Автор: Волков Александр.
Возраст: 17 лет.
Место учебы: ГБОУ лицей №1560, ученик 11-2 класса.
Город: Москва.
Историко-исследовательская работа на тему «Какие летательные аппараты опередили свое время и почему?»
План работы:
1. Введение.
2. Экраноплан «КМ»
3. ВВА-14
4. Як-141
5. Заключение
6. Список использованных материалов.
Введение
Цели и задачи
- Познакомиться с историей развития экранопланов.
- Популяризовать экранопланы и экранолеты в сознании современных людей.
- Изучить процесс становления отечественных самолетов вертикального взлета и посадки.
- Узнать, в чем заключалась уникальность отечественных аппаратов, позволившая им опередить свое время.
Человек по природе своей любопытен. С незапамятных времен он грезил о полете в небе. И вот на рубеже 19 и 20 столетий мечты стали реальностью. Человек впервые поднялся в небо на аппарате тяжелее воздуха – самолете. Естественно при создании самолетов конструкторы сталкивались, и продолжают сталкиваться с различными трудностями, которые необходимо преодолеть, для того чтобы создать удачную машину. Многие решения были весьма неординарны. Благодаря некоторым из этих решений были созданы удивительные летательные аппараты, опередившие свое время.
С тех пор, как самолеты начали принимать участие в боевых действиях, сначала как разведчики, а потом уже и в качестве истребителей, бомбардировщиков.., стало очевидно их уязвимое место - аэродромы базирования. Без аэродрома даже самый совершенный самолет не сможет повлиять на исход боя, он просто не сможет взлететь. Особенно остро угроза уничтожения на аэродроме стояла для фронтовой авиации. Наглядное подтверждение этому - горький опыт ВВС РККА в начале Великой Отечественной войны, когда в результате внезапного нападения противника и технического несовершенства отечественных самолетов, наша авиация понесла большие потери. За первые несколько дней операции "Барбаросса" Люфтваффе уничтожила приблизительно 2000 советских самолетов, большинство из них на земле. Проблема уничтожения самолетов на аэродроме базирования остается актуальной и по сей день.
Экранопланы
Решить эту проблему пытались еще на заре авиации. Решением стало использование гидросамолетов, которые используют в качестве аэродрома и взлетно-посадочной полосы безграничную водную гладь. Но и тут не обошлось без проблем: чтобы базироваться на воде самолет должен обладать повышенной прочностью, мореходностью, способностью взлетать при волнении...
30-е годы ХХ столетия - годы поисков новых решений и экспериментов, тогда впервые были озвучены идеи создания летательных аппаратов, полет которых основан на эффекте экрана - экранопланов. Еще на заре авиации летчики заметили, что при посадке самолет как будто не хочет садиться, натыкаясь на некую воздушную подушку. Это свойство назвали свойством экрана. Экранный эффект возникает при полете на низкой высоте, когда расстояние от крыла до земли невелико. Набегающий поток, отражаясь от крыла, успевает дойти до поверхности и вернуться обратно, создавая дополнительную подъемную силу. Наиболее полный эффект проявляется, если высота полета не превышает ширину крыла. Но тогда дальше зарисовок и теоритических проектов дело не пошло. Свое второе рождение экранопланы пережили в 60-е годы, когда за дело взялся незаурядный советский конструктор Ростислав Алексеев. В 1961 году над гладью Горьковского водохранилища испытали чудо-машину, парящую на грани двух стихий. Это был первый советский экраноплан - СМ-1. Многие задавались вопросом: "Что же это такое- корабль, научившийся летать или самолет, жаждущий плавать?". Но экраноплан это ни корабль ни самолет - это совершенно новый тип летательного аппарата, который вобрал в себя черты корабля и самолета, при этом существенно отличаясь от них. Его преимущества по сравнению с самолетом - повышенная грузоподъемность, с кораблем - большие скорости полета. Создавая эти аппараты советские ученые шли непроторенным путем, сталкиваясь с множеством проблем. Для решения этих проблем было произведено огромное количество опытов и экспериментов, активно применялось моделирование, для изучения различных эффектов. Основная проблема при создании экранопланов - отрыв аппарата от воды на минимальных скоростях. Эту проблему Алексеев решил, создав дополнительный поддув под крыло для создания подъемной силы. В это время Холодная война достигла своего пика. Правительства Советского Союза и США не жалели средств на оборонную промышленность. По экранопланам на Западе активных работ вообще не велось, поэтому на эту отрасль советские чиновники выделяли довольно приличные суммы.
