автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.02, диссертация на тему:Синтез облика летательных аппаратов гидроавиации и методология их комплексной оценки на начальных этапах проектирования

На правах рукописи.

Экз.N9

ФОРТИНОВ ЛЕОНИД ГРИГОРЬЕВИЧ

СИНТЕЗ ОБЛИКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ГИДРОАВИАЦИИ И МЕТОДОЛОГИЯ ИХ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05.07.02. — Проектирование, конструкция

и производство летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена на Таганрогском Авиационном Научно-Техническом Комплексе им. Г. М. Бериева

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор В. Г. Дмитриев

Доктор технических наук, профессор Р. В. Сакач

Доктор технических наук, профессор В. В. Мальчевский

Ведущая организация Гос НИЦ ЦАГИ им. проф. Н. Е. Жуковского

Защита состоится «_»_200 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д212.125.10 Московского Государственного Авиационного Института (технического университета) по адресу: 125871, Москва, ГСП, Волоколамское шоссе, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ. Автореферат разослан « г О » .

Отзыв на автореферат диссертации, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета института

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.125.10

кандидат технических наук, профессор

Ю. Ю. Комаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Современная экономическая обстановка в мире характеризуется уменьшением запасов минерального и органического сырья, снижением уровня обеспеченности человечества пищей и энергией.

Анализ перспектив развития экономики, выполненный многими исследователями мира, свидетельствует о дальнейшем углублении негативных процессов на Земле, ведущем в конечном счете к политической нестабильности, к обострению отношений между добывающими сырье странами и промышленными странами с развитой обрабатывающей промышленностью. Вместе с тем, у человеческой цивилизации имеется возможность решить упомянутые экономические и политические проблемы за счет использования безграничных богатств Мирового океана и его дна, занимающего 71% поверхности планеты. Некоторые шаги в этом направлении уже ^предпринимаются: к примеру, согласно оптимистическим прогнозам добы-нефти в зоне континентального шельфа в первой половине 21-го века может составить 50-60 процентов, что почти вдвое превысит 35 процентов на начало 90-х годов прошлого века. Если соотношение запасов углеводородного сырья в океане в сравнении с сушей по данным некоторых исследователей оценивается как 3,7:1, то по запасам перспективного метаносо-держащего сырья это соотношение составляет 9:1, что также свидетельствует о жизненной необходимости освоения этих богатств.

Однако развитие промыслов в Мировом океане должно быть гораздо грандиознее упомянутой добычи энергетического сырья, поскольку необходимо будет организовывать на всем необъятном пространстве океана пункты по добыче полезных ископаемых, по выращиванию и добыче биопродуктов, по использованию интегральной энергии солнца, заключенной в морских течениях, ветрах, приливах и отливах и т.п.

Но до разворота работ по освоению богатств Мирового океана и его дна необходимо решить первостепенную важнейшую задачу - обеспечить его экологическую сохранность путем постоянного мониторинга и оперативной ликвидации последствий природных или техногенных катастроф и аварий на поверхности, в глубинах, на побережьях и водоемах, имеющих водосток в моря и океаны.

Для реализации указанных задач человечеству необходимы технически совершенные морские скоростные транспортные средства, незамени-^Ьгую нишу среди которых занимают скоростные средства транспортировки ^^иодей, оборудования и грузов, объединенные в особую отрасль авиации -гидроавиацию. Гидросамолеты, самолеты-амфибии, экранолеты и экрано-планы безусловно будут востребованы наряду с судами морских флотов, трубопроводными магистралями, космическими летательными аппаратами, дирижаблями и, возможно, ракетами. И, естественно, решение задачи создания летательных аппаратов гидроавиации (ЛА ГА в дальнейшем) должно обеспечивать их совершенство, предусматривающее наличие соответствующих критериев и методологий создания.

Кроме упомянутых глобальных задач, на Земле имеются немало обводненных районов и зон, где строительство дорог и аэродромов либо невозможно, либо слишком дорого, множество прибрежных и островных по-

селений, не имеющих дорожных сетей, но требующих обеспечения транспортных связей на довольно больших, недоступных вертолетам расстояниях. И здесь уже сегодня, не говоря о будущем, могут быть востребованы амфибийные ЛА ГА, способные использовать различные виды поверхности для взлетов и посадок.

Перевозка пассажиров, экипажей эксплуатирующихся объектов для их оперативной смены, доставка срочных грузов, оборудования, врачей и медикаментов в экстремальных случаях, мониторинг и защита поверхности, атмосферы и глубин океанов, морей и других водоемов, запуск баллистических и космических ЛА из экваториальной зоны Земли — вот далеко не полный перечень мирных возможностей ЛА ГА при освоении Мирового океана и обводненных районов суши.

К военным функциям относятся снятие и установка минных заграждений, поиск и спасение экипажей потерпевших катастрофу или аварийных судов, смена экипажей атомных судов в отдаленных районах^ океана, поиск и уничтожение подводных и надводных целей противника^ высадка и эвакуация десантов, патрульная и пограничная служба и многое другое.

При этом, учитывая темпы расходования сырья на суше при росте народонаселения Земли, ясно, что осуществление комплекса работ по защите и сохранению Мирового океана и по его освоению не является отдаленной перспективой для человечества, а требует уже сегодня достаточно энергичных мер по организации работ в планетарном масштабе. И, естественно, для осуществления всего комплекса возникнет необходимость в широкой гамме ЛА ГА, различающихся как по величине грузопотоков, так и по условиям эксплуатации в различных районах мира. Поскольку темпы создания каждого ЛА ГА до его внедрения в практику исчисляются десятилетиями, становится очевидным необходимость уже в настоящее время произвести анализ вариантов облика многих ЛА ГА. Если это сделать, к моменту начала разворота работ можно будет определять очередность разработок конкретных ЛА ГА, уточняя лишь некоторые параметры. Такой подход является залогом значительной экономии средств и — главное — времени для обеспечения успешного процесса освоения Мирового океана и своевременного решения задач создания оптимальных транспортных систем, где это целесообразно.

Следовательно, проблемы синтеза облика многих вариантов высококлассных ЛА ГА для решения разнообразных задач актуальны и важны | не только для гидроавиации, но и для экономики стран мира, особенно России. Об этом ярко свидетельствует включение большинства перечисленных выше задач гидроавиации в «Перечень критических технологий РФ» (Пр-578) и в «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ» (Пр-577), утвержденные Президентом России 31 марта 2002г.

Актуальность проблем, стоящих перед гидроавиацией, подтверждается также систематическим обсуждением их на Международных научных конференциях по гидроавиации в рамках «Гидроавиасалонов» 1996, 1998,

2000 и 2002 г.г. и совместными научно - исследовательскими работами ТАНТК им. Г. М. Бериева, Гос НИЦ ЦАГИ и ЦАГИ им. проф. Н. Е. Жуковского.

В качестве цели диссертационной работы была определена разработка методологии синтеза облика ЛА ГА на начальных этапах проектирования, которая обеспечивала бы их высокий технический уровень.

Из всего многообразия проблем, вытекающих из названной цели, в диссертации рассмотрены и решены две крупные группы задач, стоящих перед создателями технически совершенных дозвуковых ЛА ГА с диапазоном взлетных масс от 10 до 600 т:

1)разработка методологии комплексной оценки технического уровня ЛА ГА с помощью интегральных критериев;

2)разработка методологии синтеза внешнего облика ЛА ГА на начальном этапе проектирования, когда с Заказчиком обсуждаются требования по параметрам грузоперевозок (масса груза, скорость и дальность беспосадочной перевозки) и по условиям эксплуатации в открытом море (месту эксплуатации на поверхности воды, времени года и требуемой вероятности обеспечения транспортных операций).

Таким образом, поставленная цель и перечисленные выше группы задач, включенные в научные разработки диссертации, в историческом и в техническом отношениях являются актуальными для гидроавиации. Они требуют возможно более быстрого решения и становятся востребованными при создании и сертификационной оценке ЛА ГА.

Методы исследования, использовавшиеся в работе:

- историко-технический анализ развития авиационной техники, основанный на принципах диалектической логики и фундаментальных физических и философских законов развития природы и техники;

- исследование множества критериев оценки технического уровня летательных аппаратов с целью выявления наиболее общих, интегрирующих совокупности положительных качеств в небольшом количестве компонентов;

- исследование разнообразных статистических параметров летательных аппаратов, волнения моря в различных районах Мирового океана и климатической инфраструктуры при их эксплуатации с целью получения аналитических описаний, приемлемых для использования при автоматизированном проектировании;

- исследование закономерностей и приоритетов для использования при создании методологий синтеза облика ЛА ГА на основании получаемых основных параметров на базе банка данных существующих ЛА и перспективных проектов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методологии комплексной оценки технического уровня летательных аппаратов гидроавиации с помощью интегральных критериев и создании с ее использованием методологии синтеза облика ЛА ГА на базе требований заказчика и банка данных существующих летательных аппаратов и их проектов.

В результате диссертационных исследований получен ряд новых результатов. В качестве основных следует отметить:

- разработаны критерии конструктивного, энергетического совершенства и оценки территориальных транспортных возможностей ЛА ГА, алгоритмы определения которых включают установление достигнутых в авиации статистических границ и расчет технического уровня JLA по отношению к ним; при этом в критерии конструктивного совершенства учтена мореходность ЛА ГА, дающая возможность их сопоставления между собой и показывающая преимущества над сухопутными самолетами при освоении Мирового океана;

- разработана методология мобильного расчета взлетных масс ЛА ГА на основании требований к грузопотоку, сокращающая процедуру в 30...40 раз в сравнении с существующими методологиями и дающая возможность определять прототипы и аналоги, чего в них нет;

- разработаны модели и методологии определения идеальных значений мощности на перевозки грузов и пассажиров, что отсутствует в современной науке о транспорте;

- предложено для полной энергетической оценки ЛА ГА ввести учет затрат на всех этапах их жизни, включая взаимодействие с окружающей средой, эквивалентными расходами топлива, суммирующимися с расходами силовых установок;

- разработана методология обработки данных Регистров морей и океанов и аналитического описания волнения и климатических условий в районах эксплуатации ЛА ГА, сокращающая в 30...50 раз существующие затраты на оценку условий эксплуатации;

- разработана мобильная методология расчета параметров и синтеза облика ЛА ГА, позволяющая в 40...50 раз снизить продолжительность и затраты на начальных этапах проектирования, благодаря чему открывается возможность многовариантного анализа и поиска с заказчиком оптимальных требований к ЛА ГА, определяющих дальнейшие длительность и стоимость создания ЛА.

Научная новизна подтверждена многочисленными публикациями и докладами на различных международных научных конференциях и симпозиумах [1...41], а также рядом патентов и авторских свидетельств на изобретения.

В совокупности перечисленные результаты выполненных исследований существенно развивают научное направление в области создания новых и модификации существующих ЛА ГА.

Достоверность исследований подтверждается объемными сравнениями получаемых по методологиям результатов с данными реальных самолетов. Как показано в диссертации, к примеру, расчетные параметры амфибий, полученные для грузопотоков и условий эксплуатации А-40 и Бе-200 практически полностью соответствуют их реальным значениям. Аналогичные подтверждения получены для волнения моря, ветра в океане, а расчетные значения взлетных масс 115 гидросамолетов и самолетов -

амфибий мира в 107 случаях по относительной погрешности не превысили 10%.

Эффективность результатов следует из того, что: а) комплекс интегральных критериев позволяет объективно, в относительных величинах, сравнивать ЛА ГА с мировым техническим уровнем, что дает возможность также сопоставлять ЛА по уровню между собой; кроме этого, он может использоваться для сравнения различных типов ЛА и видов транспортных машин; б) мобильность разработанных методологий, сокращающая в десятки раз время и стоимость выполнения расчетов определяющих облик ЛА параметров, позволяют обеспечивать многовариантный анализ ЛА ГА на предварительном этапе проектирования, когда с Заказчиком могут быть найдены компромиссные решения, обеспечивающие оптимальность создания новых ЛА ГА, возможность применения модификации, или вообще использования существующих ЛА ГА.

Корректность разработанных методологий расчета определяющих критериев и параметров ЛА ГА подтверждается однозначностью результатов обработки статистических параметров, достигнутых оптимизацией процесса поиска решений, результаты которых широко используются в методологиях.

Автор защищает разработанные в диссертации методологию комплексной оценки технического уровня летательных аппаратов гидроавиации с помощью интегральных критериев и созданную (с ее использованием и с привлечением авторской методологии аналитического описания условий базирования ЛА на поверхности океана) методологию синтеза облика ЛА ГА на базе банка данных существующих летательных аппаратов и их проектов.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что разработанные на базе большого количества статистического материала, корректно обработанного на основании выполненных исследова-

ний, методологии оценки технического уровня и синтеза облика ЛА ГА доведены до рекомендаций по практическому использованию и иллюстрированы примерами.

Методология оценки технического уровня ЛА ГА с помощью интегральных критериев позволяет: а) корректно обрабатывать их статистические параметры, выявляя максимальные значения, достигнутые современной гидроавиацией; б) весьма просто рассчитывать критерии для конкретных ЛА ГА; в) сравнивая критерии конкретных ЛА с максимальными, оценивать в относительных единицах их технический уровень, позволяющий судить об их совершенстве по рассматриваемому критерию. Получаемые результаты дают возможность, во-первых, предметно говорить, достигнут ли прогресс при создании ЛА ГА, а, во-вторых, выявлять параметры, которые наиболее полезно улучшить для повышения технического уровня ЛА. Кроме этого, уже на достигнутом уровне анализа технического уровня некоторых типов самолетов появляется перспектива рассмотрения возможности нормирования технического уровня ЛА ГА.

Методология синтеза облика ЛА ГА, основывающаяся на учете требуемой вероятности совершения транспортных операций, величины грузопотока и территориальных, климатических и инфраструктурных требованиях по месту базирования на море, позволяет мобильно определять параметры и синтезировать облик ЛА ГА. Это дает возможность на этапе предварительного проектирования, при обсуждении технического задания (ТЗ) с Заказчиком решать, необходима ли разработка нового ЛА ГА, либо достаточна модификация прототипа, либо возможно использование существующего ЛА, если он согласится на рассчитываемое и предлагаемое изменение требований в технических заданиях (ТЗ).

Благодаря сведению результатов теоретических исследований к достаточно простым аналитическим зависимостям, обе методологии пригодны для расчетов с использованием компьютерных математических моделей, а также к мобильному выполнению расчетов без них.

В целом, разработанные методологии и подходы к решению поставленных задач, содержащиеся в диссертации, представляют практическую ценность для авиационных специалистов не только в области ЛА гидроавиации (ТАНТК им. Г. М. Бериева, ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского и Заказчиков ЛА ГА), но и в области ЛА других типов авиации (АНТК «Ильюшин», АНТК ''Туполев^ЦНИИ им. А. Н. Крылова, ЦКБ СПК им. Р. Е. Алексеева, ХАИ, МАИ, СГАУ и др.).

Внедрение результатов работы. Материалы диссертации прежде всего были внедрены в отечественном центре гидроавиастроения — на ТАНТК им. Г. М. Бериева — в виде руководства для конструкторов конструкторского бюро предварительного проектирования (отчет №01-1991/ 2001-07-13) и использовались при синтезе облика модификаций реактивных самолетов-амфибий А-40 и Бе-200 повышенной мореходности, а также других ЛА ГА, включая А-2500 со взлетной массой 2500т. Основные поло-жепня диссертации послужили основой решений международных научных конференций по гидроавиации в рамках «Гидроавиасалона» в

1996,1998,2000 и 2002 гг., а также совместного ЦАГИ им. проф. Н. Е. Жуковского, Гос НИЦ ЦАГИ, ТАНТК им. Г. М, Бериева, ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова и в.ч.26923 «Протокола №1-07-98 Гжк о намерениях научного сотрудничества в области морских авиационных транспортных средств», во исполнение которого и выполнен ряд исследований диссертации.

Материалы диссертации использованы в учебных процессах филиала кафедры 101 МАИ И КАФЕДРЫ «Летательные аппараты» ТРТУ при курсовом и дипломном проектировании.

На основании разработанных методологий выполнены оценки технического уровня ЛА ГА ТАНТК им. Г. М. Бериева, АК «Ильюшин» и АНТК « Антонов», докладывавшиеся на научных конференциях.

Акты внедрения приложены к работе.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ряде научно-технических конференций и научных чтений

(см. таблицу 1).

_Таблица 1

Год Организация Наименование конференции, семинара, научных чтений и т.п.

1996 Гидроавиасалон - 1996, Гос НИЦ ЦАГИ 1 Международная научно-техническая конференция по гидроавиации (1 докл.)

1997 Гос НИЦ ЦАГИ, ТАНТК им. Г. М. Бериева, Музей им. Н. Е. Жуковского Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини (5 докл.)

1998 Гидроавиасалон - 1998, Гос НИЦ ЦАГИ 2 Международная научно-техническая конференция по гидроавиации (4 докл.)

1999 ЦАГИ 5 Международный научно-технический симпозиум «Авиационные технологии 21 века» (2 докл.)

2000 Гидроавиасалон — 2000, Гос НИЦ ЦАГИ 3 Международная научно-техническая конференция по гидроавиации (6 докл.)

2001 ЦАГИ 6 Международный научно-технический симпозиум «Авиационные технологии 21 века» (1 докл.)

2001 РАН, Политехнический музей РФ Третьи Международные научные чтения, посвященные памяти И. И. Сикор-ского...» (2 докл.)

