Comments 19
проблемы экранопланов в нем указаны совершенно верно, а востребованность ограничивается крайне узким кругом задач.
Ну довольно часто бывает, что технология очень долго ждёт, прежде чем выстрелить. Вспомните те же паровые двигатели (в обобщённом смысле), которые ждали с Античности, а сейчас почти всё наше электричество вырабатывается ими. Возможно, да, нужно подводное крыло, вот композиты приехали, чтобы бороться с коррозией, наверное ещё пара-тройка изобретений, и взлетит где-то.
Паровые двигатели в античности? Ну и между классическим паровым двигателем начала прошлого века и современной паро-турбинной установкой общего очень мало.
Это был очень обобщенный смысл. Обычно под паровым двигателем в античности понимается игрушка Герона, которая на практике (насколько известно) ничего не двигала.
Зато по принципу действия она была турбиной, т.е. да вполне сойдёт за лабораторный прототип современных паровых турбин, который дождался развития остальных компонентов.
Очень сильно не турбина, хотя, конечно, непрерывного действия.
То есть, вот такая занятная связь между современностью и древностью через длинную историю паровых двигателей Ватта и т.д., которые ну совершенно непохожи ни на машину Герона, ни на турбины. И получается, что принцип вроде один - кипятим воду, но разница "в деталях" чудовищная.
Тут, кстати, был чудесный цикл про паровые машины, крайне рекомендую, если вы не читали ещё.
В данном случае всё наоборот, по ещё более распространённому варианту: идея выстрелила, лабораторно проявила себя великолепно, но когда добрались до эксплуатации, выяснились непреодолимые (потому что физические) препятствия. Это касается и экранопланов, и дирижаблей - и описанного в статье аппарата тоже.
Как забавно читать, как империи перед падением делали ставку на чудо оружие и вундервафли, впустую тратя экономический и научный потенциал.
Слишком много мёда.
Всё упирается в "динамику": аэро и гидро.
Сейчас любой может сравнить автомобили, который "до сотни" и с "двести плюс". А потом поглядеть на предлагаемые проекты экрано/крылье-лётов.
Да ещё относительно "толстые" широкие аэрокрылья, "простого"профиля. А на запрашиваемых скоростях в 200-300+ км/ч, они не справляются, "держат" аппарат.
Поэтому и энергетика "гуляет".
Какой же красивый "Циклон" по сравнению с "Каспийскими монстрами"!
Жаль, что не стали делать гражданскую версию, хотя по экономике тут могло быть грустно из-за бешеного, по сравнению с обычными СПК, расхода топлива.
При том, что и у обычных СПК расход топлива бешеный по сравнению с бескрылыми, и сколь-нибудь осмысленное применение -- только летом в Маркизовой луже.
С другой стороны, нынешняя мода на вингсёрфинг намекает, что энергетика там не такая уж безумная, раз мелким крылом на вполне умеренных ветрах можно на ПК гонять.
Вообще-то, экранопланы и суда на подводных крыльях - это абсолютно разные вещи... Непонятно, зачем их смешивать в одну статью. У них разные проблемы, связанные с той средой, в которой они движутся.
Ну вообще речь в статье идёт про экраноплан на подводных крыльях. Поэтому тут обе проблемы присутствуют. А вообще было показано, как проект корабля на подводных крыльях переродился в проект экраноплана на подводных крыльях.
Ну да... Только первый абзац вводит в некоторое недоумение - заголовок про подводные крылья ("летучий корабль" воспринимается, как иносказание), а статья начинается с экранопланов... И, кстати, "проблема B-737 Max" тут совершенно ни при чем - пресловутая система, которую склоняют все кому не лень, никакого отношения к устойчивости и колебаниям не имеет.
Сама тема интересна с точки зрения истории техники. Хотя, когда читаешь о таких проектах, остаётся ощущение, что у этих людей было очень много ресурсов и времени, и не было общего понимания, что, на самом деле, они стремятся построить. На протяжении всей статьи идёт перечисление постоянных неудачных реализаций, ошибок, метаний от одной конструкции к другой, а в результате - ноль. Похоже, что это действительно некая инициатива Бутомы, который пытался продвинуть альтернативную (как он надеялся) разработку в пику работам Алексеева. А получился пшик, по большому счету, смесь бульдога с носорогом... Как саратовский ЭКИП.
