Экранный эффект был замечен человеком давно - в результате наблюдения за полетом птиц и некоторых видов летучих рыб.
Первая попытка поставить экранный эффект на службу была предпринята со стороны судостроителей. Им стал шведский ученый Э.Сведенберг, который более 250 лет назад озвучил идею увеличения скорости судов с использованием "воздушной смазки" и "статической воздушной подушки" под их днищем. С тех пор он по праву считается одним из идеологических отцов экранопланостроения.
Появление авиации послужило мощным толчком к исследованиям, когда первые летчики на практике столкнулись с резким увеличением подъемной силы крыла вблизи земли при посадке. Изучение сути явления показало, что при полете на сверхмалой высоте между крылом и поверхностью воздух сжимается, становится плотнее и поддерживая аппарат. Некоторые ученые стали искать пути использования открытия в народном хозяйстве.
Первыми в 1932 году взялись за дело практичные немцы. Решено было не тратить деньги нации на постройку реального прототипа, ограничившись для начала серией экспериментов в Северном море с летающей лодкой-переростком "Дорнье Х" о двенадцати моторах. Первые же опыты показали, что экранный режим позволяет тратить топлива значительно меньше. Но на этом дело заглохло.
Первый в мире экраноплан построил в 1935 году финский инженер Т.Каарио. Эта конструкция, основой которой было большое крыло, буксировалась аэросанями над поверхностью замерзшего озера. Позднее, в 1935-1936 годах, этот же финн построил усовеpшенствованный пилотируемый аппаpат, оснащенный двигателем с воздушным винтом. Исследования велись вплоть до 1964 года, по результатам которых было сконструировано несколько типов летающих машин и их модификаций.
Успех соотечественника также закрепил в конце 1930-х годов шведский специалист И.Троенг, который построил два экраноплана по схеме "летающее крыло" по заказу военного ведомства Швеции. Но полученные во время ходовых испытаний pезультаты не удовлетвоpили заказчика, и pаботы были свеpнуты.
Свою лепту в освоение экранного эффекта внесли и янки - в 1939 году амеpиканский инженеp Д.Уоpнеp пpедложил пpоект судна с несущими воздушными кpыльями.
Два послевоенных десятилетия пальму первенства в экранопланостроении прочно удерживают американцы. В 1948 году шестиместную машину создает инженер Х.Зундштедт. В 1958-1963 годах конструктор У.Бертельсон поднимает в воздух три экраноплана. В 1963-м инженер Н.Дискинсон строит еще один летательный аппарат. В следующем году швейцарский конструктор Х.Вейланд создает в Америке аппарат, который, впрочем, разбивается в ходе испытаний в Калифорнии.
Своего пика работы в США достигли в 1964 году, когда началась постройка модели экраноплана С.Ретхорста, предназначавшаяся для проверки технических возможностей создания военно-транспортного аппарата "Колумбия" водоизмещением в 100 тонн для американских ВМС. Это был аппарат, скомпонованный по излюбленной и освоенной американцами за последние полтора десятилетия схеме "летающее крыло". Однако проект сворачивается.
Еще одной интересной и нереализованной американской темой был разрабатываемый в 1966 году фирмой Grumman проект 300-тонного экраноплана-ракетоносца.
Дальше всех продвинулся немецкий авиаконструктор Александр Липпиш из нацистской Германии, обосновавшийся после войны в США и создавший наиболее удачные экранопланы: Х-112 (1964), Х-113 (1970) и Х-114 (1976). Последний из них - патрульный пятиместный был построен и принят на вооружение по инициативе Министерства обороны ФРГ.
Бывшая владычица морей Великобритания также не осталась в стороне от мировых тенденций: в 1962 году конструктор А.Педрик разрабатывает проект экраноплана-авианосца, предназначенного для обеспечения базирования 20-30 легких боевых истребителей и истребителей-бомбардировщиков.
Отметился в экранопланостроении и Китай, разработавший с 1968 по 2000 год около полутора десятков типов действующих машин. Объективности ради следует заметить, что большая часть из них почти "в ноль" копирует советские/постсоветские разработки.
Русские монстры
Несмотря на зарубежные успехи, с уверенностью можно говорить о том, что дальше других в разработке экранопланов продвинулись в нашей стране. Хотя бы потому, что в отличие от реально действующих зарубежных разработок, представлявших собой небольшие аппараты (весом до 5 т), в СССР были созданы гиганты водоизмещением в несколько сотен тонн.