2001 Министерство транспорта Украины, Укр-НИИАТ и др. 3 Международная научно-техническая конференция «АВИА-2001» (1 докл.)

2002 Гидроавиасалон-2002, Гос НИЦ ЦАГИ 4 Международная научно-техническая конференция по гидроавиации (5 докл.)

Публикации материалов диссертации насчитывают 41 наименование. 17 патентов и авторских свидетельств также относятся к материалам диссертации, как содержащие конструктивные и схемные решения по JIA ГА.

Личный вклад соискателя заключается в том, что все научные положения от формирования целей работы и задач до разработки методологий, алгоритмов, их проверки и иллюстрации выполнялись автором.

Вместе с тем, автор считает необходимым выразить глубокую признательность коллегам из ТАНТК им. Г. М. Бериева Г. С. Панатову, В. С. Бе-лоусову, В. К. Анастасову, П. М. Дробязко, из Гос НИЦ ЦАГИ В. П. Соко-лянскому, из АК «Ильюшин» Н. Д. Таликову, из АНТК «Антонов» В. А. Привалихину, из ТРТУ В. Г. Захаревичу, В. В. Василовскому, Е. Е. Буб-лею, из ;468ВП МО В.Н. Григорьеву, В. О. Терешко, В. Л. Панцыреву, из ТАВИА В. Н. Какуркину и В. Ф. Моргачу и другим, чье внимание к работе и участие помогали ее выполнять. Особенно искреннюю благодарность автор выражает профессорам МАИ Б. В. Бойцову, В. В. Мальчевскому, М. Ю. Куприкову, Н. К. Лисейцеву и сотрудникам кафедры 101, чьи замечания и требовательные, но благожелательные рекомендации существенно помогли придать диссертации должный вид.

Развитие основных положений, полученных в диссертации, другими авторами осуществлялась в основном соискателем ученой степени кандидата технических наук В. О. Терешко, аспирантами кафедры ЛА ТРТУ В. В. Хруленко и А. А. Парфеновым. Обработка статистических данных по состоянию поверхности моря и атмосферы, а также методологии определения облика новых разработок ЛА ГА практикуются специалистами бригады гидродинамики ТАНТК (начальник бригады Гломбинский Е. Н.). Методологии используются при выполнении дипломных проектов студентами ТРТУ и МАИ, представлялись на конкурсы и отмечались во всероссийском масштабе.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех частей, одиннадцати глав, библиографического списка и приложения «Основные гидросамолеты и самолеты-амфибии мира периода 1933... 1999 гг.».

Объем работы с приложением составляет 254 страницы, включая 200 страниц текста, 185 рисунков, 86 таблиц и 137 формул. Список литературы в диссертации (без Приложения) содержит 96 наименований.

Содержание работы

Во Введении анализируется диалектика развития гидроавиации, основанного на наиболее существенных побудительных причинах — спросе на те или иные летательные аппараты гидроавиации, а также на диалектическом подходе конструкторов к перспективам ее развития. Указаны авторы, в разное время рассматривавшие различные аспекты использова-

ния, создания и усовершенствования ЛА ГА, оборудования, инфраструктур и систем обеспечения эксплуатации, а также вопросов развития теоретических подходов к созданию и оценке ЛА ГА.

Среди перечисленных исследователей отмечены такие видные ученые и инженеры, как, например Р. Л. Бартини, Г. М. Бериев, А. А.Бадягин, Б. В. Бойцов, В. В. Володягин, М. Габриелли, С. М. Егер, Р. Карман, В, Н. Кирилловых, С. К. Корж, В. Н Корж, А. К. Константинов, М. М. Круглое, К. Ф. Косоуров, М. Ю. Куприков, Г. В. Логвинович, В. В. Мальчевский, В. А. Комаров, Г. В. Новожилов, Г. С. Панатов, В. П. Соко-лянский, М. П. Симонов, М. Терри, В. В. Трушенков, Д. Л. Томашевич, О. П. Шорыгин, М. Н. Шульженко и многие другие.

Приведены доводы в пользу неизбежного процесса защиты и освоения Мирового океана и богатств его дна для настоящего и будущего человечества в свете уменьшающихся запасов полезных ископаемых и биологических ресурсов суши, ибо:

• Мировой океан - это огромные запасы полезных ископаемых и других минеральных богатств на дне, под дном и в воде океана;

• Мировой океан - громадная биосфера, способная при должной защите и цивилизованном возделывании много тысячелетий кормить человечество;

• Мировой океан - колоссальный аккумулятор энергии Солнца в виде ветра, волн, приливов и отливов, перепадов температуры масс воды и воздуха и др.

Сформулированы основные оперативные, тактические и стратегические задачи по сохранению и освоению Мирового океана, требующие развития гидроавиации как скоростного вида транспорта, способного обеспечивать транспортные связи между объектами в океане и с континентальными, прибрежными и островными участками суши. Среди этих задач такие первостепенные, как:

• постоянный контроль за химическим, радиационным и биологическим состоянием воды, атмосферы, приповерхностных слоев планктона, донных отложений;

• разработка безопасных средств локализации последствий техногенных и природных катастроф и мобильных самолетов-амфибий для их доставки и сброса в местах происшествий;

• жесткий и эффективный контроль за разработкой и реализацией проектов, технологий и средств освоения океана;

• опережающая разработка теоретических положений, номенклатуры и проектов, строительство и поставка в эксплуатацию вначале опытных, а затем и серийных средств гидроавиации, необходимых для обеспечения сохранения и освоения Мирового океана.

Помимо указанных задач, перед гидроавиацией продолжают оставаться нерешенными большие задачи по обеспечению транспортных связей в обводненных, островных и прибрежных регионах Земли, задачи борьбы с лесными пожарами и вредителями лесов и полей с использованием воды, набираемой при посадке самолета-амфибии на ближайший пригодный водоем, патрульная служба над морем., спасение экипажей потер-

певших над морем аварию или катастрофу самолетов и судов. Гидроавиация продолжает оставаться одним из действенных средств разведки и поддержки военно-морских сил, что также требует ее прогресса. Основные функции и параметры перспективных ЛА ГА по оценке автора приведены в таблице 2 «Ведения».

Далее дан обзор существующих ЛА ГА и показано, что в свете глобальных задач единственным пригодным доля их решения современным самолетом-амфибией является А-40 ТАНТК им. Г. М. Бериева. Этот самолет может послужить аналогом целого семейства ЛА ГА повышенной мореходности, т. е. повышенной вероятности эксплуатации в океане.

Отмечено, что создание самолетов-амфибий бесконтактного взлета и посадки типа экранопланов Р. Е. Алексеева, самолета-амфибии вертикального взлета и посадки ВВА-14 Р. Л. Бартини сделало классификацию видного конструктора и гидродинамика К. Ф. Косоурова, базировавшуюся на конструктивных признаках ЛА ГА, нелогичной.

Поэтому за основу предложенной в диссертации классификации ЛА ГА был принят способ взаимодействия ЛА с поверхностью суши или воды во всех их состояниях (рис.1). Предложенная классификация позволила перебросить мостик между гидроавиацией и ЛА морской авиации - самолетами и вертолетами, а также показать эволюцию ЛА различных групп -от группы гидросамолетов к группе самолетов-амфибий различных видов, включая экранопланы и экранолеты.

[ суша |

Рис. 1. Схема классификации ЛА ГА

В связи со сказанным целью диссертации определена разработка методологии синтеза облика ЛА ГА на начальных этапах проектирования, обеспечивающая их высокий технический уровень.

Конкретными задачами диссертации, направленными на достижение поставленной цели, являются:

-111. Завершить и дополнить начатую выдающимся отечественным авиаконструктором и ученым Р. Л. Бартини научную разработку методологии комплексной оценки технического уровня дозвуковых магистральных ЛА ГА с помощью интегральных критериев, позволяющей сравнивать уровень их совершенства с достигнутым в мировой гидроавиации и между собой, а также с уровнем совершенства самодвижущихся транспортных машин других видов транспорта.

2. Разработать методологию теоретически обоснованного определения взлетной массы ЛА ГА на предварительном этапе проектирования по требованию заказчика к грузопотоку (массе груза, скорости и дальности перевозки), а также определения ЛА-прототипов и ЛА-аналогов.

3. Разработать методологию аналитического определения ветрового волнения моря и состояния атмосферы (ветер, температура, туманы, видимость, возможность обмерзания и т.п.) для районов и зон Мирового океана, где предполагается эксплуатация ЛА ГА, в зависимости от сезона и необходимой степени вероятности эксплуатации на воде.

4. Разработать методологию расчета основных параметров облика ЛА ГА на основании параметров грузопотока и вероятности эксплуатации на море в заданных районах и в требуемые сезоны года.

5. Создать банк данных (параметров и гидроаэродинамических компоновок) ЛА ГА.

6. Разработать методологию синтеза облика ЛА ГА на основании рассчитанных параметров, определяющих облик, с использованием банка данных о самолетах гидроавиации.

7. Оценить возможность распространения отдельных разработанных для ЛА ГА методологий на аэродромные (сухопутные ЛА).

Часть 1 диссертации состоит из 5 глав. Она посвящена разработке методологии оценки технического уровня ЛА ГА с помощью интегральных критериев.

Первая глава содержит обзор состояния основных работ в области авиации, посвященных созданию различных критериев оценки качества ЛАГА.

Область критериев оценки качества летательных аппаратов изобилует таким многообразием, которое соизмеримо, пожалуй, с многообразием критериев оценки совершенства тепловых двигателей. Начиная с первого зарегистрированного рекорда скорости, установленного на самолете братьев Райт в 1909 г., когда появился первый критерий совершенства - скорость полета, и, кончая работами исследователей последнего десятилетня, наблюдались две тенденции - 1)создания критериев, высвечивающих отдельные качества ЛА и 2)создания укрупненных, комплексных критериев, в которых к транспортному самодвижущемуся с использованием запасенного на борту топлива аппарату относятся как к целому - сложной и доста-

точно дорогой в создании и в эксплуатации системе. (Такое отношение подобно состоянию развития современной медицины, где уживается тенденция всемерного углубления узких направлений врачевания с энциклопедичным подходом к живому организму, как к целому комплексу). При этом следует отметить, что создателей и исследователей второй группы критериев несравненно меньше, поскольку комплексные критерии впитывают в себя в обобщенном виде достижения, обусловленные работой критериев нерпой группы и, следовательно, их многочисленных создателей и исследователей.

Анализируя в общем состояние основных научных разработок методов критериальной оценки ЛА ГА, можно сказать, что обе группы критериев могут быть условно подразделены на технические, экономические и критерии оценки вероятности выполнения ЛА поставленных задач. Наряду с этим, возникли и возникают комбинированные критерии, связывающие воедино несколько критериев и дающие более полное представление возможностях и уровне сравнения создаваемых и созданных ЛА ГА.

Настоящая работа преследует скромные цели анализа и синтеза" нескольких интегральных критериев второй группы: технического плана, а также комбинированного технико-экономического критерия для оценки уровня энергетического совершенства ЛА ГА, рассматриваемых исключительно как средства транспортировки грузов, людей, оборудования и т.п. в задаваемые заказчиком районы Мирового океана (океаны, моря) в заданное время и с заданной вероятностью совершения посадок и взлетов с водной поверхности.

Добротный анализ существующих технических критериев для оценки ЛА дан в работах видных отечественных ученых и авиаконструкторов Р. Л. Бартини, А. А. Бадягина, С. М. Егера, В. Ф. Мишина, Ф. И. Склянского и Н. И. Фомина. В этих работах рассматриваются, упоминаются и анализируются такие критериальные оценки, как числа Эверлинга (строительное число, число скорости, число дальности, число высотности), метод Гласса (учет посадочной скорости), параметр Хернера (учет омываемой потоком поверхности ЛА), критерий Хеста (учет различных составляющих сопротивления потоку, включая сопротивление теплопередачи), критерий В. С. Пышнова (оценка соответствия величины полезной нагрузки, массы конструкции, аэродинамического совершенства максимально возможным значениям, оценка расхода топлива на тонно-километр перевозимого груза,^ оценка качества винта для винтовых силовых установок) и др. Несмотря на интегральность многих параметров в этих и других критериях, каждый из них позволял выявлять какие-то отдельные качества ЛА и, сравнивая их с критериями существующих ЛА, делать вывод о техническом уровне только по этому качеству.

Предложенная Р. Л. Бартини еще в 1953 г. критериальная оценка ЛА, выполненная на высоком научно-техническом уровне, оказалась «привязанной» к профилям полета ЛА, т.е. к определенным конструкциям Л А, и не давала возможности строго подходить к сравнению ЛА различных классов.

Предложенная в 1990 г. В. И. Антоновым, А. И. Кнышевым и М. П. Симоновым гамма интегральных технических комплексных, весовых, геометрических и выходных критериев для оценки качеств истребителя также позволяет очень ярко и наглядно определять степень совершенства ЛА по одному из рассматриваемых качеств, но при необходимости глобальной оценки ЛА потребуется, как минимум, введение метода экспертной оценки (с назначением «весомости» каждого параметра, принятием решения о суммировании или умножении значений критериев и т. п.).

Весьма объемный перечень интегральных критериев транспортных машин, приемлемый и для ЛА ГА, был предложен в 1989 г. американским исследователем Майклом Р. Терри, развившим исследования фон Кармана и Габриелли из США периода пятидесятых годов прошлого века.. В этой работе помимо таких интегральных критериев, как эффективность мощности транспорта Т.Р.Е. («валовая производительность» по определению М. Л. Миля) и эффективность энергии транспорта Т.Е.Е. (тонно-километры в отечественной литературе), выполнены исследования закономерностей изменений других интегральных критериев в зависимости от изменения входящих в них параметров. Приведены также удельные - на единицу массы — критерий эффективности мощности и критерий эффективности энергии транспорта, в отдельности оценивающие указанные качества транспортных средств и порознь определяющие их максимальные транспортные возможности.

Достаточно полный анализ экономической эффективности ЛА выполнен В. С. Пышновым. К. Рокка, П. Н. Толмазовым, Е. В. Овруцким. Однако наиболее весомые работы по созданию комплекса оценки экономической эффективности ЛА и по влиянию изменений различных их технических параметров на нее выполнены Д. Л. Томашевичем. Эта работа может по праву считаться основной научной разработкой, приемлемой как для дальнейшего развития науки о транспорте вообще, так и для использования в практической деятельности специалистов в области авиации.

В группе технико-экономических критериев выделяется солидная работа американских исследователей Дональдса М. Дикса и Фреда Р. Рид-дела. Она содержит ряд комбинированных интегральных критериев по оценке соотношений между стоимостью разработки, строительства и эксплуатации самолетов и их техническими параметрами (к примеру, мощно-гстыо силовой установки). Работа насыщена ценными статистическими данными.

Многие из интегральных технических, экономических и комбинированных параметров содержатся в различной технической литературе по проектированию (работы М. Л. Миля, Э. Торембика, С. М. Егера и других).

Общим недостатком приводимых критериев является их ограниченность отдельными качествами, не учитывающими в комплексе степень совершенства ЛА по отношению к глобальным выполняемым задачам — охвату поверхности Земли или региона транспортными перевозками, оценке конструктивного совершенства, учитывающей аэродинамическое, конструктивное и технологическое совершенство ЛА и его силовой установки,

оценке энергетического совершенства по отношению к идеальным значениям энергозатрат на перевозку груза и т.п.

Необходимость в единых комплексных критериях для оценки ЛА достаточно остро чувствовали многие отечественные и зарубежные исследователи, которые предпринимали попытки создать их. Примерами таких попыток могут служить работы Н. Н. Фадеева, С. И. Зонштайна, В. Ф. Болхо-витинова и других исследователей Однако они также были достаточно ограниченными в охвате летно-технических качеств.

Среди многих работ по критериальной оценке технических возможностей ЛА ГА особое место принадлежит выдающемуся отечественному авиаконструктору и ученому Р. Л. Бартини, который, как создатель самолетов, особенно остро ощущал необходимость в более общей, энциклопедической и предельно простой оценке интегральных качеств ЛА. При этом он исходил из положения, что большинство ЛА, какие бы назначения они не имели, являются транспортными средствами. Их отличия, скажем по маневренности или высотности полета, разделяет их как транспортные машины на подвиды, для которых обязательны критерии оценки эффективности по транспортным показателям. Поэтому при создании интегральных критериев Р. Л. Бартини во главу угла ставил параметры осуществляемых ЛА грузоперевозок - массу груза, дальность и скорость его доставки, присущих соответствующим подвидам транспортных машин. Именно на основе такого подхода, при котором указанные параметры аккумулируют множество частных качественных достижений (аэродинамики, конструктивных решений, технологий, материаловедения и т.п.), он предложил интегральные транспортный и по охвату поверхности Земли или региона критерии. Планы Р.Л. Бартини по созданию критерия оценки энергетического совершенства ЛА, к сожалению, не осуществились, но им были одобрены взгляды автора диссертации на этот аспект научных исследований, которые впоследствии были разработаны автором и отражены в диссертации.

В этой главе определено, что объектами научной разработки являются критерии: конструктивного совершенства по транспортным перевозкам (для ЛА в общем и для ЛА ГА с учетом их мореходности); энергетического совершенства в виде классического коэффициента полезного действия; возможностей ЛА ГА по охвату поверхности Земли или ее региона контактными — с посадкой и взлетом - транспортными операциями. Определена область исследования: рассматриваются реактивные дозвуковые ЛА ГА с массой свыше 10 до 600 т, для которых накоплены в авиации достаточно достоверные статистические материалы.

