Иван Игоревич Купряков, 17 лет, город Спасск-Рязанский, Рязанская область, Российская Федерация

Самолёт-амфибия история создания:
от идеи до сегодняшнего дня

План

1. Общее техническое описание и история создания первых образцов.
2. Гидросамолеты начала 20 века.
3. Развитие гидроавиации в 30-40-е гг. 
4. Самолёты амфибии послевоенного периода.
5. Гидроавиация в наше время: сферы применения и направления развития.
6. Мысли о будущем. 

Введение

После изобретения летательного аппарата тяжелее воздуха у инженеров и летчиков появилась следующая проблема: для взлета и посадки требовался участок поверхности достаточно ровный для того чтобы без последствий приземлить на него самолёт. И такой поверхностью в идеале могла стать вода, которая в состоянии покоя образует идеально ровную поверхность, поэтому с изобретением первых аэропланов начались попытки взлета с поверхности водоёмов.

Общее обоснование теории гидросамолётостроения и первые удачные машины

Первые такие попытки были обречены на провал, так как о поведении корпуса лодки при движении на скоростях необходимых для взлета никто не знал, и предположить что происходит в этот момент не мог. А происходит следующее: при наборе скорости на корпусе поплавка или лодки начинает возникать гидродинамическая подъемная сила выталкивающая поплавок на поверхность. Самолёт переходит в режим глиссирования. Вроде все просто при разгоне поплавок постепенно выйдет из воды и машина взлетит после набора скорости. Но это не, так при разгоне кроме гидродинамической подъемной силы возникает и гидродинамическое сопротивление. И чем больше площадь днища тем оно сильнее . Поэтому для успешного взлета необходимо уменьшить поверхность днища соприкасающуюся с водой на скоростях близких к взлетным. К тому же как известно для взлета необходимо создать определенный угол тангажа, т.е. во время бега по воде самолёт должен приподнимать нос. А длинный поплавок под корпуса не позволит это сделать. Из за этого и не полетели первые гидросамолеты. Решением проблемы может служить установка нескольких поплавков один или два из которых заканчивается резким уступом в районе центра тяжести машины, а чтобы хвост не касался воды установить хвостовой поплавок. При такой конструкции при разбеге хвостовой поплавок почти сразу оторвётся и самолёт будет балансировать на небольшой площади в районе заднего обреза основных поплавков, но такая схема является очень громоздкой и непригодна для эксплуатации в сколько бы то ни было сложных метеоусловиях.

Другим, более надёжным способом решения этой проблемы оказался редан – поперечный уступ на корпусе поплавка или лодке расположенный в районе центра тяжести. Стоит только установить его на самолёт и картина обтекания резко меняется в положительную сторону: при выходе на глиссирование в воде остаётся только небольшая часть днища перед реданом. А следовательно уменьшается и сопротивление, к тому же возможность в некоторой степени изменять угол атаки крыла в итоге самолёт получает способность оторваться от поверхности. Использование редана позволяет сократить количество поплавков до двух и даже одного, или вовсе использовать фюзеляж в качестве посадочного устройства, тогда это уже будет летающая лодка о них и пойдет речь в дальнейшем.

Перым, кто построил действующий гидросамолет был Глен Кертис в 1911: по-сути это был сухопутный самолёт поставленный на поплавки. Вскоре после этого появились самолёты, изначально предназначенные для взлета с воды. А в 1912-13 гг. почти одновременно во Франции, России и США появились первые летающие лодки. У нас это был М-1 конструктора Григоровича. После этого гидроавиация начинает развиваться с большой скоростью, впрочем как и авиация в целом.

В начале 20 века

После того как человек научился уверенно взлетать с твердой поверхности и с воды возникла идея: а не объединить ли нам сухопутный самолёт и гидроплан. Так появилась концепция самолёта-амфибии. Итак, для начала нужно, пожалуй, дать определение самому понятию "самолёт-амфибия". Самолёт-амфибия-- летательный аппарат тяжелее воздуха, летающий засчет подъёмной силы, создаваемой крылом, и тяги силовой установки, способный производить взлет и садиться как на твердую поверхность, так у на водную гладь. Конструктивно амфибия-- это, как правило, летающая лодка с убирающимся колёсным или лыжным шасси. Почему летающая лодка? Да потому что установить помимо поплавков ещё и сухопутное шасси гораздо сложнее чем установить колеса на летающую лодку. Соответственно первые самолёты такого класса появились тогда, когда появились действительно надёжные схемы уборки шасси. А появились они не сразу. Ведь создать такой механизм очень не просто. Поэтому сначала большинство гидросамолетов могли взлетать только с воды, ну и некоторые со снега. На сушу же такие аппараты выходили на "перекатном шасси". 

30 - 40е годы

В этот период гидроавиация получает самое большое распространение особенно за рубежом. Например в США. Там летающие лодки используют повсеместно: в тот момент уровень технических достижений позволил создавать машины больших размеров, а возможности построить много крупных аэродромов ещё не было. Особенно преуспел в строительстве гидропланов Игорь Сикорский - по происхождению русский, белый эмигрант, уехавший в Америку после революции 1917г. Не отставали и Англия с Италией. В Германии тема гидросамолетов была развита не так как сильно. 

В Советском Союзе тема гидросамолетов тоже не была забыта в этот период создаётся много новых машин в частности и первый самолет-амфибия Ш-1 конструктора В. Б. Шаврова. Хотя этот самолёт был всего двухместным и не мог тягаться с конкурентами, но начало было положено. За Ш-1 последовала разработка более крупного самолёта Ш-2. Этот самолёт выполнял работу наряду со знаменитым ПО-2, но про него не заслуженно забыли. Но крупных самолетов-амфибий до войны в нашей стране так и не создали.

