Статья посвящена одному из самых масштабных и перспективных проектов отечественного экранопланостроения — транспортному экраноплану взлётной массой до 5000 тонн, известному под образным названием «Три богатыря». Разработка велась в тесном сотрудничестве с НПО «Энергия» и американской компанией «Аэрокон», однако, несмотря на проработанность концепции, проект так и остался на бумаге. Ниже представлен детальный анализ технических решений, задач и причин, по которым эта революционная машина не увидела свет.
Содержание:
Предпосылки и цели разработки
Инициатива по созданию сверхтяжёлого транспортного экраноплана возникла на фоне появления сообщений о планах совместных работ с американской фирмой «Аэрокон». Поскольку формального технического задания на тот момент не существовало, основной целью проработки стало определение общей аэрогидродинамической компоновки и ключевых характеристик аппарата. При этом акцент делался не на детализацию конструкции под конкретные задачи, а на универсальность платформы: удобство погрузки-разгрузки крупногабаритной техники, возможность размещения груза как внутри корпуса, так и на внешней подвеске.
Ключевыми задачами при проектировании были:
- выбор проверенной схемы аэрогидродинамической компоновки, максимально раскрывающей преимущества крупноразмерных экранопланов;
- обеспечение высокой амфибийности для круглогодичной эксплуатации с возможностью выхода на необорудованный берег;
- оптимизация силовой установки для баланса между стартово-посадочными характеристиками и экономичностью крейсерского полёта.
Инновационное «ноу-хау»: система динамической подушки
Одной из главных особенностей проекта стала новая схема создания динамической воздушной подушки. Инженерам удалось интегрировать двигатели стартовой силовой установки непосредственно в корпус аппарата, одновременно повысив эффективность поддува. Это решение позволило увеличить высоту подъёма при снижении энергозатрат.
Дополнительные преимущества новой схемы поддува:
- отказ от мощного вынесенного пилона, создающего значительное аэродинамическое сопротивление;
- устранение дестабилизирующих изгибающих и центровочных моментов;
- улучшение обзорности из кабины экипажа за счёт освобождения боковых корпусов-скегов от внешних конструкций.
Исторический контекст: этапы развития экранопланов в СССР и России
Развитие экранопланной тематики в нашей стране прошло несколько ключевых этапов:
- 1942–1962 гг. — фундаментальные исследования: получение экспериментальных данных, изучение физики экранированного полёта, создание математических моделей и испытания первых самоходных моделей.
- 1962–1965 гг. — постройка и испытания натурного экспериментального экраноплана «КМ», который до сих пор остаётся самым крупным и тяжёлым экранопланом в мировой истории.
- 1965–1979 гг. — активная фаза: создано более десяти опытных образцов массой от 1,5 до 500 тонн, начата разработка военных модификаций «Орлёнок», «Лунь», «Коршун» для ВМФ.
- 1980–1991 гг. — внедрение экранопланов первого поколения в эксплуатацию, начало работ над аппаратами второго поколения.
- 1991 г. — настоящее время — сворачивание военных программ в связи с конверсией, попытки переориентации на гражданское и коммерческое использование.
Накопленный ЦКБ по СПК потенциал теоретически позволял разрабатывать экранопланы водоизмещением до 5000 тонн, однако политические и экономические реалии 1990-х годов не позволили реализовать этот задел.
Сотрудничество с НПО «Энергия»: мобильный ракетно-космический комплекс
Основной целью совместной работы с НПО «Энергия» стала проработка концепции мобильного ракетно-космического комплекса на базе экранопланов. Предполагалось, что такая система обеспечит ряд стратегических преимуществ:
- отказ от дорогостоящей наземной инфраструктуры подготовки пусков;
- возможность посадки в необорудованных районах, включая равнинные территории без аэродромов;
- запуск ракет из любой точки планеты, в том числе в экваториальной зоне;
- повышение энергетической эффективности ракет-носителей за счёт старта с высоты 8–10 км.
В рамках научно-исследовательской работы ставились следующие задачи:
- Оценка принципиальной возможности использования экранопланов в составе мобильного РКК.
- Проработка конструктивных схем размещения ракет космического назначения.
- Формирование предварительного облика и технических характеристик носителей.
- Определение этапности, стоимости и сроков реализации проекта.
