Экранолеты и экранопланы ХАИ и харьковских авиаконструкторов
В развитии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в вузе существенное значение имеет предварительная работа будущих инженеров, ученых и исследователей в студенческих конструкторских бюро. В харьковском авиационном институте СКБ было организовано в мае 1959 года, его организатором и руководителем которого стал В.В. Решетников, возродивший лучшие творческие традиции, сложившиеся в студенческих КБ в 30-е годы.
С начала 60-х СКБ ХАИ принимало участие в выполнении научно-исследовательских и проектно-конструкторских работах института практически по всем направлениям.
Первые работы СКБ - это легкие спортивные самолеты ХАИ-17, ХАИ-18 и ХАИ-19, которые и сегодня могли бы с честью представлять студенческие КБ. В 1963 году была организована вертолетная группа, разработавшая и построившая легкие вертолеты ХАИ-21, ХАИ-22, ХАИ-23 и автожир ХАИ-24.
Конечно, в СКБ велись работы и над новыми транспортными средствами, экранопланами и экранолетами.
В 1962-1968 гг. построены аппараты на воздушной подушке АВП-1, АВП-2, АВП-3 и АВП-4, с перспективой дальнейшего их использования в народном хозяйстве, а также для учебных и спортивных целей.
В 1962 году в СКБ ХАИ была организована госбюджетная научно-исследовательская лаборатория по проектированию и созданию новых типов летательных аппаратов. В том же году в СКБ был создан первый аппарат на воздушной подушке АВП-1 купольной схемы с мотоциклетным двигателем. АВП имел простейшее устройство из типовых конструктивных элементов, открытое рабочее место пилота и простую систему управления. Аппарат успешно прошел испытания и отличался хорошей устойчивостью и управляемостью. Высота парения АВП-1 над грунтовой площадкой достигала 0,2 м. На нем был установлен один двигатель с горизонтально расположенным воздушным винтом-вентилятором в кольцевом канале.
В 1968 году по хоздоговору с заказчиком в СКБ ХАИ был создан экспериментальный аппарат на воздушной подушке АВП-3. Он был оснащен авиационным двигателем М-332 (140 л. с.) воздушного охлаждения. Мощность двигателя с помощью угловых редукторов передавалась на два тянущих воздушных винта и горизонтально установленный вентилятор, нагнетающий поток воздуха в воздушную подушку сопловой схемы, которая имела круглую форму в плане при диаметре 4,25 м. Диаметр вентилятора и тянущих винтов, установленных в кольцевых каналах - 1,5 м. Управление аппаратом осуществлялось с помощью воздушных рулей, установленных в потоке от воздушных винтов. Высота аппарата - 1,9 м. Взлетный вес АВП-3 с полной нагрузкой - 750 кг.
АВП-3 успешно прошел испытания. Высота парения его над землей - 0,2 м, давление на грунт - 60 кг/м2. После испытаний по желанию заказчика АВП-3 был перепроектирован под камышеуборочную машину.
В 1968 году АВП-3 успешно экспонировался на ВДНХ СССР на выставке технического творчества молодежи, посвященной 50-летию комсомола, и был удостоен диплома и золотой медали.
Обретенный СКБ ХАИ опыт создания легких самолетов и аппаратов на воздушной подушке способствовал появлению в студенческом КБ оригинальных проектов новых летательных аппаратов, объединяющих преимущества самолетов и аппаратов на воздушной подушке.
Такими проектами стали легкие самолеты на воздушной подушке и "самолеты" на динамической подушке - экрано-планы и экранолеты. На предварительной стадии проектирования были изготовлены их летающие модели. Первая модель экраноплана со статической воздушной подушкой, создаваемой при взлете и посадке аппарата, была спроектирована и построена в 1963 году. Автор проекта этого экраноплана В.В. Решетников. Кордовая модель экраноплана имела развитый центроплан, в хвостовой части которого крепилось стреловидное Т-образное хвостовое оперение, а в передней части центроплана был установлен авиамодельный двигатель с тянущим воздушным винтом в кольцевом канале. Воздушный винт при отклонении воздушного потока под центроплан обеспечивал создание статической воздушной подушки.
В 1966 году С.В. Елистратов, успешно работая в студенческом КБ, отлично защитил свой дипломный проект по экзотической в те годы теме "Экспериментальный экраноплан".
Дальнейшие работы в этом направлении выполнялись под руководством С.В. Елистратова. Первый этап создания экранопланов состоял в исследовании различных компоновок аппаратов и их аэродинамических схем на летающих моделях.
В 1967 году был спроектирован одноместный экранолет (аппарат, способный летать на большом удалении от экрана) ХАИ-25. Он был выполнен по предложенной СибНИА схеме - "составное крыло". Особенность такой аэродинамической компоновки заключается в том, что крыло аппарата выполнено из развитого центроплана с большой хордой. В этом случае центроплан имеет большую площадь и малое удлинение - 0,5-1,5, а пристыкованные к центро-плану консоли крыла имеют большое удлинение и, конечно, малые корневые и концевые хорды. Такое "составное крыло" обеспечивает большое аэродинамическое качество аппарата при полете над экраном благодаря развитому центроплану с большой хордой, что увеличивает действие экранного эффекта практически до высоты, равной его хорде. В свободном же полете сохранение заданного аэродинамиче-ского качества обеспечивают консоли крыла большого удлинения.
Впоследствии компоновочная схема летательного аппарата "составное крыло" была секретной вплоть до 1980-1985 гг., до появления "интегральной схемы", которая лежит в основе аэродинамической компоновки всех маневренных самолетов четвертого поколения (МиГ-29, Су-27, F-16, F-18 и т. д.).
