EKRANOPLAN Viitorul transportului pe apă

Un exemplu de reușită tehnică totală, ratată pentru moment din cauza unor pseudo-aplicații militare îl constituie Ekranoplanul produs în fosta URSS. Dacă ar fi fost folosit pentru transportul mărfurilor speciale și al pasagerilor ar fi umplut planeta de astfel de vehicole. Dar, specialiștii în transporturi îi pronostichează un viitor sigur și plin de succese.

Pe apă viteza este legată de ideea ridicării corpului vaselor în aer, adică într-un mediu cu densitatea de 840 ori mai mică.

Prima navă din lume cu aripi subacvatice a fost construită în anul 1894 de francezul Charles D'Alambert. Se pare că nu a prea reușit, dar ideea în sine a fost primită cu interes, astfel în 1906, americanul Forlanini, a construit o șalupă cu o viteză de 40 noduri. De asemenea, D'Alambert a construit primul propulsor (1897), care a dezvoltat în timpul încercărilor viteza de 20 de noduri.

În 1959 sub conducerea lui Caceren, UK a fost construit primul "Hovercraft".

Principiul de mișcare al ecranoplanelor

Înainte de a continua povestea despre ecranoplane, ar fi necesar să explicăm care sunt bazele fizice efectului de portanță generat de aripile ce se deplasează rapid aproape de sol mișcării acestor vase rapide pe suprafața de etanșare ecran (de obicei aceasta este apa, dar poate fi și o porțiune de uscat, cât se poate de uniformă și chiar gheața). De acest fenomen s-au ciocnit prima dată piloții și asta încă din anii '20. Tastați pe un motor de căutare din Internet "wing in ground effect" și veți obține explicațiile în românește.

Acest efect de supraportanță a produs în diferite situații catastrofe și avarii avioanelor aflate în regim de decolare-aterizare. Rezultatele cercetărilor interbelice au permis să se pună în evidență influența efectului ecran asupra caracteristicilor aerodinamice ale aripilor la zboruri joase, la care se manifestă influența ecranului asupra însuşirilor aerodinamice în regim de decolare-aterizare, cu atât mai mult cu cât acest efect continuă să rămână o problemă în aviație.

Ecranoplanele în aer

Ce nu le-a reușit aviatorilor, au rezolvat constructorii navali. Se pare că primul ekranoplan a fost construit de inginerul T. Kaario. În iarna anului 1932, pe suprafața înghețată a unui lac, el a încercat un ekranoplan remorcher aerosanie. Mai târziu, în 1935-1936, Kaario a construit un aparat mult mai perfecționat, înzestrat cu un motor cu elice. În 1939, inginerul american D. Worner, lucrând la vedete ultrarapide, a propus și proiectul unei nave cu aripi portante. La comanda forului militar elvețian, în anii '40, I. Troeng a realizat o serie de lucrări deosebite în acest domeniu. Au fost construite două vedete-ecranoplan, însă rezultatele obținute nu au satisfăcut beneficiarul.

Experiența celui de al II-lea Război Mondial a demonstrat înalta eficacitate a navelor rapide. După război, în multe țări s-au construit ecranoplane experimentale mici (în greutate de până la 5 tone). Cu toate acestea ecranoplanele mari (atât militare cât și civile), nu au depășit stadiul de desen.

Proiectarea aparatelor zburătoare cu viteze mari în apropierea graniței de separare între două medii (zone), aer și apă, ridică multe probleme, probleme care nu au mai fost întâlnite în alte domenii ale tehnicii.

Între aceste probleme putem enumera: - asigurarea stabilității în mișcare a aparatului la foarte mică înălțime (0,5...2 m); - rezistența și în același timp greutatea mică a întregii construcții, calculată la impactul cu creasta valurilor și la viteze mari (200-400 km/h); - alegerea pentru corpul navei de materiale care să nu se deterioreze în contact cu apa mării (materialele de construcții pentru nave fiind destul de grele, iar cele pentru avioane ușor corozive); - crearea unor motoare atât grele cât și ușoare, pentru activitate în condițiile mării (să nu fie influențate de stropii de apă și de sare) etc.

