СНЕЖНЫЕ САНДАЛЕТЫ. Две конструкции сандалет (рис. 13, 14), надеваемых прямо на лыжные ботинки, придумали американцы К. Херольд и Д. Мак-Дональд. Сделать себе ту или иную пару сандалет по выбору можно за несколько часов.
Подберите гладкую березовую доску толщиной 30 мм и несколько кожаных ремешков. Встаньте на доску правым ботинком так, чтобы волокна дерева проходили вдоль ботинка. Очертите карандашом его контур. То же самое сделайте для левого ботинка. Слева и справа по контурам дайте припуск 15- 20 мм, а спереди и сзади 30-40 мм.
Спрямите контур вдоль длинных сторон. Отрежьте ножовкой заготовки. Ножом тщательно остругайте нижнюю
плоскость, придав ей в середине небольшую выпуклость. На боковой поверхности сделайте пазы. Мебельными гвоздями прибейте в пазах задники и ремешки. Остается на скользящей поверхности сандалет Херольда устано
вить невысокие лезвия. Благодаря им будет легче выполнять повороты. Сандалеты Мак-Дональда имеют более ^ложную конструкцию задников и закрытых спереди носков.
В. ЗАВОРОТОВ Рис. В. РОДИНА
ЭКРАНОЛЕТ
ЭСКА-1 - это экранолетный спасательный катер-амфибия, созданный группой Молодых специалистов в Центральной лаборатории новых видов спасательной техники.
ЭСИА - аппарат на воздушной подушке, но особенной. Обычно на катера такого типа устанавливают вентиляторы, которые и создают воздушную подушку. У экраногета же она возникает за счет набегающего потока воздуха: между крылом и экраном (поверхностью) образуется избыточное давление. Оно и создает подъемную силу под крылом аппарата.
Экргнолет может стремительно скользить по водной глади озера или водохранилища, легко отрываться от воды и лететь на метровой высоте.
Экранолет оснащен 30-сильным мотоциклетным двигателем и может развивать скорость до 120 км/ч.
Подробно об экранолете ЭСКА-1 мы рассказывали в «ЮТе» № 2 за 1974 год.
Итак, предлагаем вам сделать модель экранопета.
Чертежи модели выполнены в масштабе 1: 33 от натуральной величины.
Для работы Еам потребуются: чертежная бумага, плотный картон, несколько канцелярских скрепок, кусочки пробки и прозрачная пленка. Инструменты обычные: нож или скальпель, ножницы, шило.
Модель состоит из картонного каркаса, детали которого обозначены буквами, бумажной обшивки - детали ее пронумерованы арабскими цифрами и проволочных деталей - они помечены римскими цифрами.
КОРПУС. Прежде всего изготовьте картонные детали каркаса корпуса: Б, В и шпангоуты А, Г, Д, Е, Р, С. Копировать и вырезать эти детали нужно очень аккуратно - тогда они точно подойдут друг к другу. Пользуясь схемой сборки, склейте каркас корпуса. В указанное стрелкой место вклейте кабину 19 с креслом 18 и ручкой управления V (ее основание обернуто бумажной лентой 17 на клею). По обе стороны детали Б приклейте кусочки пробки.
Теперь можно приступать к оклейке каркаса корпуса бумажными деталями, В первую очередь приклейте обшивки 9 и 16. Снизу к ним приклейте детали днища 14 и 15, а сверху - деталь 2.
По указанным на чертеже линиям сгиба согните деталь 4 1 и вставьте ее В зазоры между кабиной 19 и обшив* кой 16. Сверху наклейте деталь 4. Затем на деталь З 1 наклейте деталь 3. По-* лучившееся лобовое стекло закрепите клеем на отведенном ему месте.
КИЛЬ. Силовая часть его - каркас-- уже готова, и вам остается лишь приклеить на место обшивку 10.
СТАБИЛИЗАТОР склеивается из бумажной детали 11, внутрь которой предварительно вкладывается картон-*
Экранолетный спасательный катер-амфибия ЭСКА-1.
Разработчик: ЦЛСТ, Е.П.Грунин
Страна: СССР
Первый полет: 1973 г.
Существенным достижением конструкторов ЦЛСТ при ЦС ОСВОД РСФСР явился экранолетный спасательный катер-амфибия (ЭСКА), созданный группой молодых специалистов. Им понадобилось два года, чтобы изучить мировой опыт экранопланостроения, а затем построить и испытать пять различных конструкций и целую серию маломасштабных моделей.
Изначально конструкторы приняли условие, что экраноплан должен быть легким и одновременно прочным, технологичным в изготовлении, надежным в эксплуатации. Наконец, он должен быть дешевым. Задавшись этими, порой взаимоисключающими требованиями, конструкторы проанализировали ряд возможных вариантов и пришли к выводу, что наиболее оптимальным будет деревянный аппарат с широким применением авиационной фанеры, а также пенопласта, стеклоткани и других материалов.
Проект ЭСКА-1 был подготовлен Е.П.Груниным за период с сентября по декабрь 1972 года. В разработке так же участвовали московские инженеры А.Гремяцкий, С.Чернявский, Ю.Горбенко и Н.Иванов. В декабре 1972 года отделение ЦЛСТ, специализирующееся в обеспечении спасательных служб транспортными спасательными средствами, полностью одобрило проект и приняло его к постройке без дополнений и изменений.