Одной из первых отечественных публикаций, которая относилась к исследованиям экранного эффекта, явилась вышедшая в 1922 году статья Б.Н.Юрьева "Влияние Земли на аэродинамические свойства крыла". В 1932 году на эту стезю вступил инженер, изобретатель и авиаконструктор П.И.Гроховский, разработавший и обосновавший проект экраноплана-амфибии с двумя двигателями, скомпонованной по схеме "летающее крыло".
Также в стороне не остались специалисты ЦАГИ - в период 1935-1939 годов комплекс экспериментальных и теоретических работ по исследованию экранного эффекта провели В.В.Голубев, Я.М.Серебрийский и Ш.А.Биячуев. Это позволило создать математическую основу для проектно-конструкторских разработок действующих образцов. Но начавшаяся война прервала научные изыскания…
Наивысший интерес к экранопланам в СССР, как и во всем мире, пришелся на 1960-1970-е годы. В большинстве случаев это были инициативные разработки молодежных конструкторских коллективов на базе технических вузов. Однако оплотом отечественного экранопланостроения стало Центральное КБ судов на подводных крыльях в Нижнем Новгороде (Горьком), которое возглавил выдающийся русский конструктор Ростислав Евгеньевич Алексеев.
Интересно, что на экранный эффект Алексеев обратил внимание после того, как перепробовал все остальные попытки повышения скорости быстроходных судов, разработкой которых на весь мир славилось его КБ. Поэтому именно Ростислава Евгеньевича можно назвать реализатором идей шведа Сведенберга. К тому же построенные им летающие экземпляры были в большей степени кораблями, нежели самолетами. Не самолетными были размеры, а особенно взлетный вес его конструкций: в 1962-1964 годах было осуществлено проектирование и создание самого большого в мире на тот момент летательного аппарата - экраноплана КМ, имевшего в загруженном варианте массу более 500 тонн. Это творение Алексеева успешно прошло испытания в Каспийском море. В последующие годы по мотивам этой конструкции был создан десантный экраноплан "Орленок", принятый в 1986 году на вооружение, и "Лунь" - носитель противокорабельных ракет.
Другим, вторым по значению центром экранопланной тематики СССР, примерно в это же время было Таганрогское ОКБ Бериева, специализирующееся на разработке гидросамолетов. Одним из идейных вдохновителей этого направления исследований был неординарный конструктор Роберт ди Орос Бартини. Его проекты в отличие от "летающих судов" Алексеева были скорее "плавающими самолетами". Таким являлся и более поздний вариант поднятого в воздух летательного аппарата ВВА-14, представляющего собой помесь гидросамолета с вертикальным взлетом и экраноплана. Отдельно стоит упомянуть о проектах гигантских десантных и авианосных конструкций массой 750 и 1200 тонн. Кстати, в отличие от самолетной компоновки нижегородцев таганрогские разработки реализовывали схему "летающее крыло", что согласно расчетам влекло за собой значительное улучшение тактико-технических характеристик. Но эти проекты так и остались на бумаге. В том числе по причине смерти самого Бартини…
Почему не появился экранофлот?
Многообещающие 1960- 1970-е годы прошлого века, на которые пришелся пик работ, так и не стали временем появления на мировой арене нового вида транспорта. Случайно ли такое стечение обстоятельств?
Основной аргумент, который обычно приводят противники экранопланостроения, звучит следующим образом: мол, если бы развитие ЭП-технологий было делом выгодным, то передовые страны с их колоссальными финансовыми и интеллектуальными возможностями уже давно построили бы и эксплуатировали бы их по всему миру, подсчитывая барыши. Действительно, если даже принять во внимание наиболее часто повторяемый тезис о том, что, мол, "экранопланную программу СССР сгубила перестройка", то что мешало другим мировым державам добиться успеха в этой области?
Как считает соратник Р.Е.Алексеева, доктор технических наук Александр Исаакович Маскалик: "Есть такое понятие, как "опережение". В настоящее время российское экранопланостроение, по общему признанию, опережает зарубежное. Мы далеко впереди других стран благодаря гению Алексеева. Вот когда за рубежом постигнут суть того, как создать экраноплан с требуемыми качествами, тогда они смогут нас обогнать".