Rezolvarea acestor probleme necesită un volum imens de cercetări teoretice și experimentale, atât de construcție cât și de teste directe în mediul natural. Probabil din această cauză unele firme nu s-au hotărât să se ocupe de ecranoplane în totalitate pe riscul lor și au întrerupt lucrările imediat ce guvernele au refuzat finanțarea lor.

Ecranoplanele reușite au fost folosite uneori ca prototipuri de ecranoplane mici pentru croazieră.

Dacă e să dăm crezare informațiilor din anii '60-'80, în URSS lucrările la ecranoplane se găseau în același stadiu ca și cele din occident.

Cu toate acestea se poate spune că în două birouri de construcții sovietice (aviatic - Biroul de Construcții G.M. Beriev în Taganrog și Biroul de Construcții Navale, R.E. Alexeev, orașul Gorki), s-au elaborat, construit și experimentat prototipurile ecranoplanelor militare sovietice.

Aparatele create în Taganrog, dacă e să ne exprimăm corect, nu sunt ecranoplane. Colectivul Bartini, după ce a fost mutat din zona promoscovită pe teritoriul Biroului de Construcții G.M. Beriev, a propus ca efectul ecranoplan să fie folosit pentru perfecționarea caracteristicilor de decolare-aterizare ale avioanelor.

După părerea lui N.A. Pogorelov, care atunci deținea funcția de adjunct al lui Bartini, una din direcțiile principale ale lucrării a fost realizarea așa numitei decolări și aterizări fără contact: avionul se desprinde de pământ sau de pe apă vertical, la mică înălțime, după care realizează demarajul "sprijinindu-se pe ecran; realizarea unei astfel de posibilități la decolare și aterizare ar fi dus la posibilitatea de decolare cu pista distrusă în caz de război.

În conformitate cu această concepție au fost construite două avioane antisubmarin VVA-14 (BVA-14), prescurtare de la denumirea completă Amfibie Zburătoare Vertical. Datorită zborului fără contact la decolare și aterizare s-a obținut o capacitate de navigație a aparatului mult mai bună și posibilitatea decolării și aterizării în largul mării, practic aproape pe orice fel de valuri. Datorită acestui lucru a crescut simțitor timpul de patrulare și eficiența utilizării avionului. Zborul vertical s-a realizat cu ajutorul perechi de gaz formată sub planul central, cu ajutorul unor motoare speciale. După moartea lui Bartini lucrările la aceste aparate zburătoare s-au întrerupt.

În 1943, Biroul de Construcții Navale Alecseev s-a transformat în "hidrolaborator". Tematica activității a fost "vapoare cu aripi subacvatice". Aceasta a fost ținută în secret, cu toate că trecuseră 40 de ani de la lansarea cu succes a vedetei Forlanini. Astăzi acest Birou de Construcții este cunoscut pentru producția contemporană ce bântuie și la noi Dunărea: "Racheta", "Meteor", "Kometa", "Sputnic", "Astrul" etc.

Puțini știu însă că la începutul anilor '50, acest birou începe construirea ecranoplanelor. Momentul a coincis cu faptul că URSS, în perioada aceea era în plin război rece: se alocau fonduri și resurse fără limită pentru "proiectele de apărare".

Ca rezultat al acestor activități, la comanda Flotei Maritime Militare, la uzinele "Volga", în anul 1963, a fost construită o uriașă navă ecranoplan (lungimea 100 m, greutatea 544 tone), care s-a numit Ecranoplan KM (nava machetă) și care în occident a fost numită "Monstrul Caspic". Acesta a fost cel mai mare și mai greu aparat de zbor din lume. Probele s-au desfășurat mai mulți ani și au pus în evidență faptul că ideile inginerilor au fost corecte. În anul 1980, din cauza unor greșeli de pilotaj, ecranoplanul s-a scufundat în Marea Caspică, echipajul salvându-se.