Во второй главе диссертации рассмотрены вопросы, связанные с разработкой методологии оценки технического уровня ЛА ГА с помощью критерия II, названного критерием конструктивного совершенства при транспортных перевозках.

В основу разработки положен транспортный критерий, созданный Р. Л. Бартини в 1974 г., но опубликованный только в 1997 г.:

р = (1) ш(1

в котором: тв,Ьв,У - масса перевозимого груза, дальность и средняя крейсерская скорость его перевозки; т0 - взлетная (или стартовая) масса ЛА;

Р - транспортный критерий.

_ — т.

В критерии Р отношение —- в комплексе оценивает совершенство

т0

компоновочных и конструктивно-технологических решений, а дальность Ь8 беспосадочного полета с грузом и крейсерская скорость V отражают степень аэродинамического совершенства ЛА и экономичность его силовой установки на крейсерском полете.

Иными словами, критерий Р является интегральным показателем большинства технических качеств ЛА, обеспечиваемых единицей взлетной массы, следствием чего явилось стремление использовать его для оценки ЛА ГА как авиатранспортного средства.

Однако критерий Р в предложенном виде неоднозначен, поскольку при максимальной грузоподъемности ЛА, когда дальность полета Ье равна О, и при максимальном запасе топлива, когда масса груза ш6 равна нулю, он превращается в 0.

В связи с этим в диссертационной работе была исследована зависимость произведения те Ье от дальности полета. Рассматривались две модели — общеизвестная модель Брегге и линейная ниспадающая линейная зависимость, получаемая в предположении постоянства часового расхода топлива и скорости полета ЛА. В результате были найдены оптимальные отношения составляющих произведения тв к максимальной грузоподъемности и дальности полета. Они оказались довольно близкими для обеих моделей, благодаря чему, транспортный критерий (1) был трансформирован в максимальное значение, получившее новое название критерия конструктивного совершенства:

и = 0,25шоЬтУ (2)

В (2): то - массовая (весовая) отдача ЛА ГА;

Ьт - расчетная максимальная дальность полета ЛА; V - средняя крейсерская скорость полета ЛА; и - критерий конструктивного совершенства ЛА.

Линейная зависимость т0(Ь8) позволила по статистическим данным для ЛА ГА находить расчетную максимальную дальность Ь,„ и рассчитывать для каждого ЛА единственное значение критерия. Будучи нанесенными на поле зависимости критерия от взлетной массы ЛА, они дали возможность построить огибающую максимальную и номинальную зависимости в виде парабол:

u„ -Am

0

(3)

При лииейной модели было также доказано, что произведение Ь,У сохраняет постоянное значение при реальных для ЛА изменениях скорости, так как при этом обратно пропорционально изменяется дальность полета с ростом скорости и наоборот.

Указанные зависимости и точки параметров и для магистральных пассажирских, транспортных и морских реактивных самолетов показаны на рис. 2, 3 и 4.

Таким образом, благодаря проведенному поиску, была получена верхняя граница значений критерия конструктивного совершенства ир, в сравнении с которым для любой массы ЛА ГА появилась возможность в безразмерной, не зависящей от взлетной массы ЛА ГА форме оценивать технический уровень по величине отношения рассчитываемого для конкретного ЛА критерия и к максимальному значению ир:

В диссертации также исследовано влияние высоты полета на значение критерия и и даны предложения для корректировки при необходимости.

Для сравнения ЛА ГА между собой с учетом мореходности автором был предложен интегральный критерий:

В (5) Ь — высота ветровой волны, которую способен преодолеть ЛА ГА, а Н — максимальная высота волны на акватории (в пределах вероятности существования 97%). Введение в (5) отношения (4) как значения для конкретного ЛА Уьа позволило получить относительный критерий — Мьа:

Обработкой зависимостей М|л от ш0 определены максимальные значения в виде (М)шах = К mj, по отношению к которым и определяется технический уровень ЛА ГА с учетом мореходности

XJ- — = °'25moLmV

" Up AmZ

(4)

(5)

(6)

2800

и, тыс. км2/час

2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800

400

200

0

ишах / 42^,

25 -У 4.° 16-/

/ / М

1 1 Упогл*1

|/].26 33-» /

17 /8-^23 у / , 32* / / "О /28 1 • 19

/ • 2 14 Н» У 22 13Х20 / ч, • 9 •'8

24* 15¥ з« | • *~1 - 6

г1 / ДА • 11 • 10 •27

I / • 31 1

/А-' 2 // »29 / *36

(•35 1 !

100( ш» )тт( гпо)п 200

300

та, т

500

Рис. 2 - Зависимость и(шо) для реактивных пассажирских самолетов

1-В747-200В; 2-ОС10-40; З-ОСЮ-Ю; 4-ОСЮ-ЗО; 6-И011-1; 7-1-1011-100; 8-1.-1011-200; 9-1Л011-250; 10-А300В-2; П-А300В-4; 12-Мегсигу; 13-В707-320В; 14-В727-200; 15-В737-200; 16-СВ747-200В; 17-В757-200; 18-В767-300; 19-В777; 20-А300В4-200; 21-А310-200; 22-А300-600; 23-А310-300; 24-А320-200; 25-А340-300; 26-Ил62М; 27-Ил86; 28-Ил96-300; 29-Ту-134ж 30-Ту154М; 31-Ту-204; 32-Илб2; 33-Ы011-500; 34-Ту334; 35-Як40; З6-Як42; 37-В737-300; 38-В737-400; 39-В737-500; 40-В747-5Р; 41-В747-300; 42-В747-400

2200

и, тыс. км /час

1800 1600 1400 1200

1000 800 600 400

200 0-

и шал

8/ _ <2 4

!<+ у

и пот

/•16 у

А Г •13

Дю /1/ • 12

//|5 /•14

100

200

300

400

ГШ, т

600

Рис. 3 - Зависимость и(т») для реактивных (ТРД и ТВД) транспортных

самолетов

1-АН-72; 2-Ан124; З-Ан-225; 4-С5В; 5-С17А; 6-Ил76Т; 7-Ил106; 8-С5А; 9-С130Н; /0-С160; 11-Ту-330; 12-Ан-12; 13-Ан-22; 14-Ан-26; 15-Ан-32; 16-Ан-70

u.

тыс. км /час 1000-

800

600

400

200

Umax

sS'

■ lb з ID 'Л // 2

Lei 7

ю* .-ЩЛ4 WS 1

i

50 100 150 200_ш0,т 300

Рис. 4. Результаты расчетов критерия U для реактивных и турбовинтовых ЛА ГА и зависимости Umax (mo), Unom (mo) 1 - SR/Al; 2 - SR/45; 3 - XP6M; 4 - Бе-10; 5 - P-l; 6 - Бе-12; 7 - PS-1; 8 - US-1A; 9 - TRI; 10 - Do24A; 11 - «Эвалон-680»; 12 - G21C; 13 - Си-Стар; 14 - «Супер-Виджеон»; 15 - XP5Y-1; 16 - «Долфинер»; 17 - SH-5; 18 - А-40;

19- CL-415; 20-Бе-200 Примеры расчетов критериев приведены в таблице 1.

Таблица 1

Самолет Ula h 4,5 (ML

SR/45 0,79 0,68 0,54 0,87

XP6M 1,07 0,29 0,31 ... 0,7

Бе-10 0,83 0,16 0,13 0,38

P-l 0,84 0,16 0,13 0,63

Бе-12 0,83 0,24 0,20 0,72

PS-1 0,41 0,78 0,32 1,022

US-1A 0,79 0,27 0,21 0,65

Do24A 0,9 0,24 0,22 1,19

XP5Y-1 0,9 0,27 0,24 0,62

SH-5 0,97 0,31 0,30 0,84

CL-415 0,79 0,29 0,23 1,22

Бе-200 0,96 0,27 0,26 0,92

A-40 1,04 0,45 0,48 1,01

BBA-14 0,52 2,76 1,44 4,14

Как видно, для самолетов-амфибий А-40 и Бе-200 значения критерия в районе, где максимальная ветровая волна 4,5 м, составляют соответст-

всшю 0,48 и 0,26 , в то время как критерии 0: близки - соответственно 1,01 и 0,92. Это вне зависимости от взлетной массы (92,5 и 42,5 т) свидетельствует о примерно равном и высоком техническом уровне обоих самолетов в своих «весовых категориях». Критерий 0:> таким образом, является приемлемым для установления степени совершенства ЛА ГА с учетом высоты ветровой волны, которую может преодолеть ЛА ГА и позволяет установить бесконечное превосходство ЛА ГА над сухопутными ЛА, когда требуется эксплуатация с водной поверхности.

Третья глава диссертации посвящена разработке методологии определения взлетной массы ЛА ГА на основании параметров необходимого Заказчику грузопотока, а также определения прототипов и аналогов ЛА, которые могут быть использованы в дальнейшем при синтезе его облика.

Решение первой задачи было достигнуто при рассмотрении двух вариантов разрабатываемого ЛА ГА - как соответствующего передовому техническому уровню и как соответствующего среднему уровню развития авиации по интегральному критерию U.

Решение задачи было найдено при равенстве (2) в удобной для обработки статистических данных форме и (3):

0,25шо -Ь^- v = А т; (8)

1_ т,

В результате решения (8) определяется mg и взлетная масса, причем значение массовой отдачи принимается средним для типа ЛА:

Ши . Ш0

(Среднестатистические значения величины то приняты по результатам обработки данных для реактивных ЛА: пассажирских то = 0,52; транспортных то =0,49; морских (амфибий) то= 0,375).

Как видим из таблицы 2, предложенный метод вполне приемлем для оценки взлетной массы ЛА ГА на предварительном этапе проектирования (к примеру, на этапе обсуждения технического задания с Заказчиком, на этапе аванпроекта и т.п.).

Естественно, минимальная расчетная масса, соответствующая передовому техническому уровню ЛА служит ориентиром при дальнейшей разработке с использованием метода оптимального проектирования и ее увеличение должно быть достаточно обосновано.

Мобильность предложенного метода позволяет на этапе обсуждения предварительных пожеланий заказчика варьировать составляющие грузопотока для возможного приближения к какому-либо реальному прототипу ЛА, чтобы получить возможность минимальных модификаций близких ЛА ГА, если они есть.

Таблица 2

Марка ЛА Факт. т„, т Расчетная масса т„, т Ошибка, %, по отношению к (m„)min

min пот

SR/45 150 144,6 153 +3,7

ХР6М 80,75 84,6 92,6 -4,8

Бе-10 50 45,3 48,1 + 10,4

Р-1 20,3 18,4 19,7 + 10,3

Бе-12 35 32,2 34,5 +8,7

US-1A 43 38,2 40,8 + 12,6

Do-24A 18 15,5 17,6 + 11,0

XP5Y-1 63,5 61,9 65,6 +2,5

SH-5 55 52,4 55 +5

А-40 92,5 96,6 104 -4,4

CL-415 17,2 13,8 14,5 +24,6

Бе-200 42,5 41,8 44,9 + 1,7

Нанесение ординат минимальной и номинальной взлетных масс на поле зависимости Щто) определяет область, в которой содержатся точки, соответствующие существующим самолетам. Это - прототипы, а рядом расположенные - аналоги. Таким образом, предложенная методология позволяет рассчитывать прототипы и аналоги, чего до сих пор не было.

Глава четыре посвящена разработке критерия энергетического совершенства ЛА ГА. Этот критерий, получивший наименование ВаГ, был синтезирован с целью установления эффективности использования энергии топлива для грузоперевозок при помощи летательных аппаратов. Он получен в форме привычного для физики и механики выражения для оценки коэффициента полезного действия - КПД:

ВаГ = -Д^- (10)

AqШl

В (13): ВаГ - безразмерный критерий;

Аэ - мощность, необходимая для грузоперевозок; q) А — теплотворная способность топлива и механический

эквивалент теплоты соответственно; пи — приведенный часовой расход топлива для ЛА.

Для определения А* были разработаны две модели - 1) модель, в которой транспортируемый груз имеет форму и аэродинамическое качество перспективного для данного момента ЛА (рис. 5); 2) модель эквивалентного тела (ЭТ), в которой перевозимый груз заключен в невесомую каплеобразную оболочку, имеющую минимальное аэродинамическое сопротивление (рис. 6). (Подчеркнем, что рассматривается не ЛА для перевозки груза, который в значительной степени тратит топливо на перевозку собственной массы, а только груз).

а) б)

Рис. 5. Схема «Полезный груз - ЛА-модель»: а) перемещение груза по твердой поверхности; б) перемещение груза в виде «ЛА-модель»

Модель ЭТ на основе каплеобразного тела И-721 является более обоснованной физически и математически и она подобна известному идеальному циклу С. Карно для тепловых машин. Близость размеров грузовых кабин лучших реактивных транспортных самолетов к размерам идеального ЭТ подтверждается рис. 6.

Рис. 6. Совмещенные размеры грузовых кабин транспортных реактивных

самолетов и единого ЭТ

Приведенный расход топлива Ш| в знаменателе (10) представляет затратную часть энергии в форме мощности. В нем учтены не только расход топлива силовой установкой ЛА в полете, но и затраты, приходящихся на один ЛА на всех этапах жизни — от разработки проекта до утилизации после снятия с эксплуатации, включая пользу и вред, наносимый экологии.

Учет затрат на различных этапах жизни ЛА осуществляется путем определения эквивалентных количеств углеводородного топлива делением затрат на стоимость топлива в момент расчета, а величина эквивалентного расхода - делением эквивалентного количества топлива на ресурс ЛА.

Такой прием позволяет в значительной степени смягчить зависимость расчетов от крайне изменчивого курса валют.

С учетом сказанного критерий при схеме ЭТ принимает вид:

ВаЕ = 2аРУЗЕв№(чА)1 {1 1 + т,}' (И)

Та Та

Обозначения в (11):

те - масса груза, т;

V - средняя крейсерская скорость полета ЛА при перевозке груза, км/ч;

К — среднее аэродинамическое качество ЛА-модели в крейсерском полете;

q — теплотворная способность углеводородного топлива, дяс/т;

А — механический эквивалент теплоты, тс км/дж, ([ЧА]-1=2,34 10 4 хс км/т);

Т - назначенный ресурс ЛА, час;

а - количество эксплуатирующихся ЛА при полной загрузке;

ъ — постоянная второй схемы оценки А, (г = 1,813 105);

С* - средний коэффициент удельного лобового сопротивления ЭТ на крейсерском режиме полета;

р — массовая плотность воздуха на крейсерской высоте, кГ с2/м< в СГС;

Ее - неделимый или компонуемый из груза объем, м3;

ш( - часовой расход топлива в силовой установке ЛА, т/ч;

- эквивалентное количество топлива за срок жизни всех ЛА, т;

((},)„„ - эквивалентное количество топлива, приходящееся только на один ЛА, т;

(С5()г - эквивалентное получаемой прибыли или ущербу окружающей среде количество топлива от всех ЛА, т;

(С},)Г1Ь - эквивалентное получаемой прибыли или ущербу окружающей среде количество топлива, присущее только данному одному ЛА, т.

(В (11) знак плюс означает вред, а минус - пользу для окружающей среды).

Критерий ВаГ позволяет объективно сравнивать не только ЛА ГА между собой, но и с самодвижущимися транспортными машинами любых видов (см. рис. 7).

Таким рбразом, критерий ВаР является очень важным комплексным технико-экономическим критерием, позволяющим не только оценить энергетическое совершенство самой транспортной машины, выявить «узкие» места, но и оценить экономически взаимодействие транспортной системы таких машин с окружающей средой.

1.0

ВаР |

0,1

0,01

0,001

1

Й* й

1 У и

н ь- 2< \ •

4 А

4

0,01

1,0

10

т£У, тыс. т км/ч

Рис. 7. Значения ВаЕ (тв\0 для различных видов ТМ 1, © — водоизмещающие суда; 2, • - пассажирские самолеты;

3, + - военные самолеты; 4, ♦ - самолеты-амфибии; 0 - автомобили

В главе пять рассматривается критерий оценки транспортных возможностей ЛА ГА при охвате поверхности Земли, включая Мировой океан, контактными (с посадкой и взлетом с поверхности) транспортными операциями.

Критерий был предложен Р. Л. Бартини в виде произведения двух относительных критериев Б - отношения поверхности, на которую может совершать посадку ЛА к поверхности рассматриваемого региона, Т— отношения времени эксплуатации ЛА к полному календарному времени эксплуатации, на упоминавшийся ранее транспортный критерий Р:

V = ¡3 Т Р (12)

Так как транспортный критерий Р был неопределенным и размерным, для сравнения имеющих одинаковую взлетную массу ЛА различных видов было предложено использовать отношение критериев Мьа для ЛА ГА и и для аэродромных ЛА. В таком случае критерий V становился безразмерным и давал наглядную аналитическую и графическую интерпретацию (таблица 3 сравнения ЛА ГА с транспортными реактивными аэродромными самолетами и рис. 8 сравнения при взлетной массе ЛА 533 т).

т„, т 100 200 533 1500

7,9 12,7 20,6 41,1

4,7 7,7 12,8 25,9

Б

^~юлет-амфибия

0,01 0,394 0,8 Т

1,

Транспортные

ЛА

и

Рис. 8. Сравнение возможностей ЛА ГА и ЛА транспортной реактивной авиации по охвату Земли контактными транспортными операциями (то = 533,6 т для ЛА ГА)

(В таблице 3 добавлена также строка сравнения ЛА ГА с реактивными пассажирскими само летами V „.,,). В обоих случаях сравнения подтверждается существенное преимущество ЛА ГА, достигаемое главным образом за счет большой относительной поверхности Б, недоступной аэродромным

Критерий V пригоден также для сравнения транспортных возможностей ЛА с возможностями транспортных средств других видов.