В 1963 году в КБ Алексеева поступает заказ на создание экраноплана для высадки десанта. Опытный образец - "КМ" до сих пор поражает своей новизной и дерзостью. Махина с размахом крыла 38 метров, длиной почти 100м. Киль находился на высоте семиэтажного дома. До создания в КБ Антонова самолета Ан-225 "Мрия" экраноплан "КМ" являлся самым большим летательным аппаратом в мире. Своеобразие "КМ" состояло в том, что при его корабельных размерах культура исполнения была авиационной. Низ летательного аппарата был выполнен из корабельных сплавов, а верх из авиационных. Этот экраноплан был настолько огромен, что испытания решили перенести на Каспий. Интересен тот факт, что изначально название "КМ" означало "корабль-макет", но на Западе этот аппарат окрестили "Каспийским монстром". Когда экраноплан приходил в движение он действительно нагонял ужас ревом десяти двигателей, тягой по 10 тонн каждый. Восемь двигателей были разгонными и размещались на специальных передних пилонах. Еще два- маршевых - на киле. В первом полете экипаж "монстра" составлял 31 человек. За штурвалом сидел сам Алексеев, нарушая тем самым приказ о запрете управления эксперементальными машинами ученым такого высокого уровня. После испытаний выяснилось, что авиационный корпус слабоват для водной стихии и его пришлось укреплять.
На фотографиях изображен Экраноплан КМ
Машина показала феноменальные качества: на высоте 4-х метров она устойчиво шла "на экране", развивая скорость свыше 400 км/ч. Рассказы летчиков до сих пор будоражат воображение: "Рев двигателей на старте, фонтаны брызг, зато сам полет спокоен и величав..." однако посадка была не из простых: аппарат очень неохотно садился. На базе "Каспийского монстра" было создано несколько машин: экраноплан-ракетоносец "Лунь", который по сути являлся скоростной пусковой установкой для сверхзвуковых ракет "Москит".
На фото Экраноплан-ракетоносец "Лунь"
Второй аппарат, созданный на базе "КМ", -
десантный экраноплан "Орленок", ставший единственным советским экранопланом строившимся серийно. Боевые экранопланы имелись только у СССР и представляли собой огромную угрозу для Европы. Ведь экраноплан - это скоростное транспортное средство, которое почти невозможно перехватить. Он, летящий над самой водой, не виден радарам, его не могут услышать гидроакустики, не могут задержать минные заграждения. А дальность полета позволяет высадить десант на любой европейский берег.
На фото Десантный Экраноплан "Орленок"
Сегодня же в России нет больших боевых экранопланов. Вместо них разработаны небольшие аппараты. В 2000-м году свой макет пассажирского экраноплана С-90 представило КБ Сухого, а в 2007 году был представлен Экранолет Эк-12 «Иволга», предназначенный для частного пользования. Американцы же в 90-х годах просчитывали возможность постройки огромного аппарата, с размахом крыла 150 метров. Проектом занималась фирма Boeing. Основное назначение экраноплана – оперативная переброска солдат и техники. До практической реализации проекта дело так и не дошло. Несмотря на то, что экранопланы считаются летательными аппаратами и управляют ими летчики, их конструктор - Ростислав Алексеев считался корабельным конструктором
.
ВВА-14
На фото Вертикально взлетающая амфибия ВВА-14
Авиационные конструкторы тоже занимались изучением эффекта экрана. Свой удивительный проект представил незаурядный советский авиаконструктор Роберт Бартини. Советский конструктор итальянского происхождения, возглавлявший завод №938 в Люберцах, разработал «Теорию межконтинентального транспорта Земли». В результате многолетних исследований Бартини, оценивая транспортную производительность воздушных судов, пришел к выводу, что идеальным транспортным средством является амфибийная машина. Аппарат должен был взлетать вертикально. Его преимущества- значительная грузоподъемность и высокая скорость. Одни из основных направлений работы – это реализация идеи бесконтактного взлета и посадки: самолет должен был оторваться от поверхности, после чего выполнить разбег опираясь на «экран». В результате была бы создана машина безаэродромного базирования, которая выгодно отличалась бы от обычных самолетов на колесных шасси. Ведь огромному количеству крылатых махин становилось на земле тесно, поэтому приходилось тратить огромные средства на постройку новых аэродромов. Работы были развернуты по двум направлениям – создание большой амфибии СВВП-2500 и небольшого аппарата поддержки корабельных соединений- МВА-62. Проект МВА-62, в случае практической реализации сулил необычайно широкие возможности, которые не могли не заинтересовать ВМФ: взлет и посадку на воду и в любом месте, высокую мореходность и возможность ведения действий из положения дежурства на плаву. Проект МВА-62 послужил основой для создания амфибии ВВА-14.
