Конструктор крылатых кораблей Часть III. Корабли, летящие над волнами

Конструктор крылатых кораблей Часть III. Корабли, летящие над волнами

К 90-летию Р.Е.Алексеева

Павел Качур

Продолжение.

Начало см. в «ТиВ» № 12/2006 г., № 1/2007 г.

На грани двух стихий

Без преувеличении можно утверждать, что главная и определяющая роль в разработке и реализации идеи экранопланов в нашей стране принадлежит Р.Е. Алексееву. Работа над экранопланами — самая значительная и яркая страница его творческой биографии.

Впервые идею в области экранопланостроения Алексеев выдвинул еще в 1947 г. в период активной работы по созданию судов на подводных крыльях. Разработка экранопланов началась с конца 1950-х гг., т. е. с того времени, когда уже появилась первая серия СПК, были определены границы их эффективного применения по скорости движения и сформированы научно-технические предпосылки для разработки экранопланов.

При создании СПК выяснилось, что они, как и аппараты на статической воздушной подушке, имеют предел скорости из-за физических барьеров. Так, у крылатого судна из-за процесса кавитации на подводных крыльях предел скорости движения наступает при 120–150 км/ч. А у кораблей на статической воздушной подушке набегающий поток воздуха при высокой скорости выдувает подушку и потому их скорость не может превышать 150–180 км/ч. И только отрыв аппарата от воды за счет динамической воздушной подушки мог значительно повысить скорость. На одном из своих эскизов Ростислав Евгеньевич еще в 1947 г. отметил: «Схема экраноплана с естественной устойчивостью Это тема будущего. Решено посвятить себя созданию еще одного нового вида транспорта!»

Приступая к теме экранопланов, Алексеев отдавал себе отчет в том, что стоит у истоков формирования новой отрасли, которая занимает промежуточное положение между авиастроением и судостроением. Он четко представлял, что необходимо сформировать экспериментальную, производственную и испытательную базы, привлечь новых смежников, внедрить новые материалы и т. д.

Согласно современной научно-технической трактовке, экранопланы представляют собой аппараты, использующие на взлетно-посадочных и крейсерских режимах движения скоростной напор набегающего потока воздуха для создания подъемной силы за счет образования динамической воздушной подушки между несущими поверхностями аппарата и опорной поверхностью (землей, водной поверхностью или ледовым покровом). Явление, положенное в основу принципа движения экранопланов, получило название «эффекта влияния опорной поверхности». Экранный эффект стал известен на рубеже 19–20 веков.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований позволили выполнить качественную и количественную оценки влияния экранного эффекта на аэродинамические характеристики низколетящего крыла. В частности, было установлено, что на малых высотах (меньше хорды крыла) подъемная сила крыла увеличивается, причем тем больше, чем ближе крыло к экрану, сопротивление уменьшается, изменяется продольный момент.

Необходимо отметить, что до момента, когда Алексеев взялся за разработку концепции экранопланов, не было даже общепринятых понятий и терминов в этой области. Термин «экраноплан», впервые введенный Р.Е.Алексеевым еще в 1947 г., вошел позже в мировую практику для обозначения судов с аэродинамическими принципами поддержания вблизи опорной поверхности.

Явление влияния экрана Алексеев решил воспроизвести с помощью исследовательских буксируемых и самоходных моделей. Главной задачей на этом этапе была разработка базовой аэрогидродинамической компоновки.

«Это мечта будущего» — первый набросок схемы экраноплана (рис. Р.Е Алексеева, 1947 г.).

Практические эксперименты были невозможны без создания научно-исследовательской базы В конце 1950-х гг. Р.Е. Алексеев по согласованию с руководством Волго-Вятского совнархоза выбрал удобное место на акватории Горьковского водохранилища в месте впадения реки Троца в водохранилище вблизи города Чкаловска (родины В П. Чкалова). В 1958 г. началось сооружение будущей испытательной базы (ИС-2). Под руководством главного конструктора началась постройка опытового бассейна и аэродинамической трубы с имитацией и экрана, возводился сборочный цех мастерская различные лаборатории и стенды.

Испытательная база (станция) была окружена высоким забором и тщательно охранялась. Основные объекты были построены в начале 1960-х гг.: цех-эллинг мастерские, стометровый трек с катапультой для испытания моделей, аэродинамическая труба, стенд для испытания двигателей и поддувных устройств, а также пирс и причал. У причала стоял дебаркадер на котором модели готовили к испытаниям. Наряду с исследовательскими лабораториями (гидродинамической, аэротрубной, трековой и др.) было организовано и экспериментальное производство (двухпролетный цех-эллинг с универсальным оборудованием) для сборки первых самоходных моделей экранопланов (пилотируемых экранопланов), которые испытывались па акватории филиала и систематически «доводились» до получения зад анных характеристик.

Исследовались сами модели, их двигатели и бортовое оборудование. Модели проверялись также на стометровом треке — первоначально просто длинном сарае. Они выстреливались из катапульты и пролетали мимо смотровой ямы, где обычно часами находился сам главный конструктор, наблюдая за траекторией их полета. Катапультные испытания модели проводились с заданной скоростью на фиксированной высоте над экраном с различными углами тангажа Варьируя форму модели Алексеев вол поиск оптимальных компоновок.