Шестая глава посвящена конкретному ограничению областей использования критериальной оценки ЛА ГА по массе ЛА (10...600 т), скоростям полета (дозвуковые), дальности (свыше 1 тыс. км), типу силовой установки (реактивные и турбовинтовые). Большая часть ее излагает особенности методики использования критериев, акцентируя результатами расчетов внимание на физическом осмысливании критериев и результатов оценки технического уровня ЛА.

Часть вторая излагает аналитические подходы к описанию вероятных условий для ЛА ГА при их работе на поверхности Мирового океана.

Седьмая глава посвящена анализу эксплуатационных требований Заказчика ЛА ГА, которого, как правило, интересует район Мирового океана или моря, сезон (зима, лето и т.п.), а также отнесенное к календарному время эксплуатации на воде, рассматриваемое как требование по вероятности совершения транспортных операций в течение сезона.

В диссертации проанализирован обширнейший материал по состоянию водной поверхности в различных районах Мирового океана. Данные по высоте ветровой волны, приводимые в Регистрах водных бассейнов для различных районов (рис. 13), и статистический материал, имеющийся у специалистов ТАНТК им. Г. М. Бериева.

ЛА.

/

Рис. 9. Пример районирования зоны Северной Атлантики (по Регистрам морей и океанов)

Данные Регистров, имеющие табличный характер, и дискретные вероятностные зависимости от двух высот ветровой волны — гистограммы ведущего специалиста ТАНТК В. К. Анастасова - были дискретными, с большими «зазорами» между соседними параметрами. Это исключало образование научных математически обеспеченных методик, приемлемых для использования с помощью средств вычислительной техники.

Для решению проблемы в диссертации для диапазона вероятности существования ветровых волн Т= 0,2...0,8 была разработана методология обработки статистических зависимостей максимальной высоты ветровых волн Ь от указанной (суммируемой для более высоких волн, считаемых преодолеваемыми ЛА ГА) вероятности их существования Т для всего диапазона статистических данных. Построенная графическая зависимость Ь (Т) обрабатывалась с целью поиска аналитического выражения. Эта зависимость была получена в виде:

В (13): Р, О и у - коэффициенты, присущие заданному району океана и сезону работ в нем., а Т - вероятность существования ветровой волны в этих условиях высотой до И. В качестве иллюстрации приводится таблица 4 зависимостей (13) - Ь(Т) и обратной зависимости - Т(Ь) - для ряда районов Мирового океана и сезонов лета и зимы.

Зависимости получены на базе систематизированных данных Регистров морей и океанов о волнах, имеющих вероятность 97% (3% обеспеченности).

Ь = Р + <3 Т'

(13)

Таблица4

Район Сезон Аналитические зависимости

ИТ) ТОО

60 зима 1,8 + 4,4 Т'7 0,41 (И - 1,8)

лето 1,0 + 3,3 Т 0,57 (И - 1,0)

62 зима 0,2 + 5,3 ТМ 0,32 (Ь -0,2)

лето 0,6+3,1 Т2 0,57 (И -0,6)

3 зима 1,9+7,0 Т2 0,38 (И - 1,9)

лето 1,4 + 3,3 Т2 0,57 (И - 1,6)

Экватор зима лето 1,0 + 3,2 Т2 0,57 (И - 1,0)

Щ Это позволило использовать вычислительную технику для автоматизации проектирования ЛА ГА в части учета волнения моря.

В восьмой главе рассматривается влияние климатических атмосферных условий и глубины акватории на вероятность эксплуатации ЛА ГА в требуемой зоне поверхности океана.

При эксплуатации ЛА ГА на воде существенную роль может сыграть ветер. Если он направлен против движения самолета по воде, т.е. по направлению ветровой волны, особых проблем не возникает. Однако при требовании выполнения циркуляции на акватории в заданных экстремальных при максимальной волне ситуациях, ветер может стать боковым и взгляды на внешний облик ЛА ГА могут претерпеть изменения (вплоть до решения о выполнении катамаранной схемы). Поэтому в диссертации на основании статистических данных в Регистрах морей и океанов предложен метод оценки скорости ветра, аналогичный обработке для ветровой волны — в зависимости от вероятности существования максимальных значений скорости ветра, равной вероятности существования волн той или иной высоты. Аналитическая зависимости скорости ветра от вероятности его наличия найдена на основании данных Регистров морей и океанов в виде:

) Ув = N + й Т (14)

Помимо учета ветра в данной главе рассмотрены вопросы обледенения, интенсивности туманов и видимости, учет которых предложено выполнять путем увеличения необходимой вероятности Т на величины помех полетам. Установлено неоднозначное толкование условий возможного обледенения ЛА ГА при его нахождении на воде различными авторами: в зимних условиях для северных незамерзающих зон Атлантического и Тихого океанов по одним оценкам вероятность работы составляет всего Т=0,2, в то время, как по другим оценкам она больше за счет уменьшения

условий обледенения при росте ветра. Также рассмотрен вопрос об оценке допустимых для эксплуатации ЛА ГА минимальных глубин акваторий.

В целом, полученные в результате исследования рекомендации, содержащиеся в части 2, дают возможность рассматривать районы эксплуатации ЛА ГА на море, как определимые по условиям, требующим обеспечения компоновкой, конструкцией и оборудованием ЛА ГА. Помимо этого, материалы этой части могут служить основой для разработки требований к инфраструктуре гидродромов и пунктов руководства полетами на них.

Часть третья диссертации посвящена разработки методологии синтеза облика ЛА ГА. Она содержит три главы.

Глава девять содержит исследования, целью которых является получение эмпирической зависимости высоты преодолеваемой ЛА ГА ветровой волны от параметров ЛА. (Под ветровыми волнами понимаются волны, средняя линия которых, делящая высоту волны пополам, горизонтальна, длина меньше, чем длина лодки). ^^

В качестве определяющей зависимости в гидроавиации используется эмпирическая зависимость для гидродинамически подобных лодок, впервые представленная ведущим специалистом ЦАГИ В. П. Соколянским:

Ь = т0°'сст V,2 (15)

в которой: Ь - высота ветровой волны;

то - взлетная (стартовая) масса ЛА ГА; Ув - взлетная скорость ЛА.

Эта зависимость была получена ее автором на основании анализа взаимодействия ЛА ГА с волнами при вертикальном соударении. (Она весьма просто получается при использовании вытекающих из критерия подобия по Фруду соотношений геометрических и скоростных параметров при неизменности удельного объема воды и постоянстве удельного объема ЛА ГА).

В диссертации исследован случай соударения с волнами при горизонтальном движении, сопровождающимся горизонтальной перегрузкой, испытываемой ЛА. В результате для реактивных ЛА ГА были получены три зависимости: ^^

Ь = А1 т» Уй2 (16) ™

Ь = А2 т°'5 V,-,2 (17)

Ь = Аз т1„я V,"/ (18)

и доказано, что зависимость (15) наиболее приемлема. Приведен обширный статистический и расчетный материал. Подчеркнута возможность использования вместо нее других, более оптимальных взаимосвязей входящих параметров.

В десятой главе рассмотрена и решена задача по определению взлетной скорости ЛА ГА, величина которой при известной взлетной массе, зависящей от грузопотока, определяет мореходность ЛА по высоте ветровой волны. Мореходность Ъ, в свою очередь, является следствием эксплуатационных требований Заказчика к району базирования на воде, сезону и вероятности выполнения транспортных операций. При этом вероятность Т должна быть увеличена при расчетах для компенсации потерь из-за неблагоприятных атмосферных условий (туманы, плохая видимость и т.п.).

Решение задачи достигнуто уравниванием зависимостей (13) и (15), определяющих соответственно наиболее вероятную максимальную высоту ветровых волн в заданных условиях эксплуатации и максимальную высоту волн, которые может преодолевать ЛА ГА:

Ь = Р + ЧТ'= т°(СТ V,-2 (19)

Из приведенного равенства определяется значение взлетной скорости Ув:

А т0,667

V» = I _ Г. (20)

р+ <зт'

а также обратную зависимость для определения вероятности работы при известных взлетной скорости и массе:

— 1 А т0,сет -

т=[^( -Р)]1 (21)

и

Однако в требованиях к грузопотоку, по которым определялась взлетная масса то, содержалась крейсерская скорость V. Поэтому до определения облика ЛА ГА необходимо убедиться, что при этой крейсерской скорости возможно обеспечение требуемой взлетной скорости Ув, которая в наиболее простом для изготовления и эксплуатации варианте ЛА обеспечивается при использовании современной механизации крыла. При ее неспособности обеспечить Ув согласно (20) следует осуществлять поиск других взлетных масс и скоростей, включая применение средств создания дополнительной к аэродинамической подъемной силы (к примеру, установка подъемных двигателей, поворот сопел маршевых двигателей, газовые закрылки, использование эффекта Коанда и др.).

Простейшим решением поставленной задачи является введение статистического коэффициента отношения крейсерской скорости V к взлетной Ув для ЛА ГА различных классов по массе и назначению:

г = V/ Ув (22)

Такой подход, начиная с 1996 г., неоднократно предлагал академик Г. В. Логвинович применительно к аэродромным самолетам и к отноше-

нию максимальной крейсерской скорости ко взлетной (называлось предельное число 2,5).

При анализе отношения скоростей полета на крейсерской высоте и на взлете с воды было выявлено влияние различных плотности воздуха и коэффициентов подъемной силы в виде:

Z = U,ncy)-4 (23)

где цг - отношение плотности атмосферного воздуха на крейсерской высоте к плотности на уровне моря, а цсу- соответствующее отношение коэффициентов подъемной силы крыла соответственно в полетной и взлетной конфигурациях. Разработана методология расчета цсу.

Далее в главе рассмотрены закономерности высоты полета от взлетной массы современных реактивных JIA ГА и приведена полученная статистическая зависимость расчета коэффициента Z:

Z = 1,32 тоЧ (24)

Таким образом, в первом приближении для довольно широкого диапазона взлетных масс в процессе предварительного проектирования мы вправе принимать эту величину по зависимости (24) постоянной, приближенной к показателю прототипа.

В разделе подчеркнуто, что для случаев, когда расчетная масса становится такой большой, что вопроса по мореходности при определенной взлетной скорости не возникает, т. е. когда масса JIA для заданной мореходности равна или больше "граничной", самолеты контактного взлета и посадки гидроавиации могут быть осуществимы без сложностей, связанных с определением коэффициента Z.

Значения "граничных" взлетных масс для различных значений h,V и Z приведены в таблицах 11.3 диссертации.

Глава одиннадцатая представляет разработку методологии синтеза облика ЛА ГА на основании проведенных расчетов по определению основных формирующих параметров — взлетных массы и скорости, а также с использованием рекомендаций настоящей главы и банка данных и внешних видов по ЛА ГА, приведенных в Приложении к диссертации.

В разделе 11.1 представлены разработанные алгоритмы расчета основных, формирующих представление об облике ЛА ГА параметров. Как неоднократно подчеркивалось, исходными для всех алгоритмов являются параметры грузопотока (масса груза, дальность и крейсерская скорость перевозки) и требования по условиям эксплуатации (район океана, сезон и необходимая вероятность проведения транспортных операций). Разработаны алгоритмы оценки взлетной массы, мореходности, бокового ветра и посадочной скорости ЛА контактного взлета и посадки:

1) традиционного ЛА ГА, у которого современный уровень механизации крыла обеспечивает определенную взлетную скорость и, следовательно, не лимитированную мореходность; алгоритм пригоден

также ЛА ГА для граничного (по взлетной массе) или сверхграничного (когда за счет размерности и массы мореходность превышает потребности) класса;

2) традиционного ЛА с достижением высокой мореходности путем увеличения взлетной массы в сравнении с требуемой по грузопотоку;

3) традиционного ЛА ГА с достижением высокой мореходности за счет уменьшения крейсерской скорости полета;

4)Для ЛА ГА с использованием дополнительного источника увеличения подъемной силы (в частности, ПД).

Пример первой из схем алгоритмов показан на рис. 10.

В указанных алгоритмах наибольшие затруднения при разработке вызывали:

а) трудности, связанные с «привязкой» максимальных зависимостей и(гпо), на базе которых определяется минимальная взлетная масса, к суперсовременным по расходам топлива реактивным двигателям;

б) трудности с разработкой алгоритма ЛА Га с дополнительными источниками вертикальной подъемной силы.

Первое затруднение было нейтрализовано введением поправок на реальные удельные расходы топлива (таблица 5) в расчеты взлетной массы и расчетной максимальной дальности.

Таблица 5

Вид самолета (Сь)\', т/тыс. км Скорость Ург, к которой приведен расход (с, )м

Е

Пассажирские с ДТРД 0,118 0,788 900

Транспортные с ДТРД 0,15 0,78 800

Транспортные с ВВД 0,125 0,78

Транспортные с ТВД 0,385 0,718

Морские с ДТРД 0,500 0,552 600

Морские с ТВД

Второе затруднение было вызвано отсутствием взаимосвязи между аэродинамикой ЛА ГА при взлете и при посадке, где взлетная масса уменьшалась при работе дополнительных источников вертикальной тяги, и гидродинамикой, в которой сила соударения с волнами воспринималась полной массой ЛА. Это затруднение было связано также с необходимостью разработки метода оценки удельной массы дополнительных источников.

Решение этой задачи было достигнуто обработкой параметров современных ДТРД и корректировкой результатов по параметрам самолета-амфибии вертикального взлета Р. Л. Бартини ВВА-14. Материалы приводятся в данном разделе.

Рис. 10. Алгоритм синтеза облика традиционного ЛА ГА

Благодаря указанному, алгоритмы расчета определяющих облик ЛА ГА параметров получили завершение и стали практически реализуемы.

В разделе 11.2 одиннадцатой главы приведены примеры расчетов с использованием всех разработанных алгоритмов. В качестве объекта для расчетов и сравнения был выбран новейший реактивный самолет-амфибия Бе-200 ТАНТК им. Г. М. Бериева. При этом рассматривались варианты принятой для него мореходности Ь = 1,17 м и для увеличенной мореходности 11 = 2,2 м, достигавшейся перечисленными методами - увеличением взлетной массы ЛА, уменьшением крейсерской скорости полета и установкой ПД. Расчет проведен для района 60 Северо-Тихоокеанской зоны.

Результаты расчетов приведены в таблице 6 и на рис.11.

_Таблица 6

Параметры ЛА Варианты ЛА ГА

Традиц. Увел, то Уменьш. . У Устан. ПД

Ь, м 1,17 2,2

тЕ ,т 7,65

Ьв, тыс. км 1,8

то ,т 40,8 105 34 54

Ьш, тыс.км 3,6 6,63 4,51 3,38

V, км/ час 610 610 420 610

Ув, км/ час 210 210 145 168

Ипл ,тс 0 0 0 19,3

тсу, т 0 0 0 4,48

Т, лето 0,24 0,6

Т, зима <0,2 0,2 (по обледенению)

В целом, приведенные в данном разделе примеры позволяют говорить о практической пригодности разработанной методологии как для компьютерного, так и для калькуляторного расчета и для синтеза облика ЛАГА.

В разделе 11.3 о некоторых соображениях по оценке предварительного облика (макрооблика) ЛА ГА приведены наиболее перспективные по техническому уровню и высокой мореходности схемы ЛА ГА - гидросамолета ДАР (Р. Л. Бартини), А-40 (А. К. Константинов) и ВВА-14 (Р. Л. Бар-тини), в которых воплощена возможность охвата всего диапазона вероятности эксплуатации в открытом море (рис.12, 13, 14). В разделе приведены сведения об указанных самолетах и о возможности использования отдельных конструктивных и компоновочных решений при синтезе облика проектируемого вновь ЛА ГА.

Вариант 1

Вариант 3

Вариант 2 Вариант 4

Рис. 11. Облик ЛА ГА, синтезированный на основании расчета

В реферируемом разделе также рассмотрены возможности современной механизации крыла, эффективность которой определяет соотношение

между крейсерской скоростью ЛА ГА и взлетно-посадочными скоростями. Выполнены расчеты по определению взлетных масс при различных требуемых максимальных высотах ветровой волны и крейсерских скоростях полета для различных уровней механизации крыла (пример для Z=2)9 -таблица 7). По тим таблицам могут быть установлены граничные взлетные массы для ЛА ГА, при которых не требуются дополнительные средства увеличения подъемной силы. Для них, как указывалось в Главе 10, был осуществлен анализ эволюции отношения величины крейсерской скорости к взлетной Ъ, показавший, что наибольшее значение среди ЛА ГА достигнуто на самолете-амфибии А-40 - 2=,33. Обращено внимание на показатель Ъ для японского самолета РЭ-1, оборудованного пятым двигателем для выдува воздуха на отклоненные закрылки: величина Z = 4,63 (крейсерская скорость 426 км/час, посадочная - 92 км/час согласно рекламе). Эффект, конечно, поразительный, но отказ специального двигателя может свести его на нет, если не предусмотреть дублирования. л

Пользование таблицами удобно. К примеру, для самолета типа БеЯ 200 с уровнем механизации Ъ — 2,9 (таблица 7) при требуемой высоте ветровой волны 2,2 м для крейсерской скорости 600 км/час необходим самолет-амфибия взлетной массой 100,3 т. Это практически самолет А-40 и при незначительном грузопотоке (скажем, с о. Итуруп на о. Сахалин необходимая перевозка составит 10-12 чел.) такое решение нецелесообразно. Если Заказчику предложить уменьшить крейсерскую скорость до 400 км/час, взлетная масса ЛА без дополнительных средств увеличения подъемной силы составит 29,7 т, что вполне приемлемо.