Честно говоря, при всем уважении к мэтру, данный тезис выглядит не очень убедительно. Например, в приложении к той же Америке, которая с успехом решала в своей истории и более сложные задачи - типа высадки своих астронавтов на Луну. Впрочем, есть мнения, что "российское опережение", о котором говорит А.И.Маскалик, легко объясняется. У СССР не было конкурентов в данной тематике потому, что западные страны, оценив финансовый риск и сомнительность проекта с эксплуатационной и коммерческой точек зрения, дистанцировались от него. В СССР же, как известно, с деньгами на оборонку, не скупились.
Что же касается провала разработок в "успешной Америке", то Виктор Петрович Морозов, работавший в ЦКБ по СПК им. Алексеева начальником проектного отдела, называет следующие причины: "Американцы хотели бы сделать морской десантный экраноплан и пытались это делать, но у них не получилось. Отчасти это объясняется тем, что подобные задачи у них решал транспортный самолет С-130 "Геркулес", машина по всем статьям выдающаяся. Острой потребности в экранопланах у них не было, и если с налета не пошло, то чего тратить зря деньги. В США в инженерном корпусе есть определенный синдром перед крупными программами. Так, вбухав большие деньги, они не стали продолжать программу "Валькирии", застряли на программе тяжелого транспортника С5А "Гэлакси", застопорили программу бомбардировщика В-1, да и программа "Шаттла" практически оказалась банкротом. И тем не менее они тему не бросают, ведут исследования в этой области. Но и серьезных финансовых вложений в нее не делают".
Что касается заморозки ЭП-программы в России, то генеральный конструктор ОКБ Сухого Михаил Петрович Симонов, работавший в свое время под началом авиаконструктора Бартини в ОКБ Бериева по экранопланной тематике, видит упущение в следующем: "Во времена Алексеева руководители Минсудпрома считали, что если корабль в боевом режиме находится в воздухе - то это летательный аппарат, а значит, есть прекрасный Минавиапром, который возьмет на себя задачи постройки и эксплуатации этих аппаратов. Естественно, что в Минавиапроме рассуждали примерно так же, но с точностью до наоборот. Никто не хотел брать на себя ответственность за перспективный транспорт! Почему сейчас не развивают экранопланы? Не хватает политической воли! К сожалению, после Алексеева другой равнозначной ему фигуры, которая бы продвигала идею этого транспортного средства, так и не появилось!"
Другим аргументом, приводимым критиками экранопланостроения, является тезис о малой весовой отдаче этих аппаратов по сравнению с теми же самолетами транспортной авиации. Действительно, сравнение алексеевского "Орленка" с близким ЛА по размерности и назначению самолетом Ил-76 свидетельствует в пользу последнего, превосходящего ЭП по грузоподъемности, скорости, дальности почти вдвое.
"Это не недостаток, - считает Морозов, - так как за короткий срок в 15 лет Ростиславом Евгеньевичем был исследован громадный ряд компоновок. Алексеев более, чем кто-либо другой, знал достоинства и недостатки своих конкурентов. В частности, благодаря этим исследованиям произошло аналитически обоснованное утверждение самолетной компоновки и открыто явление поддува, существенно облегчавшего старт и снизившего нагрузки на корпус. И тем не менее экранопланы первого поколения ("КМ", "Лунь", "Орленок") - это существенный шаг вперед! Машины второго поколения, представителем которого являлась "Ракета-2", уже имеют определенные преимущества".
Относительно несовершенства своих первых экранопланов не питал иллюзий и сам Ростислав Евгеньевич. Вот что вспоминает насчет этого М.П.Симонов: "Согласно расчетам наш проект (ОКБ Бериева. - Д.М.) сулил весовую отдачу примерно в 23%, в то время как аппараты Ростислава Евгеньевича обладали всего лишь 3%. И вот на одном из собраний в Кремле, на котором решалось будущее экранопланной тематики в СССР, после выступления Бартини слово взял Алексеев. Конструктор предложил соединить авиационные технологии Бартини, высокую весовую отдачу его корабля-ЭП и надежные проверенные практические решения своего ЦКБ по СПК".
