Экраноплан Пеликан

Проект тяжелого транспортного летательного аппарата
Pelican - проект тяжелого транспортного летательного аппарата, использующего экранный эффект, исследуемый концерном Boeing (исследовательское подразделение Phantom Works).

Полное название - Pelican ULTRA (Ultra Large Transport Aircraft - сверхбольшой транспортный ЛА).
Примечательной особенностью концепции и проекта "Пеликан-Ультра" является то, что в отличие от советского проекта (концепции) экраноплана, который рассчитывался и

конструировался для действий с поверхности воды гидроаэродромов (взлет/посадка), американский проект изначально задумывался как летательный аппарат, способный действовать с обычных ВПП наземных аэродромов и полностью совместимый с существующими аэродромными погрузочно-разгрузочными системами, что существенно облегчает технические решения по энерговооруженности, прочностным и другим характеристикам аппарата, существенно расширяет операционные перспективы "Пеликан-Ультра".

Концепция американского сверхтяжелого экраноплана изучается специалистами дочерней фирмы корпорации "Боинг" - компании Boeing Phantom Works.
Эксперты компании предварительно провели сравнительное изучение характеристик, экономических и технико-операционных возможностей военного и коммерческого вариантов супербольшого летательного аппарата легче воздуха - тяжелого дирижабля и его гибрида с самолетом - ультрабольшого летательного аппарата и пришли к выводу о перспективных преимуществах тяжелых экранопланов.

Программа "Пеликан-Ультра" предусматривает НИОКР, экспериментальную проработку и создание проекта суперэкраноплана со следующими характеристиками: полетный вес 2700 тонн (5,9 млн. фунтов), полезная нагрузка 1280-1300 тонн (до 200 контейнеров в варианте коммерческого/военного контейнеровоза); крейсерская скорость полета 250 узлов (490 км/ч); трансокеанская беспосадочная дальность полета; основные размеры: длина корпуса - 122 м, размах крыла - 152 м, восемь (четыре спаренных) турбовинтовых двигателей противоположного вращения винтов-движителей; общая мощность двигателей - 60-80 тыс. л/с (44700-59600 KW); двигатели размещаются попарно в четырех крыльевых гондолах-обтекателях; максимальный запас топлива - 1000 тонн.

"Пеликан-Ультра" и подобные ему аппараты способны длительно летать на высотах над поверхностью моря/земли в пределах 7-17 м (20-50 футов), но также способны на крейсерские полеты на высотах свыше 6000 м (20 000 футов), что позволяет им избегать погодного воздействия, высоких наземных преград, холмов и гор, морских волн.
Это показали исследования и расчеты такой характеристики, как аэродинамическое качество - соотношение подъемной силы к лобовому сопротивлению воздуха в зависимости от высоты полета для трех вариантов среднеразмерных транспортных экранопланов с полным взлетным весом 1600, 2700 и 4500 тонн.

Программа рассчитана на период до 2015 года как программа создания потенциально многофункционального коммерческого и военного тяжелого экраноплана - транспорта для экономичных ускоренных трансокеанских беспосадочных коммерческих перевозок, военно-стратегических перебросок войск/техники на удаленные ТВД. Предусматривается создание проекта рабочего образца экраноплана и его технического проекта для серийного производства.

 

 

ВОЕННОЕ И КОММЕРЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Концепция/проект "Пеликан-Ультра" заинтересованно и активно поддерживаются коммерческими кругами США и военными руководителями всех видов и родов ОВС страны, включая ВВС/ВТА, КСП (командование стратегических перебросок), ВМС и морскую пехоту (КМП).

Прежде чем остановиться на нынешней версии проекта "Пеликан-Ультра", специалисты корпорации "Боинг" рассмотрели и отвергли несколько вариантов инновационных транспортных средств тяжелых классов от проектов экранопланов (WIG) морского и наземного базирования, гибридных воздушных аппаратов (дирижаблей/самолетов) и быстроходных морских транспортов.
Хотя скорость хода перспективных крупнотоннажных морских контейнеровозов новых поколений традиционной конструкции увеличивается примерно до 26 узлов (около 48 км/ч), эта тенденция, по оценкам экспертов "Боинга", имеет пределы, лимитирована по параметрам скорости хода и размерениям судов.

Дирижабли хотя и эффективны на низких скоростях при способности к зависанию и "ожиданию", но, как показали исследования, по сравнению с экранопланами у них много недостатков - огромные размеры и малая скорость полета, большое лобовое сопротивление воздуха, подверженность ветровому воздействию, зависимость от погодных условий. Помимо прочего для них трудно проектировать специфические системы перевалки (погрузки-разгрузки) грузов.