г = 2,9 __Таблица 15

V, км/ч 400 500 600 700 800

Уц, км/ч 138 172 207 241 276

[Ь], м Значения [т0], т

2,2 29,7 58,1 100,3 159,2 238,0

3,5 59,7 116,5 201,4 319,5 477,5

4,5 87,0 170,0 294,0 466,0 696,4

6,2 140,7 275,0 475,0 753,0 1126,0

8,0 206,3 402,7 696,0 1104,0 1650,0

10,0 288,7 558,9 974,3 1537,5 2309,0

Далее в разделе на примере самолета типа Бе-200 приведены соображения о весовом совершенстве, целесообразности и возможностях использования подъемных двигателей при осуществлении небольших грузопотоков в сравнительно суровых условиях эксплуатации.

Подчеркнуто, что разработанный алгоритм позволяет осуществлять переход к вертикально взлетающим самолетам-амфибиям.

В этом разделе также приведены сведения о Приложении к диссертации.

Приложение «Основные гидросамолеты и самолеты-амфибии мира периода 1933... 1997 гг.» представляет собой банк данных по ЛА ГА, в котором собраны статистические сведения в виде таблиц, аналогичных таб-

лидам известного труда В. Б. Щаврова «История конструкций самолетов в СССР», дополненных внешними видами ЛА ГА, дающими представление об их аэрогидродинамической компоновке. Самолеты в нем имеют сквозную нумерацию; дополнительные таблицы классифицируют их по взлетным массам и по годам первого вылета. Всего в Приложении собраны данные по 115 гидросамолетам и самолетам-амфибиям.

Часть 4 диссертации посвящена анализу возможностей использования разработанных для ЛА ГА методов оценки технического уровня и определения взлетных масс для аэродромных (сухопутных) ЛА. Выполнен анализ ряда реактивных пассажирских и транспортных самолетов, в котором рассчитаны их критерии конструктивного совершенства U, максимальные расчетные критерии Up, критерии технического уровня U, а также расчетные минимальные взлетные массы то (см., к примеру таблицу 8).

Транспортные самолеты Таблица 8

Марка mD m» m m Lm 4 V U 4 U (mJn

Ан-26 24 0,33 8,0 2,4 5.5 0,76 420 83 306 0,27 13,7

Ан-32 27 0,34 9,2 2,4 6,7 0,65 500 102 327 0,65 16,3

Ан-72 33,5 0,50 16,9 2,46 10 1,0 720 221 372 0,59 27,8

С160 51 0,43 22 6,8 16 1,9 466 340 476 0,71 43,2

Ан-12 61 0,39 23,7 4,8 20 0,79 550 256 528 0,48 46,2

Cl ЗОН 79,4 0,56 44,7 6,7 19,4 3,80 602 568 617 0.92 74,6

ТуЗЗО 114 0,36 41,4 12,4 30 3,4 800 889 763 1.16 110

Ан-70 123 0,41 50 10,0 30 4,0 750 763 797 0,96 117

Ил-7бТ 170 0,47 80 10,0 40 5,0 775 910 964 0,94 164

Ан-22 225 0,47 105 7,2 60 3,1 550 465 1137 0,41 158

Ил-106 258 0,47 122 14,5 80 5,0 810 1388 1232 1,13 269

С17А 263 0,53 138 11,5 78 5,0 815 1226 1246 0,98 265

С5А 349 0,56 196 12,4 100 6,0 834 1449 1470 0,99 353

С5В 398 0,57 228 11,5 118 5,5 898 1480 1588 0,93 393

Ан-124 405 0,58 235 12,5 150 4,5 825 1495 1605 0,93 422

Ан-225 600 0,57 342 16,7 250 4,5 775 1844 2021 0,91 640

Анализ данных таблиц дает возможность сравнить технический ^|И>вень представленных самолетов и сравнить их между собой по критерию конструктивного совершенства. Очевидно, что по этому критерию лучшими являются самолеты, имеющие величину и, близкую к 1..

Таким образом, выполненными в диссертации исследованиями установлена приемлемость методики оценки технического уровня сухопутных пассажирских и транспортных самолетов по критерию конструктивного совершенства и, благодаря чему становится более ясной картина состояния отечественной и зарубежной авиации. Выяснена также возможность определения взлетной массы ЛА этого типа при помощи разработанной методологии расчета по грузопотоку. Благодаря этому, также появи-

лась возможность сравнения взлетных масс JIA различных типов при одинаковых требованиях по грузоперевозкам.

И, наконец, в диссертации рассмотрен вопрос о возможности сравнения не только JIA ГА, но и различных видов транспортных машин при помощи критерия оценки охвата поверхности транспортными операциями V. На примере сравнения судна пр. 1557 и самолета-амфибии А-40 показано, что при превосходстве у судна массы почти в 49 раз его преимущество для района 60 Северной зоны Тихого океана по отношению V составляет всего 8 раз (зима) и 3,2 раза (лето). Это свидетельствует о перспективности ЛА ГА для относительно небольших _грузопотоков. Сравнение различных транспортных машин по критерию V показан на_рис. 15.

Следовательно, использование критерия V также возможно и целесообразно для различных типов ЛА и видов транспорта.

Г

Рис. 15. Расчетные значения V для различных видов транспорта

Раздел «Выводы» диссертации (см. ниже) содержит основные положения ее, как характеризующие научное содержание и единый комплекс научно-методического обеспечения процесса определения облика ЛА ГА на предвари тельном этапе проектирования, когда решаются вопросы: необходимы ли новые ЛА, соответствующие современному и перспективному техническому уровню, или достаточна модификация существующих, либо

можно обойтись имеющимися ЛА. В этом заключен существенный вклад в решение важной народно-хозяйственной проблемы повышения качества, сокращения сроков и стоимости создания новых ЛА ГА, обеспечивающий ускорение научно-технического прогресса,

В разделе «Заключение» диссертации содержится общая характеристика работы, ее апробация и оценка перспективы развития дальнейших научных исследований в данном направлении.

ВЫВОДЫ

Основным итогом работы является разработка методологий комплексной оценки технического уровня летательных аппаратов гидроавиации и синтеза их облика на уровне лучших ЛА на базе банка данных существующих ЛА ГА и их проектов. Это может рассматриваться как решение научно-технических проблем, имеющих важное народнохозяйственное значение для громадного потребителя современной гидроавиации, каким является Россия и каким в недалеком будущем неизбежно станет Мировой океан.

В процессе научных, инженерных и статистических исследований, расчетов и всестороннего анализа получены следующие важные результаты:

1. Предложена ровременная классификация летательных аппарате» гирдоавиации, соответствующая уровню ее развития и учитывающая появление таких летательных аппаратов, как экранопланы, экранолеты. амфибии вертикального взлета и посадки.

2. В диссертации в развитие научных идей выдающегося отечественного ученого и авиаконструктора Р. Л. Бартини разработана методология обработки статистических и перспективных параметров ЛА и комплексно» оценки технического уровня ЛА ГА с помощью интегральных критериев: а) конструктивного совершенства по удельным транспортным перевозкам -и (для ЛА всех типов) и М - (для морских ЛА с учетом их мореходности по ветровой волне); б) энергетического совершенства - ВаГ для оценки затрат мощности для грузоперевозок с учетом взаимодействия с окружающей средой в сравнении с идеальными; охвата земной поверхности контактными транспортными операциями - V. Указанные критерии позволяют всесторонне оценивать технический уровень ЛА по отношению к достигнутому п мировой практике, а также сравнивать аппараты между собой и с другими видами транспортных машин.

3.Разработана методология оценки взлетной массы ЛА по величине требуемого грузопотока на основании существующего уровня ЛА. Это позволяет получить один из важнейших показателей для формирования облика, а также определить прототипы и аналоги, близкие к техническим требованиям на их разработку.

4. Создана методология аналитического описания волнения моря н климатических факторов в заданном районе Мирового океана, позволяющая на основании требований заказчика по вероятности транспортных операций выявлять определяющие для ЛА ГА требования по их мореходности, формирующи облик.

5. Банк параметров 115 JIA ГА, представленный в Приложении, является одним из наиболее полных и приемлемых для формирования облика ЛА ГА на основании требующихся параметров.

G. Алгоритмы синтеза облика ЛА ГА на предварительном этапе проектирования, благодаря мобильности, позволяют в десятки раз сократить процедуру синтеза, что дает возможность рассмотрения большого числа вариантов ЛА ГА и выбрать лучший вариант. Алгоритмы доведены до практических примеров, охватывающих наиболее распространенные случай синтеза ЛА ГА.

В диссертации не рассматривались такие виды ЛА ГА, как экрано-планы, экранолеты, ЛА бесконтактного взлета и посадки (по типу последних разработок Р. Л, Бартини 70-х годов прошлого века) и другие конструктивные решения транспортных ЛА ГА, поскольку объем теоретических исследований и алгоритм их выполнения выходят за рамки объема диссертации. Это позволяет другим специалистам с успехом продолжить работу по направлению облика новых ЛА ГА. i

По этой же причине материал не загромождался поиском взаимосвязи между взлетной и меньшей, как правило, посадочной скоростями и инфраструктурными ограничениями по дистанциям взлета и посадки, не играющим в открытом море такой жесткой роли, как на аэродромных площадках.

Материалы по вертолетам автором обработаны, однако не включены в диссертацию из-за недостаточной уверенности в их системности и достоверности. Не приведены по тем же причинам материалы по небольшим (до 10 т взлетной массой) ЛА ГА.

В работе как пренебрежительно малые в сравнении с крейсерским режимом полета считаются затраты топлива на набор высоты и спуск, поскольку рассматривались магистральные ЛА, у которых львиная доля расхода топлива приходится на крейсерский участок пути.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Располагая разработанными в диссертации методологиями синтеза облика Л А ГА и комплексной оценки их технического уровня, разработчики ЛА ГА получают возможность на начальном этапе проектирования мобильно анализировать большое количество вариантов ЛА при вариациях требований заказчика, сопоставлять их с существующими ЛА ГА, оценивать стоимость новых разработок, модификаций или использования существующих ЛА ГА. Это открывает возможность обоснованного диалога с заказчиком в поиске оптимальных решений в самом начале работы, когда еще не вложены крупные средства на исследования частных решений, которые могут оказаться нерациональными.

2. Методологии позволяют заблаговременно на основании маркетинга грузопотоков и условий эксплуатации разработать параметрические ряды JIÀ ГА, исследовать их и предложить предварительные разработки ЛА потенциальным покупателям в различных частях планеты. Привлекая к соучастию в корпоративной разработке и изготовлении выбранных ЛА ГА потенциальных покупателей, как это делает фирма Боинг, можно добиться

прогресса гидроавиации, так как чисто национальные разработки очень обременительны и затруднительны.

3. Методология критериальной оценки технического уровня ЛА ГА, приемлемая, как было показано в диссертации, в значительной степени и для аэродромных (сухопутных) самолетов, может послужить в дальнейшем основой для разработки сертификационных требований по комплексному качеству ЛА, как это практикуется для многих технических комплексов промышленности.

4. Материалы диссертации дают основание ставить вопрос о необходимости создания наднационального и национальных центров по защите и освоению Мирового океана, в которых может быть определена ниша для гидроавиации и начата систематическая работа по ее ренессансу.

В целом, комплекс выполненных исследований является очередным шагом в деле развития научно-технического прогресса в области авиационного и других видов транспорта.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Л. Г. Фортинов, В. К. Анастасов, В. В. Хруленко, Оценка мореходности летательных аппаратов гидроавиации (ЛА ГА) на основании эксплуатационных требований, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

2. В. В. Боев, А. П. Шинкаренко, Л. Г. Фортинов, Некоторые реалии применения самолетов-амфибий ТАНТК им. Г. М. Бериева, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

3. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Развитие идей Р. Л. Бартини в научных разработках на ТАНТК им. Г. М. Бериева, «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини», сб. докладов, изд-во ЦАГИ, М., 1997.

4. К. Г. Удалов, Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Самолет ВВА- 14, изд-во Авико-Пресс, М., 1994.

^^ 5. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. С. Белоусов, В. К. Анастасов, ^^Интегральные критерии оценки авиационных транспортных машин, Сб. докладов 1 Международной научной конференции по гидроавиации «Ге-ленджик-96», изд-во ЦАГИ, М„ 1996.

6. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. С. Белоусов, Некоторые вопросы анализа и прогнозирования развития гидроавиации, ж-л «Авиационная промышленность» №5 — 6, изд-во НИАТ, М., 1996.

7. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, Сб. докладов 1 Международной науч-

ной конференции по гидроавиации «Гелендясик-96», изд-во ЦАГИ, М.,

1996.

8. Л. Г. Фортинов, О. Э. Носко, Уровень технического совершенства гидросамолетов и самолетов-амфибий ТАНТК им. Г. М. Бериева, Сб. докладов 2 Международной научной конференции по гидроавиации «Геленд-жик-98», изд-во ЦАГИ, М„ 1998.

9. Л. Г. Фортинов, В. О. Терешко, Ю. А. Оголев, Е. Е. Бублей, Расчет высотно-скоростных характеристик ТРД и ДТРД дозвуковых самолетов, изд-во ТРТУ, Таганрог, 1998.

10. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Определение основных параметров летательных аппаратов гидроавиации на начальном этапе проектирования, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

11. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Мобильна^^^ макрооценка основных параметров летательных аппаратов гидроавиации, Аннотации докладов 5-го Международного научно-технического симпозиума «Авиационные технологии 21 века», ЦАГИ, М., 1999.

12. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. О. Терешко, Грузовые перевозки дозвуковыми летательными аппаратами: идеальные значения работы и мощности, Сб. докладов 2 Международной научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

13. Л. Г. Фортинов, О влагосодержании воздуха, используемого для наддува самолетных устройств и способах его снижения, доклад на Отраслевом научно-техническом совещании в КИИ ГА, Киев, 1967.

14. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, Сб. трудов ТРТУ, деп. ЦНИИТИ, №77-В95 от 11.01.95.

15. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, ж-л «Авиационная промышленность» №1-2, Изд-во НИАТ, 1996.

16. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Предварительная мобильная оценка осуществимости дозвуковых летательных аппаратов транспорта, ж-^^ л «Авиационная промышленность» №5-6, Изд-во НИАТ, 1996. ^^

17. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Воронцов, В. О. Терешко, Интегральный критерий энергетического совершенства дозвуковых самоходных транспортных машин, Сб. докладов «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини, Изд-во ЦАГИ, М., 1997.

18. Л. Г. Фортинов, И. М. Забалуев, Совершенство пассажирского самолета «Сталь-7» Р. Л. Бартини, Сб. докладов «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини, Изд-во ЦАГИ, М.,

1997.

19.Л. Г. Фортинов, П. М. Дробязко, Обеспечение весовой отдачи самолета-амфибии ВВА-14, Сб. докладов «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини, Изд-во ЦАГИ, М., 1997.

20.Л. Г. Фортинов (в группе соавторов), Морская авиация России, Изд-во «Машиностроение», М., 1996.

21.Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Мобильная макрооценка основных параметров летательных аппаратов гидроавиации, Сб. трудов ТРТУ, деп. ЦНИИТИ, №3145-В99, от 20.10.1999.

22.Л. Г. Фортинов, Грузопоток и приближенная оценка взлетной массы самолетов, Аннотации докладов 5 Международного симпозиума «Авиационные технологии 21-го века», Изд-во ЦАГИ, М., 1999.

23. Л. Г. Фортинов, Приближенная оценка взлетной массы самолетов по величине грузопотока, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2000.

24.Явкин, Л. Г. Фортинов, В. О. Терешко, В. В. Хруленко, Оценка технического уровня летательных аппаратов гидроавиации методом формального приведения к единым параметрам, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2000.

25.Г. С. Панатов, Г. В. Логвинович, Л. Г. Фортинов, В. К. Анастасов, Высота волн и незаливаемость гидросамолета, Сб. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2000.

26.Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Система оценки эффективности конструкторско-технологических решений для летательных аппаратов гидроавиации с помощью интегральных критериев, Сб. докладов 3 Международной научно-технической конференции «АВИА-2001», Изд-во Министерства образования и науки и др. организаций Украины, том 1, Киев, 2001.

27.Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Комплексная система оценки совершенства летательных аппаратов гидроавиации с помощью интегральных критериев, доклад на 3 Международных научных чтениях, посвященных памяти И. И. Сикорского и творческому наследию выдающихся российских авиаторов, Изд-во РАН, М„ 2001.

28.Н. Д. Таликов, Л. Г. Фортинов, Сравнительная оценка технического уровня магистральных реактивных гражданских самолетов, доклад на 3 Международных научных чтениях, посвященных памяти И. И. Сикорского и творческому наследию выдающихся российских авиаторов, Изд-во РАН, М., 2001.

29. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Оценка уровня аэрогидродинамического совершенства самолетов-амфибий, доклад на 6 Международном научном симпозиуме «Авиационные технологии 21-го века», Аннотации докладов, Изд-во ЦАГИ, М., 1999.

-4430.Л. Г. Фортинов, В. В. Боев, Сравнение транспортных возможностей реактивных магистральных морских и сухопутных самолетов, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиаса-лон-2002», Изд-во ЦАГИ, М., 2002.