Таким образом, па берегу Горьковского водохранилища формировалась испытательная база с комплексом уникальных сооружении многие из которых были специально создали для исследовании экранного эффекта. Главным достоянием станции являлась ее испытательная акватория («модельная среда»). В летний период практически ежедневно можно было найти тихую воду (на р. Троце) и волнение любого модельного размера (в водохранилище), что особенно важно для испытаний как буксируемых, так и самоходных моделей. В зимний период на испитательной акватории можно было выбрать поверхность с различными размерами и характером неровностей (в том числе торосов). Кроме того, по другую сторону Троцы находилась так называемая испытательная полоса — дооборудованная взлетно-посадочная полоса резервного аэродрома принадлежавшего полку истребителей-перехватчиков, которая позволяла проводить эксперименты по изучению амфибийности экранопланов.

Значительная часть дебаркадера была отведена под хранилище моделей экранопланов, ставшее впоследствии своеобразным музеем. Весь огромный зал, оборудованный стеллажами, заполнен разнообразными моделями аппаратов — от полуметровых до двухтрехметровых и болое Изготавливались они из дерева, пенопласта, пластилина и дюраля.

Со временем экспериментальная база в Чкаловске стала одним и з основных подразделении, дававших научную информацию ЦКБ Проводившиеся на ней экспериментальные работы на различных моделях (аэротрубных, буксируемых, трековых, катапультных, радиоуправляемых) служили основой для выработки компоновочных решений экранопланов. В процессе подготовки проектов проводились дополнительные исследования в аэродинамических трубах ЦАГИ, в бассейнах ЦНИИ им. Крылова, но это уже была «шлифовка».

И все это удалось сделать в течение нескольких лет! Можно только пред ставить себе, чего это стоило Алексееву и eгo ближайшим помощникам. Буквально все приходилось «выбивать» через правительство и ЦК КПСС. Государственный комитет по судостроению (ГКС), хотя и оказывал посильное содействие и финансирование, но не «рвался» помогать, так как это направление исследовании Госкомитету было чуждо. Судостроители, по словам министра Б.Е Бутомы, создают то, что плавает, а не летает.

В 1960 г под руководством и при непосредственном участии Р.Е. Алексеева коллектив ЦКБ по СПК приступил к созданию первого пилотируемого экспериментального экраноплана СМ-1 (самоходная модель) Основное назначение аппарата — исследование аэродинамики и устойчивости экраноплана с двухкрыльевой схемой несущих крыльев при движении у экрана. В основу его аэргидродинамической компоновки была положена схема «тандем» (или двухточечная схема). Эта схема казалась вначале безупречной и была принята для реализации. Следует отметить, что аэрогидродинамическая компоновка СМ-1 отрабатывалась путем испытаний многочисленных буксируемых (на открытой воде) и катапультируемых (на треке) моделей. Алексеев сформировал облик принципиально нового аппарата, впервые осуществил его синтез (как технической системы) с учетом определенного критерия, обусловленного назначением аппарата, также впервые сформулировал требования к конструкции подсистем, разработал принципиальные решения конструкций подсистем выполнил их системную увязку.

Согласно проекту, пилотируемая модель СМ-1 взлетной массой 2830 кг выполненная по схеме «тандем», имела заостренный корпус (фюзеляж) длиной 20 м с двумя несущими крыльями малого удлиннения Переднее и заднее низкорасположенные несущие крылья размахом 10 м. с прямыми задними кромками оснащались концевыми шайбами. Вертикальное оперение — двухкилевое. Силовая установка (реактивный двигатель) размещалась на ферменной мотораме сверху над фюзеляжем за кабинами экипажа. Экипаж из трех человек находился в последовательно расположенных изолированных кабинах. Двигательная установка обеспечивала скорость движения аппарата до 250 км/ч СМ-1 строилась на Чкаловской испытательной базе ИС-2 в 1961 г. 22 июля был выполнен первый испытательный полет экраноплана. Полеты показали удовлетворительные характеристики устойчивости и управляемости в экранном режиме движения. Пилотировал СМ-1 сам Алексеев. Результаты испытании были для него очень важны, так как этой моделью закладывался фундамент отечественного экранопланостроения. В целом испытания подтвердили правильность заложенных технических решении. На крейсерском режиме аппарат сохранял устойчивость но высоте полета над экраном что было недоступно самолету.

Испытания буксируемой модели экраноплана на р. Троца (ИС-2, г. Чкаловск, 1961 г.).

Схема самоходной модели СМ-1.

Самоходная модель СМ-1 на испытаниях.

CM-1 довелось выполнить и необычную роль. Осенью 1961 г Ростислав Евгеньевич пригласил на испытательную базу ИС-2 заместителя Председателя Совета Министров СССР, председателя Комиссии СМ СССР по военно- промышленным вопросам (ВПК) Д.Ф. Устинова, председателя ГКС Б.Е. Бутому и Главкома ВМФ С.Г. Горшкова». Показав лаборатории, испытательные стенды, трек и кордодром, Алексеев предложил им «прогулку» на СМ-1. Устинов, любитель новой техники, сразу согласился. День был холодный ветреный и шел к концу. СМ-1, ведомая главным конструктором, благополучно выполнила галсы в сторону водохранилища и обратно, подошла к пирсу. Высокий гость, «прочувствовав экран», был очень доволен своей прогулкой. Председатель же ГКС Бутома не очень стремился опробовать «экзотическую технику», как длительное время называли экранопланы в судпроме. Но Устинов считал, что и руководитель отрасли тоже должен ощутить, что такое полет на экране.

