скорость 220 км/ч.

Рисунок 2 - Летающая лодка М-1

Рисунок 3 - Летающая лодка М-5

Рисунок 4 - М-24 Самолет-амфибия

Шавров Вадим Борисович

Вадим Борисович Шавров (26 октября (7 ноября) 1898— 23 декабря 1976) – советский авиаконструктор, создатель «летающих лодок» – первых в России самолетов-амфибий, историк авиации.
Наиболее известен созданием нескольких типов летающих лодок и двухтомной монографией «История конструкций самолётов в СССР».

Выпускался сконструированный Шавровым первый серийный российский гидросамолет Ш-2 (рисунок 5), который с успехом применялся в полярных экспедициях.

В Великую Отечественную войну использовалась его шестиместная летающая лодка-амфибия Ш-7, созданная в 1939 г. для связи между полярными станциями, ледовой разведки с кораблей и полетов в северных широтах. В войну на ней перевозили по Волге срочные грузы. Для этого лодку ставили на колёса или на лыжи.

Ш-2 (АШ-2) — первый советский серийный самолёт-амфибия конструкции В. Б. Шаврова. Эксплуатировался до середины 1960-х годов.
В 1929 году прошёл успешные испытания построенный В. Б. Шавровым самолёт-амфибия Ш-1. По их результатам конструктору было поручено создать самолёт с более мощным отечественным двигателем М-11 мощностью 100 л. с. (взамен 85-сильного чехословацкого «Вальтера»).

Рисунок 5 - Гидросамолет Ш-2

Всего в 1932—1934 годах было выпущено 270 машин, после чего их производство прекратилось. Эксплуатировавшиеся самолёты, выработав свой ресурс, постепенно списывались, и к осени 1939 года в строю их практически не оставалось.

Бериев (Бериашвили) Георгий Михайлович

Георгий Михайлович Бериев (31 января (13 января 1903 — 12 июля 1979) —советский авиаконструктор летающих лодок, доктор технических наук, генерал-майор инженерно-технической службы.

В 1934-1968 годах он возглавлял опытно-конструкторское бюро, где под его руководством создавались первые советские гидросамолеты, реактивные летающие лодки и самолеты-амфибии. Всего он создал более полутора десятков самолетов, по которым можно отследить эволюцию отечественного авиастроения. Например, МБР-1, МБР-2 (рисунок 6), КОР-1 (Бе-2) на рисунке 7, КОР-2 (Бе-4), Бе-6 (рисунок8), Бе-10 (рисунок 9).

В 1968 г. был создан самолет для местных воздушных линий Бе-30 (Бе-32), машина была показана на аэрокосмическом салоне в Париже, где вызвала большой интерес и получила высокую оценку специалистов.

Также в разные годы под руководством Г.М. Бериева созданы опытные гидросамолеты МДР-5, МБР-7, ЛЛ-143, Бе-8, Р-1, Бе-14 и опытный самолет - снаряд (крылатая ракета) П-10.

Главным же итогом работы Георгия Михайловича Бериева стало формирование уникальной отечественной конструкторской школы, занявшей в настоящее время ведущее место в мире в создании гидросамолетов и самолетов-амфибий.

Рисунок 6 - Морской ближний разведчик МБР-2

Рисунок 7 - Корабельный разведчик КОР-1 (Бе-2)

Рисунок 8 - Многоцелевая летающая лодка Бе-6

Рисунок 9 - Реактивный гидросамолет Бе-10

Гигантские самолеты-амфибии

Отечественные самолеты-амфибии

Самолет-амфибия Бе-12

История создания

Самолёт создан в ОКБ Бериева. Машина предназначалась для замены Бе-6. На самолёте-амфибии установлен комплект целевого оборудования, позволяющего вести поиск и борьбу с подводными лодками противника.
В октябре 1960 года самолёт осуществил свой первый полёт, 9 июля 1961 года был представлен советской общественности и иностранным военным обозревателям на авиационном параде в Тушино (вместе с противолодочным вертолётом Ка-20), а к осени 1963 года уже поступил в части авиации ДКБФ и КТОФ.

За время эксплуатации на самолётах Бе-12 установлено 46 мировых рекордов, в том числе:

• рекорд 1974 года скороподъёмности на гидросамолёте. Второй пилот - В. И. Ефимов
• два рекорда 1975 года высоты и скороподъёмности на гидросамолёте.

В конце 2010-х годов было объявлено, что ВМФ России начинает модернизацию самолётов-амфибий Бе-12 «Чайка» — обновлённые машины станут охотниками за атомными подлодками, они смогут не только обнаруживать, но и длительное время следить ними.

А-40 «Альбатрос»

А-40 «Альбатрос» (рисунок 10) — советский многоцелевой самолёт-амфибия, самый большой в мире реактивный самолёт-амфибия.

Этот самолёт проектировался во времена Холодной войны как средство для уничтожения подводных лодок противника в любой точке мирового океана в любое время суток одной или двумя торпедами. В настоящее время проект возобновлён и планируется для замены аналогичного Бе-12.