31. Л. Г. Фортинов, П. М. Дробязко, Оценка весовой целесообразности использования подъемных двигателей на самолетах-амфибиях повышенной мореходности, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М., 2002.

32. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, В. К. Анастасов, Мореходность ЛА ГА: высота ветровой волны и другие факторы в аналитической форме, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М., 2002.

33. Г. С. Панатов, Г. В. Логвинович, Л. Г. Фортинов, Некоторые соображения по оценке аэрогидродинамического облика ЛА гидроавиации, Сб. докладов 4 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М„ 2002.

34. Л. Г. Фортинов, К выводу эмпирического значения высоты ветровой волны, преодолеваемой летательным аппаратом гидроавиации, Сб. докладов 4 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2002.

ВВЕДЕНИЕ 1.

ЧАСТЬ 1. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛА ГА С ПОМОЩЬЮ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ

Глава 1. Анализ работ в области критериальной оценки ЛА 16.

Глава 2. Критерии конструктивного совершенства ЛА ГА по транспортным перевозкам U, М 21.

2.1. Критерий U

2.2. Критерий М

Глава 3. Грузопоток и взлетная масса ЛА ГА, определение прототипов 45.

Глава 4. Критерий энергетического совершенства ЛА ГА - BaF 49.

4.1. Общие положения

4.2. Мощность As по схеме «полезный груз - ЛА-модель»

4.3. Мощность As по схеме «полезный груз - эквивалентное аэродинамическое тело (ЭТ)»

4.4. Сравнение оценки идеальной потребной мощности Asпредложенных схем

4.5. Затраты мощности W

4.6. Критерий BaF в целом

Глава 5. Критерий оценки транспортных возможностей ЛА ГА V 62.

Глава 6. Области и особенности использования комплексной критериальной оценки ЛА ГА, методологии расчета взлетной массы и перспективы развития 67.

6.1. Области использования

6.2. Критерии U, U, М

6.3. Методология расчета взлетных масс Л А ГА

6.4. Критерий BaF

6.5. Критерий V

ЧАСТЬ 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ЛА ГА НА ПОВЕРХНОСТИ МИРОВОГО ОКЕАНА

Общие сведения

Глава 7. Оценка максимальной высоты ветровой волны в зоне эксплуатации ЛА ГА 69.

Глава 8. Оценка состояния атмосферы в зоне взлета-посадки и дрейфа 74.

8.1. Ветер

8.2. Температура атмосферного воздуха и обледенение

8.3. Интенсивность туманов и видимость

8.4. Определение допустимой глубины моря

ЧАСТЬ 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ СИНТЕЗА ОБЛИКА ЛА ГА

Общие положения 81.

Глава 9. Мореходность ЛА ГА по ветровой волне 83.

Глава 10. Определение взлетной скорости 88.

10.1. Общие положения

10.2. Определение взлетной скорости

Глава 11. Основные положения по синтезу облика ЛА ГА, характеристика сведений в Приложении

11.1. Алгоритмы оценки параметров и синтеза облика ЛА ГА по требованиям Заказчика 91.

11.1.1. Общие положения

11.1.2. Алгоритм определения параметров и синтеза облика обычного ЛА ГА контактного взлета и посадки

11.1.3. Алгоритм определения параметров и синтеза облика обычного ЛА ГА контактного взлета и посадки с повышением мореходности за счет увеличения взлетной массы

11.1.4. Алгоритм определения параметров и синтеза облика обычного ЛА ГА контактного взлета и посадки с повышением мореходности за счет уменьшения крейсерской скорости

11.1.5. Алгоритм определения параметров и синтеза облика

ЛА ГА контактного взлета и посадки с повышением мореходности за счет использования дополнительной подъемной силы

11.2. Примеры расчетов 109.

11.2.1. Общие положения

11.2.2. Пример

11.2.3. Пример

11.2.4. Пример

11.2.5. Пример

11.2.6. Результаты расчетов и синтеза облика JTA ГА 123.

11.3. Некоторые соображения по оценке аэрогидродинамического макрооблика JTA ГА 125.

11.3.1. Общие соображения

11.3.2. Границы возможного использования традиционного облика СА кт ВП

11.3.3. Анализ возможности использования средств повышения подъемной силы

ЧАСТЬ 4. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ

МЕТОДОЛОГИЙ ЛА ГА ДЛЯ АЭРОДРОМНЫХ (СУХОПУТНЫХ) ЛА И ДРУГИХ САМОДВИЖУЩИХСЯ ТРАНСПОРТНЫХ

МАШИН

4.1. Общие положения

4.2. Критерий конструктивного совершенства по транспортным перевозкам U,оценка технического уровня с помощью критерия U 13 6.

4.3. Возможности методологии определения взлетной массы аналогично ЛА ГА 141.

4.4. Критерий энергетического совершенства BaF 142.

4.5. Оценка с помощью критерия V возможности охвата поверхности контактными транспортными операциями 14 5.

ВЫВОДЫ 148.

Проблемы применения гидроавиации с момента полета в 1910 г. первого в мире гидросамолета А. Фабра [1] постоянно находились в поле зрения специалистов и ученых, работавших в области создания и использования авиационной техники. Дискуссии и практические шаги по решению этих проблем то утихали, то вспыхивали вновь. Так в период, предшествовавший второй мировой войне, когда аэродромов во многих районах мира было очень мало, а перспектива войны требовала охвата пространств океанов разведкой, боевыми и транспортными операциями, необходимость в обеспечении взлета и посадки на воду привела к интенсивному развитию гидроавиации. Но в послевоенные годы, особенно с началом эры реактивной авиации, это развитие резко замедлилось. И вот человечество на пороге 21 века снова сталкивается с задачами, решение которых немыслимо без гидроавиации нового технического уровня.

Различные аспекты проблем развития гидроавиации рассматривались P. JI. Бартини [2], Г. В. Логвиновичем [3], Г. С. Панатовым [4, 5] и многими другими исследователями. Но особо полное освещение они нашли в трудах международных конференций по гидроавиации, организованных по инициативе Г. С. Панатова, Генерального конструктора Таганрогского Авиационного Научно-Технического Комплекса (ТАНТК) им. Г. М. Бериева, в рамках гидроавиасалона в г. Геленджике, на черноморском побережье России, в 1996, 1998 и 2000 годах.

Доклады Г. С. Панатова [6.8], Г. В. Логвиновича [9.11], Г. П. Кобызева [12, 13], В. В. Беляева [14.16], А. К. Константинова [17, 18], В. В. Орлова [19], С. К. Коржа, В. Н. Коржа, О. А. Михайлова [20], Э. А. Афрамеева [21, 22], П. К. Шубина, В. Г. Проскурина [23], В. В. Буланова, В. Н. Кирилловых, В. В. Соколова [24], В. П. Соколянского, Е. Б. Скворцова, М. А. Кривицкого, В.И. Куксы, Ю. М. Никитченко, Р. Р. Билялетдинова [25], Л. Г. Фортино-ва, В. К. Анастасова, В. В. Хруленко [26], В. А. Еремина, В. Г. Замуриева [27], О. П. Шоры-гина, Л. Д. Ковижных, В. В. Стрекалова [28], В. В. Боева, А. П. Шинкаренко, Л. Г. Фортинова [29] и некоторых других содержат прогнозы и оценки путей развития летательных аппаратов гидроавиации в обозримом будущем.

Обобщим и кратко изложим отдельные, представляющиеся наиболее весомыми положения прогнозов во взаимосвязи с историей развития гидроавиации.

Шагая по лестнице прогресса, человечество вплотную подошло к ступени под названием «Сохранение и освоение Мирового океана». Действительно, нехватка полезных ископаемых, энергетических и биологических ресурсов суши, вызываемая ростом народонаселения и естественным стремлением людей к улучшению условий жизни, делает безальтернативной необходимость шага на эту ступень. Без сохранения и освоения 71% поверхности планеты, занимаемых Мировым океаном, уверенное будущее у человечества не прогнозируется, в то время как:

Мировой океан - огромные запасы полезных ископаемых и других минеральных ресурсов на дне океана, под ним и в морской воде;

Мировой океан - громадная биосфера, способная при цивилизованном возделывании многие тысячелетия кормить человечество;

Моровой океан - громадная энергия Солнца и Луны в виде волн, приливов и отливов, различия температуры слоев воды и атмосферы, которую еще предстоит научиться использовать во благо людей.

Некоторые сведения о потенциале Мирового океана приведены на рис. 1.

1.Площадь поверхности Земли - 100% Мирового океана - 71%.Суши - 29% Соотношение 2,45:1

2.Соотношение запасов топливного сырья и полезных ископаемых:

2.1.Углеводородного сырья - 3,7=1 2.2.Метаносодержаще1 о сырья -9:1

2.3.Г1олезных ископаемых на дне 2,5:3

2.4.Полезных ископаемых в массе воды (океан) и в массе грунтов (суша) - 19,1:1

3.Соотношение масс воды Мирового океана и суши, пригодных для производства биологических веществ: 3.1.В Мировом океане 3.2.На суше при глубине слоя ло 1м при глубине до 4км и 10% возделываемой поверхности и 30% поверхности - 0,38 тыс. км3

Соотношение 54,3:1

0,007тыс. км3

Рис. 1. Некоторые сведения о богатстве Мирового океана

Процесс его освоения может позволить ликвидировать или существенно смягчить последствия уменьшения запасов многих полезных ископаемых суши, снижения производства сельского хозяйства, а также противоречий между добывающими и перерабатывающими странами.

Но Мировой океан, как объект освоения и эксплуатации и как магистраль водного сообщения между странами и континентами, сегодня и в будущем жизненно необходимо защитить от экологической катастрофы - превращения его в безжизненное пространство из-за непригодных и даже опасных отходов жизнедеятельности человеческого сообщества и природных катастроф. Такая защита должна предусматривать: постоянный контроль за химическим, радиационным и биологическим состоянием воды, атмосферы, придонных и донных отложений за границами суши; жесткий и эффективный контроль за существующими или появляющимися источниками загрязнения или даже отравления Мирового океана; жесткий экологический контроль за разработкой технологий и средств освоения океана и их реализацией;

- опережающую разработку и поставку в эксплуатацию средств борьбы с техногенными и природными катаклизмами при работе в океане.

Начальные, пока еще робкие попытки освоения богатств шельфов использованием платформ для добычи нефти и газа на удалении от берегов уже сейчас требуют мобильных транспортных средств сообщения в интересах обеспечения их нормального функционирования. Это - и необходимость смены экипажей, и срочная медицинская помощь, и проведение поисково-спасательных работ, и транспортировка проб или уникальных приборов и оборудования для проведения анализов или дефектации сооружений и оборудования, и поставки оборудования и специалистов для выполнения сложных ремонтных работ, и разведка поверхности, и применение веществ для локализации и ликвидации разливов нефти, и. Перечень этот может быть продолжен и пополнен в процессе развертывания добычи полезных ископаемых многократно. Не менее объемные задачи перед мобильными транспортными средствами, способными базироваться на воде, стоят и при обеспечении добычи биоресурсов (рыбы, крабов, морских растений) в открытом море.

Транспортные операции на небольших расстояниях от береговых баз до объектов в море успешно, хотя и неэкономично, обеспечиваются вертолетами и скоростными судами. Но при этом возникает необходимость в вертолетах морского исполнения, способных совершать посадку на воду при аварийных или нештатных ситуациях, когда посадочные площадки на объектах в море по той или иной причине не в состоянии принять их. В противном случае полеты вертолетов над морем становятся опасными и зачастую запраещаются, как было на Курильских островах при попытках использования обычных вертолетов после прекращения функционирования двух сухопутных аэродромов - военного и „Буревестник".

Таким образом, увеличение расстояния до объектов в открытом море ставит на повестку дня необходимость в летательных аппаратах гидроавиации (JIA ГА), которые при достаточной степени мореходности способны как нельзя более надежно и экономично выполнять транспортные функции по защите и освоению Мирового океана.

Помимо указанных мирных задач в Мировом океане сохраняется, к сожалению, и необходимость в осуществлении военных операций, связанных не только с принятием мер по переброске сил быстрого реагирования в нужные точки океана или побережья, в эвакуации людей и средств оттуда, но и с борьбой за безопасность водных маршрутов и сооружений от диверсионных средств и мин, сохранившихся от предыдущих многолетней давности военных конфликтов.

Наряду с этим, наблюдается тенденция к увеличению авиационных грузо- и пассажироперевозок между континентами и странами. Но использование аэродромной (сухопутной) авиации, помимо потенциальной опасности невозможности аварийной посадки на воду, сталкивается с проблемой аэродромов.Действительно,решение задачи увеличения интенсивности авиаперевозок возможно двумя путями - 1) увеличением количества самолетов на маршрутах и 2) увеличением их тоннажа и размеров.

Первый путь затрудняется ограниченной пропускной способностью современных аэропортов (особенно островных). Их модернизация или создание насыпных, намывных и т.п. аэродромов в океане - слишком дорогая и экологически опасная операция.

Второй путь также встречает ряд препятствий. Во-первых, увеличение массы и размеров JIA также приводит к необходимости модернизации аэродромов со всеми вытекающими отсюда последствиями. Во-вторых, создание супергигантов, способных к эксплуатации в существующих аэропортах за счет усложнения механизации крыла и шасси, установки бустерных подъемных двигателей и т.п., неизбежно снижает их транспортные показатели, а также делает их более ненадежными и опасными для всей зоны аэродромов и поселений вблизи них и на маршрутах в случаях возможных аварий и катастроф (вспомним хотя бы катастрофу Ан - 124 в Иркутске в 1999 г.).

Гидроавиация в лице крупных гидросамолетов, самолетов - амфибий, экранолетов или экранопланов способна решить противоречия аэродромной авиации благодаря неограниченности массы и размеров и использованию морских акваторий (к примеру, морских портов), обеспечивающих взлеты и посадки только над водой. Конечно, и здесь сохраняется экологическая опасность загрязнения океана при возможных катастрофах, но она неизмеримо меньше, чем у сухопутных самолетов, так как ЛА ГА, обладая способностью посадки на воду, имеют значительно большие запасы прочности при этом.

И, наконец, следует отметить, что и на континентах в зонах избыточного обводнения, где постройка и эксплуатация аэродромов затруднена, в прибрежных зонах и островных государствах, не имеющих развитых сухопутных транспортных коммуникаций, потребность в самолетах - амфибиях и гидросамолетах самого различного калибра достаточно велика, ибо они способны обеспечивать транспортировку пассажиров и грузов гораздо дешевле, чем это может обойтись при создании новых аэропортов.

Соображения автора по перечню основных функций JIA ГА и их ориентировочных параметрах приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные функции Средние значения параметров mg,x Ьц, тыс.км V, км/час h, м

Перевозка грузов и пассажи-^ ров: а)в океанах б)острова и побережье в)обводненные зоны 100.200 6.25 До2 до 5 до 3 до 1 700 500 300 3,3.6,0 2.3,5 до 1,0

Мониторинг поверхности океана и борьба с загрязнениями до 20 до 5 600 2,0.3,5

Поиско-спасательные операции в океане 20.100 до 4 700 2,0.6,0

Борьба с пожарами: а)в прибрежной зоне б) на континенте 40 6.40 до 3 до 2 до 500 до 400 2.3,5 до 1,5

Разгрузка островных аэропортов 6.20 до 2 400 До 2

Патрулирование и досмотры в пограничной зоне 10.20 до 5 до 500 до 3,5

Рыбная разведка до 20 до 2 400 до 3,5

Военные функции 200.2000 до 5 700 3,5.6,0

Каким же научно-техническим потенциалом обладает человечество в свете упомянутых и многих других задач для гидроавиации?

Такой потенциал еще есть, хотя сегодня приходится говорить, к сожалению, не о многочисленных JIA ГА, а только о центрах их создания и лишь о небольшом количестве реальных конструкций.

До второй мировой войны наблюдались интенсивный рост количества JIA ГА и умножение числа их типов. Наибольшее число типов созданных самолетов ГА пришлось на 1937. .1939 годы, когда во многих странах шла подготовка ко второй мировой войне. В свете поставленных задач проанализируем тенденции развития гидроавиации того времени применительно к возможностям заимствования для сегодняшнего и будущего, не учитывая военную направленность JIA. Остановимся, прежде всего, на распределении общего количества JIA ГА по странам-участницам войны и оценим, какие JIA планировалось использовать в океане.

Количество ЛА ГА в СССР составляло около 2200 шт. при среднем тоннаже 3,3 т; в США - свыше 6000 при среднем тоннаже 16,9 т; в Великобритании - 2100 при среднем тоннаже 13,7 т; во Франции - 533 шт. при среднем тоннаже 7,9 т; в Германии - 700 шт. при среднем тоннаже 13,9 т; в Италии -1259 шт. при среднем тоннаже 10,8 т; в Японии - 601 шт. при среднем тоннаже 18 т. Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что государства, намеривавшиеся совершать военно-транспортные операции над океаном (поиск и уничтожение военных судов, транспортировка срочных грузов и людей, сопровождение транспортных морских караванов и др.), применяли самолеты ГА массой более 11 т, в то время, как СССР явно намеривался обеспечивать нужды флота только на внутренних Черноморском и Балтийском морях и морях Севера. Но помимо среднестатистического тоннажа гидроавиация капиталистических стран принимала меры по вооружению более тяжелыми гидросамолетами и самолетами-амфибиями: до 45,4 т (ХРВВ-1) и 65,9 т (JRM) в США, от 45,9 т (BV222) до 80, т (BV238) в Германии, до 36 т (S-26 и S-35) в Великобритании и т.п. Современные оценки этих взлетных масс свидетельствуют, что, благодаря сравнительно небольшим взлетным и посадочным скоростям самолетов того времени - 100. 150 -км/час, их мореходность по высоте преодолеваемой ветровой волны превышала 2,5 метра, т.е. позволяла совершать транспортные операции или дежурство с посадкой на воду в океане, обеспечивая достаточно большое время выполнения работ в течение календарного периода.

