Автор: Анатолий Хохлов
Фото: Евгений Пашинин
2011 год был для А-40 юбилейным, - четверть века назад самолет-амфибия выполнил первый полет. Идея возобновить строительство амфибии, периодически всплывающая в сети, наводит на некоторые размышления, чем и хочу поделиться.
25 лет назад А-40 совершил первый полет. Самолет, построенный КБ Бериева, безусловно, является крупным достижением советских ученых и авиаконструкторов. В нем реализованы самые передовые достижения в области отечественной аэродинамики и гидродинамики. Что нового было сделано?
1. Амфибия имеет очень малую относительную площадь миделя лодки, что в сочетании с большим удлинением крыла обеспечивает высокое аэродинамическое качество.
2. Лодка имеет большое гидродинамическое удлинение, что обеспечивает ей высокое ГД качество.
3. Днище лодки имеет переменную поперечную килеватость, что способствует снижению перегрузок при движении по волне.
4. В зареданной части установлены дефлекторы для обеспечения ГД устойчивости на глиссировании.
5. Аэродинамический демпфер тангажа был использован в качестве успокоителя качки.
6. Для борьбы с интенсивным образованием брызг и их воздействием на ЛА применили:
- автоматическую систему довыпуска закрылков на разбеге;
- автоматическую уборку закрылков после касания самолетом-амфибией воды;
- на днище носовой части лодки по линиям излома поперечной килеватости установлены брызгоподавляющие гребни;
- на редане лодки впервые в практике гидроавиастроения применены поперечные гидродинамические интерцепторы высотой 24 мм.
Эти и другие решения обеспечили самолету хорошие ЛТХ: крейсерская скорость 720 км/ч, практическая максимальная дальность 5500 км, практический потолок 13000м, мореходность hв3% 2 м.
Самолет завоевал многие авиационные выставки, но не завоевал мировой океан, а мог ли он это сделать?
А-40 Альбатрос. Фото Е.Пашинин
Рассмотрим А-40 в поисково-спасательном варианте (А-42) и его возможности по спасению пострадавших. Исходные данные: центральная часть умеренной зоны (северное полушарие) Тихого океана (далее океан) удаление от берега 2,5 тыс. км и в прибрежных морях, пусть Баренцево и Черное, удаление 0,5 тыс. км, в воде по 100 человек. Скольких из них спасет А-40?
При проведении поисково-спасательной операции важен фактор времени. Уже при температуре воды 24° время безопасного пребывания человека в воде измеряется всего 7-9 часами, при 5-15° оно уменьшается вдвое. Температура 2-3° оказывается смертельной через 10-15 минут. В апреле 1912 г. гигантский лайнер "Титаник" столкнулся с айсбергом и затонул. Прошло всего 1 час 50 минут, как спасательные суда, приняв сигнал бедствия, уже прибыли на место катастрофы. Они подняли на борт людей, находившихся на шлюпках. Но ни одного из 1489 пассажиров, оказавшихся в воде, спасти не удалось.
Рассмотрим случай, когда к моменту подлета самолета можно спасти практически всех пострадавших.
Приведенные ниже рассуждения в основном связаны с возможностью посадки поисково-спасательного самолета на водную поверхность в условиях волнения и ветра. Самое главное приводниться и поднять пострадавших в самолет. После чего можно дрейфовать до подхода судов.
Начинаем спасательную операцию. Поступил сигнал SOS, через час самолет в воздухе, до пострадавших в океане летим 3,5 часа, к моменту прилета, как было сказано, есть шанс спасти всех пострадавших. Но расчетное время прилета приходится на ночь, а садиться на необорудованную акваторию ночью – практически исключено, на самолете нет таких средств обеспечения посадки. Это первое ограничение. Ситуация день-ночь уменьшает количество спасенных вдвое до 50 человек.
Прилетели, а на море-океане волны. Реестр ветров и волнений в океанах и морях говорит – в океане, а также в Баренцевом море наш самолет (мореходность hв3% 2 м и нет упоминаний в литературе, что это подтверждено натурным экспериментом) сможет сесть только в половине случаев (данные по сезонам осреднили). В Черном море лучше – 75%. Это второе ограничение, оно уменьшает количество спасенных в океане до 25 человек, и в морях в среднем 33.
Принимаем решение о посадке. Оцениваем волнение. Технических средств определения параметров волнения на самолете нет, а визуально – ошибка в 10% нам гарантирована. Количество спасенных и уменьшится на эти 10% (летчик, пилотирующий по инструкции, не будет сажать самолет, если он оценил волну в 2 м, как 2,1 м). Это третье ограничение. Количество тех, у кого есть шанс спастись теперь 23 и 30 соответственно.