Алексеев, надеясь, что оставшегося топлива хватит на повторный выход, и опасаясь, что не успеет до конца дня «прокатить» второго гостя, вышел на СМ-1 с Бутомой на борту, нe проводя до заправку. Увы, топлива хватило только на один галс — в сторону «моря». Двигатель остановился. И хотя дежурный катер сразу же после запроса по радио помчался к СМ-1, все же потребовалось определенное время на то, чтобы взять модель на буксир привести к пирсу, высадить основательно продрогшего председателя госкомитета.

Чтобы снять «напряжение» от случившегося, Алексеев пригласил гостей на дебаркадер, в свой кабинет, где угостил их по-русски, «для сугреву». Компания была мужская, и Устинов, не стесняясь в выражениях, сказал Бутоме: «Вы у себя в министерстве ерундой занимаетесь, а сдесь человек дело делает. Надо ему помогать!»

Б.П. Бутома возражать не стал, но с этого момента его отношение к Алексееву и его творениям изменилось в худшую сторону. И если суда на подводных крыльях укрепили свое положение, получив признание во всем мире и принося славу (и валюту!) советскому судостроению, то экранопланы (изначально «чуждая» ему техника — летательные аппараты!) сразу вызвали внутренний протест Бутомы. Но с заместителем Председателя Совета Министров СССР не поспоришь! Сильные стороны экранопланов заинтересовали и ВМФ, который стал основным заказчиком этих кораблей различных типов.

Вместе с тем полученные на испытаниях СМ-1 результаты не удовлетворяли Алексеева Так, область устойчивых режимов полета оказалась весьма ограниченной по высоте и углам тангажа. Как следствие, серьезными недостатками явились «жесткий» ход экраноплана (высокая реакция на внешние возмущения), низкая мореходность и высокие взлетно-посадочные скорости. Кроме того, двигатель располагался в районе центра тяжести модели, испытания же показали необходимость решения задачи повышения аэродинамического качества на старте, что при данной схеме было затруднительно. Причем все эти недостатки, присущие «тандемной» компоновке, прочувствовал на себе лично Алексеев, находясь в первых полетах за штурвалом СМ-1 По его выражению, ему пришлось на собственной «пятой точке» пересчитать все кочки на пути экраноплана.

Испытания СМ-1 продолжались и зимой на одном из «выходов» в январе 1962 г. экраноплан самопроизвольно ушел от поверхности и после отключения двигателя рухнул на лед. Конструкция получила значительные повреждения, а экипаж (три человека) отделался небольшими травмами. На этом испытания закончились, аппарат не восстанавливался Тем не менее создание СМ-1 дало опыт, имеющий принципиальное значение для развития экранопланов, а испытания позволили получить ответы на многие неясные вопросы, связанные с обеспечением взлетно-посадочных характеристик при волнении и характеристик устойчивости движения особенно при увеличении высоты полета. Первые успешные результаты работ ЦКБ по СПК в области создания экранопланов позволили сформулировать важные ожидаемые достоинства этого типа кораблей. К ним относились высокие скорости движения (близкие к авиационным), хорошие экономические показатели, трудность радиолокационного обнаружения, хорошая мореходность и амфибийность, обеспечивающая способность самостоятельного выхода на пологий берег и базирование на нем.

В начале 1960-х гг. удалось заинтересовать начальника Главного управления кораблестроения ВМФ адмирала Н.В.Исаченкова, которого Алексеев пригласил в Горький. Адмирала ознакомили с развернувшимися работами по экрапопланам и перспективным предложениям, в том числе по крупным серийным кораблям. Эти два выдающихся инженера сумели найти общую точку зрения на «летающие» корабли. Возможно посещения ЦКБ по СПК Д.Ф. Устиновым, Б.Е. Бутомой, С.Г. Горшковым и Н.В Исаченковым предопределили дальнейшее развитие экранопланостроения в нашей стране.

По линии Минсудпрома к работам по экранопланам подключились ЦНИИ им. акад. A.Н. Крылова ЦНИИтехнологии судостроения и ЦНИИ «Электроприбор». В составе министерства создали специальное управление по экранопланам (руководитель М.В Псарев) а для организации взаимодействия между МСП, МАП и ВМФ — специальный Совет под председательством министра судостроительной промышленности, с заместителями — министром авиационной промышленности и Главнокомандующим ВМФ. Главком ВМФ поручил Главному управлению кораблестроения привлечь все центральные управления ВМФ, непосредственное курирование работ возлагалось на ЦНИИ ВК. Сразу же после поездки в ЦКБ Н.В.Исаченкова в ведущий институт Заказчика — ЦНИИ ВК — последовали распоряжения сформировать группу специалистов, изучить результаты работы Р.Е.Алексеева, «освоить» создаваемые образцы и выступить в качестве заказчика этой перспективной техники. Группу специалистов возглавил капитан 1 ранга В П. Ивашкевич. На протяжении многих лет его группа тесно сотрудничала с Р.Е. Алексеевым. С этого времени деятельность ЦКБ по СПК по заказу ВМФ осуществлялась в нескольких направлениях создание транспортно-десантного корабля ударного корабля, противолодочного экраноплана.

