Экраноплан "Иволга-2"

[Железный дорожник]

Две статьи, опубликованные в номерах журнала Катера и Яхты №168 и 175

"Иволга-2" на испытаниях

Крылатые аппараты, летящие над волнами, в принципе хорошо знакомы нашим читателям. Раньше всех их объединяло одно общее название — экранопланы. Но вот недавно принятая международная классификация разделила их на две группы и каждой определила свое место под солнцем, а точнее — над поверхностью экрана.

В “КиЯ” № 166 мы представляли катер группы А — экраноплан “Амфистар”. Этот аппарат не удаляется от воды больше, чем на заданное безопасное расстояние, благодаря оригинальной системе стабилизации его движения над поверхностью. Он не имеет элеронов (для управления по крену), нет необходимости и в управлении по тангажу, поэтому его стабилизатор лишен руля высоты. А вот закрылок “Амфистара” снабжен автоматической системой управления, которая в зависимости от тяги винтов, при порывах ветра, появлении случайных дифферентов аппарата обеспечивает безопасную (совсем небольшую — около 0.05 хорды крыла) высоту полета. К сожалению, это снижает мореходность экраноплана (особенно — аппаратов с малым взлетным весом — до 5000 кг), поскольку хорда его крыла обеспечивает максимальную высоту полета не более 0.2-0.3 м.
По сравнению с экранопланами, определенные и немаловажные преимущества по мореходности имеют крылатые суда группы Б — экранолеты, представителем которых является “Иволга-2” — новая работа российских конструкторов и ученых.
Легкий многоцелевой экранолет “Иволга-2” разработан ЗАО “КОМЕТЭЛ” (главный конструктор — В.В.Колганов) и построен в цехах ЦНИИ “КОМЕТА” в Москве. Этот 10-местный летающий катер-амфибия способен в случае необходимости совершать полет выше зоны влияния экранного эффекта, в связи с чем он и отнесен к аппаратам типа Б — экранолетам.
Экранолет имеет традиционную самолетную систему управления: педали служат для управления рулем поворота, штурвал — для управления элеронами и рулем высоты, а устойчивость и управляемость аппарата соответствуют нормам летной годности для легких самолетов. Наивыгоднейшую высоту его полета выбирает пилот. Мореходность “Иволги” 3-4 балла, так как полет может происходить на высоте 1-1.5 м над волнами. Свободный полет, перелет мостов, участков суши, полет над болотом или тундрой — все это нормальный расчетный режим.
Конечно, техника пилотирования экранолетом отличается от управления экранопланом или автомобилем: требуются иные навыки воздействия на командно-контрольные органы, однако она лишь не намного сложнее и доступна для водителя средней квалификации.
Исследования и продувка в аэродинамической трубе позволили оптимизировать компоновочную схему экранолета. Конструкторы использовали наиболее перспективный вариант — составное крыло. Концевые части центроплана малого удлинения переходят в поплавки. К центроплану пристыкованы консоли крыла большого удлинения, на которых установлены элероны. Консоли выполнены складывающимися — поднимающимися.
На центроплане расположена кабина с большой площадью остекления фонаря. Створки фонаря поднимаются вверх относительно осевой линии.
Центроплан имеет отрицательную V-образность; задней кромке его задана обратная стреловидность. В хвостовой части центроплана установлены щитки с электрическим приводом.
Поплавки — остроскулые килеватые с продольными и поперечными реданами. Внутренние борта поплавков плоские и расположены вертикально. Принятая геометрия обеспечивает достаточно высокое гидродинамическое качество.

Главный конструктор
экранолета Вячеслав
Васильевич Колганов

В области передней кромки центроплана, в контуре профиля крыла, по бокам кабины расположены два двигателя “ЗМЗ” мощностью по 150 л.с. Двигатели, механическое оборудование и электросистема использованы от автомобиля “Волга”. Мощность от моторов при помощи валов с карданными шарнирами передается на два четырехлопастных воздушных винта изменяемого шага диаметром 1.32 м, установленных в кольцевых насадках. Кольцевые насадки и ступицы винтов закреплены шарнирно на поворотных горизонтальных пилонах.