"Monstrul" a devenit precursorul altor ecranoplane. Astfel, în 1987, a ieșit pe apă "Luni", prima navă din seria ecranoplanelor de luptă, purtătoare de rachete, cu 400 tone. Al doilea "Luni" (Marți ?) s-a construit tot ca purtător de rachete. În prezent este navă de salvare sau a fost casat?

În 1972, după o serie de experimente pe mare, a fost construit ecranoplanul de desant, cu dimensiuni medii (lungimea 58 m și greutatea la decolare de 120 tone). Acesta a primit numele de "Orlenok" (Vulturaș). Construcția aparatului a fost reușită, iar fiabilitatea a întrecut cele mai îndrăznețe speranțe.

Ecranoplanul "Orlenok"

Crearea acestui aparat, unic după caracteristicile sale de zbor, de la nașterea ideii până la transpunerea ei în viață, a fost foarte interesantă. La început au fost încercate unele modele de remorcher. În calitate de remorcher experimental s-a folosit șalupa (vedeta) cu aripi sub apă, "Volga".

Modelul ecranoplanului a fost încercat în tunelul aerodinamic a filialei Cicalov, regiunea Gorki. Acesta s-a testat pe pistă, lansarea s-a făcut cu o catapultă specială și prin inerție s-a realizat zborul de-a lungul unui drum neted. La testarea stabilității mișcării modelului de pistă pentru transmiterea perturbației s-a folosit o foaie grea de placaj, valul de aer de la căderea acesteia a obligat modelul să oscileze (să balanseze). Rezultatele: mișcarea a fost stabilizată.

În 1961 s-a trecut la construcția și testarea modelelor pilotate: SM-1, SM-2... s.a.m.d. Aparatul SM-6, a devenit prototipul lui "Orlenok". Cercetările s-au efectuat departe de ochii curioșilor pe lacul Gorki.

În toamna anului 1972, primul exemplar al "Vulturaşului" a trecut la cercetările pe apă. Mai jos de orașul Nijni Novgorod (pe atunci Gorki), pe cursul Volgăi, există o insulă numită Teleacii. În acest loc s-a efectuat primul test al ecranoplanului "Vulturas". Să ascunzi un asemenea uriaș era imposibil, așa că pentru localnici acesta era un avion care suferise o avarie și acum se străduiau să-l mute pe aerodrom. Inclusiv pentru mascarea aeriană.

Testele s-au desfășurat cu succes și toamna ecranoplanul dezmembrat a fost transportat pe Volga în Marea Caspică. Acolo a fost asamblat și s-au continuat cercetările în condițiile mării, numai în zilele nororoase. Ecranoplanul a fost proiectat și construit ca mijloc de transport desant, pentru vehicule șenilate sau nu, pentru combatanți în zonele de luptă și de desantare.

Pentru neinițiați au născocit legenda cum că este un banc de probă pentru testarea unor noi motoare, pentru nave rapide. Testele ecranoplanului în condițiile mării au dat rezultate bune. Viteză mare, amfibietate, desprinderea de apă la viteze mici (datorită suflului de sub aripi, a jeturilor motoarelor anterioare), care au făcut din acest aparat un unicat.

În 1975, în timpul unui test, ecranoplanul a ieșit din apă și s-a lovit de pietrele de pe plajă. Pilotul a pornit suflanta, mașina a trecut pe apă, a zburat și fără niciun incident a ajuns la bază. Corpul prototipului lui "Vulturas" a fost construit din aliajul K 482 T1, cu duritate și rezistență mare, dar casant. Probabil pietrele au atacat corpul ecranoplanului, după care s-au produs fisuri, care la un control de suprafață nu erau vizibile.