Военные моряки принимали самое активное участие в разработке крылатых кораблей на всех этапах, начиная с проектных исследовании и заканчивая сдачей документации в серийное производство. Служба наблюдения заказчика существовала и на экспериментальной базе ЦКБ (ИС-2).

Следует отметить что Главком ВМФ не сразу воспринял «летающие корабли» Алексеева. Рассказывают, что перед обсуждением очередного проекта экраноплана Главком ВМФ Адмирал Флота Советского Союза С.Г. Горшков, обращаясь к проектантам из ЦКБ задал вопрос «Скажите мне, прежде всего, что такое экраноплан? Летающий корабль или плавающий самолет? Если самолет, то я закажу проект Туполеву, если корабль, то поручу вам», Конечно, все дружно отвечали, что это корабль, по «с большими признаками летательного аппарата!»

В 1962 г., наконец, сбылась давняя мечта Алексеева — коллектив ЦКБ по СПК отметил новоселье в новом многоэтажном здании на бepeгy Волги. По соседству с ним поднялся производственный корпус. Продолжалось формирование испытательной базы в районе г. Чкаловска. Таким образом, ЦКБ по СПК представляло собой достаточно развитое по тому времени предприятие и состояло как бы из трех частей научно- исследовательской, конструкторской и производственной Фактически это был прообраз первого в судостроительной отрасли научно-производственного объединения. Подобная организационная структура позволяла максимально использовать новейшие достижения различных областей промышленности. В результате значительно сокращались сроки создания судов. Мало того, гибкая организационная структура давала главному конструктору возможность учитывать результаты новейших исследований уже в процессе постройки.

В 1962 г. Р.Е. Алексеевым была предложена аэрогидродинамическая компоновочная схема с одним низкорасположенным крылом и горизонтальным стабилизатором, вынесенным вверх с целью обеспечения продольной устойчивости По этой схеме в достаточно сжатые сроки был спроектирован и построен следующим экраноплан — СМ-2. Теперь Алексеев решил реализовать свою идею снижения взлетной скорости экраноплана, заключающуюся в поддуве газовыми струями от двигателей под несущее крыло аппарата на стартовых режимах. Этим он предполагал достичь возможность преодоления «горба» сопротивления на старте.

В.П. Ивашкевич — Главный наблюдающий ВМФ по экранопланам (1 ЦНИИ).

Схема самоходной модели СМ-2.

Самоходная модель СМ-2 на испытаниях.

В проекте предусматривалось размещение на модели двух двигательных установок: одной — в носовой части с системой поворотных сопловых устройств, расположенных перед крылом, другой, маршевой, — в кормовой части фюзеляжа. Оба однотипных турбореактивных двигателя являлись модификацией РУ-19-300, доработанного применительно к «морским» условиям Реактивная струя от стартовой двигательной установки направлялась под крыло, за счет чего создавалась принудительная динамическая воздушная подушка При разгоне аппарата происходило его всплытие, осадка уменьшалась, и, наконец он отрывался от воды. На крейсерском режиме поддувные двигатели отключались и экраноплан двигался только за счет тяги маршевой установки Экипаж состоял из грех человек, которые размещались в отдельных кабинах.

При строительстве СМ-2 была повреждена во время пожара в ангаре. При ее восстановлении Алексеев решил изменить аэродинамическую компоновку. Горизонтальное хвостовое оперение было вынесено из зоны влияния экранного эффекта и стало Т-образным высокорасположенным, стреловидное несущее крыло — прямоугольным с удлинением 1,2 Силовая установка и фюзеляж изменений практически не претерпели. Эта компоновка и стала базовой для первого поколения отечественных экранопланов большого водоизмещения, созданных по самолетной схеме.

В начале мая 1962 г по предложению Д Ф. Устинова, поддерживающего Р.Е. Алексеева, был организован показ СМ-2 правительству страны и лично Н. С. Хрущеву. Место демонстрации — Подмосковье. Команда готовить СМ-2 поступила перед выходными днями Начался аврал. Для посадки грузовою вертолета Ми-10 была подготовлена площадка, а сотрудники ЦКБ работали круглосуточно, чтобы завершить монтаж всех систем экраноплана. Но кормовой двигатель, с газовыми рулями установить, так и не успели. Тем не менее главный конструктор принял решение отправлять модель с одним носовым двигателем.

В воскресенье прилетел вертолет- кран Ми-10. СМ-2 закрепили под фюзеляжем вертолета и он вылетел к месту проведения демонстрационных полетов. Р.Е. Алексеев выехал в Москву, а группу обеспечения отправили вслед на самолете Ли-2.

Примерно через полчаса после прибытия группы на место появился Ми-10, приземлился и опустил модель на землю. Спустив аппарат на воду, специалисты начали готовить его к выходу. Примерно через час прибыли солдаты и оцепили район испытаний Вскоре со стороны Москвы появилась кавалькада машин. Вместе с Н.С. Хрущевым, которого сопровождал Р.Е Алексеев, прибыло много важных лиц, в том числе с генеральскими лампасами.