Это была противолодочная вертикально взлетающая амфибия ВВА-14, создаваемая для нужд ВМФ. Аппарат представлял собой сгусток новшеств. Амфибия была выполнена как катамаран с надувным шасси. Экипаж сидел в закрытой кабине, вынесенной вперед. Облик самолета был совершенно фантастическим. Вертикальный взлет с воды должны были обеспечивать двенадцать небольших подъемных двигателей, а приводить в поступательное движение еще два маршевых. Подъемные двигатели, без которых самолет не мог взлететь с воды, не были готовы, поэтому испытания начались на суше. Первый полет состоялся 4 сентября 1972 года. В воздух машину поднял экипаж Юрия Куприя. В воздухе ВВА выглядел причудливо, за что и был прозван "змеем горынычем". Управляемость была на уровне обычных самолетов, однако действие экранного эффекта оказалось более чем достаточным. По словам летчиков, при посадке самолет упорно не хотел садиться. Затем последовали испытания на плаву. Проверяли непотопляемость аппарата. Поплавки машины были многосекционными, поэтому она не теряла плавучести даже при разрушении части секций. Потом наступил период рулежек. Испытания шли, а подъемных двигателей все не было...
Тогда было принято решение переделать самолет в экраноплан. Название машины поменяли на новое - 14М1-П. Предполагалось, что у поверхности аппарат будет летать как экраноплан, а при необходимости сможет подниматься выше и лететь, как самолет, но в отличие от Алексеева решить проблему отрыва от воды Бартини так и не смог. 14М-1П так и не взлетел с водной поверхности. В 1975 году все работы по машине закрыли.
На фотографиях Экраноплан 14М-1П
Як-141
На фотографиях Самолет вертикально взлета и посадки Як-141
В рассказе о ВВА-14 не раз говорилось о вертикальном взлете и посадке. Это понятие легло в название машины (Вертикально Взлетающая Амфибия). Вертикальный взлет летательного аппарата - пример еще одной попытки решить проблему уязвимости самолета на аэродроме. В 1950-е годы в Европе и Америке начинаются разработки Самолетов вертикального взлета и посадки. Однако только английской компании Hawker Siddeley удалось решить эту задачу. В 1960-м году демонстрационные полеты самолета Harrier стали сенсацией на авиасалоне в Фарнборо. Этот экспонат был не только самым интересным, но и самым охраняемым экспонатом выставки. Даже американцев не пустили дальше линии ограждения. Только для одного человека, в знак глубокого уважения было сделано исключение. Этим человеком был советский авиаконструктор А.С.Яковлев. Его не только пригласили посмотреть на самолет, но и рассказали об основных возможностях. Конструктор сразу понял значение подобного рода авиационной техники. На родине, основываясь на наработках советских ученых по «турболету», А.С.Яковлев берется за создание отечественного самолета вертикального взлета и посадки – Як-36. Машина имела два подъемно-маршевых двигателя, тягой по 5300кг каждый. При вертикальном взлете и посадке сопла двигателей направлены вниз, а после взлета поворачивались и самолет переходил в горизонтальный полет. Кроме того машина имела струйные рули на законцовках крыла, специальной штанге в носу самолета и в хвостовой части. Интересно проходили испытания вертикально взлетающей машины. Сначала самолет испытывают на привязи, чтобы предотвратить неконтролируемое поведение, а уже потом переходит к полетам.