В книге, которую я уже рекламировал в посте, на который уважаемый автор дал ссылки, написано и про такие крылья. Рекомендую ещё раз: «Суда на подводных крыльях и воздушной подушке»
Что же касается данного аппарата. Впечатление типа "смешались в кучу кони, люди". Суперкавитирующее крыло может быть таким по трём причинам:
— кавитация от очень большой скорости. Очень нестабильные параметры при общих и локальных колебаниях скорости потока. То есть провалы в подъёмной силе.
— кавитация от подсоса воздуха с поверхности. Те же проблемы стабильности, решаемые только при большом уровне подачи воздуха, что резко снижает качество (получаемую подъёмную силу)
— кавитация от преднамеренной подачи воздуха насосом (через отверстия в крыле). Гарантирует стабильность работы и управляемость, но - сложно, дорого, и требует отдельной системы управления.
Не буду говорить, что в описанном случае была не управляемая схема. Естественное (то есть случайное) сочетание первых двух методов из-за близости крыльев к поверхности. Почему от суперкавитации и отказывались.
Фактическую неудачу работы с суперкавитацией можно опознать по тому, что суперкавитирующие винты не использовались. Отсюда совершенно неуместные реактивные двигатели. Раз не пришли к ним - значит, с суперкавитацией не справились вообще. А ведь суперкавитирующие винты - вполне себя оправдывают (в соответствующих условиях) и достаточно распространены.
Другая проблема - в V-образности крыльев. Такая форма нужна для крыльев, пересекающих поверхность. При этом получается автоматическая регулировка подъёмной силы. При избытке часть крыла выходит из воды. Так же устроены те самые Ракеты и Восходы.
На волнении часть крыла над водой может стать меньше или больше просто из-за того, какую часть волны крыло пересекает. Это порождает вертикальную тряску (что не только некомфортно, но требует прочной, тяжёлой и дорогой конструкции). Потому-то суда на подводных крыльях, пересекающих поверхность, используются только по рекам или очень спокойному морю.
Мировой опыт (военные очень, очень хотят иметь быстрые катера) показал, что нужно использовать глубоко погруженные крылья. Без V, в нём смысл исчезает. Но такие крылья требуют очень непростой системы управления, не столько даже продольной, сколько поперечной. Это не потянули даже компании с хорошими возможностями, ну и у нас тоже...
Как ни странно, эта схема - с глубоко погруженным крылом - отлично прижилась в персональных покатушках. Там управление идёт за счёт работы телом, человеческий мозг справляется. Впрочем, и скорости невелики.
Вернувшись к описанному в статье аппарату, могу только сказать, что получилось, увы, вполне традиционно: свежая красивая идея, отличная по прикидкам. В реализации оказывается, нужно очень много всего. Идея размывается и получается нечто с гораздо худшими, чем ожидалось, параметрами, очень тяжёлое, сложное и дорогое.
Напоследок ещё раз порекомендую ту книгу. И написана интересно и информации там много.
Книга действительно хорошая, в детстве у меня была.
У суперкавитирующего профиля верхняя поверхность слабоизогнута или плоская в отличии от обычного крыла. Давление на ней из-за этого снижается незначительно на всех режимах, даже если до естественной кавитации еще далеко. Подъёмная сила формируется только за счет повышенного давления на нижней поверхности. Из-за этого Cy фактически в 2 раза ниже, чем у обычного крыла. Зато режим пузырьковой кавитации не приводит к тряске и вибрациям. А область работы таких крыльев - скорости при которых за крылом образуется большая естественная каверна, поддувать ничего не надо. Вообщем с ними никакой тряски нет, только гидродинамическое качество так себе.
Суперкавитирующие полупогружные винты тоже эффективное решение на больших скоростях, но с той же проблемой. КПД такого винта существенно ниже, чем было бы у классического винта без кавитации.
По поводу автоматической системы управления не соглашусь. Эффективное управление было реализовано и у нас, и за рубежом. У "Сокола" фактически были глубокопрогруженные крылья (переднее правда с наклонными участками) с автоматическим управлением. Ещё был "Тайфун" и "Ураган". Очень многое было отработана на масштабных самоходных моделях. Вопрос только другой - какова цена этого решения на уровне элементной базы 60-70-х годов, какова надёжность и требования к обслуживанию. Нам сейчас, когда в небе жужжат статически неустойчивые мультикоптеры, а смартфон превосходит вычислительные мощности всех компьютеров тех времен, это осознать довольно трудно.