Демонстрация началась. СМ-2 сделала несколько галсов, затем пилот подвел ее к берегу, где стояли Н.С. Хрущев и Р.Е. Алексеев. Специалисты ЦК В стояли в сторонке и видели, как главный конструктор, жестикулируя, что-то объяснял Хрущеву. Очевидцы слышали, как один из генералов сказал Хрущеву: «Никита Сергеевич, а модель полностью на экран не выходит!» Тот ответил: «Раз Алексеев взялся за это дело, значит, выйдет!» Повернулся и пошел к машине. Высокое начальство после демонстрации быстро расселось в машины и умчалось в Москву, захватив с собой Р.Е. Алексеева.

Впоследствии, когда была обеспечена проектная энерговооруженность модели (установлен второй двигатель), она не только прекрасно летала, но и преодолевала даже песчаные косы.

Параллельно с СМ-2 строился экраноплан СМ-3, который испытывался также с 1962 г. Предназначался он для исследования аэродинамической компоновки экраноплана с крылом малого удлинения. Конструктивно новый аппарат повторял СМ-2, только экипаж составлял один человек. Кормовое крыло удалили от экрана — подняли на киль. Носовое прямоугольное крыло СМ-3 имело увеличенную примерно в два раза хорду и меньшие, чем у предыдущих машин, удлинение — 0,48. Основной задачей компоновки CМ-3 была отработка схемы новой «организации» поддува под крыло: сопла двигателя располагались носовой части крыла на его нижней поверхности, создавая одновременно и струйную завесу по всей передней кромке, сам же двигатель размещался в фюзеляже. При испытаниях выявилось, что недостатком аэродинамической компоновки с крылом малого удлинения явилась боковая неустойчивость на высотах полета над опорной поверхностью более 1,5 м.

Проведенные на различных моделях глубокие исследования позволили сделать принципиальный и очень важный вывод о бесспорной перспективности (т. е. эффективности) достаточно крупных экранопланов с большой хордой крыла, летающих на относительно небольших высотах. Результаты испытаний первых экранопланов дали основание Алексееву считать, что аэрогидродинамическое решение, лежащее в их основе, позволит создавать значительно более эффективные транспортные средства, чем суда на подводных крыльях и статическом воздушной подушке. Испытав первые самоходные модели с аэродинамическим качеством 13–15 конструктор спрогнозировал возможность повышения этого показателя до 18–20 и выше при увеличении размеров аппарата.

Схема самоходной модели СМ-3.

Самоходная модель СМ-3 на испытаниях.

Р.Е. Алексеев обсуждает с коллегами рабочие моменты испытании.

«Рыбнадзор» — так «маскировали» самоходные модели.

Осенью 1962 г. Р.Е. Алексеев решился на рискованный шаг: перейти сразу от самоходных моделей массой 3–5 т к строительству стометровою экраноплана массой 500 т. Алексеев убедительно доказывал что постройка и испытания такого аппарата дадут исключительно ценный опыт для проектирования военных экранопланов различного назначения и гражданских трансконтинентальных всепогодных экранопланов массой порядка 2000 т.

Вместе с тем он достаточно ясно представлял себе трудности, с которыми при этом придется столкнуться. Поскольку основной режим движения у экранопланов — полет, то они, по существу, летательные аппараты, а судостроительная промышленность по своему опыту работы совершенно не готова к их выпуску. Сормовскому заводу после барж и танков будет трудно строить экраноплан. Госкомитет по судостроению во главе с его председателем Б.Е. Бутомой тоже занял решительную позицию против такой техники Поэтому, как и в случае с судами на подводных крыльях, все приходилось внедрять заново начиная от легких металлов и материалов. Достать какое-нибудь самолетное кресло или иллюминатор — целая проблема Они ведь в ведении другого министерства. Вот и приходилось тратить время на пробивание межведомственных барьеров.

Алексеев справедливо считал: с точки зрения государственных интересов и быстрого развития в СССР экранопланостроения было бы, безусловно целесообразным для строительства экранопланов выделить достаточно мощный завод или несколько цехов на нем. Сам Ростислав Евгеньевич этот вопрос уже поднимал и в ГКС, и в ЦК КПСС. Более того зная о разработках Р А. Бартини, он предлагал возложить эту задачу на Таганрогский авиазавод, который занимается гидросамолетами Г.М Бериева. В обеих инстанциях обещали подумать, но вопрос так и не решился. Но идея нашла понимание со стороны Заказчика — Военно-Морского Флота.

Опираясь па мнение ведущих специалистов в области военного кораблестроения, командование ВМФ и даже Д Ф Устинов, бывший тогда секретарем ЦК КПСС, курирующим военно-промышленный комплекс, поддержали смелую идею Алексеева. Руководство отрасли и Заказчика решило оценить возможности и ЦКБ по СПК по созданию такого уникального аппарата. По этому поводу в ЦКБ состоялось совещание. Оно было связано с приездом начальника ЦАГИ В М. Мясищева, прибывшего в ЦКБ в форме генерал-майора. Присутствовало человек 20–25. Проводил совещание сам Алексеев. Обсуждался вопрос создания перспективного корабля-экраноплана в соответствии с техническим заданием Военно-Морского Флота. Доложив о ходе работ, главный конструктор сообщил, что все основные проблемы решены и в установленный срок коллектив ЦКБ уложится.

