Гигантоманы не унимаются! Проект экраноплана Boeing Pelican ULTRA.
0
Pelican — неосуществлённый проект тяжёлого транспортного летательного аппарата, использующего экранный эффект, исследуемый концерном Boeing (исследовательское подразделение Phantom Works). Полное название — Pelican ULTRA (Ultra Large Transport Aircraft — сверхбольшой транспортный ЛА).
Главным назначением Пеликана должна была стать переброска военных подразделений американской армии со всем вооружением. Во время операции в Ираке (2003 г.) переброска одной дивизии требовала до 30 суток, из-за того, что тяжёлое вооружение приходилось подвозить морем. Использование Пеликанов должно снизить этот показатель до 5 суток, т.е. за 30 суток возможна переброска не менее пяти дивизий, что должно кардинально увеличить мобильность американской армии.
При разработке концепции исследовались разные решения — быстроходные морские паромы, аэростатические системы, экранопланы с морским и сухопутным стартом. Суда были отвергнуты по причине невозможности кардинально увеличить их скорость (даже самые быстроходные морские паромы фирмы Incat не развивают скорость выше 90-100км/ч). Дирижабли тоже не удовлетворяли по скоростным характеристикам (до 200км/ч), а главное — из-за метеозависимости и необходимости создавать отдельную инфраструктуру для них. От морских экранопланов (по типу создаваемых в СССР/России) в Boeing отказались из-за их особенностей — неоптимальная форма крыла, проблемы с устойчивостью, проблемы с мореходностью и стартом с воды. В то же время сухопутный аппарат мог бы действовать с существующих аэродромов, иметь более «чистые» аэродинамические формы, меньшую потребную мощность двигателей, большие возможности вне действия экрана.
Предполагалось, что опытный образец будет создан не ранее 2015 г., а в эксплуатацию машина поступит не ранее 2020-х гг. Кроме военных её могли бы эксплуатировать и гражданские заказчики. Фирма Boeing утверждает, что аппарат может быть создан с применением уже существующих технологий и не потребует долгих разработок. Исследовались аппараты взлётной массой 1600, 2700 и 4500т. Второй и был выбран для разработки. Ожидаемая грузоподъёмность должна достигнуть 1200т.
Аппарат должен был иметь относительно простые формы с прямоугольным сечением фюзеляжа и двумя загрузочными люками в носу и корме. Фюзеляж длиной 122 м должен иметь двухпалубную конструкцию с размещением на нижней палубе 100 морских 20-футовых контейнеров в два яруса, 50 — на верхней палубе в один ярус и ещё 40 — в корневых секциях крыльев. За один раз аппарат смог бы поднять 17 танков М1 Абрамс (при том что самые тяжёлые транспортные самолёты США — С-5 Гэлакси и С-17 Глоубмастер III — поднимают не больше 1 за раз). Фюзеляж не герметизирован, кабина пилотов располагается впереди в отдельном блистере, она герметизирована.
Аппарат должен иметь высокорасположенное прямое крыло относительно большого удлинения с размахом до 152 м, хордой до 30 м и площадью свыше 4000м². Концевые части крыла имеют отрицательное V, для усиления действия экранного эффекта (шатровое крыло). На крыле располагаются 4 спаренные мотогондолы с 2 двумя ГТД каждая, и двумя соосными многолопастными винтами (диаметр 15м). Предполагается использование морских ГТД, созданных на базе двигателя CF6, с мощностью установки 60-80тыс. л.с. Предполагается, что концевые части крыльев будут выполнены складными для удобства работы на земле. Хвостовое оперение классическое самолётное с прямоугольными плоскостями и низкорасположенным стабилизатором — такая схема выбрана для уменьшения веса, а проблему устойчивости должна решать электродистанционная система управления. Также предполагается оборудование задней кромки крыла посадочной механизацией по всему размаху — многостоечное шасси делает затруднительным отрыв аппарата от ВПП. Стреловидность по задней кромке в центральной части крыла нулевая, в концевых частях отрицательная.
Самолёт должен иметь шасси с 38 поворотными стойками со спаренными колёсами, что должно обеспечить нагрузку на ВПП сравнимую с нынешними самолётами. Полагают, что взлётная дистанция также не превысит 2200 м.
Аппарат должен совершать полёт на высоте 7-17 м над морем, имея возможность подниматься на высоту 6000 м для полётов над сушей или обхода штормов. Максимальная скорость может достигать 724км/ч, тогда как крейсерская будет не выше 460км/ч. В экранном режиме аппарат мог бы доставлять максимальную нагрузку на расстояние 10тыс. морских миль, тогда как в свободном полёте (несмотря на эффективность сравнимую с В747) эта цифра снижается до 6500миль.
Последнее официальное упоминание датируется 2003 годом.
А вот что писали о "Пеликане", когда этот мега проект только-только был обнародован. В этой статье многое повторяется, но я считаю необходимым разместить её здесь целиком
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, ВМЕЩАЮЩИЙ ТАНКОВЫЙ БАТАЛЬОН!
В США разрабатывается инновационный проект для войн будущего — суперэкраноплан "Пеликан-Ультра".
2004-10-22 / Александр Федорович Горшков — независимый обозреватель, капитан 1 ранга в отставке.
Новая стратегия Соединенных Штатов и вытекающие из нее оперативно-стратегические концепции применения вооруженных сил на удаленных ТВД и глобальном масштабе в войнах нового облика требуют новых инновационных подходов к строительству ВС, созданию новых видов вооружений и боевых средств большой и сверхбольшой дальности, способных эффективно обеспечивать быстрое оперативно-стратегическое развертывание и бесперебойную тыловую и боевую поддержку действий войск (сил) на удаленных ТВД необходимое и достаточное время.
Одной из таких инновационных систем вооружений, привлекающей повышенное внимание в военном руководстве США, теперь является супертяжелый по полезной загрузке военно-транспортный, а в перспективе боевой экраноплан — платформа ударного оружия различного назначения. Экраноплан, как летательный аппарат тяжелее воздуха, обладает трансокеанской/трансконтинентальной дальностью полета и способен действовать с поверхности воды и обычных наземных аэродромов. Этот вид тяжелых летательных аппаратов в последнее время привлекает все большее внимание в промышленных и коммерческих кругах США.
В исследовательских структурах военно-промышленной корпорации "Боинг" (ОПК США) возрождена и переведена в плоскость практической разработки концепция гигантского летательного аппарата тяжелее воздуха — суперэкраноплана "Пеликан-Ультра" наземного базирования с полным полетным весом 2700 тонн и грузоподъемностью 1280 тонн.
Экраноплан предназначен для военно-транспортных и коммерческих целей, а в перспективе и в качестве многофункциональной высокомобильной платформы наступательного оружия — управляемых боевых средств различных классов и назначения глобального действия.
КОНЦЕПЦИЯ И ПРОЕКТ
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 размеров, 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 не снижающимся напряжением с 20 марта 2003 г.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Концепция и проект экраноплана корпорации "Боинг" предусматривают создание массивного по размерам 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