Приход турбореактивных двигателей в ГА, как и в авиацию вообще, вызвал резкий рост максимальных и крейсерских скоростей полета (до 800 км/час в 1947 г. у первого в мире реактивного гидросамолета-истребителя SR/1A Великобритании, до М = 1,2 у подобного ему истребителя «Си-Дарт» США в 1953 г., до 930 км/час у превосходного почти 90-тонного «Си-Мастера» США в 1955 г., до 800 км/час у экспериментального 20-тонного Р-1 в 1952 г. и 910 км/час у серийного 50-тонного Бе-10 в 1956 г. в СССР) привел к возрастанию взлетных и посадочных скоростей до 210.300 км/час. В сравнении со скоростями 100.150 км/час у поршневых самолетов довоенного и военного периода, несмотря на то, что в ряде случаев имело место некоторое увеличение взлетных масс, мореходность реактивных ЛА ГА существенно уменьшилась. Это сделало вероятность использования их в океане значительно меньшей, чем ранее, и вызвало попытки повышения эффективности механизации крыла за счет выдува газов на закрылки (PS-1 и US-1 японской фирмы «Шин-Мейва»), использования поддувных двигателей (на экранопланах ЦКБ СПК им. Р. Алексеева), использования мощной механизации современных сухопутных самолетов вместе с введением довыпуска и доуборки закрылков при взлете и посадке (на самолете-амфибии А-40 ТАНТК им. Г. .М. Бериева), создания самолета-амфибии вертикального взлета и посадки (ВВА-14 Р. Л. Бартини на ТАНТК им. Г. М. Бериева). Но следует признать, что, кроме попытки создания самолета-амфибии ВВА-14, решавшей проблему мореходности и возможности использования практически на любых видах земной поверхности, противоречие между необходимостью увеличения крейсерских скоростей и обеспечения приемлемой для океана мореходности в подавляющий период времени эксплуатации, требует еще многих напряженных исследований и конструктивных поисков.

Необходимо отметить также, что эйфория достижения максимальных скоростей полета на самолетах с ТРД (вплоть до получения ощутимого эффекта от механизации крыла) в начале шестидесятых годов несколько поубавилась и конструкторские бюро мира обратили серьезное внимание на турбовинтовые двигатели, позволявшие пусть умеренно, но увеличивать крейсерские скорости полета при экономичном по расходованию топлива режиме работы ТВД, что позволило существенно увеличить дальность JIA ГА. Первыми в этом были американцы, опытный турбовинтовой гидросамолет которых XP5Y с четырьмя ТВД фирмы Алиссон при массе 63,5 тонны показал максимальную скорость полета 630 км/час и крейсерскую скорость порядка 500 км/час. Однако на фоне скоростей сухопутных самолетов до 1000 км/час, имея ограниченную из-за увеличившейся посадочной скорости мореходность (до 1,3 м), он дальше опытной стадии не был пущен, хотя многие вопросы и проблемы гидродинамики на нем были успешно решены и использованы при разработке турбореактивного «Си-Мастера». Англичане, создавшие в 1952 году прекрасную турбовинтовую машину - гидросамолет SR/45 «Принцесса» с 10 ТВД, летно-технические характеристики которой при непревзойденной и поныне массе 150 тонн были близкими к характеристикам американского гидросамолета, из-за «малой» (480 км / час) крейсерской скорости и низкой мореходности (2 метра с небольшим) не смогли довести самолет до серийного строительства.

Появление подводных лодок с ядерными ракетами принудил разработчиков гидроавиации в СССР и Японии, а десятилетие спустя и в Китае создать турбовинтовые самолеты-амфибии Бе-12 (1960 г.), PS-1 (1967 г.) и SH-5 (1976 г.), из которых повышенной мореходностью отличался самолет-амфибия PS-1 с выдувом воздуха на верхнюю поверхность выпущенных закрылков от специального турбокомпрессорного генератора газа. (Заметим, что, несмотря на работу газогенератора только на взлете и посадке, его отказ был способен превратить этот самолет в обычный самолет-амфибию с ограниченной мореходностью).

И, наконец, в процессе послевоенных работ в области JIA ГА на базе многих экспериментальных исследований зарубежных и отечественных конструкторов и ученых возникло направление создания крупных JIA ГА - экранопланов с ТРД и ТВД, идея которых заключалась в использовании повышения качества крыла вблизи водной поверхности, что обещало сделать полет на малой высоте скоростным, но очень экономичным. И такие аппараты, масса которых была доведена до 600 тонн на образце, названном КМ, были разработаны в 60-70 годы ЦКБ СПК, созданном и многие годы руководимом Р. Е. Алексеевым. Однако этот вид JIA ГА оказался невостребованным в интересах мира, хотя в процессе освоения Мирового океана и его экологической защиты он также перспективен. Оказалось также, что эти аппараты по экономичности существенно уступают самолетам, совершающим свои рейсы в высотных условиях, а доработка конструкции для обеспечения способности обойти возможные препятствия подъемом на высоту до 50 м еще более ухудшает их экономичность.

По этой причине в последние годы жизни P. JI. Бартини интенсивно занимался разработкой JTA (в том числе и гидроавиации) бесконтактного взлета и посадки - экранолетами, у которых взлет и посадка осуществлялась бы либо с использованием экранного эффекта, либо на газовой подушке от поддува двигателями [30].

Поскольку экранопланы в сферу настоящей работы не включены, определим, какие фирмы по созданию самолетов гидроавиации в интересах защиты и освоения Мирового океана сохранили свои потенциальные способности к решению этих глобальных задач, стоящих перед человечеством в 21 веке?

Прежде всего, следует говорить о ТАНТК им. Г. М. Бериева, поскольку в арсенале созданных им за последнее пятидесятилетие 20 века JIA ГА имеются такие серийные самолеты гидроавиации, как Бе-10, Бе-12, экспериментальные ВВА-14 и 14М1П, опытный базовый самолет-амфибия А-40 «Альбатрос» и опытный самолет-амфибия Бе-200. Диапазон масс самолетов Бе-10, Бе-12, А-40 и Бе-200 составляет 35.92,5 тонны, мореходности от 1 до 2 метров, скорости полета от 440 до 700 км/час, максимальной грузоподъемности от 12,5 до 40 тонн. Базовый самолет-амфибия А-40 практически пригоден для эксплуатации в океане, а накопленный на фирме и в ЦАГИ общий опыт создания указанных J1A ГА позволяет утверждать о способности коллектива разрабатывать самолеты - амфибии, крупные гидросамолеты и экранолеты для океана. Опыт создания небольших самолетов (Бе-8, Бе-103), а также самолетов Бе-12, Бе-12П, Бе-12П-200, Бе-200 позволяет обеспечить потребности транспортных и противопожарных систем во внутриконтинентальных, прибрежных и островных районах мира. Опыт создания самолета-амфибии ВВА-14 позволяет реально рассматривать задачи создания вертикально взлетающих амфибий различного класса для районов замерзающих и очень бурных морей и океанов, суши с пересеченной поверхностью и других неудобий.

Второй фирмой, способной решать задачи создания высококлассных JIA ГА, можно назвать японскую фирму «Шин-Мэйва», чьи проекты и самолеты-амфибии PS-1 и US-1A свидетельствуют о потенциале высоконаучных и изобретательных конструкторов.

Третьей фирмой, о современном состоянии которой трудно говорить из-за отсутствия информации, является китайская фирма «Харбин», создавшая вполне современный 55-тонный самолет-амфибию SH-5, во многом напоминающий Бе-12.

Четвертой фирмой, накопившей богатый опыт создания и эксплуатации большого количества добротных и высокотехнологичных самолетов-амфибий класса 17.20 тонн - CL-215, CL-215T, CL-415 в основном противопожарного назначения, является канадская фирма «Бомбардье».

Основные J1A ГА мира показаны на рис.2, а их данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Марка т0 тт Lm V Vb mg Lg h

1 CL-415T 17,2 6,13 2,43 290 148 5 0,45 1,1

2 Бе-12 36 10,7 4,00 440 215 5 2,13 1,00

3 PS-1 43 18 2,17 440 190 120* 5 1,57 1,35 3,5*

4 SH-5 45 20 4,75 450 210 5 3,56 1,14

5 Бе-200 42,5 15,3 3,60 610 210 7,65 1,80 1,2

6 А-40 92,5 39 5,50 700 210 5 4,80 2,03

Об остальных фирмах, к числу которых относятся и гранды гидроавиации в прошлом - Мартин, Грумман, Конвэр, Шорт, Саундес-Ро, Дорнье, Мак-Киннон, Аления, пока говорить как о потенциальных создателях крупных JIA ГА не приходится.

Как следует из сказанного, наиболее оптимальным решением грандиозных задач освоения Мирового океана с использованием JIA ГА является на день сегодняшний серийное тиражирование и использование самолетов-афибий на базе А-40 ТАНТК, а также создание международной корпорации под эгидой ООН, объединяющей указанных и потенциальных разработчиков из числа фирм, реально способных к масштабным работам. Решение задач на национальном уровне представляется под силу только ТАНТК им. Г. М. Бериева.

Таким образом, создание JIA ГА, отвечающих решению описанных задач, является актуальным и неизбежным процессом, а научные разработки, позволяющие поднять на новую ступень и ускорить этот процесс, также должны рассматриваться как весьма актуальные.

Обратимся к современному состоянию науки проектирования JIA ГА, как составной части проектирования JIA авиации вообще.

Наиболее фундаментальной монографией по гидроавиации, содержащей большой материал, относящийся к вопросам классификации, поведения гидросамолета при движении по воде на самых различных этапах, рекомендаций по выбору самых разнообразных параметров и по расчету определяющих характеристик JIA ГА, а также особенностей волнения водной поверхности является книга К. Ф. Косоурова [31].

Рис. 2. Современные ЛА ГА: CL-415T (Канада), Бе 12 (РФ), PS-1 (Япония), SH-5 (Китай), Бе-200 (РФ), А-40 (РФ)

Вопросам проектирования ЛА ГА уделяли внимание практически все авторы работ по проектированию ЛА, по обеспечению их аэродинамичности и прочности. Наиболее яркими примерами таких работ являются, прежде всего, нормативные документы по проектированию авиационной техники - нормы НЛГС, АП, ОТТ в РФ, зарубежные нормативные документы FAR, JAR и т.п. В работах различных авторов [32.34 и др.] также содержатся материалы, в которых рассматриваются отдельные аспекты проектирования ЛА ГА, а также рекомендации, уточняющие требования к аэродромным самолетам применительно к особенностям гидроавиации. Из сравнительно современных публикаций концептуального характера, иллюстрированных отдельными положениями гидроаэродинамики ЛА ГА, отметим работу Даррола Стинтона [32], а также посвященный гидроавиации раздел монографии [34], содержащий результаты исследований специалистов ТАНТК В. К. Анастасова и В. Г. Зданевича. Особенно следует отметить работу специалистов японской фирмы Шин-Мэйва, которые в рекламно-промышленных буклетах приводят многие из положений гидродинамики и мореходности своих JIA ГА в качестве доказательства возможности эксплуатации их в тех или иных районах мира. Солидный вклад в дело решения вопросов проектирования и эксплуатации ЛА ГА внесли доклады специалистов на международных конференциях по гидроавиации в г. Геленджике в 1996, 1997 и 2000 годах, среди которых выделяются упомянутые выше ij* работы Г. С. Панатова, Г. В.Логвиновича, В. П. Соколянского и других. На этих конференциях и на 5-м Международном научно-техническом симпозиуме «Авиационные технологии 21 века» (Москва, 1999 г.) были представлены работы специалистов по гидроавиации ТАНТК им. Г. М. Бериева и ЦАГИ, посвященные определению облика ЛА ГА на этапе предварительного проектирования, исходя из требований по грузоперевозкам (масса, дальность и скорость перевозки груза при беспосадочном перелете) и эксплуатационным требованиям (вероятности совершения транспортных операций с посадкой на воду в течение определенного периода времени в заданной точке Мирового океана).

Настоящая работа является первым шагом к обобщению теоретических материалов этого нового направления.

Однако перед тем, как перейти к непосредственным вопросам синтеза облика и комплексной оценки технического уровня ЛА ГА, остановимся на классификации этого удивительного класса летательных аппаратов и на возможности создания схемы их эволюции, названной системосхемой.

Опыт развития науки и техники свидетельствует о том, что, наряду со спонтанными, гениальными вспышками открытий, как правило, создающими принципиально новые науки, отрасли экономики, технологии и машины, важное значение имеют научные систематизации, дающие возможность определять место каждого из элементов системосхемы и прогнозировать эволюцию. Яркими примерами таких систематизаций могут служить периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, система физических величин Р. Л. Бартини [75, 76].

Первым шагом к подобного рода систематизациям является классификация элементов, ее составляющих. Вторым шагом представляется необходимой разработка методов ^ оценки наиболее важных свойств этих элементов, позволяющих проведение их сравнения между собой и с аналогами по принципиальным признакам. Третьим шагом к окончательной системосхеме, когда еще недостаточно материалов для ее полного завершения, является вероятностное прогнозирование эволюции элементов или их групп, для которых такой материал накоплен. В такой логической последовательности выполнялась предлагаемая вниманию научная работа.

Рассмотрим задачу классификации ЛА ГА, фрагменты которой содержатся во многих исследованиях.

Наиболее частым исторически сложившимся названием ЛА ГА было «гидросамолет», которое получило распространение с первого самолета А. Фабра [1], [31]. Затем появилось деление гидросамолетов на «поплавковые» и «лодочные», а для первых поплавковых («Код-рон», «Кертисс» и др.) и лодочных («Кертисс» и др.) гидросамолетов, снабженных вдобавок колесным шасси, прижилось зоологическое название «амфибии» [31]. Именно такая классификация ЛА ГА нашла отражение в монументальной работе по гидроавиации К. Ф. Косоуро-ва [33].

Эта простейшая классификация сохранялась вплоть до 70-х годов 20 века, хотя с 30-х годов летательным аппаратам В. Левкова (СССР), Т. Карно (Финляндия), использующим эффект увеличения подъемной силы крыла вблизи поверхности суши или воды, было при-!# своено название «экраноплан» [1], [32]. Это название получили и грандиозные в сравнении с прежними аппараты выдающегося отечественного конструктора Р. Е. Алексеева, имя которого присвоено Центральному КБ Судов на Подводных Крыльях (ЦКБ СПК).

Работами А. Липпиша (Германия) и советских конструкторов был обеспечен полет ЛА не только вблизи поверхности, но и в воздухе, - подобно самолетам, - что породило термин «экранолет» [1]. Дальнейшее развитие ЛА, вызвало новые конструктивные решения и, естественно, новые термины. Так, например, в 1972 г. Р. Л. Бартини в интервью журналу

Советский Союз» назвал более полный перечень возможных конструктивных исполнений JIA, в число которых входили и JIA ГА, использующие при взлете и посадке газовую или воздушную «подушку» между JIA и поверхностью суши или воды - экраноходы, экрановозы и экранолеты, в которых он предлагал «бесконтактный» способ взлета и посадки J1A, а также ряд новых конструктивных разработок транспортных средств с использованием этого способа [2, 34]. Кроме того, ряд отечественных и зарубежных конструкторов предпринимали попытки выполнения амфибийных JIA ГА с использованием воздушной подушки (см., к примеру, [35]).

Таким образом, наиболее всеобъемлющая для своего времени классификация JIA ГА, в которой за основу были взяты типы контактирующих с водой элементов конструкции (поплавков и днищ), уже, естественно, устарела и стала непригодной ни как классификатор, ни как основа для прогнозирования дальнейшей эволюции JIA ГА.

В результате перебора вариантов возможных принципов, которые могли бы быть положены в основу современной классификации JIA ГА, был выбран принцип классификации по способу взаимодействия JIA с поверхностью суши и воды на Земле[50]. В качестве видов поверхности были приняты: а) Для суши - мягкий грунт (ровная поверхность грунта или поверхность, покрытая металлическими панелями небольшой жесткости), твердый грунт (ровные бетон, асфальт, замерзший грунт или палуба корабля), пересеченная поверхность (ямы, пни, камни, болото и т. п.). б) Для воды - незамерзшая водная поверхность (в общем случае взволнованная), ровный лед или укатанный снег, пересеченная ледово-водная поверхность или вода, засоренная плавающими предметами.

Далее JIA ГА были разбиты на две группы - гидросамолеты (ГС), в основном взаимодействующие только с водой, и на самолеты - амфибии (СА), способные взаимодействовать с водой и с сушей.

Гидросамолеты (ГС) классифицированы следующим образом:

1) Если в конструкции ГС имеются конструктивные элементы, при взаимодействии которых с водой создают подъемную силу, обеспечивающую переход от состояния плавучести на воде до полета на аэродинамическом элементе (крыле, винте, подъемных или поддув-ных двигателях и др.) при взлете и наоборот при посадке, предлагается называть его гидросамолетом контактного взлета и посадки - ГС кт ВП.