Сподвижники главного
конструктора В.П.Медников
и Ю.В.Васильев

Привод поворота пилонов дистанционный, электрический. На крейсерском режиме плоскости вращения воздушных винтов расположены вертикально. На взлете и посадке при рулении и при движении по суше плоскости вращения винтов пилот устанавливает наклонно — таким образом, чтобы обеспечить движение воздушной струи от винтов под центроплан. При отклонении хвостовых щитков нагнетаемый винтами воздух создает под центропланом воздушную подушку, что обеспечивает амфибийность “Иволги-2” при движении по суше, а также улучшает взлетно-посадочные характеристики и мореходность экранолета.
“Иволга-2” имеет Т-образное хвостовое оперение, установленное на стреловидном киле с рулем поворота. Стабилизатор подкосный.

Первый выезд “Иволги” за ворота

Схемы общего вида экранолета

Конструкция “Иволги-2” — смешанная: на 40% выполнена из стеклопластика (поплавки, кольцевые насадки, носовой обтекатель, кабина и т.д.), а остальное — из алюминиевых сплавов. В частности, использован коррозионно-стойкий сплав АМг-61. Толщина обшивки 0.8-1 мм. Набор — гнутый профиль из листа 1-2 мм. Стыковочные и силовые узлы изготовлены из нержавеющей стали.
Экранолет “Иволга-2” может базироваться как на суше, так и на воде без использования специальных причалов и гидроспусков. Он доступен массовому потребителю и может применяться различными организациями на пассажирских линиях, для перевозки грузов, патрулирования и выполнения спасательных работ. В туристском варианте в кабине ставятся три ряда кресел по три в ряд (и один пассажир садится рядом с пилотом). В варианте повышенной комфортности в каждом ряду только два кресла. Разработаны также грузо-пассажирский вариант и вариант с салоном для бизнесменов. Для санитарной службы в кабине закрепляются (в два яруса) носилки для четырех лежачих больных и ставятся три кресла для сидячих. Для пожарной службы разработан вариант с приемом в кабину бака (600 кг жидкости) и лафетного ствола.
Учитывая сравнительно небольшую стоимость аппарата (при серийном производстве — не больше стоимости микроавтобуса), он может стать надежным транспортным средством для рыбаков, охотников, в организациях туризма и отдыха, а в некоторых районах и в качестве личного транспорта. Потребность внутреннего рынка России по расчетам авторов составляет около 580 экранолетов даже при цене 150 000 долл.
Необходимо отметить огромную заслугу авторского коллектива, который в сложный для разработки новой техники перестроечный период сумел создать новый летательный аппарат. Был с успехом продемонстрирован творческий потенциал наших ученых и возможности отечественных высоких технологий. Большую помощь разработчикам оказал академик А.И.Савин, поверивший в творческие планы конструкторов.
Работа над проектом “Иволги-2” шла медленно, В.В.Колганову только в 1995 г. удалось найти финансирование на одном из космических предприятий по линии конверсии производства.

По управлению экранолет — нечто среднее между катером и самолетом


Гидродинамические качества экранолета проверяются на ходу с поднятыми консолями составного крыла

Основные данные "Иволги - 2"

Максимальный стартовый вес, кг -3300
Вес коммерческой нагрузки, кг -980
Размах крыла, м - 12.5
Площадь крыла, м. кв. - 50
Длина, м. - 15
Нагрузка на крыло, кг/м.кв. - 65
Нагрузка на мощность, кг/л.с. - 11
Экипаж, чел. - 1
Кол-во пассажиров, чел. - 8-10
Двигатели (2 шт.):
тип - ЗМЗ-4062.10
Мощность, л.с. - 2Х150
Емкость топливных баков, л. - 2Х100
Тип топлива: Бензин АИ-92
Скорость движения, км/ч:
максимальная - 200
Крейсерская - 120-150
Дальность при макс. нагрузке, км.:
на высоте 0.8 м. - 1150
на высоте 0.3 м. - 1480
Высота движения на рулении, м. - 0.1-0.2
Осадка при плавании, м - 0.45
Допускаемое волнение моря, баллы - 3-4
Габалиты (длина Х ширина Х высота), м:
на марше - 15Х12.5Х4.7
на рулении (консоли подняты) - 15.4Х4.6Х4.7