На фото Первый отечественный самолет вертикального взлета Як-36
Стоит отметить, что Як-36 являлся экспериментальной машиной и был неспособен нести вооружение. Поэтому, в 1967 году в ОКБ Яковлева поступает заказ на создание легкого штурмовика вертикального взлета и посадки корабельного базирования. Планировалось оснастить будущий Як-38 одним подъемно-маршевым двигателем и двумя подъемными, но Яковлев сам заморозил все работы по этой машине. Он видел будущий штурмовик вертикального ввп с одним турбовинтовым двигателем, оснащенным четырьмя поворотными соплами по типу английского Harrier. В то время, когда решалась судьба Як-38, произошел беспрецедентный случай. В кабинет Яковлева неожиданно вошел А.Н.Туполев . Он обратил внимание на модель самолета Як-38, стоящую на столе. Повертев ее в руках Туполев сказал: - «Вы еще на бревне заставьте летать». Самолюбие Яковлева было уязвлено. Он ответил:-«Надо будет – заставим» и немедленно подписал указ о продолжении работ, согласившись на многодвигательную силовую установку.
На фото Самолет вертикального взлета и посадки Як-38
В 1973 году Як-38 принимают на вооружение. Но этот самолет нельзя назвать удачным. Крайне несовершенный, он по всем статьям уступал основному зарубежному конкуренту – Harrier даже первых версий. Едва ли не половину топлива он тратил на вертикальные взлет и посадку. В результате, боевой радиус этого советского палубного штурмовика не превышал 195км, что не позволяло защищать крейсер даже от противокорабельных крылатых ракет, рубежи пуска которых были далеко за пределами досягаемости таких самолетов. Также, при высоких температурах двигатели Як-38 начинали «задыхаться» и теряли тягу. В 1975 году по указанию Дмитрия Устинова конструкторы яковлевского КБ взялись за работу по созданию более совершенного многоцелевого СВВП, который во многом опередил свое время.Этим самолетом стал Як-141.Новый самолет должен был быть сверхзвуковым. позже добавилось и еще одно требование - универсальность, так Як-141 стал многоцелевым. Силовая установка состояла из двух подъемных двигателей и одного подъемно-маршевого. Силовая установка обеспечивала самолету вертикальный или укороченный взлет с корабельной палубы. Испытания многоцелевого самолета Як-141 постоянно переносились из-за проблем, связанных с созданием подъемно-маршевого двигателя, и начались только в 1987 году.
На фото Первый вертикально взлетающий самолет, способный летать на сверхзвуковой скорости Як-141
За период испытаний были установлены 12 мировых рекордов скорости и грузоподъемности. Як-141 стал важнейшим этапом в развитии авиации вертикально взлета и посадки. Это был первый вертикально взлетающий самолет, преодолевший звуковой барьер и способный вертикально взлетать при полной боевой нагрузке. Як-141 это высокоплан, выполненный по нормальной аэродинамической схеме. Самолет оснащен комбинированной силовой установкой и на 26% выполнен из композиционных материалов и жаропрочных сплавов на основе титана. В корпусе активно использовались легкие алюминиевые сплавы. Подъемно-маршевый двигатель располагается в хвостовой части самолета, еще два подъемных - в носовой, за кабиной пилота. Высокорасположенное стреловидное крыло позволяет достигать сверхзвуковых скоростей и вести маневренный воздушный бой. Сопло подъемно-маршевого двигателя находится между выносными балками, к которым крепится хвостовое оперение. Як-141 может взлетать тремя разными способами: вертикально, с коротким разбегом и с проскальзыванием (сверхкороткий взлет, при котором длина разбега равняется 6 метрам).Возможность выхода на сверхзвуковые режимы полета, вполне приличная дальность – до 2100км. Мощная РЛС и куда более внушительная номенклатура вооружений: все это привлекало военных. Заинтересованность в таком самолете проявил не только флот. Новому Яку нашлось бы много работы и на суше. Существовал проект установки Як-141 на гусеничную платформу на основе армейского тягача. С нее штурмовик мог бы быстро перемещаться по бездорожью и взлетать откуда угодно и внезапно для противника. Чем же выделялся Як-141?
По словам летчика-испытателя основные отличия Як-141 от Як-38 это:
• Хорошая механизация крыла, делающая самолет более маневренным;
• Хорошая тяговооруженность, дающая возможность осуществлять быстрый разгон после вертикального взлета, который к этому же полностью автоматизирован;
• Меньшая дистанция торможения (около километра, что в 2,5 раза меньше, чем у Як-38), которая обеспечивается возможностью отклонить сопло подъемно-маршевого двигателя на -95⁰.
