На крыльях «Арктики»! Проект самолёта с шасси на воздушной подушке СШВП-35 «Арктика». Россия
Предисловие редакции: На авиасалоне МАКС-2015, прошедшем недавно в подмосковном Жуковском, в рамках экспозиции «NAUKA 0+» ЦДТТ «Юный автомобилист» из Нижнего Новгорода представил проект самолёта с шасси на воздушной подушке СШВП-35 «Арктика». От многих других экспонатов детище нижегородцев выгодно отличалось актуальностью, хорошей проработкой и большим объёмом экспериментальных исследований, проведённых в рамках проекта.
В последние годы освоение Арктики вновь стало приоритетным направлением для Российской Федерации. Каждый год наша страна увеличивает в этом регионе планеты своё присутствие, как военное, так и экономическое. Однако ни для кого не секрет, что часто для работы за Полярным кругом не годится обычная авиатехника, ведь, помимо сурового климата, её на Севере ждёт существенный недостаток подготовленных взлётно-посадочных полос. Значит, для освоения этих территорий требуются машины, способные взлетать и садиться на неподготовленные площадки. Пока из подобной техники у полярников есть только вертолёты. Но они явно не могут покрыть все потребности, возникающие в процессе освоения Арктики. Нужны самолёты, специально созданные для Заполярья. В связи с этим, очень интересным представляется проект ребят из нижегородского Центра детского технического творчества (ЦДТТ) «Юный автомобилист». На авиасалоне МАКС-2015 в рамках экспозиции «NAUKA 0+» они показали модель самолёта с шасси на воздушной подушке СШВП-35 «Арктика». Особо порадовал серьёзный подход юных изобретателей к разработке столь сложной техники. Они не только подготовили эскизный проект, но и изготовили летающую радиоуправляемую модель «Арктики», а также провели испытания макетов машины в аэродинамической трубе и опытовом бассейне.
Прежде чем начать обстоятельный разговор о СШВП-35 «Арктика», несколько слов нужно сказать о самом ЦДТТ «Юный автомобилист», дабы у читателя не сложилось впечатление о том, что это обычный кружок «Умелые руки». Нижний Новгород – один из крупнейших промышленных центров Российской Федерации, и ему требуются тысячи людей, умеющих творчески мыслить и создавать современную технику. ЦДТТ «Юный автомобилист» в Нижнем выступает в роли кузницы таких кадров, отбирая одарённых детей и готовя их для дальнейшего обучения в инженерных ВУЗах.
Основное направление деятельности Центра — это «продвинутый» моделизм. Занимаясь созданием по-настоящему уникальных моделей, юные техники прокладывают мост от знаний, полученных в школе, к знаниям специальным и производственным, накапливают технический опыт. «Со стапелей и конвейеров» ЦДТТ сходят радиоуправляемые и скоростные судомодели прямого курса, стендовые, трассовые и радиоуправляемые автомодели, радиоуправляемые и свободнолетающие авиамодели. Поэтому совсем неудивительно, что для многих ребят занятия в «Юном автомобилисте» играют решающую роль в их профессиональном самоопределении. Среди бывших питомцев Центра – инженеры, программисты, лётчики, технические дизайнеры и учёные.
Проект СШВП-35 «Арктика», пожалуй, самый интересный из всего созданного в стенах ЦДТТ. Конечно, для любого, кто знаком с историей авиации, не секрет, что использование воздушной подушки в качестве шасси совсем не новость. Попытки её использования в авиации предпринимались давно. Так, первый самолёт с ШВП был создан в СССР на базе учебно-тренировочного самолёта УТ-2 ещё в 1940 г. В 60-70 гг. прошлого века интенсивные работы по ШВП велись в Канаде, США и СССР! Продолжаются они и до настоящего времени. Однако все крылатые машины на ВП созданы на базе либо гидросамолётов, либо обычных самолётов с колёсным шасси со встроенными в их днище специальными устройствами с шасси на воздушной подушке.
В середине 80-х гг. прошлого столетия в Нижнем Новгороде начали разработку оригинального самолёта с ШВП «Динго». Эта машина способна взлетать и садиться на любую поверхность, включая снег, пашню, дёрн, воду, болото, лёд, мелководье, отмели, песок, преодолевать препятствия высотой до 0,5 м, рытвины, трещины и канавы, шириной до метра. Для взлёта и посадки ему требовалась площадка не более 350 м в длину.