А уже в конце 1997 г. экранолет практически был готов, и лишь отсутствие средств на доводку аппарата и аренду испытательной базы задерживало первый этап ходовых испытаний вплоть до начала лета 1998 г.
На Московском судоремонтном заводе нашлось место (в сборочном цехе), где удалось провести доводочные работы, стендовые испытания и обкатку двигателей. А уже в августе экранолет “Иволга-2” оторвался от воды в Нагатинской бухте.
Первый этап летных испытаний осуществлял главный конструктор В.В.Колганов.
Испытания подтвердили правильность общих расчетов. Но одновременно и показали необходимость доводки силовой установки и доработки некоторых узлов.
С завершением навигации испытания были прекращены. Экранолет перевезли в Иркутск — заказчику, финансирующему этот этап работ, для испытаний в зимних условиях на озере Байкал. Сейчас “Иволга-2” проходит летные испытания, которые позволят определить взлетно-посадочные характеристики при работе надо льдом и снегом и уточнить амфибийные качества “Иволги-2”. А весной будут проводиться дальнейшие испытания по утвержденной программе.
Огромный интерес к экранолету проявило Верхне-Ленское пароходство. У них очень короткая навигация (два или три месяца), а работы — море. Экранолеты могли бы помочь. Ледоход, ледостав, отмели и скованное льдом русло реки — для экранолета то же, что для парохода голубая лента воды. Возможна круглогодичная эксплуатация экранолетов с большой экономичностью и высокой экологической чистотой.
Уже есть заказ на десять “Иволг” и частичное финансирование разработки более крупного 25-30-местного экранолета; он будет иметь не сколько иную схему (уже выполнены расчеты и аэродинамические исследования). А “Иволги-2” будут сертифицированы Речным Регистром с ограничением высоты полета. Управлять ими смогут и капитаны пароходов, и судоводители-любители.

Ю.Макаров,
Москва. Фото автора

В “КиЯ” № 168 было опубликовано сообщение о начальном этапе испытаний этого первого в мире десятиместного транспортного экранолета, которые проводились на Москва-реке, в Нагатинской пойме. На сей раз “ареалом обитания” рукотворной птицы стали Байкал и Ангара.
Здесь проводились ходовые испытания на режимах глиссирования, а также аэродинамической разгрузки с поддувом воздушного потока под крыло и последующим выходом аппарата на режим движения с использованием экранного эффекта.

Испытания “Иволги-2” в зимних условиях, по предложению нового заказчика — Ленского речного пароходства, создатели экранолета решили проводить на Иркутском водохранилище. Свой первый трансконтинентальный полет из Европы в Азию “Иволга-2” без каких-либо осложнений совершила на высоте 10 000 м на борту грузового самолета Ил-76, а дальнейший путь от аэропорта до берега Иркутского водохранилища преодолела на грузовом автомобиле.
Конструкторы предусмотрели возможность перевозки экранолета любым видом транспорта. Да и береговое базирование “Иволги-2” не вызывает больших проблем. Консоли крыла выполнены складывающимися, поэтому экранолет можно разместить в небольшом ангаре или в гараже.
“Иволга-2” совершила свой первый полет 20 февраля 1999 г. Экранолет взлетал со снежного покрова. Взлет и посадка на снег на стеклопластиковые поплавки, так же как и рулежка, затруднений не вызвали. А с наступлением навигации 1999 г. акватория Иркутского водохранилища по-настоящему превратилась в испытательный полигон.
Однако не все шло гладко — неудовлетворительная работа двигателей ЗМЗ-4062 (а один из них не выдавал даже половины заявленной мощности) требовала постоянных регулировок и доводок, так что к середине августа вместо “волговских” двигателей на “Иволгу” пришлось установить автомобильные моторы “BMW” мощностью по 285 л.с. каждый. Одновременно незначительным доработкам подверглись бортовые системы и конструкция закрылков.
И вот 20 августа 1999 г. экранолет “Иволга-2” совершил свой первый полет над водой. Экранолет, как и в первых полетах зимой, пилотировал главный конструктор “Иволги-2” В. Калганов.
Испытания на воде, продолжавшиеся до завершения навигации, до ледостава, показали отличную устойчивость и хорошую управляемость экранолета. Расчетные летно-технические характеристики в процессе испытаний полностью подтвердились.
В процессе испытаний осуществлялась имитация отказа одного из двигателей. “Иволга-2” и на одном моторе продолжает устойчивый полет вблизи экрана, при этом продолжительность полета может возрасти, а на технику пилотирования несимметричность тяги влияния практически не оказывает. Во время многочисленных экспериментальных полетов В.Калганов подготовил еще одного пилота “Иволги-2”, хотя аппарат не имеет спаренного управления.
10 февраля 2000 г. экранолет “Иволга-2” совершил полет по маршруту Иркутск—Листвянка—Байкальск—Иркутск общей протяженностью 180 км.
В этом полете управлял экранолетом пилот Д. Щебляков, а В. Калганов выполнял роль пилота-наставника. В перелете также участвовали техник-механик Г. Марчук, заместитель главного конструктора Л. Ивахно и С. Дунаев — ведущий инженер по испытаниям. Пять членов экипажа с комфортом разместились в десятиместной просторной кабине экранолета, несмотря на обилие контрольно-записывающей аппаратуры. Обзор с любого места в пассажирском салоне отличный, а шум в кабине от двигателей и воздушных винтов незначительный.

