Корабли существуют уже тысячи лет, самолеты больше века. Каждый из них обладает своими плюсами и минусами. Но в середине 60-ых годов XX века на свет появилась принципиально новая машина именуемая экранопланом.  Её создатель гениальный советский конструктор-корабел Ростислав Евгеньевич Алексеев. Он всегда страстно любил скорость, но корабли ею не обладали, тогда в его светлой голове появилась фантастическая идея совместить лучшие качества самолета и корабля, скорость, экономичность и высокую грузоподъемность. И у него это получилось, мечта о новом виде транспорта сбылась! Конструктор  полностью поднял корабль из воды в гораздо менее потную среду, научил его летать. Машина способна перемещаться в пространстве с авиационными скоростями над любой более или менее ровной поверхностью используя динамическую воздушную подушку, которая создавалась под его крылом. Сказка о крылатом корабле стала былью. Полноценный экраноплан появился не сразу, этому предшествовали ряд неудач и разочарований многих ученых и инженеров пытавшихся «приручить» экранный эффект. 

      В любой сфере человеческой деятельности родившаяся в чьей-то светлой голое идея часто проходит длительный и тернистый путь до превращения во что-то жизнеспособное. Этот путь преодолевают не все. Слишком много препятствий ждет их создателей. И часто, помимо гениальных идей, требуется деловые качества и организаторские способности, которые могут сыграть большую роль в судьбе изобретения. А еще любому ученому нужны удача и немного везения. Удачливым человеком был французский инженер, специалист по строительству мостов, К. Адер. Но, построив несколько десятков мостов по всей Европе, он резко охладел к своей профессии, которая однажды показалась ему скучной и не интересной. Французу надоело связывать рукотворными сооружениями берега рек и озер, ему захотелось почувствовать радость движения: скорость, свободу, ощущение полета, покорить бескрайние  водные просторы! Именно Адеру впервые в мире пришла в голову идея использовать влияния экрана для движения с большими скоростями [1, с.342].

      Первый экраноплан К. Адера - катер «Еоль» был построен в 1880 году, он был оборудован крыльями и кормовым стабилизатором, которые должны были создать эффект «воздушной смазки» для снижения сопротивления во время скоростного движения. Для достижения подобного эффекта Адер установил на катере специальные трубопроводы, по которым встречный воздушный поток направлялся под крыло. Но первое испытание оказалось этого аппарата завершилось аварией - пройдя несколько десятков метров, катер сломался, на чем вообще-то все и закончилось. 

      Однако Адер не пал духом, и, используя давние связи в военном министерстве, добился официального государственного заказа на постройку, а главное денег на продолжение своей идеи. Это был первый его большой успех на новом поприще – получить внушительные средства на изобретение, которое потерпело аварию при первом же испытании! Вот где нужны деловые качества и организаторские способности. 

      Через два года конструктор, не достроив обещанный катер, взялся за новый проект «Авион-3» с двумя паровыми двигателями от трактора по 10 лошадиных сил каждый. Но, к сожалению, и эта машина не принесла желаемого результата, провалившись на показательном испытании перед государственными заказчиками из французского адмиралтейства. Все его проекты не реализовывались по одной маленькой причине - неумение доводить начатое до конца, он бросал на половине пути, так и не доведя до совершенства все свой машины [1, с.344].

      Но первая сравнительно удачная конструкция аппарата была реализована финским изобретателем Т. Каарио, который более тридцати лет проводил свои  эксперименты с «летающим крылом» надо льдом многочисленных рек и озер. Первые его аэросани-экраноплан  образца 1935 года, вернее, их модель размером 2 на 2,6 метра, не имели собственной силовой установки и буксировались за специально оборудованными аэросанями. В модели находился пилот, который размещался в лежачем положении.

      Каарио удалось создать первую в мире летающую модель экраноплана, построенную по схеме «летающее крыло». Испытания показали, что мини-экраноплан уверенно выходит на режим использования эффекта экрана, но при этом проявляет низкую продольную устойчивость [1, с.345].

      В дальнейшем изобретатель установил на свой аппарат двигатель мощностью 16 лошадиных сил, приводящий в движение воздушный винт находящийся за кабиной пилота. Оснащение экраноплана силовой установкой позволило развивать на нем скорость в 22 километра в час над обледеневшей или снежной поверхностью.

      На свой необычный проект Каарио получил патент, в котором тот именовался как «Крыло таран», что указывало на его предполагаемое военное применение. К сожалению, в сороковых годах двадцатого века началась война между СССР и Финляндией. В таких условиях работы ученого так и не вышли из рамки экспериментов. 