Морские экранопланы, действующие с воды, по оценке экспертов "Боинга", также неприемлемы из-за особенностей операций с воды и повышенных требований к конструированию.
Для них типичны требования конструкции крыла с пониженным коэффициентом, горизонтального стабилизатора большой площади и размерений, мощных двигателей для обеспечения эффективного взлета с поверхности воды. В совокупности все эти негативные элементы существенно снижают ценность морского экраноплана, делают его малоэффективным аппаратом в полете в "свободном воздухе".

Наземный экраноплан считается экспертами "Боинга" наилучшим вариантом создания эффективного тяжелого летательного аппарата большой грузоподъемности, тем более при наличии все более совершенных, надежных многократно дублируемых систем управления его операциями с земли, дающих конструкторам возможность обойти повышенные конструктивные требования, выдвигаемые для действий с поверхности воды и на воде. Это, в свою очередь, позволяет сделать фюзеляж значительно легче, крыло экраноплана с более высоким коэффициентом (соотношением длины-ширины), снизить мощности двигателей для взлета с наземных ВПП.

Для более четкого и полного определения сравнительных качеств суперэкраноплана "Пеликан-Ультра" по отношению к альтернативным летательным аппаратам и морским судам компания "Фантом Уоркс" разработала свой стандарт проектных технико-экономических расчетов - простой расчет соотношения скорости и топливной эффективности.
При этом крейсерская скорость аппарата легко адаптируется для сравнений, а топливная эффективность рассчитывается из соотношения величины полезной нагрузки к расходу топлива.

Этот стандарт и метод дают интегрированные показатели аэродинамической, конструктивной и пропульсивной эффективности и позволяют добиться сравнительных показателей в соотношении 1:1 даже в случае сравнений с быстроходным "неаэродинамическим" морским транспортом "FastShip Atlantic".

Результаты таких расчетов в компании показывают, что для таких среднеразмерных экранопланов, как аппараты по концепции "Пеликан", с взлетными весами 1600, 2700, 4500 тонн, эффективность при полете в моде WIG на высоте 7 м (20 футов) над поверхностью моря практически одинакова с эффективностью сравнимых по загрузке дирижаблей, но скорость полета экранопланов при этом больше в два-три раза, чем дирижабля.

Эффективность среднеразмерного экраноплана при полете в моде WIG на высоте 6000 м (20000 футов) в грубом приближении почти одинакова с эффективностью обычного авиалайнера "Боинг-747-400Ф" (при величине скорости экраноплана, равной примерно 80% крейсерской самолетной).
Этот авиалайнер ("747-400Ф" сам по себе высокоэффективен в классе самолетов, обеспечивая транспортировку 0,5 кг груза при расходе 1 кг топлива с крейсерской скоростью 490 узлов (908,5 км/ч). Расчеты показывают, что более крупные транспортные самолеты, такие как европейский "Эйрбас-А-380-800Ф", могут лишь незначительно повысить эффективность по этому показателю.

Аналитики корпорации "Боинг" прогнозируют, что к 2020 году потребности в коммерческих транспортах класса "Пеликан-Ультра" могут достигнуть 1000 единиц, даже в том случае, если объемы авиационных грузоперевозок к тому времени возрастут вдвое и будут занимать долю в 2% на мировом коммерческом рынке грузоперевозок.

Военные требования и потребности в эффективных и сравнительно недорогих транспортных средствах в настоящее время и в перспективе могут вполне удовлетворяться военно-транспортными экранопланами разных классов, типов и назначений от тактического до стратегического.
Поэтому руководящие военные круги США практически безоговорочно поддерживают проект военно-транспортного экраноплана класса "Пеликан-Ультра" и меньших размерений, рассчитывая компенсировать значительный недостаток имеющихся и планируемых самолетных транспортных средств для обеспечения плановых и регулярно возникающих, особенно при необходимости быстрого реагирования, потребностей военно-стратегических трансокеанских перебросок войск при возникновении угроз национальной безопасности США на удаленных ТВД.

Этот недостаток, по оценке руководства ВВС/ВТА США, ощущается даже при наличии в составе ВТА свыше 1200 военно-транспортных самолетов для дальних оперативных перебросок войск, вооружений, боевой техники, предметов снабжения, что наглядно показала последняя война США и коалиции в Ираке, продолжающаяся с неснижающимся напряжением с 20 марта 2003 г.

 

 

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Концепция и проект экраноплана корпорации "Боинг" предусматривают создание массивного по размерениям корпуса, размаху/площади крыла и хвостового оперения летательного воздушного аппарата - моноплана обычной консольной конструкции.
Негерметизированный двухпалубный фюзеляж огромных размеров и объемов конструируется для транспортировки грузов в стандартных морских контейнерах, размещаемых во внутренних объемах, а также в грузовых отсеках у оснований горбылеобразных массивных крыльев.