Выбираем методику посадки. Оцениваем тип волнения. Если внизу чисто ветровая волна – садимся строго навстречу фронта волн и сможем реализовать все мореходные возможности самолета (т.е. hв3% 2 м). Если внизу зыбь – вдоль фронта волн с упреждением, но здесь ограничение по мореходности уже 0,8 от заявленной (т.е. от hв3% 2 м). И худшее, внизу смешанное волнение, – садимся, учитывая главную систему волн и ограничение по мореходности уже 0,6 от заявленной. Т.е. в среднем 0,8 hвмах и спасаем в океане 18, а в море 24 человека. Это четвертое ограничение.
Теперь осредняем море-океан и получаем – поисково-спасательный самолет-амфибия А-40 может спасти 21 человека из 100, оказавшихся в воде, то есть только каждого пятого. И даже если в операции участвует 5 самолетов, больше людей вы не спасете.
А-40 Альбатрос. Фото Е.Пашинин
Некоторые допущения, принятые в данном оценочном расчете:
- самолет вылетает через 1 час после поступления SOS;
- не учитывалась возможность сброса спасательных средств с воздуха;
- не учитывалась возможность использования пострадавшими спасательных средств в виде плотов, шлюпок, специальных костюмов;
- квалификации и опыта летного состава достаточно, чтобы реализовать возможности самолета;
- время на поиск пострадавших с воздуха на воде не учитывалось;
- не учитывалось влияния интенсивности волнения на то, сколько пострадавший будет находиться на воде, и на то, сколько времени его будут искать;
- не учитывалось влияние ветра в акватории на возможность посадки.
Картина невеселая. Что делать?
Разрабатывать и строить новые поисково-спасательные гидросамолеты и самолеты-амфибии, создавать места их базирования. Новые самолеты должны обладать:
1. Более высокими мореходными характеристиками. Полуэмпирическая формула мореходности ГС hв 3% = k*G02/3*V0-2 подсказывает, что самое эффективное - уменьшать скорость на взлете и посадке. V0=(2*( G0-Py)*(Cy*S*po))-1/2. Скорость можно уменьшить, уменьшив нагрузку на крыло, увеличив коэффициент подъемной силы Cy, увеличив вертикальную составляющую тяги Py. Что касается Cy, классическая механизация крыла на ЛА подобного класса больше 3 единиц не даст, а вот энергетическая механизация крыла может добавить еще столько же. Да и пример положительный есть – Японская US-1 Шин Мейва, оборудованная системой сдува пограничного слоя на закрылках и рулях, имеет скорость на посадке 83-93 км/ч и мореходность до 3,5 м hв3% , хотя в литературе упоминается и 5 м, но это уже из области фантастики или некорректного измерения/описания волнения, а 3,5 м подтверждается расчетом. Другое направление - увеличить Py. В истории авиации и такие примеры есть – самолет-амфибия вертикального взлета и посадки ВВА-14, хотя он и не выполнил взлет – посадку на воду по вертикальному, но теория говорит, что его потенциальная мореходность составляла 12 (двенадцать) метров hв3%.
Самолет-амфибия Shin Meiwa PS-1/US-1
2. Более высокими ЛТХ, прежде всего скоростью и дальностью полета; быстрее прилетим – больше спасем. Но здесь, к сожалению, резерв небольшой, опыт Си Дарт тому подтверждение.
3. Техническими бортовыми средствами, обеспечивающими посадку самолета-амфибии на необорудованную акваторию в ночных условиях.
4. Техническими бортовыми средствами определения параметров гидрометоусловий в полном объеме, т.е. ветер, высота, длина волны, направление бега волн и т.д.
5. А также высокоточным навигационным оборудованием, дальней связью, мощными осветительными устройствами и т.д.
И последнее, сколько пострадавших мог бы спасти поисково-спасательный самолет-амфибия подобный А-40, если на нем реализовать вышеупомянутое? Полагаем, что за счет УПС, Py и пр. удалось уменьшить Vпос в 1,5 раза и наша мореходность достигла 4 м hв3%. Новые двигатели, улучшенная аэродинамика позволят летать на Vкр = 900 км/ч. И реализованы п. 3-5. Опять смотрим Реестр ветров и волнений в океанах и морях. Амфибия, обладающая мореходностью в 4 м hв3% может сесть на воду – в океане, а также в Баренцевом море в 90% случаев, в Черном – 98%. То есть, спасем в океане 90, в морях в среднем 94 человека. Методика посадки в любом случае заберет свое, получится 81 и 87 спасенный. Осредняем и получаем 84 человека из 100, оказавшихся в воде.
Эффективность выполнения поисково-спасательной операции возросла в 4 раза.
А нужно ли строить А-40, безусловно являющимся достижением своего времени, или лучше вложить средства в разработку и создание новой более эффективной машины? Приблизительно за четверть века фирма «Су» прошла путь от Су-7 до Су-27, «МиГ» от МиГ-21 до МиГ-29, «Ту» от Ту-16 до Ту-160, «Бе» от Бе-10 до А-40. А на дворе 2012 год.
Анатолий Хохлов
март 2012
Обсуждение статьи на форуме
Разделы сайта