      Первое в мире судно на подводных крыльях (СПК) построил в 1894 г. французский инженер Шарль Д'Аламбер. Катер оказался неудачным, устойчивого движения добиться не удалось, однако идея была воспринята с интересом.

       В 1935 г. под руководством профессора Московского авиационного института В.И. Левкова создается первое в мире судно на воздушной подушке (СВП) Л-1. 

      После окончания  Второй мировой войны, в начале пятидесятых годов, интерес к экранопланам вновь проснулся на другом берегу Атлантического океана - в США. Здесь подобными конструкциями занимались уже не гении- одиночки, а крупные авиастроительные фирмы, вроде «Douglas» и «Lockheed». Мощная исследовательская и производственная база и финансирование этих гигантов авиастроения  позволило в значительной степени развить создание экранопланов.     

      Работы над этими машинами на Североамериканском континенте связаны с несколькими именами энтузиастов удивительных крылатых аппаратов. В первую очередь – это немец Александр Липпиш, У. Бертельсон и Н. Дискинон. 

      Последние два конструктора  были сторонниками строительства катеров использующих для движения эффект экрана над водной поверхностью.

      Иной схемы (самолетной) придерживался в своей инженерной деятельности Липпиш. К началу шестидесятых годов он занимался проблемами повышения скоростей катеров, будучи сотрудником американской фирмы  «Colins Radio & Co». В рамках программы исследования устойчивости глиссирующих катеров Липпиш построил экспериментальный экраноплан четко выраженной самолетной схемы «Aerofoil Boat» X-112.

      Внешне эта машина напоминала стандартный легкий гидросамолет. Взлетная масса – 330 кг, масса полезной нагрузки – 160 кг. Длинна корпуса составляла  7,6 метра, размах крыла 4,3 метра имевшее площадь несущей поверхности 10,22 метра.

      Крылу Липпиш придал обратную V-образную форму, причем концы крыла опирались на аэродинамические шайбы-поплавки препятствующие перетеканию воздуха с нижней поверхности на верхнюю. В фюзеляже был установлен 25-сильный двухцилиндровый двигатель воздушного охлаждения с винтом фиксированного шага. Летчик располагался в открытой кабине, поскольку максимальная расчетная скорость не должна была превышать 120 километров в час. Испытания, проведенные в 1964 году, полностью подтвердили предварительные математические расчеты талантливого конструктора. Машина устойчиво двигалась на режиме экрана, была проста в управлении. Затем на основе удачной конструкции Александр Липпиш разработал проект более совершенных и крупных летательных аппаратов той же аэродинамической компоновки: Х-113, а затем и Х-114. Эти машины прекрасно показали себя в качестве экранопланов, но, к сожалению, в серию они так и не пошли.

      Параллельно с Липпишем на американской земле трудился еще один гений энтузиаст, инженер Х. Вайланд, но и он не добился успеха в этой области.

      Можно выделить основные этапы создания экранопланов в России (СССР) [1, с.353]:

      В восьмидесятых годах двадцатого века практически никто не знал Ростислава Евгеньевича Алексеева как создателя уникальных крылатых кораблей-экранопланов. Больше он был известен как создатель кораблей на подводных крыльях: «Ракета», «Комета», «Метеор», а также боевые катера торпедоносцы и ракетоносцы.  Понятие «экраноплан» в обществе ассоциировалось с именами Каарио, Липпиша и Вейланда, но никак ни с фамилией никому не известного русского конструктора – корабела Ростислава Алексеева.

      А ведь именно этот гениальный человек смог создать то, над чем трудилась элита западного авиастроения, но так и не смогла добиться нужного результата! Когда Липпиш летал на четырехсот килограммовом экранопланчике в наше стране собирался гигантский пятисот тонный экраноплан, обладающий высочайшими летно-техническими характеристиками, которые могли перевозить с авиационными скоростями на  тысячи километров не только людей и грузы, но и оружие массового поражения! Подобные машины были приняты на вооружение  ВМФ СССР.

      Ростислав Алексеев начал свою карьеру в качестве конструктора кораблей на подводных крыльях. Но после достижения на них скоростей более 100 километров в час, конструкторы столкнулись с резко возрастающим сопротивлением – кавитацией. Это означает, что происходит низкотемпературное кипение воды на рабочих поверхностях приводящее к их немедленному разрушению.