Рисунок 10 - А-40 «Альбатрос»

Гидросамолет — Бе-200

Бе-200 (рисунок 11) — один из самых необычных многоцелевых самолётов, разработан на основе и с использованием идей, заложенных в предшественника — амфибию А-40. Самолёт способен взлетать как с земли, так и с водной поверхности. Основные сферы применения: тушение пожаров, поисково-спасательные операции, охрана водных поверхностей, экологические миссии, перевозки пассажиров и грузов. По ряду лётно-технических характеристик Бе-200 не имеет аналогов в мире.

Рисунок 11 - Самолет-амфибия Бе-200

Зарубежные самолеты-амфибии

Латекоэ 521 (рисунок 12) - серия французских гражданских и военных шестимоторных летающих лодок, созданная фирмой Groupe Latécoère в 1930-х годах.

Рисунок 12 - Латекоэ 521

Latécoère Late 631 (рисунок 13) — французский гражданский гидросамолёт, разработанный компанией Latécoère в конце 1930-х и совершивший первый полёт 4 ноября 1942 года.

Рисунок 13 - Latécoère Late 631

Blohm & Voss BV 238 (рисунок 14) — немецкая летающая лодка, построенная во время Второй мировой войны. Это был самый тяжёлый самолёт, поднимавшийся когда-либо в воздух на момент своего первого полёта в 1944 году, и самый большой самолёт, произведённый странами «оси» во Второй мировой войне.

Рисунок 14 - Blohm & Voss BV 238

Saunders-Roe SR.45 Princess (рисунок 15) — тяжёлый британский гидросамолёт-летающая лодка. Разработан компанией Saunders-Roe. Первый полёт — 1952 год. Построено три самолёта.

Рисунок 15 - Saunders-Roe SR.45 Princess

Обоснование создания новой модели самолета-амфибии

Даная часть работы работа посвящена разработке концептуальной модели нового самолета-амфибии среднего класса (рисунки 16, 17). Данная модель разработана с учетом количества пассажиров до 25 человек, с возможностью использования для перевозки грузов с учетом стандартных авиаконтейнеров. Модель разработана учеными Таганрогского технологического института Южного федерального университета.

При разработке концепции используется метод проектирования на основе бионических форм (рисунок 18). В процессе работы над эскизами обводов был найден ряд решений, основой для которых стали природные биологические формы, обитающие в данной среде.
В данной работе для моделирования используется графическая система трёхмерного моделирования 3ds Max. Наряду со многими графическими системами трехмерного моделирования 3ds Max позволяет создавать проекты практически любой сложности.

Разработка модели начинается с создания трех перпендикулярных плоскостей, с размещенными на них изображениями проекционных чертежей. Одновременная работа в трех плоскостях упрощает процесс построения модели. Для создания трехмерной модели самолета-амфибии можно использовать различные методы моделирования. В данной работе используется метод полигонального выдавливания «extrude». В системе 3ds Max полигональное моделирование имеет ряд особенностей. Для облегчения работы можно построить одну половинку, другая половинка достраивается автоматически на завершающем этапе.

Рисунок 16 - Вид прототипа

Рисунок 17 - Визуализация тонированной модели самолета-амфибии

Рисунок 18 - Скумбрия и эскиз фюзеляжа самолета-амфибии

Самолет предназначен для использования на линиях малой протяженности в регионах с большим количеством мелких водоемов, труднодоступных для других видов транспорта. Может применяться для перевозки пассажиров, грузов, противопожарного надзора, патрулирования, экологического контроля акваторий, оказания срочной медицинской помощи, обеспечения аварийно-спасательных работ, отдыха и туризма.

Вывод

Я считаю, что идея самолета амфибии родилась потому что, был нужен универсальный самолет, который мог бы садиться на различные виды поверхностей и мог летать при различных погодных условиях, люди впервые задумавшись об этом решили воплотить эту идею в жизнь так постепенно от самых простых до самых передовых развивались самолеты амфибии.

Литература

1. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг. (материалы к истории самолетостроения). - Москва: «Машиностроение», 1988.
2. Аббасов И. Б., Орехов В. В., Дуров Д. С. Компьютерное моделирование в авиакосмической промышленности. – М.: ДМК-Пресс, 2020.
3. Заболотский А.Н. Сальников А.И. Самолет-амфибия Бе-12. – М.: Экспринт, 2012.
4. Житомирский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 2011.
5. Крафт П. Самолеты. Большая энциклопедия техники. – М.: Аванта, 2020.
6. Куруськина М. Энциклопедия. Хочу знать. Авиация – М.: Проф-Пресс, 2016.
7. Амфибия Ш-2 и другие самолеты Вадима Шаврова/ под ред. Маслова М.- М.: "Авиационный фонд", 2008.
8. Колесников А.А. Новые нелинейные методы управления полетом. – М.: Физматлит, 2013.
9. ru.wikipedia.org/wiki/Гидросамолёт
10.  http://studopedia.ru/29_7977_klassifikatsiya-bombardirovshchikov.html
11. 11. http://old.izv-tn.tti.sfedu.ru/wp-content/uploads/2013/1/8.pdf