Какими соображениями руководствовался Алексеев, когда принимал решение о строительстве такого громадного летающего корабля? Некоторые предлагали идти постепенно: и пределах исходного компоновочного решения разработать экспериментально-теоретическую вариационную модель, провести оптимизацию по частным параметрам и на основе этой модели создавать двух-трех местные самоходные пилотируемые аппараты, затем перейти к средним экранопланам, массой 50–60 т, а потом уже и к более тяжелым. Но Алексеев был убежден, что риск вполне оправдан. В научном плане переход к созданию экранопланов большой взлетной массы был обусловлен созданием и отработкой на основе поисковых моделей (аэротрубных, буксируемых, трековых и самоходных СМ-1, СМ-2 и СМ-3) а аэрогидродинамического комплекса (АГДК) «простейшего» типа.

Аэродинамическое качество экраноплана, наиболее обобщающая характеристика его эффективности и мореходности прежде всего зависит от отношения высоты полета к хорде (ширине) крыла. И чем это отношение меньше, тем выше его аэродинамическое качество, т. е. подъемная сила Поэтому чем больше хорда т. е. размеры экраноплана, тем меньше будет относительная высота его полета, а следовательно, и выше эффективность аппарата. С другой стороны при увеличении размеров аппарата соответственно повышается и его мореходность, т. е. возможность летать с достаточно высоким значением аэродинамического качества.

Не имея опыта эксплуатации экранопланов, ВМФ не мог сразу выработать определенное техническое задание. Алексеев же постоянно «атаковал» Заказчика своими перспективными предложениями: начать создание крупного 500-тонного корабля-экраноплана одновременно приступить к проектированию 140-тонного десантного корабля, а вслед за ним — аппарата массой 360 т.

На основе предложении Алексеева было подготовлено специальное постановление ЦК КПСС и СМ СССР. На основании э того документ а Ростислав Евгеньевич получил полномочия начать проектирование и строительство крупного экраноплана. Вскоре была принята государственная программа по экранопланостроения, предусматривавшая создание ряда новых пилотируемых самоходных моделей экранопланов, проектирование боевых экранопланов, разработку экспериментального экраноплана КМ и его аналога — модели СМ-5, оборудованной макетным образцом системы демпфирования и стабилизации по углам крена и тангажа, а также 25-тонной модели СМ-6 — масштабного прообраза последующих боевых экранопланов. Поддержанная руководством ВПК и Заказчиком перспективная программа стала основополагающей при разработке проектов «больших» экранопланов.

Руководящие инстанции (ЦК КПСС, Совмин, ВПК и др) оформили соответствующие распоряжения и выделили деньги, исходные документы (постановление ЦК КПСС и Совмина, приказ ГКС, ТТЗ ВМФ) были согласованы и подписаны. И, наконец, 25 апреля 1963 г. в опытном производстве ЦКБ по СПК (позже — завод «Волга») был заложен экспериментальный экраноплан — корабль-макет (КМ) чассой около 500 т. «Макетом» Алексеев назвал этот гигантский летающий корабль, чтобы не вызывать преждевременного чиновничьего ажиотажа в «родном» Госкомитете.

Корпус КМ и нижняя поверхность носового крыла выполнялись сварными из алюминиево-магниевого сплава Опытное производство ЦКБ уже имело значительный опыт сварки и сборки таких конструкций, построив к тому времени СПК «Спутник», «Вихрь», «Буре вестник», корпуса которых были преимущественно сварными из подобных сплавов. В процессе постройки в конструкцию вносились существенные изменения, так как параллельно шли испытания различных моделей, с помощью которых корректировались характеристики корабля.

Одним из первых таких изменений явилось увеличение числа носовых двигателей с шести до восьми (по четыре двигателя на каждый борт). Это привело к усовершенствованию конструкции пилона, топливной и других соответствующих систем. Крупным переделкам подверглось кормовое крыло (стабилизатор). По решению Алексеева оно должно было стать V-образным, так как в ходе испытаний моделей в ЦАГИ было установлено, что аппарат с плоским кормовым крылом будет иметь недостаточную путевую устойчивость.

Схема самоходной модели СМ-4

Самоходная модель СМ-4 на испытаниях.

Схема самоходной модели СМ -5.

Самоходная модель СМ-5 на испытаниях.

В 1963 г. в экспериментальном производстве ЦКБ по СПК была построена трехместная двухдвигательная экспериментальная самоходная модель СМ-4.