Кроме того, Як-141 в отличие от своего предшественника обладал бортовой РЛС (Як-38 был способен атаковать только цели в поле зрения летчика), а также мог «работать» по сверхзвуковым целям.
На фотографии Як-38 (слева) и Як-141(справа)
Сравнивая Як-141 с его основным соперником – Harrier, стоит отметить, что они строились по разным компоновочным схемам. На момент первого полета нового Яка в вооруженных силах государств блока НАТО уже активно эксплуатировалось второе поколение самолетов типа Harrier. Все еще оставаясь дозвуковым самолетом, Harrier уже обладал бортовой РЛС. Маневренность «Харриера» лучше, чем у Як¬141 благодаря использованию отклоняемого вектора тяги. В то же время советские летчики-испытатели успешно «крутили виражи», используя форсаж, которого Harrier лишен. Без боевой нагрузки на высотах до 3 км Harrier показал себя лучше, но в остальном Як-141 полностью превзошел своего соперника.
На фото самолет Як-141
Еще один «родственник» Яка это американский истребитель ВВП 5-го поколения F-35B (модификация F-35) очень близок к Як-141 по конструкции и компоновке. Здесь также применена силовая установка (1 подъемно-маршевый двигатель + 1 подъемный вентилятор), отсек с подъемным вентилятором (он выполняет ту же функцию, что и подъемный двигатель на Яке) также размещен за кабиной пилота, а сопло подъемно-маршевого двигателя также охвачено хвостовыми балками, хотя их длина меньше. Конструкция сопла подъемно-маршевого двигателя вовсе использует идею, впервые воплощенную в Р79В-300. Так получилось, потому что в середине 1990-х годов компания разработчик F-35B, Lockheed Martin? Короткое время сотрудничала с ОКБ Яковлева. Таким образом, спустя десятилетия Як-141 стал прародителем F-35B.
Заключение
Огромные боевые экранопланы, сверхзвуковые самолеты вертикального взлета и посадки, все эти уникальные аппараты имелись только у Советского Союза. Разработки отечественных ученых по данным тематикам опережали западные на несколько десятков лет. Но в стране началось неспокойное время, финансирование оборонной промышленности резко сократилось.Испытания КМ проходили на Каспии в течение 15 лет, но закончились они очень печально. В декабре 1980 года КМ по вине экипажа потерпел аварию и затонул (экипаж успел спастись). На 20 метровом мелководье огромный хвост Монстра ещё 2 недели был виден над Каспием. КМ погиб через 10 месяцев после смерти своего главного конструктора...
Ракетоносец был спущен на воду в 1987 году, в 1991 году успешно прошёл государственные испытания и был передан флоту в опытную эксплуатацию. Но распад Советского Союза негативно сказался на финансировании военно-промышленного комплекса и работы по этой теме были свёрнуты. Проект экраноплана-ракетоносца "Лунь" был заморожен из-за отсутствия финансирования, но все же не заглох. Еще в 1992 году Минобороны решило создать на базе ракетоносца экраноплан для поиска и спасения жертв морских аварий. Проекту дали название Спасатель. После консервации проекта в середине 90-х из-за отсутствия средств, работы были продолжены. Предполагается, что спасательный экраноплан сможет работать при сильном ветре и садиться при пятиметровой волне, а устройство его таково, что он будет прикрывать своим корпусом пострадавших и принимать их с воды через хвостовую часть, за которой образуется затишье. В самом экраноплане, способном взлететь с 500 пассажирами, разместится госпиталь с операционной, реанимацией и ожоговым центром.