"Составное крыло" с относительно большой толщиной центроплана позволяет легко расположить кабину экипажа и двигатель с воздушным винтом в контуре центроплана. Что и было использовано в аэродинамической компоновке экранолета ХАИ-25. По боковым хордам центроплана располагались поплавки, хвостовая часть их переходила в вертикальное оперение, на котором было установлено горизонтальное оперение. В процессе работы изготовили кордовую летающую модель экранолета ХАИ-25 с компрессионным авиамодельным двигателем. Она была устойчива в полете над экраном, на переходных режимах и в свободном полете.
В 1969 году в СКБ ХАИ под руководством С.В. Елистратова приступили к проектированию и изготовлению двухместного экраноплана ХАИ-26 по договору с ЦКБ "Алмаз". Перед испытаниями ХАИ-26 была создана летающая модель этого экраноплана с авиамодельным пульсирующим реактивным двигателем (ПуВРД) типа РАМ-1. ХАИ-26 стал первым пилотируемым экранопланом студенческого КБ. Это двухместный аппарат деревянной конструкции с развитым центропланом и двумя поплавками по его боковым кромкам с вертикальным оперением в кормовой части поплавков. В передней части каждого поплавка имелись открытые кабины (пилота и исследователя). Для снижения сопротивления на разбеге и уменьшения скорости отрыва от водной поверхности поплавки имели поперечные реданы.
Центроплан прямоугольной формы в плане имел фанерную обшивку и был снабжен щитком-закрылком. Подвесной лодочный мотор "Вихрь" крепился к заднему лонжерону крыла перед закрылком.
В коллектив создателей аппарата входили В. Мирошник, В. Кириченко, Н. Сойко, Е. Ширяев, В. Гурьев, Н. Мухин, В. Брагин и др. Основные данные экраноплана ХАИ-26: взлетный вес - 350 кг, вес полезной нагрузки - 150 кг, мощность форсированного двигателя "Вихрь" с увеличенным шагом винта около 30 л. с.
В 1970 г. прошли испытания ХАИ-26 на Оскольском водохранилище. В процессе испытаний была обнаружена негерметичность поплавков. Аппарат выходил только на глиссирование, выйти на экранный режим не удалось. Полный цикл испытаний ХАИ-26, к сожалению, не прошел. Нужны были длительные доводочные работы и двигатель большей мощности (45-50 л. с.), что в те годы было большой проблемой.
Надо сказать, что аэродинамическая компоновка "составное крыло", которая применялась для экранопланов ХАИ, оказалась перспективной и обеспечивающей некоторые преимущества для данного класса летательных аппаратов. Подтверждением этого служат удачные испытания и полеты на всех рассматриваемых режимах самолета ВВА-14 (вертикально взлетающая амфибия) конструкции Р.Л. Бартини, который разрабатывался в 1962-1975 гг. Он имел отличные летно-технические характеристики, а его максимальное аэродинамическое качество в свободном полете достигало 14, что для двухпоплавкового аппарата сложной компоновки довольно высокая величина.
Экспериментальный экранолет 14М1П, разработанный в 1975-1976 гг. на базе самолета ВВА-14, имел высокое аэродинамическое качество при полете над экраном, отличную устойчивость и управляемость, а для повышения взлетно-посадочных характеристик на 14М1П были установлены два поддувных ТРД, работавших на взлете и посадке.
И еще один пример, подтверждающий перспективность работ СКБ ХАИ по созданию экранопланов и экранолетов по аэродинамической компоновке, предложенный СибНИА, "составное крыло" - это спроектированный в 1976-1982 гг. в Московском авиационном институте и построенный в ЭЗСА (г. Пренай) экранолет ЭЛА-01. Аппарат имел центроплан с удлинением 0,5, ограниченный двумя поплавками. На этом экранолете с помощью дополнительного поршневого двигателя с вентилятором под центропланом создавалась воздушная статическая подушка для улучшения его взлетно-посадочных характеристик.
Здесь следует показать еще два интересных дизайн-проекта, разработанные совместно с СКБ ХАИ. Это экранолет для сейсмической разведки, разработанных под руководством В.В. Гапиенко, старшего преподавателя кафедры "Дизайн" Харьковского художественно-промышленного института. Здесь оригинально решены технические проблемы с учетом промышленной эстетики и художественных принципов (гармония объемов, линий и форм и т. д.). Эта студенческая работа была удостоена Почетного диплома на выставке "Искусство молодых-98".
И второй дизайн-проект транспортного экранолета-амфибии, автор которого А.П. Демидко выразил свои эстетиче-ские представления об аэродинамических формах с учетом жестких компоновочных требований и основных параметров технического проекта. В 1998 году этот дизайн-проект был удостоен Почетного диплома на той же выставке "Искусство молодых".
Можно подумать, что дизайн-проект - работа, не заслуживающая большого внимания. Однако существующий опыт в создании летательных аппаратов показывает, что участие дизайнеров в формировании общих видов способствует дальнейшему совершенству проекта.
Вот конкретный пример. На рисунках показаны два дизайн-проекта экранолетов знаменитого швейцарского художника Луиджи Колони, у которого в конце девяностых годов стажировались дизайнеры из России. Дизайн-проект легкого экранолета - это версия экранолета VFW, X-114, выполненная по схеме А. Липпиша. На другом рисунке показан дизайн-проект сверхтяжелого транспортного экранолета с десятью ТРД. Здесь использована идея Р.Е. Алексеева поддува газовой струи под крыло экранолета, с которой Л. Колони, конечно, даже не был знаком. Вот вам и творческое предвидение дизайнером новой технической идеи. Этот транспортный экранолет рассчитан на 1000 пассажиров. Сообщалось, что дизайн-проект разрабатывался для фирмы "Боинг".
Продолжение следует
Юрий Макаров (Москва)