Этот аппарат, явившийся, по сути, дальнейшим развитием аэродинамической компоновки СМ-3, представлял собой масштабный (1:4) прототип натурното экраноплана. Несущее низкорасположенное крыло с концевыми шайбами — прямоугольное в плане, удлинение — 2 0. Закрылки крыла — двухсекционные, амортизированные для уменьшения местных перегрузок при контакте с волной на переходных режимах движения. Горизонтальное оперение высокорасположенное, трапециевидной формы в плане, с однозвенным рулем высоты. Силовая установка функционально разделялась на маршевую и стартовую. Маршевый двигатель располагался в кормовой части фюзеляжа. Воздухозаборник двигателя для предотвращения попадания водных брызг располагался над фюзеляжем. За соплом двигатели размещался газовый руль для управления экранопланом по курсу па малых скоростях движения когда аэродинамические рули малоэффективны. В носовой части фюзеляжа был установлен стартовый двигатель с регулируемой сопловой системой, позволявшей осуществлять отклонение струи под крыло, и дополнительное цельноповоротное вертикальное оперение. Изолированные кабины экипажа располагались последовательно в два яруса. В двух носовых кабинах находилось управление экранопланом и оборудование, позволявшее проводить обучение пилотированию экранопланом (инструктор располагался в верхней кабине). Задняя кабина (без верхнего остекления) предназначалась для прибориста-экснериментатора.

Если при создании первых пилотируемых моделей проблемы прочности и автоматического управления не стояли остро, то при переходе к строительству таких кораблей как КМ, они выходили на первый план. Возникал целый ряд вопросов, связанных с обеспечением прочности такого аппарата при разбеге и посадке на взволнованную поверхность. Одним из решении этой задачи он видел в использовании поддува, позволявшего уменьшить вертикальные перегрузки при посадке. Полет экраноплана как динамически сложного объекта на высоких скоростях в непосредственной близости от водной поверхности, ограниченная высота для маневрирования и малое время для принятия решений вызывали необходимость использования специальной системы управления. Эти соображения, а также необходимость подготовки пилотов для экраноплана КМ привели Алексеева к решению построить малый пилотируемый аналог этого корабля.

Схема самоходной модели СМ-2П7.

Самоходная модель СМ-2П7 на испытаниях.

Схема самоходной модели СМ-6.

1963 г. стал рекордным по строительству экранопланов. В том же году была построена двухместная самоходная модель СМ-5, по аэродинамической схеме и геометрически подобная экраноплану КМ. Она отличалась от предшественников тщательно отработанной компоновкой, которая стала «классической» для большинства экранопланов, созданных позже в ЦКБ по СПК. СМ-5 послужила как бы кораблем-аналогом для определения характеристик и отработки различных систем, предназначенных для КМ, а также освоения техники его пилотирования.

Экраноплан СМ-5 имел прямоугольное в плане крыло с концевыми шайбами и многосекционными подрессоренными закрылками. На днище фюзеляжа были сформированы реданы и приняты обводы, повышающие мореходность экраноплана. В носовой части корабля размещалась кабина экипажа, закрытая фонарем, а за ней — стартовый двигатель с разнесенными по бортам поворотными соплами, которые направляли газовую струю под крыло. Маршевый двигатель установили перед килем, его воздухозаборники — сверху фюзеляжа над средней частью крыла, выхлопные сопла — по бортам экраноплана у основания киля. Хвостовое оперение Т-образное. Руль поворота простирался по всей высоте хвостового оперения, и его нижняя часть, расположенная ниже ватерлинии, являлась водным рулем направления.

Сложность режимов движения, непривычность пилотов к управлению подооными аппаратами были учтены в системе автоматического управления, установленной на СМ-5 в виде макета системы демпфирования и стабилизации, разработанной ленинградским ЦНИИ «Электроприбор»* и ставшей прообразом подобных систем для строящихся натурных кораблей-экранопланов. Комплекс включал гировертикаль, датчики угловых скоростей, усилители, электрические рулевые агрегаты, приборы питания и руль управления. Уже в конце весны 1964 г. на СМ-5 проводились летные испытания с включением макетного образца САУД.

Для дальнейшего изучения вопросов, возникавших но мере освоения взлетно-посадочных режимов с применением поддува (при эксплуатации экраноплана с различных поверхностей: вода, лед, твердый грунт), а также для исследования проблем устойчивости полета вблизи экрана и возможности оптимизации аэродинамической компоновки экраноплана с одним носовым двигателем понадобилось создание более крупного образца.

Для этих целей Алексеев решил использовать «отработавшую» свое самоходную модель СМ-2П. В свое время СМ-2 была модернизирована: для улучшения поддува передние стреловидные кромки крыла заменили прямыми — крыло экраноплана стало прямоугольным, а кормовое оперение вывели из зоны обдува. Этот аппарат и получил обозначение СМ-2П. Его силовая установка — один двигатель РУ-19-300 с тягой до 2000 кг в носовой части. Сопловое устройство было выполнено в виде ряда сопл, размещенных параллельно передней кромке крыла примерно до середины размаха. Направляющие сопловые аппараты обеспечивали отклонение потока под крыло при разбеге в режиме поддува. После перехода от тандемной схемы экранопланов (СМ-2) и однокрылой компоновочной схемы с развитым кормовым оперением (СМ-2П) Алексеев предложил носовой двигатель заменить другим — КР-7-300. Экраноплан получил новое обозначение — СМ-2П7.

Аексеев был вынужден аппелировать к специалистам судостроительной промышленности. Поиски привели его в 1962 г. в ЦНИИ «Электроприбор» Минсудпрома. По предварительной договоренности с Алексеевым в ЦКП были направлены сотрудники ЦНИИ «Электроприбор».