      Оставалось одно - стряхнуть, наконец, с крыльев воду и подняться в воздух, в среду почтив 800 раз менее плотную. И хотя это соотношение было давно известно, первым из конструкторов подобной техники сделал решительный шаг из воды в небо Ростислав Евгеньевич Алексеев.

      В 1961 году, после теоретической проработки, в инициативном порядке на свет появился первый трехтонный экраноплан, спроектированный по схеме «тандем». Однако результаты не удовлетворили Алексеева, и он сделал выбор в пользу классической аэродинамической схемы с одним широким крылом малого удлинения и хвостовым стабилизатором.  Дабы форсировать работу ученый принял решение сразу, без промежуточных моделей, строить огромную летающую машину. Этот полукорабль-полусамолет именовался  в официальных бумагах как «корабль-макет», а среди создателей просто «пароход». Вскоре после выхода машины на испытания его сфотографировал американский спутник-шпион. Американские аналитики долго не могли понять, что же это за огромная машина и каким образом она летает с таким маленьким крылом. Тогда КМ (корабль макет) и получил свое знаменитое имя «Каспийский монстр», данное ему лучшими аналитиками Пентагона [1, с.357].

Построили «Монстра» в 1963 году по заказу Военно-Морского флота  на опытном заводе конструкторского бюро Алексеева «Волга». Подобного летательного аппарата еще нигде и никогда не создавали - тех, кто его впервые видел, прежде всего поражали его исполинские размеры: длина 100 метров, размах крыла 40 метров, высота 22 метра. Корпус экраноплана был выполнен по корабельной технологии, снабженный множеством реданов, и внешне очень напоминал фюзеляж самолета. В носовой части фюзеляжа размещалось восемь стартовых турбореактивных двигателей РД-7 тягой по 10000кгс. На вертикальном хвостовом оперении размещалось еще два таких же двигателя, только уже маршевой силовой установки.

      «Каспийский монстр» развивал в последующих испытательных полетах скорость до  500 километров час, что было абсолютным мировым рекордом для подобных летательных аппаратов. Машина имела отличную устойчивость: экраноплан самостоятельно шел по курсу, выдерживая высоту экрана, без вмешательства летчиков! Несмотря на солидные размеры - до 550 тонн, экраноплан обладал хорошей маневренностью, совершая развороты с большим креном и малым радиусом, вплоть до касания шайбами водной поверхности.

      Успешные полеты первого гигантского экраноплана КМ значительно облегчили дальнейшую работу Алексеева и его единомышленников над новыми перспективными моделями. Среди них были удачные и не очень, полеты, которые часто заканчивались чрезвычайными происшествиями. В том же, 1964 году разбился экспериментальный экраноплан СМ-5. Причиной его аварии стал, как ни странно, профессионализм пилотов и их отработанные до автоматизма навык пилотирования обычных самолетов. Алексеев поэтому и не доверял профессиональным летчикам, считая, что они в аварийной ситуации действуют по принципу «чем выше, тем лучше», а для экранопланов с точностью  наоборот.  Не случайно во время большинства испытательных полетов экранопланов за штурвалом сидел лично главный конструктор.

      В последующем, все силы были брошены на создание новой машины проекта 904 «Орленок».  Новый экраноплан по своим размерам уступал «Каспийскому монстру»: длина 60 метров, размах крыла 31метр, высота 16 метров. «Орленок» изначально проектировался как транспортно-десантное средство для ВМФ СССР. 

      Затем по заказу военных был создан экраноплан-ракетоносец «Лунь» «Убийца авианосцев» Он нес на своей спине шесть сверхзвуковых противокорабельных ракет 3М-80 «Москит». Летательный аппарат передвигался на малых высотах и был не виден для радаров, не боялся мин и торпед. На основе ракетного «Орленка» был разработан огромный, всепогодный  летающий госпиталь с медицинским модулем на 250 человек. К сожалению, он так и остался, в незавершенном стоянии, стоять на стапелях Нижегородского судостроительного завода. 

      В СССР, параллельно с Алексеевым работал по теме экранопланов еще один гениальный конструктор итальянского происхождения, Роберто Бартини, создавший первый в мире полноценный экранолет ВВА-14 «Змей Горыныч». К сожалению, уникальная вертикально взлетающая амфибия так и осталась в единственном экземпляре.

       До сих пор, подобных машин не имеет ни одна страна в мире. 

  1991 г. – 2010 гг. - прекращение работ по экранопланам для Военно-Морского Флота в связи с конверсией, проработка вопросов использования созданного задела в коммерческих целях для создания гражданских экранопланов.