Служба военная и гражданская
Преимущества применения экранопланов в военном деле теоретически очевидны - это идеальная высокоскоростная платформа для несения ракетных средств и проведения десантных операций. Добавьте сюда неуязвимость для минного и торпедного оружия - по причине бесконтактного с поверхностью передвижения. К тому же эти аппараты трудно обнаруживаются навигационными радарами береговых служб и средствами ПВО и, что немаловажно при этом - многократно дешевле стелс-аппаратов. Правда, на практике, если мыслить категориями стоимость/эффективность, при сравнении с традиционными транспортными платформами возникает ряд вопросов. Вот один из них.
Осенью 2000 года двум Су-24 удалось выйти и дважды пролететь над палубой американского авианосца в Японском море и даже сфотографировать этот корабль. Все это произошло до того, как американские самолеты смогли подняться в воздух. Ключевым моментом их успеха стало использование на основном участке подхода к цели режима полета на высоте 50 метров. Так стоит ли в данном случае огород городить с экранопланами - "убийцами авианосцев", когда с этой задачей вполне справляется авиация?
Неплохо бы прояснить ситуацию и с другими аспектами, например такими: на каких океанских (морских) ТВД Россия испытывает потребность в экранопланах? Могут эти ли аппараты длительно и скрытно находиться вне базы без демаскирующего его громадного обслуживающего вспомогательного флота и где существуют реальные возможности для их круглогодичного базирования? Оправдываются ли для небольшого числа экранопланов затраты, связанные с проектированием, производством, испытаниями, базированием, подготовкой экипажей и проч.? И как быть, по сути, с ограниченной амфибийностью экранопланов, вынужденных все время иметь под собой водную нештормящую поверхность для взлета и посадки; способность "Орленка" выползать на ровный берег опять-таки не в счет, поскольку все равно требуется предварительное приводнение аппарата. Список таких вопросов можно продолжить.
А вот перспективы гражданского применения ЭП теоретически более привлекательны. Их применение в народном хозяйстве, по словам М.П.Симонова, может быть таким: "Когда мы работали с Бартини над проектом нашего экраноплана, то представляли, что когда-нибудь будут построены гигантские - весом под 1000 тонн морские лайнеры, которые будут ходить, не касаясь морской поверхности, со скоростью примерно 600 узлов. Что совсем неплохо, учитывая, что океанские лайнеры плывут со скоростью около 30 узлов!"
По-другому видит транспортную нишу этих машин Александр Исаакович Маскалик: "В настоящее время в мире уже начато перспективное применение малых экранопланов для транспортных целей и туризма. На них возлагаются огромные надежды в решении проблем так называемого северного завоза и вывоза продуктов переработки природных ресурсов Севера - а роль освоения арктических недр будет только возрастать: арктический шельф РФ содержит не менее 100 млрд. тонн условного топлива в нефтяном эквиваленте. Экранопланы займут свою нишу в разрабатываемой в настоящее время Арктической комплексной производственно-транспортной системе, целью которой является объединение и развитие на качественно новом уровне всей транспортной, береговой и вспомогательной инфраструктуры - авиации, речного флота, систем навигации".
Сторонником системного подхода в применении экранопланов является и В.П.Морозов, хотя его точка зрения противоположна мнению М.П.Симонова: "Большая часть народнохозяйственных задач и транспортных маршрутов проходит по земле, где экранопланы летать не могут. Так, в Ярославль из Москвы лучше добираться поездом или самолетом, чем лететь по Оке и Волге. И если гидросамолеты в мире сегодня занимают нишу в 4-5 % от поля использовании всех ЛА, то поле приложения экранопланов будет еще меньше. Поэтому он должен точно настраиваться на те или иные транспортные задачи с глубокой проработкой экономической транспортной модели. Мне представляется, что трансатлантические экранопланы не найдут применения, так как здесь прочно доминирует авиация. Зато уникальная речная система России ложится в "десятку". Сочетание великих магистральных рек, идущих в меридиальном направлении и пересекающихся с транссибирской железной дорогой на всем ее протяжении, создает уникальную транспортную систему, которой не имеет ни одна страна в мире. Эту систему уже принято называть "транспортной гребенкой". Увязка экранопланных маршрутов вдоль рек с графиками железной дороги и авиационными линиями может создать очень эффективную транспортную систему".