Прямоугольное в плане крыло СМ-2П7 имело удлиннение более 2,4 и многосекционный подрессоренный зарылок а также оснащалось концевыми шайбами. Одноместная кабина пилота была закрыта фонарем. Экраноплан оборудовался одним двигателем, установленным в носовой части фюзеляжа, а его воздухозаборник дугообразной формы размещался сверху фюзеляжа.

* Необходимость использования систем автоматического управления заставила Алексеева обратиться за помощью к автопилотчикам предприятий авиационной промышленности, но был получен отказ с четким обоснованием: «Включать автопилоты при полете на высотах ниже 500 м по авиационным нормам запрещено, а значит, их разработка для экранопланов, летающих на малых высотах, бессмысленна».

Самоходная модель СМ-6 на испытаниях.

«Разбор полетов» — СМ -6 после очередного «выхода».

Выходное устройство газовой струи двигателя выполнили в виде ряда сопл, размещенных параллельно передней кромке крыла примерно до середины размаха. Направляющие сопловые аппараты обеспечивали отклонение потока под крыло при разбеге в режиме поддува.

Испытания СМ-2П7 проводившиеся с 1964 г., осуществлялись при высоте волны до 0 4 м. Скорость отрыва 150 км/ч, посадочная скорость 140 км/ч.

В начале 1960-х гг. отмечался триумф судов на подводных крыльях и приближался «звездный час» экранопланов. Результаты проведенных к тому времени работ были настолько многообещающими что всю тема тику по экранопланам мононолизировал ВМФ. Таким образом, Р.Е. Алексееву удалось добиться признания экранопланостроения на государственном уровне. Теперь испытания самоходных моделей проводились межведомственными комиссиями под руководством главного конструктора, каждый «выход» аппарата оформлялся протоколом На опытном заводе появилась военная приемка.

1964 г. был решающим для главного конструктора. В руководстве определялись насколько необходимы подобные транспортные средства для обороны и народного хозяйства. Для оценки проделанной ЦКБ по СПК работы была создана экспертная комиссия, куда вошли известные ученые и авторитетные представители промышленности.

Комиссии был представлен технорабочий проект экспериментального корабля. Специалисты осмотрели строящийся КМ (его готовность составляла 30 %) и присутствовали на ходовых испытаниях СМ-4 и СМ-5, на опытах с катапультируемыми моделями. Незамедлительно последовал вывод: «В результате экспертизы считать возможным продолжать дальнейшую разработку проекта и постройку натурного экспериментального корабля (25.03.64)».

Идя навстречу пожеланиям комиссии Алексеев добился привлечения ведущих в судо- и авиастроении предприятий. Они стали в определенной степени соисполнителями по гидродинамике и прочности на режимах движения в контакте с водой, по аэродинамике и прочности в полетных режимах по силовым установкам и летным испытаниям Одновременно многие с самолетостроительные организации и авиационные институты внесли в работы по экранопланам элементы авиационных технологий. Имелось необходимое материально-техническое обеспечение, прежде всего, соответствующие конструкционные материалы и падежные авиационные двигатели Генерального конструктора академика Н.Д. Кузнецова, который особенно близко воспринял идею экранопланов. И, наконец все работы по экранопланам перешли под контроль государственных органов.

Для подтверждения заявленных амфибийных свойств экранопланов необходимо было оценить эксплуатационные возможности уже существующих образцов. В соответствии с ТТЗ СМ-3, СМ-4, СМ-2П7 и СМ-5 испытывались в летний и зимний периоды Определялись характеристики движения экранопланов на различных режимах полета, были освоены методики старта (взлета) с воды и со снега, полеты над водой, снегом, льдом и твердым грунтом (с травяным покровом) Самоходные модели осуществляли сход с пологого берега, самостоятельный выход на берег и двигались в режиме поддува под крыло на малых скоростях над относительно ровными участками суши Сохранившиеся кадры фильма-хроники очень выразительно передают, например, момент прохождения СМ-4 канавы, ширина и глубина которой были соизмеримы с диаметром корпуса (фюзеляжа).

Характерной особенностью первых самоходных моделей являлось низкорасположенное простое крыло с большой подъемной силой и мощная двигательная установка. Именно они и создавали устойчивость и обеспечивали управляемость во время полета на экране. Небольшие модификации компоновки в конечном счете позволили выбрать оптимальное расположение основного несущего крыла, а также выработать требования к независимой кормовой двигательной установке, позволяющей работать с минимальной интерференцией от набегающего потока воздуха.

Необходимо подчеркнуть, что ни одна из экспериментальных моделей но оснащалась каким-либо специальным устройством для передвижения по суше или стоянки на грунте. Видимо, в то время проблема передвижения по «экрану» еще не стояла остро. Вместе с тем в ходе испытании было установлено, что при выходе экраноплана из близкого контакта с поверхностью снижается эффект самостабилизации. В свою очередь это приводит к ограничению высоты полета на которой экраноплан может эксплуатироваться, и диапазону углов тангажа.

Летные испытания модели СМ-5 с системой стабилизации проводились на акватории Горьковского водохранилища было выполнено 43 галса с САУД продолжительностью полета по 6–8 мин. при скорости 130–140 км/ч на высоте 0,2–0,5 м Проведенные испытания показали возможность и эффективность работы системы демпфирования и стабилизации экраноплана при движении на сверхмалых высотах.

Продолжение следует