       2010 – 2012 гг. – правительство РФ заявило о своем желании инвестировать возрождение строительства экранопланостроения.

      Таким образом, в данной главе мы рассмотрели историю создания экранопланов, и пришли к выводу, что полноценные экранопланы впервые были созданы в России, а что касается разработок данных моделей, то на сегодняшний день можно выделить 5 этапов.

 

 

      Человек всегда мечтал покорить небо и воду, видимо это стремление и стало для нас решающим, когда мы увлеклись экранопланами. Во время изучения истории этих крылатых кораблей, у нас появилось огромное желание построить подобную машину, попытаться внести что-то новое, совершить какой-нибудь научный прорыв! Желание переросло в действие - разработку и создание действующей модели экраноплана класса «С» «Морской Змей» как скоростного, экономичного, надежного и практически не зависящего от наземной инфраструктуры средства передвижения, обладающего высокой грузоподъемностью, пассажировместимостью, для использования его в военных и мирных целях.

      Рассмотрев выше в сравнительном аспекте экранолеты и экранопланы, выявив их основные достоинства и недостатки, мы пришли к решению создания проекта экранолета «Морской Змей». Проект является долгосрочным, включает в себя целый ряд моделей экранолетов.

      В ходе реализации проекта была изучена специальная литература об истории создания экранопланов, а так же литература по аэродинамике и космонавтике. Отражена краткая история создания экранопланов. Рассмотрены плюсы и минусы  существующих экранопланов и их условия эксплуатации. Были проведены расчеты удельной нагрузки на крыло, расчеты средней аэродинамической хорды крыла (САХ), расчет аэродинамического качества, подъемной силы и удлинения крыла модели экранолета, рассчитана скорость и потребная мощность силовой установки.  В рамках данного проекта, за летние каникулы 2011 года, был построен опытный экраноплан, корабль-макет Nika 001, который создавался для экспериментов со скоростным движением по воде, частичным и полным выходом из нее, а также отработка управления на разных режимах движения. Первый спуск на воду был произведен 30 августа 2011 года, для испытаний на плавучесть. Испытания проходили на реке Волга  в местечке Козловы горы (см. приложение №1). Все полученные данные были  использованы  для создания новых аппаратов семейства,  «Морской Змей». 

       В рамках реализации проекта созданы чертежи транспортно – пассажирского экранолета «Морской Змей» и переведены в электронный вариант  в чертежной программе  КОМПАС 3D V12 (см. приложение №2). Созданы ряд моделей экранопланов и экранолетов семейства «Морской Змей». Проведены апробации  модели.

      Для строительства экраноплана использовались новые материалы, электрические источники энергии, возможность экспериментировать с новыми видами топлива и роботизированными системами управления полетом. Что позволит сделать его одним из самых мобильных, скоростных, безопасных, экономичных и экологичных видов транспорта, который не нуждается в мощной наземной инфраструктуре.

   На примере модели осуществляется отработка новых конструктивных решений, приемов пилотирования и работы с материалами. 

    На данный момент, проект включает в себя 12 действующих прототипов экранопланов и экранолетов, в том числе и один пилотируемый Nika 001, метательные свободнолетающие экранопланы и полностью радиоуправляемые экранолеты. Последняя и самая совершенная модель считается экранолет «Морской Змей IX» (см. приложение №2). Он снабжен автономной, автоматической системой управления полетом (3-х осевой гироскоп), дифференцируемо отклоняемыми рулями управления, высокоскоростным электрическим двигателем и имеет механический реверс тяги. Аппарат включает ряд новшеств, для данных моделей (в том числе и велосипедное шасси). Эта модель разрабатывалась для испытаний автоматической системы управления, проверки нового профиля крыла NASA 60, и использования реверса тяги во время движения на экране.

      Таким образом, наш проект является долгосрочным. Постоянно строятся новые модели, проверяются различные конструктивные элементы, выявляются новые для нас особенности движения на экране, постоянно пересматривается конечный облик «большой машины», ее технические характеристики и возможные варианты использования.

      Каждая модель-это новый шажок на пути к своей мечте, новая информация  и бесценный опыт, который мы нарабатывает путем проб и ошибок. Мы обращаемся к опыту великих ученых: Р.Е. Алексеева, Р. Бартини, А. Липпиша и многим другим, чтобы совершить новый рывок вперед, усовершенствовать и довести до ума идеи, которые они придумали и над, которыми так упорно работали. Любая неудача, все равно успех,  рано или поздно приведший нас к созданию прекрасной машины, в которой так нуждается современный мир.