- Выявление проблемных вопросов и путей их решения.
Четыре направления применения экранопланов
Техническое задание предусматривало четыре основных сценария использования разрабатываемых аппаратов.
Направление I: Воздушно-космический комплекс
Экраноплан-носитель доставляет ракету космического назначения с прибрежной базы в заданную акваторию старта и осуществляет пуск на высоте 9–12 км при скорости 700–900 км/ч. Комплекс включает сам экраноплан, ракету и контейнер с оборудованием для заправки и пуска. Дальность доставки может составлять от 3 до 12 тысяч километров, масса полезной нагрузки — 300, 500 или 900 тонн. Отделение ракеты предполагалось как в «горячем» варианте (с работающими двигателями), так и в «холодном» (с последующим запуском).
Направление II: Мобильный ракетно-космический комплекс наземного базирования
Серия экранопланов обеспечивает доставку ракеты, пускового оборудования и персонала в любой район с возможностью выхода на пологий берег. Масса транспортируемых модулей — от 300 до 1000 тонн, масса заправленной ракеты — до 450 тонн. Удалённость района старта от базовой точки — до 12 000 км.
Направление III: Перевозка негабаритных грузов
Экранопланы предназначены для транспортировки крупногабаритных блоков ракет-носителей с заводов-изготовителей (Самара, Москва) на космодромы Плесецк и Байконур, а также в морские порты. Характеристики грузов варьируются: от одиночных цилиндров диаметром 8 м и длиной до 80 м до стартово-стыковочных блоков массой до 150 тонн. Прорабатывались варианты как сезонной, так и круглогодичной эксплуатации.
Направление IV: Морское базирование
Доставка ракет типа «Энергия», «Энергия-М» и других грузов с берегового технического комплекса на плавучую стартовую платформу. Масса перевозимого груза — до 600 тонн, с защитным кожухом — до 800 тонн. Основной маршрут проходит над морем в экранном режиме.
Аэрогидродинамическая компоновка и конструктивные особенности
За основу была принята схема «составное крыло» с центропланом малого удлинения (λ = 0,6) и V-образным хвостовым оперением. Данная компоновка обеспечивает:
- высокое аэродинамическое качество в крейсерском полёте у экрана;
- возможность создания аппаратов массой до 5000 тонн;
- эффективную работу системы динамической подушки на всех режимах;
- использование мягких пневмобаллонов на боковых корпусах-скегах для амфибийных операций;
- безопасный «горячий» старт ракеты за счёт разнесённого хвостового оперения;
- удобство размещения и погрузки крупногабаритных грузов;
- возможность полёта вне экрана на высоте до 12 км.
Конструктивно экраноплан включает центроплан с отклоняемыми закрылками, боковые корпуса-скеги с пневмобаллонами, пилоны с двигателями главной силовой установки, оснащёнными поворотными насадками для управления вектором тяги. Газы двигателей, направляемые под крыло, формируют зону повышенного давления — динамическую воздушную подушку, снижающую сопротивление и обеспечивающую подъём.
Консоли составного крыла (удлинение λ = 3,5) оборудованы элерон-закрылками, концевыми шайбами и интерцепторами для путевого управления. Топливо размещается в герметичных кессонах крыла, в районе центра масс. В корпусах-скегах предусмотрены помещения для экипажа и обслуживающего персонала, в центроплане — отсек для полезной нагрузки.
Силовая установка
Главную силовую установку составили двухконтурные турбовентиляторные двигатели НК-44, разработанные Самарским ГНПП «Труд». Предприятие обладает полувековым опытом создания авиационных двигателей большого ресурса и четвертьвековым — по адаптации силовых установок для экранопланов «Орлёнок» и «Лунь».
Лётные характеристики рассчитывались на основе испытаний моделей в аэродинамической трубе СибНИА с последующим пересчётом на натурные масштабы по авиационным методикам. При полёте вне экрана аэродинамическое качество снижается, что требует работы всех двигателей, особенно на начальном этапе с максимальной взлётной массой. Набор высоты целесообразно выполнять в конце полёта, после выработки основной части топлива, когда масса аппарата снижается на 18–22%.