В фюзеляже кавернозной конструкции контейнеры располагаются на главной палубе в два ряда (слоя) по высоте; на верхней палубе - в один ряд (слой). Верхняя палуба оснащается погрузочно-разгрузочными устройствами, позволяющими также загружать по 20 контейнеров в грузовые отсеки каждого крыла (40 контейнеров в крыльях).
Носовая часть фюзеляжа вытянутой, в плоскостной проекции прямоугольной формы, оснащена огромной петлевой дверью, позволяющей проводить погрузочно-разгрузочные операции. Обычная герметизированная полетная (пилотажная) палуба размещается в верхней части носа аппарата в виде блистерного выступа над обшивкой носа.

В нижней части корпуса практически на всю его длину размещаются колесные шасси из 76 (38 пар в двух параллельных рядах) убирающихся самолетных колес; каждое колесо состоит из двух связанных воедино (сдвоенных) шин; опоры шасси - на каждой паре управляемых колес, что обеспечивает повышенную маневренность экраноплана на ВПП, некоторую способность посадки при боковом ветре; множественность и протяженность колесной системы шасси обеспечивает пониженную равномерную нагрузку на шасси и ВПП при посадках и взлете, практически одинаковую по уровню давления, принятому для современных наземных аэродромных ВПП.

Протяженное на всю длину корпуса аппарата шасси означает, что "Пеликан" не может взлетать обычным способом (взмывать), а должен плавно подниматься над ВПП, например как бомбардировщик Б-52.
Это обстоятельство одновременно выдвигает важное требование оснащения крыльев на всю длину закрылками-дефлекторами для обеспечения эффективного взлета и посадки. Необычные особенности взлета/посадки в совокупности с требованием полномасштабных закрылок - дефлекторов означает, что от конструкторов требовалось создать обыкновенную самолетную платформу, а не "летающее крыло", объединенное с корпусом.

Внешние секции крыльев (общего крыла) со средней аэродинамической хордой длиной почти 30,5 м и "опционным" размахом от 120 до 190 м сконструированы с ниспадающим вовне уклоном для повышения экранирующего эффекта (WIG-performance/effect) в полете.

Оконечные части внешней секции крыльев выполнены поворотными на петлевых устройствах для их подъема при взлете и посадке. Эти внешние части (оконечности) крыльев могут поворачиваться почти на 90 градусов для обеспечения передвижений аппарата при наземных операциях.
Складывающаяся конструкция оконечностей крыльев является потенциально "критическим" аспектом проекта экраноплана. По расчетам конструкторов корпорации "Боинг", необычно большой размах крыльев - это главная, "ключевая" проблема для экраноплана.
Это положение подтверждает старший менеджер корпорации Джон Скорупа, отвечающий за вопросы развития перспективных стратегических средств военного воздушного транспорта и танкеров-заправщиков, который подчеркивает: "Размах крыльев экранопланов - проблема "номер один".
Летательный аппарат с гигантским размахом крыльев может показаться абсурдным (с точки зрения аэродромного обеспечения операций), но это не так. Для нашего экраноплана "Пеликан-Ультра" имеется целый ряд военных аэродромов которыми он может воспользоваться".

Важной считается и проблема хвостового оперения. Особенность конструкции "Пеликан-Ультра" "Боинга" в том, что в отличие от Т-образной конструкции других проектов экранопланов, "Пеликан" имеет низко расположенный горизонтальный стабилизатор для снижения структурных веса и комплексности и высокий киль.

Т-образный хвост на аппаратах WIG применяется тогда, когда требуется свести к минимальным значениям дестабилизирующие вариации при скосах обтекающего воздушного потока под углом вниз с повышением высоты полета - при наборе высоты. Прогресс в развитии внедряемых в "Пеликан" автоматизированных систем управления и контроля полета позволит в проекте WIG "Пеликан-Ультра" избежать подобных неприятностей.

Силовую установку "Пеликан-Ультра" суперэкраноплан планируется оснащать 8 мощными (четырьмя спаренными) турбовинтовыми двигателями с противоположным вращением пропеллеров-движителей, размещаемыми в 4-крыльевых гондолах - обтекателях. Общая мощность силовой установки для разных весовых вариантов аппарата составит, по расчетам, величину в пределах 60000-80000 л/с (44700-59600 KW), что достаточно для взлета, набора необходимой высоты (эффекта экрана - надповерхностной подушки) и полета на большие расстояния.
Для морских экранопланов, взлетающих с поверхности воды, для преодоления силы "прилипания" воды к корпусу, отрыва его от воды и набора высоты крейсерского полета требуются большие мощности двигателей, чем в крейсерском полете в моде WIG, поэтому при полетах на большие расстояния в этой моде некоторые двигатели могут попеременно выключаться из работы для экономии моторесурса и топлива.

