Эффективность реальных экранопланов – миф?

Экраноход Бартини

ПРЕСС-РЕЛИЗ Появление экранопланов было предсказано в конце 40-х годов… //  nirov-ya-ru.livejournal.com

 

Исходя из физики экранного эффекта очевидно, что высота над экраном является важнейшим для свойств и эффективности экранопланов фактором. Она определяется микрорельефом поверхности экрана, причем можно выделить ровный (твердая поверхность: лед, земля, специально созданный микрорельеф), периодически меняющийся (водная поверхность с волнами) и случайно меняющийся (резкие изменения высоты, вплоть до превышения высоты действия экранного эффекта, что характерно для тундры) микрорельеф. Микрорельеф характеризует не зависящие от экранопланов условия их эксплуатации, что позволяет принять его в качестве первого основания классификации транспортных средств, использующих экранный эффект.

Анализ научно-технической и патентной информации, концепций, проектов и опытных (а теперь и серийных) образцов экранопланов позволяет по условиям эксплуатации выделить следующие классы транспортных средств, использующих экранный эффект:

1 класс: транспортные средства, движущиеся над поверхностью с периодически меняющимся рельефом, примером которой является водная поверхность (экранопланы-суда или экраноплавы - по классификации Р. Бартини [Р.Л. Бартини "Транспорт будущего", журнал "Советский Союз", 1970 г., вып.12, стр. 50, 51]);

2 класс: транспортные средства, движущиеся над поверхностью со случайным микрорельефом, примером которой может служить тундра, пересеченная местность и т. п. (экранопланы-вездеходы);

3 класс: транспортные средства, движущиеся над поверхностью с неменяющимся или маломеняющимся (в том числе специально созданным) микрорельефом - экраноходы по классификации Бартини.
При сравнении классов экранопланного транспорта видно, что транспортные средства каждого из классов могут перемещаться над любой из рассматриваемых поверхностей: самыми универсальными по условиям эксплуатации будут транспортные средства, относящиеся к классу 2, а самыми зависимыми от микрорельефа опорной поверхности - отнесенные к классу 3. При этом наивысшую эффективность, например, по аэродинамическому качеству, можно достичь у аппаратов класса 3, так как можно обеспечить условия (специально подготовленную поверхность) для выполнения полетов на очень малых высотах, с максимально возможным аэродинамическим качеством (порядка 100…200 единиц), приближающимся к теоретическому пределу. Аппараты класса 2 будут обладать самым низким аэродинамическим качеством в связи с изменением высоты полета от минимально допустимой до внеэкранного полета, но их скорость будет многократно превосходить скорость существующих наземных вездеходов при существенно меньшем расходе топлива. Аэродинамическое качество аппаратов класса 1 будет средним по сравнению с аппаратами классов 2 и 3, однако у них есть явное преимущество эксплуатации над водной поверхностью.

 

При развитии экранопланного транспорта по пути повышения эффективности реализации экранного эффекта за счет создания специально спрофилированного твердого экрана, выполняющего функцию направляющих (экранопланы - поезда) основной задачей является повышение аэродинамического качества путем существенного уменьшения индуктивного сопротивления.

Максимальное снижение индуктивного сопротивления можно обеспечить путем предотвращения перетекания воздуха через зазоры между концами крыльев и стенками направляющих. Это позволяет повысить аэродинамическое качество до 100…150, приблизив его к качеству аэродинамического профиля вблизи экрана.

Такая величина качества сопоставима с сопротивлением величиной, обратно пропорциональной коэффициенту трения качения металла по металлу для поездов на железной дороге. Однако при увеличении скорости поезда к сопротивлению трения скольжения добавляется аэродинамическое сопротивление, которое на скорости более 200...300 км/ч становится основным. Кроме того, по мере увеличения скорости движения повышаются требования к жесткости и ровности пути, что заметно увеличивает капитальные затраты на возведение железнодорожных путей. Поэтому переход на бесконтактное движение поездов с использованием аэродинамических сил представляется перспективным.

Таким образом, использование экранного эффекта в системе "экраноплан-направляющие" может служить основой для создания транспортной системы, эффективность которой близка к рельсовому транспорту при авиационных скоростях полета, а себестоимость существенно ниже из-за низких капитальных затратах на подготовку направляющих (на которые действует нагрузка, примерно равная нагрузке на крыло экраноплана, т.е. 4000...5000 Н/м2).

 

Преимущества экранопланов-поездов, кроме высокой транспортной эффективности, обеспечиваются существенно меньшими затратами на создание путей-направляющих по сравнению с существующим железнодорожным полотном. Кроме того, в силу физики экранного эффекта неровности полотна, возникающие, например, в результате морозного пучения грунтов, или в зоне вечной мерзлоты, могут составлять до 30…50 см. Очевидно, что капитальные затраты на создание и обслуживание такой трассы, например, до Якутска, будут многократно ниже, чем для традиционного железнодорожного полотна.