Варианты полезной нагрузки по типоразмерам
Экраноплан №1 (взлётная масса 1100 т) может транспортировать:
- блок «Ц» ракеты «Энергия» (100 т, 60×8 м) на верхней поверхности центроплана со смещением в корму;
- ракету РКН-3 (25×3,9 м) с двумя контейнерами (22×3,6 м), общая масса груза — 300 т;
- два блока «А» ракеты «Энергия» (по 50 т, 40×4 м), размещаемых симметрично;
- стартово-стыковочный блок «Я» (150 т, габариты 10×20×5,2 м).
Экраноплан №2 (взлётная масса 1900 т) дополнительно способен перевозить:
- ракету-носитель «Энергия-М» (280 т, 50×16×8 м) в диаметральной плоскости;
- ракету РКН-2 (35×3,9 м) с двумя контейнерами (30×3,6 м), общая масса — около 500 т.
Экраноплан №3 (взлётная масса 3500 т) расширяет возможности за счёт:
- ракеты «Энергия» с блоком «КЧ» и стыковочным блоком «Я» (600 т, 60×18×17 м), размещаемой «задом наперёд» для оптимизации центровки;
- ракеты РКН-1 («Зенит», 60×3,9 м) с двумя контейнерами (45×3,6 м), общая масса нагрузки — 900 т.
Крепление грузов осуществлялось через штатные транспортировочные узлы с усиленными ответными элементами на корпусе экраноплана. Погрузочно-разгрузочные операции предполагалось выполнять компактными специализированными средствами, доставляемыми вместе с грузом.
Основные тактико-технические характеристики
Экраноплан №1:
- Взлётная масса: 1100 т
- Масса снаряжённого: 550 т
- Масса полезной нагрузки: 300 т
- Масса топлива: 250 т
- Габариты (Д×Ш×В): 76×74×17 м
- Площадь крыла: 1600 м²
- Крейсерская скорость у экрана: 650 км/ч
- Крейсерская скорость при наборе высоты: 700 км/ч
- Дальность полёта с внешней нагрузкой: 3700 км
- Дальность полёта с внутренней нагрузкой: 4500 км
- Мореходность (старт/крейсер): 3 / 4 балла
- Силовая установка: 5 × НК-44
- Практический потолок: 6000 м
Экраноплан №2:
- Взлётная масса: 1900 т
- Масса снаряжённого: 910 т
- Масса полезной нагрузки: 500 т
- Масса топлива: 490 т
- Габариты (Д×Ш×В): 92×91×22 м
- Площадь крыла: 2500 м²
- Крейсерская скорость у экрана: 700 км/ч
- Крейсерская скорость при наборе высоты: 750 км/ч
- Дальность полёта с внешней нагрузкой: 4500 км
- Дальность полёта с внутренней нагрузкой: 5500 км
- Мореходность (старт/крейсер): 4 / 5 балла
- Силовая установка: 9 × НК-44
- Практический потолок: 6000 м
Экраноплан №3:
- Взлётная масса: 3500 т
- Масса снаряжённого: 1600 т
- Масса полезной нагрузки: 900 т
- Масса топлива: 1000 т
- Габариты (Д×Ш×В): 111×116×27 м
- Площадь крыла: 3900 м²
- Крейсерская скорость у экрана: 800 км/ч
- Крейсерская скорость при наборе высоты: 750 км/ч
- Дальность полёта с внешней нагрузкой: 7000 км
- Дальность полёта с внутренней нагрузкой: 7500 км
- Мореходность (старт/крейсер): 4 / 5–6 балла
- Силовая установка: 15 × НК-44
- Практический потолок: 5000 м
Технологии эксплуатации в составе ракетно-космических комплексов
Реализация Направления I (ВКК)
Перед вылетом проводится разведка и прокладка трассы с акцентом на морские участки для максимизации дальности в экранном режиме. Погрузка ракеты осуществляется на береговой базе. Полёт выполняется у экрана или на высоте до 6000 м. При необходимости предусмотрена промежуточная заправка — на плаву или в воздухе, причём последний вариант предпочтительнее из-за меньших ограничений по массе.
В районе пуска экраноплан набирает высоту: модели №1 и №2 — до 6000 м собственными силами, №3 — до 5000 м. С дополнительной подработкой ЖРД возможен старт с высоты до 12 000 м. Заправка ракеты топливом производится за 5 минут до пуска. Отделение ракеты прорабатывалось в двух вариантах — «горячем» и «холодном», с возможным поворотом в вертикальное положение с помощью аэродинамических поверхностей или парашютной системы.