Десантным экранопланам "Орленок" повезло больше всего. Государственная программа предусматривала строительство 120 машин. Но к середине 80-х цифру скорректировали до 24. Но даже этого ВМФ не получил. В 1985 году умер министр обороны — Маршал Советского Союза Д.Ф.Устинов, который поддерживал идею строительства флота десантных и других экранопланов. Новый министр обороны Сергей Соколов, в прошлом танкист, и деятель с широтой зрения, ограниченной танковым триплексом, закрыл программу строительства экранопланов. Всего было построено 5 экранопланов этого типа. Принятые на вооружение «Орлята» вошли в состав авиации ВМФ. Из них сформировали 11-ю авиагруппу, подчинявшуюся непосредственно штабу морской авиации. В 1992 году один из"Орлят" потерпел катастрофу.А августе 1993-го был крайний вылет экраноплана Орлёнок (С-26). После этого, полёты были прекращены и этот тип судов сняли с вооружения.На тот момент на базе находилось 2 исправно служивших Орлёнка. В одночасье ставшие ненужными машины доживают свой век на базе в Каспийске. В девяностые годы в КБ Алексеева, не получая заказов, начали разработку гражданских экранопланов. Испытывались макеты огромного океанского экраноплана на сотни пассажиров. Однако основная ставка в девяностые была сделана на небольшие аппараты: катер-экраноплан "Волга-2" и экранолет "Стриж". "Волга-2" стал первым в России гражданским экранопланом. Деловые поездки, туризм, скоростная переброска грузов круглый год по воде, по льду, по снегу.
Первый в России гражданский экраноплан "Волга-2"
"Стриж" изначально проектировался как аппарат для подготовки экипажей на большие экранопланы. Как и полагается учебной машине, он обладал превосходными маневренностью и управляемостью. Столько плюсов в пользу экранопланов: вездиходность, надежность, широкий круг выполняемых задач... Но в сознании многих экранопланы до сих пор не привычны, а значит вызывают опасения.
Экранолет "Стриж"
Многие авиационные предприятия были на грани закрытия из-за отсутствия гос. заказов. Но эти непростые времена прошли. В России возраждается могучая авиационная промышленность. В современном мире гарантией сохранения партнерских отношений с государствами на Западе может быть только твердое понимание всеми сторонами, что военное давление на Россию не имеет смысла. Успех военной операции против нее обречен. Одним из важнейших факторов, позволяющих достигнуть устойчивого положения, является способность наших ВВС в любых условиях ответить агрессору. В свою очередь достичь этого возможно за счет достаточной группировки самолетов вертикакльного взлета и посадки. ВМФ России без авианесущих кораблей неспособен обеспечить решение такой задачи, как поддержание благоприятного оперативного режима за пределами досягаемости авиации берегового базирования. Воздушная поддержка особенно актуальна для прикрытия надводных кораблей, подводных лодок от базовой патрульной авиации противника, для предотвращения прорыва небольших групп надводных кораблей и катеров. Корабли с самолетами вертикального взлета и посадки могут существенно повысить эффективность флота в дальней морской и океанских зонах. Поэтому вероятность того, что в ближайшее время на базе Як-141 будет создан новый самолет, который пополнит ряды ВВС России в ближайшее время.
Рекордный Як-141 оказался невостребованным самолетом и, совершив последний полет на авиасалоне в Жуковском, пополнил коллекцию авиационного музея в Монино. Причудливый ВВА-14 тоже в полуразобранном состоянии занял свое место в монинском музее. Сейчас собираются средства для реставрации этого самолета.
Список использованных материалов
1. Интернет ресурсы:
1.1. Самолет-амфибия МВА-62: революционная машина для морской авиации, Игорь Молд, 27.07.2016 http://super-arsenal.ru/blog/43505345148/Samolet-amfibiya-MVA-62:-revolyutsionnaya-mashina-dlya-morskoy-a
1.2. Самолет-амфибия ВВА-14: Змей Горыныч с вертикальным взлетом, Владимир Тучков, 03.09.2014 http://svpressa.ru/post/article/97167/
1.3. Гонки по вертикали: F-35 – наследник Як-141, Сергей Ищенко, 09.04.2013 http://svpressa.ru/society/article/66615/
1.4. Просто совпадение? Як-141 против F-35, Олег Капцов, 14.10.2015 https://topwar.ru/84332-neprostoe-sovpadenie-yak-141-protiv-f-35.html
1.5. Як-141: советский самолет вертикального взлета и посадки, Дмитрий Егоров, 27.06.2016
http://milutaryarms.ru/voennaya-texnica/aviaciya/yak-141/
2. Фильмотека:
2.1. Студия «крылья России» по заказу ФГУП «ЕТРС ВС РФ», 2008, документальный сериал «Крылья России», фильм 11, режиссер сериала Андрей Кулясов.
|