Для крыла ЭСКА-1 подошел модифицированный профиль ЦАГИ Р-11-КЛАРК-У с плоским нижним обводом. Он хорошо зарекомендовал себя на исследованных моделях. Крыло имеет аэродинамическую и геометрическую крутку: относительная толщина профиля в корне крыла 10%, на конце 12,5%, а угол отклонения профиля от строительной горизонтали экранолета от корня к концу консоли уменьшается с 4,5 до 2,5°.
Крыло в плане треугольное. Положение центра тяжести на различных углах атаки и при изменении расстояния до экрана изменяется незначительно. Для поперечной устойчивости и управляемости на консолях имеются так называемые отъемные части крыла (ОЧК) — аэродинамические поверхности, оснащенные элеронами. Для облегчения транспортировки и ремонта экранолета крыло сделано в виде двух консолей, пристыкованных к лодке болтами.
Интересный факт: многие построенные к тому времени экранопланы имели прямоугольное крыло малого удлинения. Оно хотя и простое в изготовлении, но обладает двумя существенными недостатками. Во-первых, положение центра давления у него зависит от угла атаки и расстояния до опорной поверхности и колеблется в больших пределах от 15 до 65% средней арифметической хорды. Во-вторых, при обтекании такого крыла с концевыми вертикальными плоскостями-шайбами всегда образуются воздушные вихри, увеличивающие сопротивлениедвижению и ощутимо снижающие аэродинамическое качество. По этой причине конструкторы ЦЛСТ отказались от прямого крыла.
При проектировании горизонтального оперения учитывали следующее: установленное за крылом малого удлинения, оно малоэффективно при выходе аппарата из зоны влияния экранного эффекта: увеличение скоса потока за крылом приводило к тому, что экраноплан балансировался на больших углах атаки, и оперение оказывалось в невыгодных условиях обтекания. Конструкторы установили его на конце киля — самом отдаленном от крыла месте, где можно не бояться скоса потока. Размеры оперения были выбраны таким образом, чтобы запас продольной статической устойчивости позволял экраноплану летать и у опорной поверхности и на высоте.
Стабилизатор в плане — трапециевидной формы. Профиль его симметричный НАСА-0009, угол установки +5° от строительной горизонтали экранолета.
Для старта с воды ЭСКА-1 снабдили поплавками, а поверхность корпуса-лодки сделали глиссирующей. У этого аппарата максимальное сопротивление (около 70 кг) отмечалось при скорости 20-25 км/ч.
Еще одна особенность гидродинамической компоновки ЭСКА-1 — на плаву вся задняя кромка крыла была неглубоко погружена в воду и на скорости 40-50 км/ч она действовала как реданная поверхность. Основным конструктивным элементом экраноплана являлся фюзеляж-лодка. В ней размещались кабина экипажа, приборы и оборудование, топливо. Снаружи крепились консоли крыла, двигатель с воздушным винтом и киль с горизонтальным оперением.
Фюзеляж экранолета — лодка. В ней размещены: кабина экипажа, приборы, оборудование, топливо. Снаружи крепятся консоли крыла, двигатель с воздушным винтом и киль с горизонтальным оперением. Корпус обшит авиационной фанерой различной толщины: в носу — двухмиллиметровой, далее толщина постепенно увеличивается и в зоне редана достигает 7 мм. В целесообразности такого усиления убедились после столкновения с плавающей корягой. Менее прочная обшивка не выдержала бы. На бортах — фанера толщиной 2 мм. на гаргроте — 1 мм. Снаружи вся лодка оклеена слоем стеклоткани марки АСТТ(б)С1 на эпоксидной смоле. Чтобы лодка не набирала воду и имела чистую гладкую поверхность, что важно для ее обтекания, обшивка зачищена, обработана эпоксидной шпаклевкой и окрашена синтетической эмалью, а затем покрыта слоем паркетного лака.
Большая часть оборудования и приборов экранолета размещена в носу лодки: буксирный крюк, ПВД — приемник воздушного давления ТП-156 (для замера скорости и высоты полета), штырь антенны радиостанции, аккумулятор.
В середине лодки — пилотская кабина. В ней друг за другом установлены два самолетных кресла с привязными ремнями и нишами для парашютов. Заднее кресло расположено вблизи центра тяжести экранолета, чтобы центровка машины меньше зависела от пассажира. В кабине, на шпангоуте № 4, крепится щиток приборов с указателями скорости, высоты, поворота и скольжения, а также вариометром, компасом, авиагоризонтом, тахометром, амперметром, вольтметром и индикаторы температуры головок цилиндров двигателя. Кабина закрыта прозрачным фонарем. Передняя его часть неподвижно закреплена на фюзеляже, задняя — съемная. Замки фонаря позволяют легко открыть кабину. В аварийной ситуации экранолет можно быстро покинуть, сбросив фонарь.
Винтомоторная установка включает четырехтактный карбюраторный двухцилиндровый мотоциклетный двигатель М-63 мощностью 32 л. с., специальный понижающий зубчатый редуктор с передаточным отношением 1: 2,3, деревянный воздушный винт СДВ-2 фиксированного шага O1,6 м и моторную раму из стальных труб.
Конструкторы добились того, что весовая отдача аппарата составила 50%. Экраноплан проектировался как перспективное спасательное средство для оказания экстренной помощи на относительно большом (до 50 км) расстоянии от береговой спасательной станции.