Următoarele teste s-au efectuat pe valuri mari. În timpul decolării din apă, corpul avariat, datorită șocului la impactul cu creasta valurilor, pupa împreună cu motorul din față s-au desprins prin rostogolire. Piloții fiind surprinși au aruncat combustibilul motorului de la proră. R.E. Alexeev, care se afla și el lângă pilot în cabină (constructorul principal participa efectiv la toate încercările), nu s-a intimidat și a preluat comanda. El a pus motorul de la proră în regim de croazieră, nu a permis ecranoplanului să se afunde în totalitate în apă, pentru că altfel nava s-ar fi scufundat imediat deși pupa nu exista, a scos "Vulturaşul" în glisaj și l-a adus la mal. Cei care se aflau în navă s-au speriat serios, dar pentru Alexeev acest eveniment a avut urmări mult mai grave. Toți se așteptau ca Alexeev, care a creat ecranoplanul, să primească titlul de Erou al Muncii Socialiste, dar în loc de aceasta Ministrul, s-a folosit de incidentul de mai sus și l-a îndepărtat de la conducerea lucrărilor, reducându-i funcția la Șef de secție.

Dar Marina și Alexeev au recepționat acest accident din cu totul alt punct de vedere: "Vulturaşul" a demonstrat că este totuși un aparat trainic. Analizând cauzele accidentului constructorul principal a înlocuit materialul corpului cu aliajul aluminiu-mangan AMG61. După aceasta au fost scoase la apă încă trei ecranoplane pentru Flota Maritimă Militară. Toate acestea au fost construite la uzina "Volga". Au fost în total cinci "Vulturași": - "Intermediarul" - exemplarul pentru primele încercări, care a fost trimis la dezmembrare; - C-23 - primul "Vulturas" zburător, după accident a fost trimis la dezmembrare; - C-21 - a fost predat Flotei Marine Militare în 1978, era în exploatare în 1998; - C-25 - a fost predat Flotei Marine Militare în 1979, era în exploatare în 1998; - C-26 - predat Flotei Marine Militare, nu apare în Janes din 1998.

Seria ecranoplanelor C-21, C-25 și C-26, a fost stabilită de planul de dezvoltare al Flotei Marine Militare a URSS, plan în care era prevăzută construirea a 120 de "Vulturaşi".

Pe infanteriștii marini ai Flotei Maritime Militare îi interesa ecranoplanul ca mijloc de desant. Viteza mare permitea aruncarea rapidă în luptă a militarilor și care nu putea fi atinsă de navele de desant obișnuite, mai ales la atacurile prin surprindere. Barjele obișnuite antidesant și câmpurile de mine nu erau piedici pentru "Vulturas" (el pur și simplu zbura peste ele), iar pentru frontul de luptă din câmpul de operații pe un curs de apă bine păzit de inamic, ecranoplanul ar fi fost pur și simplu neobservat.

Dar toate acestea nu s-au întâmplat în 1985 a decedat ministrul apărării al URSS, Mareșalul D. F. Ustinov, care era susținătorul realizării ecranoplanelor ca flotă de desant. Confruntat cu reduceri masive de fonduri, noul Ministru al Apărării, Mareșalul S. L. Sokolov, din inițiativă proprie a închis programul, iar fondurile destinate ecranoplanelor au fost dirijate la realizarea submarinelor atomice.

Viitorul va reveni cu ecranoplane de mari dimensiuni, de această dată ca nave de transport viabile și eficiente, la fel cum astăzi toate navele de transport uriașe utilizează soluțiile tehnice de avangardă încorporate în giganții Yamato și Mushashi în cel de Doilea Război Mondial! Până la urmă tehnologia civilă progresează și prin asimilarea celei militare.

Date tehnice

Ecranoplanul "Orlenok" (Vulturas), a fost proiectat după schema constructivă a unui avion cu trei motoare, cu aripă joasă, ampenajul cozii în formă de T și corpul de ambarcațiune.

Echipajul era format din comandant, pilotul al II-lea, mecanic, navigator, radistul și un pușcaș marin. La transportul de desant în componența echipajului sunt incluși suplimentar și doi tehnicieni specialiști cargo.

Corpul, este construit din dural. În unele puncte ale agregatului se folosește oțelul. Carenajul cupolei radio transparente este fabricat din materiale composite.