Послевоенный период

После Второй Мировой войны почти все строившиеся гидросамолеты являются самолётами-амфибиями. К тому же начинается эра реактивной авиации, соответственно и конструкторы гидропланов тоже начинают устанавливать на свои творения новый тип двигателей. Но вместе с этим интерес к гидроавиация начинает угасать и если до войны летающие лодки были популярны как у военных, так и у гражданских, то после нее этот класс летательный аппаратов отходит на второй план. Отчасти это связано с появлением крупных аэродромов с твердым покрытием на которые могли приземляться тяжёлые машины, и с некоторым проигрышем гидросамолетов по летным качествам. Поэтому отныне гидроавиация в армии играет второстепенную роль. Амфибии используют в качестве торпедоносцев, разведчиков и поисково-спасательных самолётов. В СССР все эти роли выполнял, по сути, один самолёт -- БЕ-12, созданный в КБ Г. М. Бериева. В различных модификациях он использовался как торпедоносец, поисково-спасательный (БЕ-12ПС), и даже, пассажирский и противопожарный самолёт. Кстати, применение гидросамолетов как самолётов пожаротушения является одним из самых удачных решений. Но об этом немного позже.

Рассказывая о самолётах этого класса нельзя не упомянуть о работах Роберта Людвиговича Бартини. Его проекты практически не были воплощены в жизнь. Но его разработки, касающиеся вертикально взлетающих амфибий безусловно очень интересны. Взять хотя бы ВВА14: при своём необычном виде эта машина имела очень хорошие лётные характеристики. На ней была установлена уникальная гидравлическая система управления. Даже при условии неполного выполнения изначального проекта самолёт получился очень хорошим, но смерть его создателя поставила крест на проекте.

В гражданском же использовании самолёт-амфибия остаётся на местных авиалиниях, как аэротакси или как спортивный самолёт. В нашей стране такие самолёты почти не строятся а вот за рубежом их появилось довольно много. Особо преуспели в этом деле в США и Канаде. 

В наше время 

В 21 веке номенклатура гидросамолетов не так велика и новые образцы создаются реже, тяжёлые машины практически не строятся в нашей стране таковой является только БЕ-200 да и этот проект был заложен ещё в СССР.  Да и вообще амфибии строят в небольшом количестве стран: в России, в Канаде и в Японии, а с недавних пор и в Китае. Кстати на востоке сейчас гидроавиация довольно популярна. Но все равно гидросамолетостроение не является массовым явлением. Сейчас самолёты-амфибии применяются в основном в качестве пожаротушителей у нас это БЕ-200 в варианте ЧС за рубежом к таким самолетам относятся например машины фирмы Canadair. Реже их применяют в качестве военных машин обычно у военных они выполняют функцию противолодочных самолётов да и кому ещё охотиться на подлодки как не лодкам летающим. В ВМФ России эту функцию выполняет опять же БЕ-200ПЛ.

С Лёгкими же амфибиями дела обстоят гораздо лучше за последнее создано довольно много таких машин у нас это ЧЕ-22 "корвет" Л-42, Л-45, Л-142, Л-145, С-400 "капитан". Эти небольшие самолёты применяются как аэротакси почтовые или находятся в частном пользовании.

Мысли о будущем

Сейчас интерес к гидросамолетам постепенно возвращается но происходит это довольно медленно. На мой взгляд самолёт-амфибия ещё может послужить человечеству как на военной службе, так и в абсолютно мирных целях. Притом это должна быть именно амфибия поскольку тогда возможности её использования безграничны. Аппарат такого типа может сесть практически везде где есть водная поверхность достаточной площади, а в нашей стране рек, озёр и морей достаточно. К тому же применение в качестве взлетных площадок водной поверхности выгодно экономически: не нужно строить дорогостоящую инфраструктуру аэропорта: достаточно только оборудовать спуск для спуска самолётов на воду и выхода обратно, стоянку и здание терминала. Мало того взлет с воды, при достаточной площади поверхности можно производить в любом удобном направлении, например против ветра, что уже является несомненным плюсом. А если создать самолёт-амфибию вертикального взлета-посадки то для постоянного базирования ему нужно ещё меньше места. Но и это ещё не всё, большие площади водной поверхности снимают ограничения максимальной взлетной массы. Соответственно если в таком самолёте использовать перспективные разработки, например силовые установки на сверхпроводниках, и ядерный реактор в качестве источника энергии то можно создать аппарат с взлетной массой более 500 тонн даже если это будет СВВП. Особенно интересны в этом плане опять же проекты Роберта Бартини в советском союзе многие из них были попросту не осуществимы, но сейчас возможности позволяют их реализовать. Например если применить электродвигатели на сверхпроводниках, то возможно создать вентиляторные установки необходимой для удержания аппарата в воздухе мощности. 

Я верю в то что гидроавиация обретёт новую жизнь и приложу все усилия чтобы это было так.

Список литературы.

1. "Гидросамолеты и экранопланы России." 1910-1999г. Г. Ф. Петров. РУСАВИА. 2000г.
2. "Самолёты Р. Л. Бартини". Н. В. Якубович РУСАВИА 2006г.
3. "Проектирование и конструкции гидросамолетов". П. Д. Самсонов. ОНТИ НКТП СССР главная редакция авиационной литературы. Москва-Ленинград 1936г.
4. "Амфибия Ш-2". "Авиаколлекция" приложение к журналу "Моделист-конструктор".N3 2014г.
5. "Амфибия Бе-12". "Авиаколлекция" приложение к журналу "Моделист-конструктор".
6. Пять значимых гидросамолетов России. https://topwar.ru/39005-pyat-znakovyh-otechestvennyh-gidrosamoletov.html