Вот буквально "Ваше мнение правильное, но неверное" :-)
КПД суперкавитирующих винтов, как и Су крыла - хуже обычного... на обычных скоростях. На очень высоких - ровно наоборот, выше.
_________
По поводу автоматического управления глубоко погруженными крыльями можно даже не спорить. Было бы оно эффективным - были бы во флотах мира хищные стайки таких катеров. На практике все попробовали - и все отказались. И дело тут не столько в том, что элементная база была плоха, а сейчас хороша, сколько в том, что скорость развития возмущений оказывается не ниже скорости управляющих воздействий. Это - принципиальный момент.
"Илья Муромец" был неустойчив по всем осям - но из-за большой парусности возмущения развивались медленно, пилот успевал, всё летало. У мультикоптеров лёгкие винты с большим запасом тяги электромоторов, у них тоже возможности управления выше, чем темп развития возмущений. Ну, по крайней мере, в отсутствии турбулентности (так-то аварийность у них очень, очень высока, просто это дёшево обходится и считается приемлемым).
В воде же в условиях суперкавитации эти же пузырьки демпфируют управляющие воздействия, и, какие мощные приводы на рули не ставь - не успеваешь парировать возмущения от несимметричных воздействий волн на скорости.
Отдельно, несколько в сторону от темы, замечу:
из-за изначально заложенных ошибок при проектировании аналогичной системы, призванной повысить устойчивость и снизить колебания, разбились два самолёта Boeing 737-Max 8.
В обоих случаях с Мах-ами виноват был сговор боингов с эксплуатирующими компаниями. Боингу хотелось побольше продать, а компаниями хотелось снизить стоимость за счёт отказа от переучивания. Причём не случайно упали именно самолёты Индонезии и Эфиопии - низкая квалификация пилотов. Если бы они действовали по Flight Manual (по-нашему РЛЭ), никаких катастроф бы не было. Более того, изучение показало, что аналогичная ситуация возникала и раньше (и даже на тех же бортах), но пилоты выполняли РЛЭ, и ничего страшного не происходило. Это даже на лётные происшествия не тянуло.
Проблема в том, что в Западном мире "добро" в лице манагеров, победило "зло" в виде инженеров. Руководители Боинг, чтобы наверстать отставание от Airbus, а именно выпустить самолёт с редукторным двигателем Leap, который имеет высокую степень двухконтурности, обеспечивающую меньший удельный расход топлива, пошли в первую очередь на сговор с FAA. И вместо полной сертификации фактически нового самолёта прошли путь в виде дополнения к сушествующему сертификату лëтной годности. И как человек знакомый с сертификацией, могу уверенно сказать, что если бы материалы проекта рассматривались должным образом, они бы сертификацию не прошли. И я бы не стал так высокомерно говорить про пилотов Эфиопии и Индонезии. Это национальные авиакомпании и пилоты обучаются в официальных учебных центрах и следят за состоянием бортов как надо, всё по регламентам также в официальных центрах. И от сотрудников требуют беспрекословно следовать инструкциям. На это указывает низкая аварийность этих компаний.
А про то как упала квалификация в Боинг указывает тот факт, что в 90е при разработке Боинг777, на котором была впервые применена электродистанционная система управления было трехкратное резервирование бортового вычислителя. При чем использовались три разные архитектуры процессоров и три разные операционные системы. А спустя 20 лет у них не задублирован датчик угла атаки.
Про победу манагеров - верно. Остальное - нет. Действий по FM было абсолютно достаточно, с этим спорить бесполезно. Могу выдержки из документов привести и сканы, но лень заново ворошить. Да, у боингов с современной точки зрения принципиально косячная архитектура. Но в данном конкретном случае было прописано тупо "отключить всю автоматику стабилизатора при любом ненормальном показателе" и дальше следует список из буквально всех возможных для наблюдения. И да, эти показания были. Что интересно - этот пункт был ещё до появления MCAS.
Так что можно сколько угодно и как угодно высокопарно рассуждать, но факт "этот отказ при выполнении процедур, предписанных FM, совершенно безопасен" остаётся.
Что касается потери технической компетенции у Боинга - очевидно и бесспорно так. Они шли в нынешнее состояние больше двадцати лет.
«Летучий корабль» на подводных крыльях