Corpul este destinat încărcăturilor de marfă, echipaj, armament, a motoarelor și a sistemelor navei. Mărfurile utile sunt stocate în cabina cargo cu dimensiunile de: 28 m lungime; 3,4 m lățime și 4,5 m înălțime. Încărcarea și descărcarea se efectuează prin deschizătura aflată pe punte. Cabina echipajului, motoarele și mitraliera sunt instalate în partea turnantă. Accesul echipajului se efectuează printr-o ușă aflată deasupra aripii. Părăsirea aparatului în caz de avarie se face prin acoperișul cabinei piloților.

Aripa are o structură aerodinamică, optimizată pentru mișcarea în apropierea ecranului. În parte terminală a aripei sunt fixate flotoarele (plutitoarele). De-a lungul muchiei posterioare și pe suprafața anterioară a aripii (aproape de capăt) se găsesc panourile speciale de siguranță. Axul de rotație al panourilor trece prin partea frontală. Unghiul de deviație al eleroanelor aripilor variază de la -10° până la +42°; iar al flapsurilor până la 70°.

Schimbarea profilului aripii folosește la start pentru crearea pernei de aer care ridică ecranoplanul din apă. În timpul plutirii, panoul posterior al aripii se găsește în apă. Pentru decolare se pornesc motoarele, special amplasate, ale căror jeturi reactive trec pe sub aripă. Pilotul coboară flapsul (volet de supersustentație), nepermițând gazului să străpungă bordurile anterior și posterior. Creșterea presiunii gazelor sub aripi ridică ecranoplanul din apă.

Din punct de vedere constructiv, aripa constă dintr-un plan central și două brațe (console), care au aspect de casetă (cheson).

Concluzii

În 1992 se vorbea despre un proiect foarte interesant. Împreună cu Institutul Ucrainean "Antonov", proiectul urma să fie un unicat. El avea în vedere construirea unui sistem de salvare aero-marin: pe spatele (spinarea) unui avion gigant AN-225 se fixează o variantă de salvare "Vulturas cu toate utilajele și aparatura necesare salvării oamenilor pe mare. Avionul purtător transportă ecranoplanul la locul catastrofei cu viteza de 700 km/h. "Vulturas" pornește motoarele sale, se desprinde de AN 225, coboară, se așează pe apă și se transformă în navă de salvare.

Datorită rezistenței aerodinamice mari a construcției, ecranoplanul poate să coboare și să se așeze pe o mare cu valuri foarte puternice, ucigătoare pentru hidroavioane. Sursele sale de mișcare îi permit ecranoplanului să lucreze în orice punct al Oceanului planetar (combustibilul se consumă numai pe drumul de întoarcere până la cel mai apropiat port). Sistemul acesta poate să lucreze și în condiții polare, ecranoplanul staționând și pe gheață. Sistemul poate să transporte mărfuri atât pentru Arctica cât și pentru Antarctica.

De asemenea, cercetări legate de ecranoplanul folosit la transport au fost executate de diferite organizații din Vest și din Est, transporturile de pasageri și mărfuri având un risc mult mai mic, față de transportul acestora cu un avion obișnuit.

Exista un proiect care pregătea modificarea pentru pasageri; acesta este cunoscut ca A90.150. El putea transporta 150 de pasageri pe rute regulate, sau putea să fie folosit ca mijloc de transport rapid de mărfuri pe mare și la stațiile polare. Dezvoltarea mai departe a ideii privind ecranoplanele, putea să ducă la realizarea unui exemplar uriaș, care să transporte 250 de pasageri.

De asemenea, transportul de informații cu aeroplanul dintre insule și arhipeleaguri se știe că poate fi mult mai ieftin, asta pentru că ecranoplanul nu are nevoie de dane de acostare și nici de aerodroame ca pentru avioane sau nave.

Toate aceste proiecte legate de ecranoplan, au fost finanțate de beneficiari interesați, așa că se poate spune că orice greutate legată de costuri nu a existat.

Bibliografie

Aviația și Vremea 2001; http://militarycd.tripod.com; Jane's Skimmer Surfaces 1992.

Mulțumiri doamnei Elena Manea și dl. ing. Ilie Goga pentru materialele și opiniile furnizate redacției.