Реализация Направления II (МРКК)
Маршрут планируется с учётом навигационного обеспечения и точек заправки. Стартовые и финишные точки могут располагаться как на воде, так и на ровных участках суши длиной 3–5 км. Выход на берег требует уклона не более 5° и грунта типа суглинок или глина для защиты пневмобаллонов. Три типоразмера экранопланов обеспечивают круглогодичную доставку модулей массой до 1000 т на расстояние до 12 000 км.
Реализация Направления III (Перевозка блоков РКН)
В районе Самары взлёт и посадка возможны летом на Куйбышевском водохранилище, зимой — в прилегающих степях. В морских портах операции выполняются на воде. На Байконуре требуется разведанный ровный участок степи длиной 3–5 км. Основные трассы проходят над сушей на высоте 4–5 км, средняя протяжённость — около 2000 км.
Реализация Направления IV (Морское базирование)
Погрузка ракеты на береговом комплексе, доставка по морскому маршруту в экранном режиме к плавучей платформе, разгрузка штатными средствами платформы. При маршруте Новороссийск — экваториальная зона Индийского океана протяжённость трассы составляет 5500–6000 км, из них 3300–4000 км — над морем в экранном режиме. Время в пути — 8–10 часов с одной заправкой в районе Персидского залива.
Альтернативная компоновка: экраноплан №4 с вихревым поддувом
Параллельно с проработкой «Трёх богатырей» была исследована концепция экраноплана массой 5000 т с вихревой системой поддува. В этой схеме боковые скеги выполняли одновременно функции концевых шайб центроплана, корпусов для экипажа и вихревых труб. Шесть стартовых двигателей НК-44 размещались внутри центроплана, их выхлоп направлялся в вихревые трубы через эжекторные смесители.
Преимущества компоновки №4:
- аэродинамическое качество 20,3 против 16,5 у экраноплана №3, что даёт прирост дальности на 22%;
- отсутствие вынесенных пилонов снижает дестабилизирующие моменты и позволяет уменьшить площадь хвостового оперения;
- расположение маршевых двигателей на консолях сверху разгружает крыло от изгибающих моментов;
- отсос пограничного слоя с верхней поверхности центроплана улучшает обтекание на переходных режимах;
- улучшенная путевая устойчивость за счёт увеличенного размаха консолей и размещения органов управления на их концах;
- лучшая центровка и управляемость, отсутствие необходимости перекачки топлива в оперение при полёте без нагрузки.
Несмотря на технические преимущества, предложение по экраноплану №4, направленное руководству ЦКБ по СПК в январе 1993 года, не получило поддержки. Последовавший выговор и угроза увольнения фактически поставили крест на дальнейшей проработке проекта.
Гражданское применение: нереализованный потенциал
Помимо военно-космических задач, экранопланы рассматривались для решения народнохозяйственных проблем:
Транспортные задачи:
- доставка крупногабаритного химического и нефтехимического оборудования высокой степени готовности к местам монтажа;
- транспортировка оборудования для морских нефтяных платформ на шельфе;
- оперативная доставка свежей рыбы из удалённых районов промысла.
Аварийно-спасательные операции:
- спасение экипажей терпящих бедствие судов в океане;
- экстренная доставка гуманитарной помощи, медикаментов и временного жилья в зоны стихийных бедствий;
- локализация и сбор разливов нефти с поверхности моря.
Заключение: почему проект не состоялся
Проект «Три богатыря» представлял собой уникальный синтез передовых аэродинамических решений, многолетнего опыта ЦКБ по СПК и амбициозных задач в области космических запусков. Однако политическая нестабильность 1990-х годов, сокращение оборонного заказа, отсутствие государственного финансирования и сложности международного сотрудничества привели к тому, что даже проработанные до уровня технических решений концепции так и не вышли за чертёжные доски.
Сегодня, в эпоху возрождения интереса к экранопланам и поиска новых транспортных решений, опыт проекта «Три богатыря» остаётся ценным источником инженерных идей и напоминанием о том, как важно своевременно поддерживать перспективные технологические инициативы.
PS. Данная статья написана по мотивам довольно давней статьи, ещё 2010 года, которая выложена у нас сайте.