Самолёты с ШВП классифицируются по методу создания воздушной подушки и составу силовой установки. Воздушная подушка создаётся под корпусом крылатой машины наддувом воздуха от специального вентилятора. Чтобы создать ВП, на «днище» летательного аппарата (ЛА) создают специальную площадку – платформу. Это может быть расширенный фюзеляж или часть низкоопущенного крыла. Чтобы воздух не «вытекал» из-под корпуса самолёта, по краям платформы делают периферийное ограждение (юбку) из резины. Задача этого ограждения – сохранить избыточное давление под корпусом при прохождении неровностей и приподнять ЛА над взлётной полосой. Главное достоинство ШВП – пониженное давление на грунт и низкое сопротивление трения, облегчающее взлёт. Давление на грунт у шасси на ВП в 100 раз меньше, чем у колёсного, и в 10 раз меньше, чем у лыжного. Кроме того, некоторые виды ШВП позволяют совершать взлёт и посадку с воды. Существует несколько схем создания воздушной подушки. На самолёте «Динго» и радиоуправляемой модели СШВП-35 использована камерная схема её создания, характеризующаяся подачей воздуха через одно или несколько отверстий, расположенных непосредственно на куполе ШВП. Подобная схема более проста и удобна в компоновочном отношении. Воздушная подушка создаётся вентиляторами или воздушными винтами. Для этого нужна дополнительная мощность, которую можно отбирать от маршевых двигателей, или установить на самолёт специальный дополнительный мотор. В соответствии с этим силовые установки (СУ) СШВП можно разделить на три типа: раздельная СУ СШВП, единая СУ СШВП, комбинированная СУ СШВП.
Раздельная СУ СШВП характеризуется разделением силовой установки ЛА на группу маршевых двигателей, которые создают только тягу, и группу «подъёмных» двигателей, создающих воздушную подушку. Раздельная силовая установка применена на радиоуправляемой модели СШВП-35 и других моделях, созданных в стенах клуба.
В единой СУ СШВП необходимая для создания ВП мощность отбирается от одного или всех маршевых двигателей. Примером такого подхода может служить силовая установка экраноплана «Волга-2», у которого два двигателя создают во время взлёта и подъёмную силу ВП, и маршевую тягу, а в крейсерском полёте только маршевую тягу. Комбинированная СУ состоит из двух групп двигателей, маршевых и подъёмных, но одна из них может участвовать в исполнении функций и другой группы.
Вернёмся теперь непосредственно к «Арктике». Транспортный самолёт СШВП-35 предназначен для региональных перевозок грузов и пассажиров с возможностью посадки и взлёта на слабо подготовленные аэродромы, гидродромы, дрейфующие льдины. «Арктике» по плечу широкий круг задач: доставка грузов и пассажиров в отдалённые населённые пункты, обслуживание полярных станций, проводка кораблей во льдах, патрулирование территорий со специальным оборудованием на борту, включая такие системы, как АВАКС, оказание помощи при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера, доставка экспедиций с оборудованием и поисковых отрядов в труднодоступные районы, обеспечение ротации бригад в вахтовых посёлках, в том числе на арктическом шельфе.
СШВП-35 представляет собой высокоплан со свободнонесущим трапециевидным крылом и двухкилевым оперением, маршевой силовой установкой, состоящей из двух турбовинтовых двигателей, расположенных над крылом. Полезная нагрузка размещается в грузовом отсеке.
На самолёте установлено шасси на воздушной подушке пневмобаллонного типа, убирающееся в наплывы фюзеляжа. Для буксировки и рулёжки предусмотрено вспомогательное колёсное шасси. Аэрогидродинамическая компоновка «Арктики» выполнена исходя из того соображения, что в грузовой отсек должны входить два автомобиля типа «Газель-2705» или два транспортёра ГАЗ-34039.
Носовая часть фюзеляжа включает в себя приборный отсек, отсек подъёмных двигателей и кабину пилотов. За кабиной в стенке-шкафе размещается часть приборного оборудования и проводка управления.
Центральная часть имеет постоянное сечение по длине и образована кольцевыми шпангоутами и поперечной балкой. Для полной уборки ограждения ВП на фюзеляже предусматривались небольшие наплывы практически во всю длину цилиндрической части корпуса ЛА.
Поперечная балка совместно с продольными стенками составляет силовой каркас пола. Пол кабины и внешняя нижняя обшивка образуют платформу – понтон, разбитый на несколько отсеков непотопляемости, что очень полезно в случае аварийного приводнения.