PS. Un Ekranoplan telecomandat la 1/50? Ce părere aveți?

Florin IONESCU

Odată convinși prin experiențe practice de fiabilitate, dar și de rezistența la accidente a primelor două modele experimentale la scară reală, militarii au pus la treabă colectivele de tacticieni pentru a găsi cât mai multe aplicații posibile. Odată definite, proiectanții au dat, cel puțin pe hârtie soluțiile constructive.

Iată, dedesubt planurile unui ekranoplan ce transportă un bombardier strategic cu circa 320 km/h la o destinație dată sau pur și simplu mai aproape de raionul de acțiune. Fiind în continuă mișcare și pe traiectorii mai mult sau mai puțin previzibile el constituie desigur o țintă dificilă pentru inamic. Este practic un aeroport în mișcare în orice punct de pe oricare ocean... Dacă privim problema așa, mai bine că nu s-a realizat...

Dar, dacă în locul bombardierului ar fi fost transportate mărfuri cu volum mare și greutate mică (electrocasnice, animale vii etc) care ar fi profitul, dacă ținem seama că are un consum de circa 1 l kerosen / 1 kg la 2000 km parcurși în mai puțin de 6 ore?

Nici un posibil transportator civil din fosta URSS nu a calculat probabil, dacă un ekranoplan ar fi mai rentabil pentru transportul de pasageri direct peste Caspica, Marea Neagră, Marea Barents etc. sau dacă ar fi mult mai eficient decât o navă cu aripi subacvatice ca RACHETA de la noi din Deltă, ce se mai deplasează și astăzi pe Dunăre după aproape 35 de ani de serviciu...

Și dacă nu transportă mărfuri măcar turism sau legături între porturi. Păcat.

Deasupra avem vederea laterală a unui ekranoplan purtător de rachete. În cele 6 lansatoare pot fi transportate mai multe tipuri de misile. (în românește experții militari încă nu au căzut de acord asupra terminologiei ce definește astfel de arme, astfel încât fiecare spune cum vrea. O rachetă este fizic vorbind un vehicol ce se deplasează pe baza principiului acțiunii și reacțiunii (m1V1=m2v2), dar o misilă este un vehicol ce poate transporta o încărcătură de luptă, observație, intercepție, ce poate fi inteligentă, autoghidată etc și folosește pentru zbor o rachetă sau un turbopropulsor). Revenind în tuburi pot fi rachete navă-navă, apă-aer, rachete de croazieră sau chiar purtătoare de vectori "Ferească Dumnezeu!"

Dacă ekranoplanul are cam 55-58 m, proiectilele reactive ar putea avea până la 9 m lungime, ceea ce explică și deflectoarele de flăcări foarte zdravene de la bord. Un studiu atent al carenajelor radar și analogia cu echipamentele standard din flotă ar putea să ne ofere surprize, dar asta probabil că au făcut specialiștii în urmă cu mult timp, încă înainte de abandonarea proiectului. Desenatorul a făcut oricum greșeli elementare, dacă ar fi să ne luăm numai după formele suprafețelor mobile vizibile.

Oricum este clar că avem în fața ochilor un hibrid navă-avion. De ce navă? Pentru că se deplasează deasupra apei la înălțime relativ mică (zvonuri neconfirmate dau recordul de înălțime deasupra mării în salt, al nu știm cărui ekranoplan de...600 m !!!).

De ce avion? Pentru că indiscutabil folosește tehnologia de realizare a unui avion modern prin 1980. Desigur, de atunci au intervenit compozitele și modul de exploatare intensiv al aparatelor, au apărut motoare mult mai economice, lumea s-a schimbat...

Oricum un ekranoplan de acest tip ar putea înlocui navele de atac cu aripi subacvatice sau pe pernă de aer și chiar corvetele cu misiuni ofensive, desigur în scop de apărare. Este sigur că vom mai auzi de aceste nave și încă destul de rapid.

Eficiența economică este atuul lor forte, dacă da atunci perfect, dacă nu sunt eficiente, atunci la militari cu ele!

Mulțumiri d-nei ing. Bebe MANEA.