Летные испытания проводились инженером А.Гремяцким, а затем летчиком А.Балуевым летом 1973 года. Первоначально были опробованы все режимы работы экраноплана: глиссирование, полет над экраном, свободный полет на высоте более 2 м. При полетах было установлено, что наиболее эффективная высота при преодолении препятствий с 50% нагрузкой до 50 м. Дальность полета с полным запасом топлива — 300-350 км. Экраноплан не только преодолевал мелководье, пороги, песчаные косы и другие препятствия, ограничивающие применение обычных водоизмещающих судов, но при необходимости был способен набирать высоту до 40-50 м и двигаться по прямой над береговыми строениями, лесом и т.д. Аппарат, рассчитанный на посадку не только на воду, но и на снег или лед, мог эксплуатироваться в любое время года.
ЭСКА-1 проработал более 4 лет в различных условиях. Его эксплуатация показала, что такой скоростной и в то же время более экономичный, чем вертолеты, аппарат мог бы использоваться в качестве патрульного, связного, санитарного, транспортного средства во многих прибрежных зонах, а также в условиях бездорожья в болотистых районах, на Крайнем Севере, в степях и т.п.
ЭСКА-1 экспонировался на одной из центральных выставок НТТМ и был отмечен бронзовой медалью ВДНХ СССР, а его создатели — знаками лауреатов НТТМ.
Модификация: ЭСКА-1
Размах крыла, м: 6,90
Длина, м: 7,80
Высота, м: 2,20
Площадь крыла, м2: 13,85
Масса, кг
-пустого: 234
-полетная: 450
Тип двигателя: 1 х ПД М-63
-мощность, л.с.: 1 х 32
Максимальная скорость, км/ч: 140
Крейсерская скорость, км/ч: 100
Практическая дальность, км: 350
Высота полета на экране, м: 0,3-1,5
Экипаж, чел: 2.
Экраноплан ЭСКА-1.
Существует мнение, что /-/ по определению несет в себе смертельную угрозу.
До /-/г. законным основанием для объявления войны считались действия агрессора, подрывающие баланс сил на мировой арене и тем самым представляющие потенциальную угрозу международной безопасности. Однако сегодня /-/.
Проводить в отношении такой страны политику сдерживания необычайно трудно, поскольку многочисленным игрокам с различными интересами приходится искать баланс между этими интересами по целому ряду направлений одновременно. Таким образом, утверждают сторонники упомянутой точки зрения, появление /-/ следует предотвращать любыми средствами – в том числе силовыми.
Однако существует и другой подход, предусматривающий различное отношение к дружественным государствам, и странам, представляющим угрозу. /-/ молчаливо согласилась с тем, что /-/, считая, что цели этих стран не противоречат нашим долгосрочным интересам. В то же время, мы решительно противодействуем /-/, стремящимся к тому же самому.
Из этого можно сделать вывод, что в основе /-/ политики в области /-/ лежит не сам факт нарушения этого принципа, а характер режима, который это нарушение допускает.
В особую категорию следует выделить "гуманитарные интервенции", осуществляемые в условиях, когда угроза безопасности /-/ носит лишь косвенный характер. Именно такая ситуация стала основанием для интервенции в /-/. Аналогичные соображения в значительной степени повлияли на решение свергнуть /-/.
В то же время акты геноцида, например, массовые убийства в /-/ и /-/, не стали основанием для гуманитарной интервенции. Сдерживающим моментом, увы, послужил тот факт, что эти события не создавали прямой угрозы другим странам.
Из рассмотренных вариантов превентивного применения силы можно сделать следующие выводы:
В стратегической доктрине справедливо подчеркивается, что изменения в международной обстановке в некоторых случаях диктуют необходимость превентивных действий.
Однако сформулировать теорию – лишь первый шаг. Общую концепцию необходимо "приложить" к отдельным, конкретным ситуациям; варианты действий следует оценивать, исходя не только из характера угрозы, но и с учетом их результатов и последствий.
Наконец, политический курс, допускающий превентивное применение силы, может обеспечить устойчивость существующего международного устройства лишь в том случае, если односторонние акции /-/ будут редким исключением, а не основополагающим правилом стратегии.
Другие крупные державы также должны воспринимать новые угрозы всерьез, и не считать, что за борьбу с ними отвечает только /-/. Все крупные государства завязаны на существующее мировое устройство. Поэтому безудержное распространение той или иной идеологии или вооружений угрожает им всем.
Задача, таким образом, заключается в том, чтобы создать эффективный мировой порядок до того, как катастрофа разразилась, а не задним числом, с учетом ее уроков."
Вопрос 2.
"Перечислите в хронологическом порядке…"
45.
Приказы в нашем деле существуют прежде всего для того, чтоб их нарушать. В моём РК в одном из кармашков лежал маленький сингапурского производства сканер, в другом – батарейки к нему…
Да невозможно засечь на поверхности сканер, работающий в восьмистах метрах под водой!
Вот… Не нарушь я тот дурацкий приказ, тут бы всё и кончилось. Сканером я засёк за люком контактное взрывное устройство, которое другим способом определить было невозможно. Я его тут же прикончил сквозь стену микроволновым "клопомором" – изначально это устройство предназначалась именно для уничтожения "жучков", но какая разница, какую схему бить: видеокамеры или взрывателя?.. В общем, я хорошо прожарил его, отослал ребят этажом выше – на всякий случай – и аккуратненько открыл люк.