В платформе сделаны негерметичные отсеки, закрытые створками, в которые убирается вспомогательное колёсное шасси. В носовой и кормовой части платформы есть ниши для уборки поперечного ограждения ВП.
Крыло самолёта – двухлонжеронное, трапециевидное со стреловидностью по передней кромке. В кессонной части крыла размещается топливо. Выбранный профиль крыла и положение лонжеронов обеспечивают размещение значительного объёма горючего и достижение максимальной дальности полёта. На каждой половине крыла навешиваются по два закрылка и элерон. Оперение самолёта состоит из неразъёмного стабилизатора с рулём высоты и двух килей с рулями направления, закреплённых на концах стабилизатора. Горизонтальное неразъёмное оперение имеет аналогичную крылу двухлонжеронную кессонную конструкцию с несущей обшивкой.
Кили двухлонжеронные трапециевидные, стыкуются по лонжеронам стабилизатора. Кили играют роль аэродинамических шайб для горизонтального оперения, увеличивая эффективность последнего.
Шасси на воздушной подушке (ШВП) включает в себя два турбовентиляторных агрегата, расположенных в носовой части фюзеляжа; убираемые ограждения воздушной подушки, состоящие из четырёх частей – носового и кормового упруго-эластичных щитков и двух боковых пневмобаллонов, закреплённых на бортовых наплывах фюзеляжа; механизмы уборки, арматуру и устройства управления и контроля работой ШВП.
Поперечное ограждение ВП выполнено в виде упруго-эластичных щитков, выпускаемых в рабочее положение с помощью надувного мешка-ресивера. Конструкция поперечных щитков в целом позаимствована у самолёта «Динго», хотя и имеет свои особенности. Боковое ограждение ВП состоит из продольных пневмобаллонов, кромки оболочек которых с одной стороны закреплены на щитке, а с другого конца на фюзеляже, в подфюзеляжной нише. Выпуск ограждения (щитков и баллонов) осуществляется наддувом воздуха от специального электровентилятора, а уборка – созданием разрежения теми же вентиляторами внутри баллонов и ресиверов щитков. Дополнительное колёсное шасси служит для рулёжек самолёта на аэродромах с твёрдым искусственным покрытием на тяге маршевых двигателей, для буксировки ЛА в ангарах или цехах ремонтного завода без работающего ШВП, а также для стоянки машины и, в отдельных случаях (на бетонных или асфальтных ВПП), для дополнительного торможения после приземления на ШВП. Колёсное шасси не участвует в амортизации посадочного удара и выпускается в рабочее положение на малых скоростях для рулёжки во время работы ШВП. Оно состоит из четырёх главных опор со спаренными колёсами каждая и двух носовых опор также со спаренными колёсами. Дополнительно шасси включает в себя две подкрыльевые опоры с колёсно-лыжным устройством, обеспечивающие боковую остойчивость самолёта при крене и движении с большим боковым скольжением.
В Центре построена радиоуправляемая модель «Арктики» с шасси на воздушной подушке для проверки идей, заложенных в проект транспортного самолёта СШВП-35. Конструкция модели практически полностью соответствует полноразмерному самолёту. Единственные отличия – упрощённая конфигурация (аэродинамическая схема) и отсутствие системы уборки гибкого ограждения ВП.
За последнее время Центр совместно с ЦАГИ провёл масштабные испытания модели как в аэродинамической трубе, так и в опытовом бассейне, доказав не только работоспособность шасси подобного типа, но и хорошую управляемость самолёта с ним на малых скоростях и высокую проходимость, недоступную другим видам шасси (колёсным, лыжным, поплавковым). На МАКС-2015 ЦДТТ «Юный автомобилист» представил модель самолёта СШВП-35 в масштабе 1:43 и модель фюзеляжа в разрезе, наглядно демонстрирующую потенциальные транспортные возможности этого небольшого, но крайне необходимого нашей стране воздушного судна.
Конечно, в Центре понимают, что ему не по силам провести рабочее проектирование и постройку настоящего СШВП-35. Но там надеются, что идеи юных нижегородцев вполне могут заинтересовать настоящие авиационные КБ. Нам также кажется – авиастроителям не должно быть зазорно воспользоваться идеями воспитанников ЦДТТ, если в них есть что-то интересное, тем более что такой самолёт очень нужен в нашей стране.
источник: Вадим Липатов «На крыльях «Арктики»!» // Техника-молодёжи №14 (992) 2015, стр.30-35