Экранолет легко оторвался от снежного наста и над заснеженным водохранилищем на высоте 1.5-2 метра полетел на юг в сторону Байкала. Около пятидесяти километров (до поселка Большая Речка) полет проходил над снежной целиной, а за 12 км до Байкала открылась чистая вода — вытекающие из озера быстрые воды Ангары никогда не замерзают, однако при тридцатиградусном морозе над ними стелется плотный туман. Поэтому “Иволге-2” пришлось лететь над туманом — на высоте 5-6 метров.
Перед самым Байкалом туман исчез. И тут экипаж вдруг с тревогой обнаружил, что “Иволга-2” врезается в огромную стаю уток, поднявшуюся с воды темно-серым облаком. Они веками зимуют здесь в безопасности, на открытой воде, и невиданных размеров летящая над водой “птица” мгновенно поставила на крыло всю стаю. К счастью, столкновения с птицами удалось избежать, хотя в дальнейших полетах приходилось учитывать такую опасность.
Байкальский лед с небольшой высоты кажется черным, видны длинные внутренние трещины. Толщина ледовой кромки на границе с чистой водой достигает 1.5 м. Над озером полет проходил на высоте до 10 м. Крейсерскую скорость 170-180 км/ч при полете над снегом на высоте одного метра держали по 10-20 минут, развороты выполнялись легко с небольшим креном. При обходе препятствий высота достигала 15 м, а крены — 30-40°.
Диапазон скоростей “Иволги-2” — 70-195 км/ч. Расход топлива двух двигателей при полете на высоте 10 м составлял 70-80 л/ч. Выяснилось, что при полете на метровой высоте расход снижается почти вдвое — до 30-35 л/ч.
Надо сказать, что Ангара и Байкал — очень удачное место для испытаний экранолетов в экстремальных условиях. Летом здесь можно встретить и большую волну, и отмели с различным грунтом на берегу. Зимой можно осуществлять взлет и посадку со снега, с гладкого льда и даже с чистой воды (и это при минус 35-40°С!), а при желании и с воды, покрытой тонким льдом. В 1971—1995 гг. здесь испытывались экспериментальные образцы экранолетов Иркутского политехнического института и экранолеты А.Н. Панченкова.
В полете по маршруту экипаж экранолета “Иволга-2” совершал посадки в районе Листвянки — на лед озера Байкал, и на снег у Большой Речки.
Разработчики “Иволги-2” получили заказ на 25 экранолетов от Ленского пароходства, предполагаются заказы от МЧС и от пограничников.
Надо полагать, что многоместные экранолеты могут стать эффективным транспортом круглогодичного использования для сибирских рек, озер и тундры, экономическая эффективность которого даже выше, чем у привычного автобуса.

Ю.Макаров, Москва