Люк открылся. Я ещё пошарил сканером по ту сторону – и пустил вперёд разведку. Сам посмотрел, что же я тут такое обезвредил.
Просто ком пластита, прилепленный к дверной петле. Воткнутый в него простенький сенсорный взрыватель. Всё чертовски небрежно: человек, который это делал, делал это впервые в жизни. И при этом, похоже, отвратительно себя чувствовал. Опытный деминёр такие вещи видит.
Кроме взрывателя, в пластит был воткнут конец детонационного шнура. Всё по-дилетантски, но если бы пластит рванул, шнур наверняка бы сработал.
Я повёл лучом фонаря по шнуру, и тут же раздался голос Пая:
Прежде чем осмотреть найденный труп, мы быстро пробежались по отсекам. Люки в переборках были открыты настежь – все, кроме последнего. Он тоже был заминирован – крайне неаккуратно…
Мертвец сидел, прислонившись лопатками к стене и свалив голову набок. Ноги его, почему-то босые, были раскинуты, левая рука лежала на полу, правая – на животе. За указательный палец правой зацепился скобой маленький пистолет ПСМ. Выстрел был произведён в рот. Судя по следам на стене, это случилось дня два-три назад. Судя по виду трупа – прошло всего два-три часа. Даже с поправкой на низкую температуру в помещении…
Я подозвал дока и указал ему на несообразность. Док обещал подумать.
Одет убитый был в тёмно-синий с наплечниками свитер военного образца и пожарные брезентовые брюки. На шее висел латунный жетон с выбитым номером. Обойма пистолета была пуста.
Один из наших инженеров, пояснил док, разглядывая жетон. Миша. Жаль…
А потом я нашёл, куда шли детонационные шнуры.
Это была ещё более дилетантская бомба, но и она должна была рвануть. С вероятностью пятьдесят на пятьдесят. А рванув, она могла пробить солидную дыру в стене (килограмма четыре пластита и шесть толовых шашек по двести граммов – в замкнутом пространстве это серьёзно), и тогда в помещение стальной струёй ударит вода, мгновенно круша всё. И по взорванным люкам попадёт в обе лифтовые шахты.
В общем, инженер Миша намерен был уничтожить лабораторию, если кто-то попытается оттуда выйти наружу. Или же проникнуть снаружи…
Делая это, я поймал себя на том, что более поганого настроения у меня не было давно. Даже тогда, когда я узнал о приговоре врачей…
Одно радовало: лифт работал.
46.
Я по мере возможностей обследовал кабину и доступную часть шахты – но здесь инженер Миша умелых ручек явно не прикладывал, люк в потолке кабины не открывали много лет, а мусор с потолка не убирали никогда. Бывает же такое: долбанное разгильдяйство радует и успокаивает…
В общем, я мог просто по мусору написать пальцем: "Проверено, мин нет". И это с большой долей вероятности оказалось бы правдой.
В общем, мы решили ехать на лифте. Я решил.
– А интересно, – сказал Скиф в пространство, – если командир группы проковырял дырку в противогазе, бойцам это сделать можно?
– Нет, – сказал я. И снял маску вообще.
Я выдрал клапан ещё на спуске. Я понял, что если не сделаю этого, то сдохну. Всё-таки что-то у меня в мозгах начинало мешать жить. (Раньше я на физике загнал бы всех моих. За исключением Пая. Ну и со Скифом мы были бы наравне. Когда он в форме, конечно.) Но я думал, что снаружи увидеть, что клапан выдран, нельзя. Оказывается, можно.
(Потом я сообразил: увидеть нельзя, но можно услышать.)
Впрочем, Скиф теперь далеко не всегда бывает в форме…
До перехода в "Мангуст" он состоял в спецназе ГРУ и боевую карьеру начал в Афганистане, когда наши друзья добивали там талибов, а мы кое-что подчищали по углам. Всего у него было три десятка ходок в тылы противника – в Афгане, в Чечне, в Катаре, в Йемене, где-то ещё. Он был дважды ранен, дважды его представляли к Герою и дважды Героя не давали; Героя он получил уже в "Мангусте", но его практически тут же и разжаловали на фиг. В общем, достоинства Скифа были прямыми продолжениями его собственных недостатков… ну, или наоборот.
В спецназе им давали боевые амфетамины, а эта дрянь многим подсаживает печень. Нельзя сказать, что у Скифа процесс зашёл далеко, но пить ему много нельзя, жирное есть нельзя, да и выдыхается он последнее время довольно быстро – как боксёр после доброго хука по корпусу. Конечно, Скиф это скрывает, в поликлинической карточке всё в ажуре, но год назад его видели у Ванг Тона – это такой целитель-травник, очень дорогой и очень известный.
Я его и видел. Засёк, когда ходил за очередным пакетиком зелья для Лисы. Он меня не заметил тогда…
(На самом деле заметил, но решил, что я там на операции – Ванг Тон баловался с запрещёнными реликтовыми травками, – и быстро смылся.)
Лисе Ванг Тон помог, причём именно так, как обещал: её перестало неудержимо тянуть на спиртное, хотя при этом она могла пить. Если хотела. А могла не пить. Если не хотела. В общем, полный контроль.
