Сопротивление движению судов-экранопланов (СЭП)

При движении крыла вблизи опорной поверхности — экрана (воды, земли) — его аэродинамическая подъемная сила возрастает в тем большей степени, чем меньше расстояние до экрана. Одновременно за счет индуктивного несколько снижается и сопротивление крыла. В результате увеличиваются качество, а следовательно и экономические показатели транспортного средства, летящего вблизи опорной поверхности. Водная поверхность в этом отношении имеет явные преимущества перед сушей — на ней отсутствуют горы, леса, другие значительные неровности. Эти обстоятельства и привели к идее создания СЭП. В зависимости от компоновки их принято разделять на СЭП типа летающее крыло и СЭП самолетного типа. Первое фактически представляет собой крыло малого удлинения, второе почти не отличается по форме от обычного самолета.

Если СЭП в расчетном режиме околоэкранного полета не имеет контакта с водной поверхностью, оно относится к амфибийному типу, в противном случае может двигаться только над водой.

Рис. 3.28. Сопротивление движению судна-экраноплана:

• 1 — стартовый режим;
• 2 — полет над водой

Выходу на расчетный режим движения предшествуют стартовый, в общем случае включающий, режим плавания и переходный. В расчетном режиме движения амфибийного СЭП сила тяжести судна уравновешивается аэродинамической подъемной силой воздушного крыла, в переходном к ней добавляются силы, действующие на так называемые стартовые устройства, в качестве которых могут использоваться глиссирующие поверхности, подводные крылья, воздушная подушка либо различные сочетания этих элементов. Соответственно в зависимости от режима движения изменяются и составляющие сопротивления (рис. 3.28). Горбы на кривой R (v) в переходном режиме своим появлением обязаны сопротивлению различных элементов стартовых устройств, которые с ростом скорости одно за другим выходят из воды.

Максимальное сопротивление СЭП в стартовом режиме может в два раза и более превышать таковое на расчетной скорости околоэкранного полета.

Сегодня еще не существует транспортных СЭП большого водоизмещения, но работы в этом направлении ведутся во многих странах. Так, в нашей стране рассматривается возможность создания на базе отечественных боевых экранопланов «Орленок» (масса около 120 т, скорость 190 уз) и «Лунь» (масса 400 т, скорость 250 уз) конверсионных вариантов транспортных средств гражданского назначения.

За исключением глиссирующих, суда с динамическим поддержанием начали строить сравнительно недавно — во второй половине XX века. Опыт их проектирования и эксплуатации пока не нашел обобщения в достоверных приближенных методах расчета сопротивления, подобных таковым для водоизмещающих судов. Поэтому особое значение приобретают экспериментальные исследования, в первую очередь модельные. При проведении последних в опытовых бассейнах возникает ряд специфических проблем, связанных с необходимостью обеспечения изменения в широких пределах посадки СДП и ее регистрации, закритического обтекания и заданного числа кавитации крыльев СПК, устранения немоделируемого воздушного сопротивления и т. д. Испытания моделей СВП и СЭП должны проводиться не только в бассейне, но и в аэродинамической трубе, а результаты таких исследований следует согласовать между собой.