По результатам исследований специалистов "Боинга", потенциальными кандидатами в состав силовой двигательной установки "Пеликан-Ультра" могут стать морские газотурбинные установки LM 6000 на базе турбин CF-6 корпорации General Electric или перспективные варианты турбовинтовых двигателей на базе двигателя GE-90 той же корпорации.

Как предполагается, "Пеликан-Ультра" большую часть полета будет проводить на высотах от 20 до 50 футов (7-17 м) над поверхностью моря, но будет обладать способностью для крейсерского полета на высотах до 6-7 км (20 000 футов) для избежания высоких препятствий и - особенно - плохих погодных условий.

 

 

ОСОБЕННОСТИ ОПЕРАЦИЙ В МОДЕ WIG

Особенности и преимущества полета в моде WIG полностью меняют аэродинамическое качество и крейсерские свойства аппарата "Пеликан" на разных высотах. Так, при полете в свободном воздухе за пределами экранирующего эффекта "Пеликан" будет обладать оценочным аспектным коэффициентом L/D со значением порядка "21".
Полет среднеразмерного (среднетоннажного) WIG категории "Пеликан-Ультра" на высоте порядка 20 футов (6,5-7 м) значительно изменяет достаточно "умеренный" аспектный коэффициент крыла около "5,4" до эквивалента "15,8", а эффективный размах крыла возрастает со 152 м до 245 м.
При этом в одинаковой степени коэффициент L/D поднимается в значениях с "21" до "36". Экономическая эффективность WIG "Пеликан-Ультра" зависит от высоты и дальности полета. Полет на малых высотах в плотном воздухе снижает скорость аппарата; тем не менее эксперты корпорации "Боинг" считают, что при этом прямые операционные расходы (DOC - direct operational costs) вполне оправданны и приемлемы.
Фундаментальным экономическим преимуществом аппаратов WIG давно признана их способность летать на большие и сверхдальние расстояния с большой полезной загрузкой и на высоких скоростях. По расчетам корпорации "Боинг", значительный экономический эффект по параметру DOC достигается при полетах аппарата в моде WIG на расстояния в 3000 морских миль (5550 км).

По расчетам экономистов, разница (положительная) для показателя DOC (доллар/тоннокилометр) начинает существенно возрастать с увеличением дальностей полета с грузом за пределы 11 100 км. При полетах на расстояния до 18 500 км показатель DOC наиболее резко возрастает при повышении высоты крейсерских полетов в моде WIG в высотный диапазон примерно от 30 до 80 футов (10-25 м).

Несомненно, что создание суперэкраноплана огромных размеров и веса таит в себе значительные технологические риски, которые необходимо выявить и принять меры к их минимизации, для чего потребуются дополнительные исследования и эксперименты. Для получения более точных данных требуются дополнительные технико-экономические и другие исследования и обобщение опыта практического использования реальных аппаратов WIG.

 

 

ВЫВОДЫ

Экранопланам открывается большое военное и коммерческое будущее. Реализация концепции и проекта тяжелого экраноплана "Пеликан-Ультра" в США может в ближайшее десятилетие расширить глобальные военные возможности ускоренных оперативных и стратегических перебросок экспедиционных войск (сил), боевых и обеспечивающих их действия средств в любой район мира.
В перспективе экранопланы тяжелого класса вполне могут быть оборудованы как воздушные платформы ударного и оборонительного оружия, в том числе в составе НПРО - стартовые платформы управляемых ракет различного назначения, включая противоракеты ПРО, мощные лазерные и на иных физических принципах ударные/оборонительные системы поражения космических, воздушных, наземных и морских целей/объектов.

Есть основания предполагать, что экранопланы тяжелого и ультратяжелого класса могут быть успешно применены в качестве своеобразных "стратосферных космодромов" - стартовых платформ для запуска в космос с любой наиболее выгодной точки земного шара самых тяжелых космических аппаратов для научных исследований межпланетного пространства, практического освоения открытого космоса.
Такая стратосферная платформа могла бы стать более экономически и технически рентабельной и эффективной, чем наземные, морские или самолетные стартовые платформы.

Россия располагает уникальными научно-технологическими и экспериментальными наработками в области экранопланов. Есть прямые основания востребовать эти инновационные достижения и воплотить их в реальные технологии, работающие на экономику, науку и оборону



Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Превосходный лайнер Regal Princess в ближайшее время обещает стать любимцем всех поклонников...
Самый новый лайнер во флоте Princess Cruises.13 июня 2013 года в английском Саутгемптоне прошла...
Круизный лайнер Ruby Princess построен в Италии в 2008 году по заказу круизной корпорации Princess...
Один из самых крупных судов компании, современный круизный лайнер Sapphire Princess построен в...