Другое дело, что характер у Лисы от этого не улучшился, а скорее наоборот…
Но это уже лирика.
Лифт шёл почти бесшумно, только какая-то хрень ритмично и тихо, как часовая пружинка, щёлкала сбоку. На табло менялись цифры, начались, по-моему, с "75" и теперь уменьшались, я глазами показал на них доку, и тот пожал плечами: не знаю. Не метры, не этажи…
Фест шмыгал носом. Вероятно, ему требовалась понюшка. Или уколоться. Или ещё чего.
Потерпит.
Я не так либерален, как наше правительство. Оно решило победить наркомафию, само продавая гражданам оттитрованные чистые наркотики. Никакой химии, никаких вредных примесей. Схватился поп за яйца…
Вкратце с экранолетом «ЭСКА-1» читатели уже могли познакомиться по публикациям в «КиЯ» и , а также в журнале «Техника - молодежи» (№12, 1974). Однако за прошедшие десять лет интерес к скоростным судам с аэродинамической разгрузкой и «мотолодкам с воздушным крылом» (именно так называлась статья в ) не только не уменьшился, но и заметно возрос. Неудивительно, что к нам поступают письма с просьбой сообщить более подробные сведения и об «ЭСКА» и о тех немногих аппаратах, которые построены любителями технического творчества в разных концах нашей страны. Спортсменов-водномоторников заинтересовал опыт молодых авиаторов, сумевших практически в любительских условиях построить столь сложную летающую лодку и достаточно прочной, и очень - по судостроительным меркам - легкой. Ряд вопросов относится к использованию серийного мотоциклетного двигателя с воздушным винтом. Поэтому мы и сочли возможным «вернуться» к катеру-экранолету «ЭСКА-1».
Напомним, что он создавался в инициативном порядке молодыми инженерами существовавшей тогда Центральной лаборатории новых видов спасательной техники (ЦЛСТ ОСВОДа). Имелось в виду предложить более экономичное, чем вертолет, быстроходное амфибийное спасательное средство для патрулирования в зоне до 150 км от береговой спасательной станции. По ряду причин дальнейшие работы по доводке экспериментального образца были прекращены; серийной продукцией «ЭСКА-1» не стал. Однако все эти десять лет, вплоть до последнего времени, аппарат находился в эксплуатации (на Волге) в качестве разъездного средства; это позволяет сделать вывод о том, что конструкция его в целом оказалась достаточно работоспособной, а основные технические решения - удачными. Апробированная схема «ЭСКА-1», в свою очередь, положена в основу других аппаратов, создаваемых для народнохозяйственных целей.
По просьбе редакции об опыте создания «ЭСКА-1» - летающей лодки-экранолета с мотоциклетным двигателем рассказывает Евгений Петрович Грунин - начальник студенческого конструкторского бюро МИИГА (Московского института инженеров гражданской авиации). В настоящее время студенты под его руководством разрабатывают несколько проектов спортивных судов с аэродинамической разгрузкой, рассчитанных на скорости порядка 200 км/ч.
Остается добавить, что основы теории и устройства экранолетов в общих чертах были изложены в статьях Н. И. Белав и н а «Летающие суда-экранопланы» (), «Катера с аэрокрылом» () и «Новые экранопланы за рубежом» ().
Подробное изложение всех вопросов, связанных с проектированием и аэродинамической компоновкой «ЭСКА-1» как летательного аппарата, заняло бы много времени и места. Очевидно и то, что нет смысла приводить рабочие чертежи, углубляться в описание деталей: авторы «ЭСКА-1» далеки от мысли рекомендовать его любителям высоких скоростей для повторения «один к одному». Наверное, будет правильнее сузить задачу. Познакомим читателя не столько с самим аппаратом, сколько с подходом инженеров-авиастроителей к созданию далеко не простого по устройству быстроходного плавсредства, которое, к тому же, должно летать, да еще - летать с использованием экранного эффекта. Это может оказаться полезным всем, кто так или иначе связан с постройкой и эксплуатацией любых скоростных спортивных судов.
Гибель Кемпбэлла и Ли Тейлора, серия катастроф рекордных глиссеров и многочисленные аварии, которыми отмечена борьба за скорость на воде, показывают, что вплоть до последнего времени водномоторники плохо использовали опыт, накопленный авиацией. Лишь недавно конструкторы начали обращать самое серьезное внимание на устойчивость движения сверхскоростных судов, которые перестали быть судами. Ведь практически под рев своих форсированных двигателей спортсмены-водномоторники уже вторглись в смежную с гидродинамикой область аэродинамики.
Авиация оплатила кровью познание основных законов этой молодой науки. Стоит ли испытывать судьбу снова, действуя методом проб и ошибок, когда есть возможность поставить на службу имеющийся опыт?
Если посмотреть на современный гоночный катамаран (допустим, это будет «Куду-2», ) глазами авиаконструктора, то сразу можно сказать, что при движении на максимальных скоростях это - тот же летательный аппарат, движущийся в непосредственной близости от поверхности воды, т. е. экрана. Прикинем нагрузку на единицу мощности. Вес глиссера - 5 т, мощность- более 1000 л. с. Параллель просто напрашивается; такую же нагрузку имеют многие самолеты, например - хорошо известный «АН-2» со взлетным весом 5 т и мощностью двигателя «Аш-62», равной 1000 л. с. Вот уже тридцать лет сотни самолетов «АН-2» взлетают, летают и вновь садятся на землю, поскольку соответствующим образом спроектированы, При любых допустимых вариантах нагрузки самолет не опрокинется ни при взлете, ни в полете, ни при посадке. А есть ли такая уверенность в отношении «взлетов» и «посадок» - приводнений на волне - того же «Куду-2»? Разве случайность, что водители подобных сверхскоростных глиссеров далеко не всегда полностью используют имеющуюся мощность? Поведение взлетевшего в воздух глиссера зачастую непредсказуемо - летать его «не научили», риск велик...