Другие потенциальные точки приложения "экранопланных сил" называет А.И.Маскалик: "Экранопланы как нельзя лучше подходят для транспортных перевозок пассажиров и грузов на внутренних каботажных линиях и международных перевозках в сложном сплетении фарватеров и проливов (например Юго-Восточная Азии). Также ЭП большой грузоподъемности могут составить мощную конкуренцию паромным перевозкам, сокращая время нахождения в пути. В то же время большие перспективы сулит использование таких аппаратов различными ведомствами страны - полицией, погранслужбой, наркоконтролем, МЧС и другими".
Экономная экономика экраноплана
За разговорами об экономичности и рентабельности не стоит забывать, что в странах Европы и Америки индустрия транспорта, и в частности гражданская авиация, получает государственные субсидии. Льготы предоставлены и предприятиям тамошнего военно-промышленного комплекса, особенно имеющего гражданские программы: Boeing, EADS, Dasso и др. Таким образом, создание, развитие и эксплуатация коммерческого экранофлота невозможно без участия в этом государства. Другой вопрос - стоит ли овчинка выделки? Если отвечать на этот вопрос положительно, то некоторые экономические аспекты применения этих аппаратов в теории выглядят следующим образом.
Как считает В.П.Морозов: "В мировой практике принято проводить экономическую оценку летательных аппаратов (ЛА) по прямым эксплуатационным расходам (ПЭР), отнесенным к единице транспортной работы (произведение полезной нагрузки на рейсовую скорость ЛА). Этот критерий определяется дробью, где в числителе часовые затраты на полет, а в знаменателе произведение полезной нагрузки на рейсовую скорость. Так вот, скорость у самолета выше, чем у экраноплана, и это главное, что определяет проигрыш последнего. Конечно, его скорость можно повысить, но это приведет к увеличению и утяжелению всей конструкции, а значит, к общему ухудшению технических характеристик конструкции. Однако преимущество самолетов проявляется в идеальной схеме расчета - если оба аппарата летят без посадки с одинаковой полезной нагрузкой на расчетную дальность. Если же по пути им надо совершить две-три промежуточные посадки, то преимущество переходит к экранопланам. Этот режим с ростом числа промежуточных посадок постепенно уравнивает рейсовые скорости самолета и экраноплана. Но это идеальная схема расчета, в которой не учитывается стоимость аэродромов. Если в прямых эксплуатационных затратах учесть косвенные расходы на строительство промежуточных аэродромов, даже грунтовых, и их эксплуатационную поддержку, то преимущество амфибийных экранопланов становится очень существенным. Добавьте к этому на порядок более высокую безопасность, ведь посадочная полоса всегда под тобой во время полета".
Более оптимистичен в своих оценках М.П.Симонов: "Известно, что КПД воздушного винта примерно в 1,5 раза больше КПД винта, погруженного в воду. И если экраноплан приводится в действие воздушным винтом, то мы уже имеем выигрыш. Есть и другое свойство. Экраноплан имеет высокое динамическое качество. И если произвести расчет с использованием этих и других показателей, то получается, что экраноплану для передвижения требуется в 2-2,5 раза меньше энергии. Особенно это актуально сейчас - в эпоху удорожания топливных ресурсов".
К теоретически выкладкам М.П.Симонова добавляет практические расчеты А.И.Маскалик: "Экранопланы, разработанные нами, обеспечивают при скоростях движения до 400 км/ч дальность хода до 6000 км и расход топлива 30-40 г при перевозке одного пассажира на один километр".
Знающие люди говорят, что у энтузиастов, которые начинают заниматься экранопланами, существуют три стадии увлечения ими. Первая - восторженная: это восхищение аппаратами и обожествление патриархов экранопланостроения. Второй этап (он же иногда и последний) - пессимистичный: когда глубже вникаешь в тему, видишь проблемы и недостатки, сравниваешь с другими транспортными средствами. На третьей стадии, в процессе более глубокого изучения темы, приходит понимание - сначала робкое, но потом все более уверенное, что у этих машин есть своя эффективная ниша, уникальные качества которых востребованы практически в любой стране.
Здесь уместно вспомнить слова авиаконструктора Игоря Сикорского, когда его однажды спросили: "Будут ли вертолеты летать быстрее и выше, чем самолеты?" - "Никогда!" - ответил он. "Но я уверен, что вертолеты могут выполнять такие задачи, которые будут не под силу не только самолетам, но и любым другим летательным аппаратам!" Наверное, подобные слова полностью справедливы и для экранопланов.
Донат Москалев