Авиастроителями накоплен огромный опыт создания гидросамолетов и летающих лодок, включая огромные катамараны (с размахом крыльев 50 и более метров); при движении по воде и у поверхности воды аналогия их со скоростными глиссерами очевидна. Однако подавляющее большинство спортивных судов, рассчитываемых на скорости, скажем, 120-150 км/ч, не имеют никаких средств аэродинамической стабилизации, присущих любому летательному аппарату. Побывайте на соревнованиях в «старших» классах судов - и убедитесь в этом. Многих гонщиков до сих пор спасали высокие удельные нагрузки на площадь корпуса («крыла»), но ведь это до поры до времени.
Думаю, пора не просто «обозначить проблему», но и как-то решать ее общими усилиями авиаторов и судостроителей. И тут не кто иной, как журнал «КиЯ», должен сыграть свою организующую роль!
А пока закончим затянувшееся вступление и обратимся к опыту создания «ЭСКА-1», при конструировании которого соблюдались все классические правила самолетостроения, поскольку строили его выпускники московских авиационных вузов.
Гидродинамическая компоновка
По внешнему виду наш двухместный «ЭСКА-1» больше напоминает легкий гидросамолет - летающую лодку, чем катер. Аэродинамическая компоновка его во многом сходна с аппаратами доктора А. Липпиша (ФРГ), но принцип обеспечения продольной балансировки и схема гидродинамики старта отличны от известных конструкций его аппаратов «Х-112», «Х-133Am» и «Х-114». Применена оптимальная для движения с использованием эффекта близости экрана куполообразная (упрощенная - спрямленная) форма несущей плоскости. Для треугольного в плане крыла выбран профиль с плоской нижней поверхностью, обеспечивающий высокую продольную статическую остойчивость и хорошо зарекомендовавший себя на нескольких исследованных нами свободнолетающих моделях. Положение центра давления при различных расстояниях от экрана и различных углах атаки изменяется на таком крыле незначительно. Образование боковых вихрей имеет слабо выраженный характер.Для обеспечения поперечной устойчивости и управляемости крылья на концах имеют небольшие аэродинамические поверхности, расположенные под углом к основному крылу и оснащенные элеронами (эти части несущей плоскости сделаны съемными).
Горизонтальное хвостовое оперение установлено насколько это оказалось возможным выше и дальше за крылом. Хвостовое оперение состоит из стабилизатора с рулем высоты и киля с рулем направления.
Особую сложность представила задача обеспечения необходимой для взлета с воды высокой скорости при ограниченной мощности примененного двигателя «М-63» (32 л. с.). Представим, хотя бы в сжатом виде, ход наших рассуждений.
Аппарат оторвется от воды (и его сопротивление сразу резко уменьшится) при таком значении скорости, при котором подъемная сила крыла станет равна весу аппарата. Оценив полетный вес аппарата цифрой 450 кг и зная элементы крыла, мы легко установили, что необходима скорость около 65 км/ч. Однако, как хорошо известно из опыта постройки глиссирующих судов и гидропланов, наибольшее сопротивление воды движению («горб» на его кривой) приходится преодолевать на значительно меньшей скорости - в данном случае на скорости 20-22 км/ч, т. е. на 30% значения скорости отрыва. На таких скоростях аэродинамическая подъемная сила крыла еще незначительна, а сопротивление воды движению экранолета достигает 70 кгс. Чтобы добиться выхода его на глиссирование, надо было чисто «судостроительными» средствами обеспечить повышение суммарного аэрогидродинамического качества К (отношения подъемной силы, равной весу аппарата, к его сопротивлению) до значений порядка 450:70=6,43. Такое значение К вполне соответствует принятому в мировом гидросамолетостроение (при К
В окончательном виде кроме глиссирующего малокилеватого остроскулого корпуса фюзеляж? с поперечным и предельными реданами аппарат получил и глиссирующкэ плоскодонные nonлавки на крыльях.
Высокая скула в носовой части корпуса лодки обеспечивает хорошую всхожесть на волну (в то же время при полете, как выяснилось, остроскулые обводы вызывают ранний срыв потока, а длинный нос и высокие борта лодки ухудшают обзор). Поперечный редан, имеющийся на шп. 9 лодки, вынесен вперед от центра тяжести аппарата, в отличие от принятого правила располагать «передний» редан гидросамолетов строго под ЦТ или, еще чаще, за ЦТ. Такое положение поперечного редана позволяет облегчить выход на глиссирование на скоростях 30- 40 км/ч. Высота редана - 90 мм (опыт показал, что ее можно уменьшить до 30-45 мм; этого достаточно для выхода на глиссирование, в то же время уменьшится аэродинамическое сопротивление).
Специфика гидродинамической компоновки «ЭСКА-1» заключается в том, что в режиме глиссирования вся задняя кромка крыла находится в воде; при скоростях 40-50 км/ч она действует как хорошо известный катеростроителям поперечный редан, способствующий подъему аппарата из воды. Теперь можно сказать, что такое не совсем обычное решение оказалось удачным. При начале набора скорости волновое сопротивление увеличивается лишь незначительно; ход аппарата получается сравнительно спокойным, так как крыло «опирается» на гребешки волн (соответственно конструкция задней кромки должна быть усиленной).
При скоростях, близких к скорости отрыва, экранолет касается воды уже только одним поперечным реданом корпуса.
После отрыва аппарата от воды и выхода на режим околоэкранного полета сопротивление уменьшается в несколько раз, по сравнению с сопротивлением на «горбе» кривой, и составляет около 1В кгс. При этом аэродинамическое качество соответственно равно 450:18=25.
Конструкция экранолета
При проектировании «ЭСКА-1», как и любого летательного аппарата, к его конструкции предъявлялись жесткие, сугубо авиационные требования максимальной надежности при минимальном весе. Так, прочность корпуса - лодки, выполняющей роль стартово-посадочного устройства и одновременно - фюзеляжа, к которому крепятся консоли крыльев, винтомоторная группа (ВМГ) и хвостовое оперение с рулями, рассчитывалась на глиссирование (гидропланирование) со скоростью 70 км/ч при волне высотой до 0,7 м и посадку как на воду, так и на снег. При всем том общий вес глиссирующей лодки со всем оборудованием, вполне сравнимый с весом запалубленного двухместного прогулочно-спортивного катера, не должен был превышать ВО кг.Чтобы упростить хранение и транспортировку аппарата было решено сделать его разборным; в частности, для уменьшения поперечного габаритного размера (размаха крыла) предусмотрели разъемы в районе поплавков. Это, естественно, еще больше осложнило задачу.
При всем том мы старались, чтобы конструкция получилась простой и технологичной. В качестве основных материалов применялись дерево (сосна высшего сорта), авиафанера БП-1, пенопласт, стеклоткани и другие материалы, широко используемые при самостоятельной постройке планеров и спортивных судов. Полный вес аппарата (без экипажа и топлива) составил 230 кг.
О том, что у нас получилось, дают представление приводимые эскизы и краткие текстовые пояснения.
Узлы соединения крыльев с корпусом лодки и сами крылья рассчитывались с 6-кратным запасом прочности. Набор крыльев, район задней кромки (редана) и носок профиля сделаны из авиафанеры; снаружи крылья и элероны, как и узлы хвостового оперения, обтянуты полотном АСТ-100 , которое затем было окрашено четырьмя слоями лака НЦ-551, натягивающего ткань при высыхании, и белой алкидной эмалью. Изнутри все конструкции были прокрашены двумя слоями горячей олифы. Общий вес крыльев, включая элероны, поплавки, детали управления, получился равным 59 кг.
Набор лодки-фюзеляжа состоит из 15 шпангоутов, килевой фермы, 6 стрингеров и 12 ребер жесткости по днищу и бортам. Шпангоутные рамки собраны из сосновых реек с установкой двусторонних фанерных скуловых книц и бобышек-сухарей между ними. Шпангоуты 4, 7, 9, 12 и 15 - усиленные; они имеют вид фанерных коробчатых балок высотой до 180 мм, подкрепленных сосновыми рейками по краям и коротышами-стойками. Наиболее мощным сделан шп. 9: в этом районе присоединяются консоли крыльев, а нижняя его часть служит поперечным реданом.
Корпус обшит авиационной фанерой. Толщина днищевой обшивки в зоне редана - 7 мм; к носу толщина фанеры уменьшается до 2 мм. Борта имеют толщину 2 мм. Снаружи фанера оклеена слоем стеклоткани ACTT(6)-C 1 на эпоксидной смоле ЭД-6, покрыта алкидной белой эмалью и синтетическим лаком. Изнутри корпус пропитан горячей олифой и покрыт шаровой масляной краской.
По опыту эксплуатации можно добавить, что указанные варианты покрытия несущих поверхностей, хвостового оперения и обшивки днищевой части лодки оказались гигроскопичными; экранолет потяжелел на 40 кг, что в конце концов привело к некоторому снижению его летно-технических характеристик.
Кроме того, со временем тонкая фанера начала прогибаться под ударами волн, а это отрицательно сказалось на аэродинамике аппарата. По-видимому, более совершенной была бы стеклопластиковая конструкция.
Общее расположение и ВМГ
В носовой части лодки-фюзеляжа установлены буксировочный рым, приемник воздушного давления (для замера скорости и высоты полета), штырь антенны и отсек аккумулятора.На шп. 4 закреплен приборный щиток, на котором установлены; указатели скорости и высоты; указатель поворота и скольжения; вариометр; компас; авиагоризонт; тахометр; амперметр; вольтметр; индикатор температуры головок цилиндров двигателя; здесь же находится портативная радиостанция «Кактус» (дальность связи 2,5-3 км).
В миделевой части лодки одно за другим установлены два кресла самолетного типа с системой привязных ремней и специальными местами для размещения парашютов. Второе кресло закреплено в районе общего ЦТ экранолета; благодаря этому при полетах без пассажира (оператора) не требуется дополнительная балансировка аппарата. Кабина закрыта прозрачным фонарем; в верхней его части имеется специальный быстросъемный аварийный люк. Пол (пайол) в кабине сделан из листового полиэтилена; под ним размещаются проводка педального управления рулем направления и вал управления элеронами и рулем высоты. Слева под рулем пилота смонтирована панель с рукояткой управления двигателем и другим оборудованием.
Винтомоторная группа крепится за кабиной при помощи накладной моторамы, опирающейся на бимсы шп. 9 и 12 корпуса лодки. Моторама фиксируется тремя болтами М8 из стали 30ХГСА. На шп. 10 смонтирован топливный бак емкостью 20 л. Он подвешен на специальном ложементе и крепится металлическими лентами, обшитыми войлоком.
В нижней зоне хвостовой части лодки-фюзеляжа проходит проводка управления. На шп. 15 смонтированы узлы крепления киля и вспомогательного лонжерона крыла.
ВМГ включает четырехтактный двухцилиндровый мотоциклетный двигатель типа «М-63» мощностью 32 л. с. при 4700 об/мин; понижающий двухступенчатый шестеренчатый редуктор; деревянный воздушный винт фиксированного шага серии СДВ-2 диаметром 1,5 м; раму арочного типа, сваренную из стальных труб 0 26X24 из стали 30ХГСА.
Двигатель установлен на амортизаторах. Выбранная степень редукции (1:2,3) позволила получить частоту вращения винта 1900-2100 об/мин; при этом обеспечивается статическая тяга винта 95-100 кгс.
Штатное зажигание было заменено системой зажигания от магнето с приводом его от распределительного вала двигателя через промежуточный вал-удлинитель.
Штатные карбюраторы уже во время испытаний были заменены одним карбюратором типа «Вебер-32ДСР», что обеспечило более равномерную работу цилиндров и облегчило необходимый уровень дросселирования двигателя при различных режимах движения «ЭСКА-1».
На блоке двигателя был установлен электростартер СТ-4, передающий вращение на распределительный вал двигателя через шестерню, закрепленную на вале-удлинителе.
Общий вес ВМГ составил 70 кг.
При эксплуатации были выявлены: низкая надежность соединения распределительного вала с промежуточным валом-удлинителем; неустойчивая работа системы зажигания, обусловленная несоответствием типа магнето оборотам двигателя и сложностью регулировки; тенденция двигателя к перегреву на оборотах, близких к максимальным. Эти дефекты ВМГ потребовали длительного времени на их устранение и затрудняли ход испытаний.
Летные особенности «ЭСКА-1»
Аппарат может двигаться в четырех режимах: плавания со скоростью до 30-40 км/ч; глиссирования со скоростью до 50-60 км/ч; околоэкранного полета на высоте от 0,3 до 3 м со скоростью 100-140 км/ч и свободного полета вдали от экрана на высоте 100-300 м со скоростью 120-130 км/ч.Экранолет имеет достаточно высокие характеристики управляемости и Маневренности при штилевых условиях и ветре не сильнее 5-10 м/с. Управляемость и маневренность при скорости ветра 10-14 м/с при движении в режиме плавания недостаточны из-за малой эффективности воздушного руля и отсутствия гидродинамического руля (установлен позднее).
Наиболее экономичным является режим околоэкранного полета; при этом зафиксирована и наибольшая достижимая скорость.
Фактически скорость отрыва от воды при взлете колеблется от 60 до 70 км/ч в зависимости от загрузки аппарата, состояния водной поверхности и направления ветра. После отрыва от воды заметна тенденция к некоторому (до 1,0-1,5 м) набору высоты за счет избытка мощности при резком уменьшении сопротивления движению. Аппарат отрывается от воды мягко, выходит на «режим экрана» плавно; при этом не требуется каких-либо усилий для удержания равновесия и направления.
Момент выхода на высоту околоэкранного полета характеризуется как бы «зависанием» аппарата в воздухе, т. е. таким положением, при котором отклонение руля высоты на кабрирование ведет лишь к некоторому увеличению угла атаки аппарата, но не вызывает существенного увеличения высоты движения. Рыскания по курсу, отмечаемые на режиме глиссирования, исчезают; аппарат послушно реагирует на отклонения элеронов увеличением крена и плавным разворотом в сторону крена. Эффективность маневрирования достаточно высока, что позволяет выполнять полеты на высотах до 3 м над извилистой рекой шириной 120-150 м.
Для приводнения достаточно уменьшить обороты двигателя до минимальных (или выключить двигатель на высоте околоэкранного полета) и уменьшить высоту движения до касания поверхности воды реданной частью корпуса лодки. Небольшая волна сказывается на мягкости приводнения и может привести к серии легких «подскоков».
Как взлет - «выход на экран», так и приводнение проще всего выполнять при встречном ветре; это значительно сокращает время и дистанцию пробега.
Установлено, что положение ЦТ не имеет столь важного значения, как на самолете; наиболее устойчиво аппарат ведет себя при центровке в районе 38-40% САХ (средняя аэродинамическая хорда), т. е. недопустимо «задней» для обычного самолета.
Примечания
1. Имеется в виду, что «задний» редан - это транец, кормовой обрез корпуса лодки.2. Ткань на основе льна; обычно покрытие из нее сшивают в виде чехла, который натягивается на заранее собранный каркас. Применяется обычно для простейших летательных аппаратов (планеров), рассчитываемых на скорости до 200 км/ч.