2) Если в конструкции ГС подъем аппарата на высоту над водой, достаточную для разгона при взлете или торможения при посадке в диапазоне от нулевой скорости до скорости полета, обеспечивается газовой подушкой, взаимодействующей с водой и непригодной для взаимодействия с твердой поверхностью, такой JIA ГА предлагается называть гидросамолетом бесконтактного взлета и посадки - ГС бкт ВП.

При этом элементы, обеспечивающие устойчивость и плавучесть J1A, как классификационный признак не рассматриваются, даже если они частично являются общими с взаимодействующими с водой и создающими подъемную силу конструктивными элементами (к примеру, подкрыльные поплавки или струйные рули). Практически все известные гидросамолеты являются ГС кт ВП, но концептуально появление ГС бк ВП, не способных стать амфибиями, возможно.

Приведенная классификация для ГС в принципе может быть развернута с помощью классификации гидросамолетов по конструктивному признаку (к примеру, по К. Ф. Косоуро-ву [33] при условии исключения из нее амфибий).

Примерами реактивных ГС кт ВП могут служить Бе-10, ХР6М, SR/ 1А,Си-Дарт и др.

Самолеты - амфибии (СА) разбиты на две подгруппы - контактного взлета и посадки - СА кт ВП, и бесконтактного взлета и посадки - СА бкт ВП.

СА кт ВП представляют собой гидросамолеты контактного взлета и посадки, снабженные дополнительным шасси, позволяющим садиться и взлетать с твердых ровных поверхностей замерзшей воды (льда) и суши. К современным реактивным СА кт ВП могут быть отнесены Бе-12, PS-1, US-1A.SH-5, CL-415, А-40, Бе-200.

СА бкт ВП взлет и посадку осуществляют за счет создания подъемной силы устройствами, взаимодействующими с атмосферой или с поверхностями взлетно-посадочных площадок посредством газовой среды (аэродинамические винты, универсальная воздушная подушка, струи подъемных двигателей и т. п.). Здесь принципиально возможно появление генераторов антигравитационного или других видов полей для борьбы с силой тяжести. К реактивным СА бкт ВП могут быть отнесены амфибия ВВА-14, некоторые амфибийные экранопла-ны и экранолеты Р. Е. Алексеева, а также разработки JIA бесконтактного взлета и посадки, выполненные Р. Л. Бартини в последние годы жизни [30]. Экзотический аппарат ЭКИП, у которого подъемная сила создается аэродинамическим потоком, обтекающим сверху шарообразный корпус за счет эжекции струями двигателей, вполне вписывается в предлагаемую классификацию.

Схема предлагаемой классификации ЛА ГА, приведенная на рис. 1, дополнена группами аэродромных (сухопутных) самолетов, сухопутных и амфибийных вертолетов, которые также вполне обоснованно вписываются в нее, позволяя говорить об универсальности схемы.

Глдшшммюш

ЖКНОКрШОСГ» т

ЪвсхоФ мятая ■осади ЮкВП

ВОДА

Pmwuft мсжжсюшй лед

Кштгаюго мт 1ВКМП ГСмгВП (■мфвювлиш, жрмолсты)

МБР-2, КОР-1, КОР-2, Б«-в, Бо-10

Контактного пая»

1ПСЦП

САктВП ж МрСМООЛММ, жржяожты)

Se-б, А-4Й,

Бе-200

Грунт, песо», ухиаяаы* «миг —* ,:

Бвсюмггрстяого млпахоосадш

САбжВП (ШфШШШ, жрцюясты) ВВА-14,14М1П

Бегоя, шер». тру», лад, млуй»

- ■■

Персссчеши* Поверхность

ZZJ

СУША

Рис. 3. Схема классификации ЛА ГА

Таким образом, разработанная и представленная в настоящей работе схема классификации ЛА ГА является на современном уровне развития гидроавиации общей, включающей предыдущую наиболее продуманную, но частную схему классификации по конструктивным элементам К. Ф. Косоурова [33].

Предлагаемая схема классификации ЛА ГА, будучи наполнена конструктивными схемами ЛА, позволяет четко прослеживать эволюцию ЛА ГА (рис. 3), а также дает возможность прогнозирования их развития как по основным конструктивным схемам (моно или поликорпуса и т.п.), так и в комбинациях конструктивных элементов. Таким образом, система классификации ЛА ГА превращается в системосхему, один из элементов которой и представлен на рис. 4.

ГИДРОСАМОЛЕТЫ ' f

Рис. 4. Системосхема J1A ГА

Учитывая грядущее разнообразие JIA ГА и необходимость мобильно определять их облик и параметры, чтобы установить рациональную очередность разработок с обеспечением высокого технического уровня, в качестве главной цели диссертационной работы была определена разработка методологии синтеза облика JIA ГА на начальных этапах проектирования, которая обеспечивала бы создание JIA ГА на самом высоком техническом уровне.

Из всего многообразия проблем, вытекающих из названной цели, в диссертации рассмотрены и решены две крупные группы задач, стоящих перед создателями технически совершенных дозвуковых JIA ГА с диапазоном взлетных масс от 10 до 600т:

1 разработка методологии комплексной оценки технического уровня JIA ГА с помощью интегральных критериев;

2)разработка методологии синтеза внешнего облика J1A ГА на начальном этапе проектирования, когда с Заказчиком обсуждаются требования по параметрам грузоперевозок (масса груза, скорость и дальность беспосадочной перевозки) и по условиям эксплуатации в открытом море (месту эксплуатации на поверхности воды, времени года и требуемой вероятности обеспечения транспортных операций).

Напомним, что в более молодых в сравнении с авиацией отраслях (к примеру, в радиоэлектронной и электротехнической промышленности) постановка вопроса о техническом уровне разработок является официальной, а доказательные документы - карты технического уровня - стандартизованы. Их приложение к материалам сертификации разработок обязательно.

Таким образом, поставленная цель и перечисленные выше группы задач, включенные в научные разработки диссертации, в историческом и в техническом отношениях являются актуальными для гидроавиации. Они требуют возможно более быстрого решения и становятся востребованными при создании и сертификационной оценке ЛА ГА.

Актуальность работы подтверждается также принятием основных положений диссертационной работы в качестве основы «Протокола №1-07-98 Гжк о намерениях научного сотрудничества в области морских авиационных транспортных средств» ЦАГИ им. проф. Жуковского, ЦНИИ им. академика Крылова, Гос НИЦ ЦАГИ, ТАНТК им. Бериева и в.ч. 26923 и рабочего документа уникального в области мировой гидроавиации предприятия

Таганрогского АНТК им. Г. М. Бериева ( Отчет № 01-1991 / 2001- 07 - 13), а также интересом, который был проявлен авиационными и морскими специалистами на различных Международных форумах в период 1996.2001 г.г.

Работа содержит:

ВВЕДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

В связи с ростом количества и функционального разнообразия летательных аппаратов вообще (и в ближайшем будущем гидроавиации, в частности) возникает настоятельная необходимость в методологии оценки их технического уровня с достаточно простыми и убедительными критериями сравнения.

Применительно к ЛА ГА, с развитием которых неразрывно связано настоящее и будущее человечества, неминуемо обращающегося к богатствам Мирового океана, разработка методологии комплексной оценки технического уровня (степени совершенства) также является актуальной.

Учитывая возможности эксплуатации существенно отличающихся от обычных самолетов ЛА ГА на водной поверхности, актуальна разработка методологии мобильного синтеза облика ЛА. Это понятие включает в себя выбор его основных летно-технических параметров и аэрогидродинамической компоновки, - т. е. определения структурно-параметрического облика ЛА. Кроме этого, на настоящий момент схема классификации ЛА ГА устарела и требует новых подходов.

В результате выполнения диссертации достигнуто следующее:

1.Предложена современная схема классификации ЛА ГА, охватывающая все разновидности ЛА гидроавиации - от гидросамолетов контактного взлета и посадки до ЛА бесконтактного взлета и посадки типа экранопланов и экранолетов, а также амфибийные вертолеты и палубные самолеты. Классификация ЛА ГА вполне может быть дополнена классификацией сухопутных ЛА, если принять за основу предложенный принцип классификации по способу их взаимодействия с разновидностями поверхности Земли (суша -вода) при взлете и посадке. На ее базе создана системосхема, позволяющая проследить эволюцию ЛА ГА и прогнозировать дальнейшее развитие за счет использования основных и перекрестных заимствований, вплоть до пионерских решений.

2. В диссертации в развитие научных идей выдающегося отечественного авиаконструктора и ученого Р. Л. Бартини разработана методология комплексной оценки технического уровня ЛА гидроавиации с помощью интегральных критериев: a) U (для ЛА всех типов) и М (для ЛА ГА)- конструктивного совершенства по транспортным перевозкам; б) BaF - 'энергетического совершенства транспортных машин; в) V - объемной оценки возможности охвата поверхности Земли или ее региона контактными транспортными операциями.

2.1. Благодаря учету взаимосвязи между массой перевозимого груза и дальности его перевозки была получена возможность определения максимальных натуральных значений транспортного критерия Бартини по статистическим параметрам грузоперевозок ЛА. Это позволило корректно обработать статистические параметры ЛА и на их основании установить аналитические максимальные границы натуральных критериев U и М, по отношению к которым критериев конкретных ЛА определяется их технический уровень. Это позволяет сравнивать ЛА между собой независимо от взлетной массы и открывает пути к оценке возможности введения нормирования их технического уровня. Использование критерия М снимает с повестки дня дискуссии о недостаточной транспортной эффективности ЛА ГА в сравнении с аэродромными (сухопутными) самолетами, так как доказательно показывает для последних значение ноль из-за нулевой мореходности применительно к взлету-посадке на воду. Введение критериев U и М позволяет также выполнять сравнение транспортных возможностей машин различных типов. Критерии безразмерны.

2.2. Критерий BaF, представляющий собой классический КПД из механики, позволяет оценивать рациональность ЛА (или другой транспортной машины) по потреблению мощности на основании соотношения с идеальным значением мощности на перевозку груза . При этом, в потребляемую мощность включены все затраты на разработку, создание, внедрение в эксплуатацию и т.д. этапы жизни ЛА , отнесенные к налету ЛА в виде эквивалентных затратам количеств топлива. В эту же составляющую критерия могут быть внесены экологическая польза или вред от использования транспортного средства, чего нет в других критериях. Критерий BaF является технико-экономическим и позволяет учесть и уменьшить непроизводительные потери энергии. Идеальное значение мощности для грузоперевозок является принципиально новым в теории транспорта, позволяющим понять, насколько нерационально человечеством расходуются топливные ресурсы Земли. Как и предыдущие критерии, BaF безразмерен.

2.3. Критерий V является объемным: он связывает произведением воедино три параметра транспортных перевозок - отношение S площади аэро- или гидродромов к площади поверхности Земли или региона, отношение Т времени эксплуатации к календарному времени и отношение U натурального транспортного критерия рассматриваемого JIA к натуральному критерию транспортной машины, взятой для сравнения. Критерий наглядно показывает преимущества того средства, у которого V больше. В диссертации доказано явное преимущество J1A ГА над сухопутными самолетами и над вертолетами и подчеркнуто разительное преимущество судов морского флота, незаменимого средства для нормальной (нескоростной) транспортировки грузов при освоении Мирового океана. Критерий V безразмерен.

3. На базе натурального расчетного и максимального статистического значения критерия конструктивного совершенства разработана методология расчета взлетной массы JIA ГА по параметрам грузопотока. Эта методология дает возможность рассчитывать минимальную и номинальную по современному уровню развития авиации взлетную массу JIA ГА и определять прототипы и аналоги.

4. Разработанная методология аналитического описания волнения моря и определения скорости ветра в районе посадки и взлета ЛА ГА связывает воедино статистические данные из Регистров морей и океанов и вероятность эксплуатации на воде. Благодаря этому определяется необходимые мореходность ЛА ГА по ветровой волне и остойчивость по ветру, а также другие метеоусловия.

5. Разработана методология расчета основных параметров ЛА ГА, призванных обеспечить осуществление грузоперевозок требуемой интенсивности при обеспечении необходимой по сезону, району и вероятности эксплуатации на воде мореходности ЛА ГА. Методология содержит алгоритмы, учитывающие статистический банк данных (параметров и аэрогидродинамических компоновок) поршневых и реактивных ЛА ГА.

6. Создан банк параметров и аэрогидродинамических компоновок ЛА ГА периода 1933. 1997 гг., по форме соответствующий известным справочникам видного историографа отечественной авиации и авиаконструктора В. Б. Шаврова.

7. Приведены методология и алгоритмы синтеза облика ЛА ГА в единой цепи определения расчетных параметров, использования возможностей различных ЛА ГА, начиная от амфибии ДАР и до А-40 и ВВА-14, а также других - из банка данных.

8. Выявлен ряд тем перспективных научно-исследовательских и опытно-поисковых конструкторских работ, среди которых основными являются: а) продолжение обработки материалов регистров морей и океанов с целью получения приемлемых для практики математических и графических зависимостей параметров условий эксплуатации (высоты ветровой волны, скорости ветра, параметров зыби, условий обледенения, туманов, плохой видимости и др.) в зависимости от требуемой вероятности работы на акватории; б) более тщательное осуществление поиска статистических параметров ЛА ГА, разработка методики оценки достоверности приводимых в статистических сведениях данных о ЛА; в) разработка рядов грузопотоков и условий эксплуатации в различных районах Мирового океана и побережья, на основании которых может быть осуществлено создание альбомов Л А ГА для предложения потенциальным заказчикам; г) установление контактов с Международными службами Океана и ассоциациями его освоения для создания совместной концепции развития гидроавиации, исходя из требований сегодняшнего и завтрашнего дней.

Реализация указанных и других работ представленного в работе направления может быть обеспечена в течение 2-3 лет группой инженеров в составе 4-5 человек, включая руководителя. В данных работах, как это предусмотрено многосторонним «Протоколом №1- 07-98 Гжк о намерениях научного сотрудничества в области морских авиационных транспортных средств» в качестве равноправных партнеров целесообразно привлечь специалистов ЦАГИ им. профессора Н. Е. Жуковского, ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова и других научно-исследовательских организаций и институтов, а также вузов. Целесообразно также форсирование разработки правительственной программы по комплексу работ защиты и освоения Мирового океана с выходом на международный уровень.

В диссертации не рассматривались такие виды ЛА ГА, как экранопланы, экраноле-ты, ЛА бесконтактного взлета и посадки (по типу последних разработок Р. Л. Бартини 70-х годов прошлого века) и другие конструктивные решения транспортных ЛА ГА, поскольку объем теоретических исследований и алгоритм их выполнения выходят за рамки объема диссертации. Это позволяет другим специалистам с успехомпродолжить работу по направлению облика новых Л А ГА. По этой же причине материал не загромождался поиском взаимосвязи между взлетной и меньшей, как правило, посадочной скоростями. Материалы по вертолетам автором обработаны, однако не включены в диссертацию из-за недостаточной уверенности в их системности и достоверности. Не приведены по тем же причинам материалы по малым (до Ют взлетной массой) ЛА ГА. В работе как пренебрежительно малые в сравнении с крейсерским режимом полета считаются затраты топливаь на набор высоты и спуск, поскольку рассматривались магистральные ЛА, у которых львиная доля расхода топлива приходится на крейсерский участок пути.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

4.1. Представленные в настоящем Приложении (справочном пособии) материалы позволяют ознакомиться со схемами и с основными данными самолетов и самолетов-амфибий мира 1933. 1997 гг. В материалы пособия, естественно, не включены все гидросамолеты из числа созданных отечественными и зарубежными авиаконструкторами. Это вызвано, во-первых, ограниченностью объема пособия при большом количестве созданных гидросамолетов (к примеру, в России до 1928.1930 гг. было создано 38 типов гидросамолетов и около 90 типов на 1997г.). Во-вторых, ряд небольших самолетов, созданных и создаваемых в настоящее время за рубежом и в России, еще не получили статуса серийных и достоверных материалов по ним практически нет. В дальнейшем пособие будет пополняться и совершенствоваться.

4.2. Как упоминалось, ряд необходимых для более тщательной оценки гидросамолетов и самолетов-амфибий данных в литературных источниках не собран, а приводимые данные от источника к источнику колеблются. Так например, в ряде случаев отсутствует максимальная полетная нагрузка, а понятие "масса пустого самолета" иногда сопровождается термином "снаряженного", иногда нет, что не дает уверенности в оценке весовой отдачи, очень важного фактора при оценке критерия конструктивного совершенства U (главы 2 и 3 диссертации) Имеется большой разнобой в трактовке скоростей полета (максимальная у земли, максимальная крейсерская, "народнохозяйственная", экономичная, при полете на дальность и т.п.). Все это делает расчеты U (т0) до некоторой степени приближенными, в связи с чем в диссертации приведены данные по ограниченному количеству реактивных и поршневых JIA ГА, для которых достоверность параметров более или менее удовлетворительна. Доказательством возможности использования приведенных в Приложении данных JIA ГА является расчет их взлетной массы, дающий близкие результаты для подавляющего болыиенства JIA ГА.

4.3. Приведенные в Приложении данные самолетов в основной массе содержат параметры поршневых машин, хотя очевидно, что при наличии достаточной статистики по реактивным и турбовинтовым самолетам можно было бы их рафинировать и оценивать по классам. Однако в качестве первого шага при построении "дорожек технического уровня" их параметры вводились в общие расчеты, что позволило определять уровень реактивных самолетов в сравнении с более экономичными поршневыми. В дальнейшем, вероятно, этот подход заменится рассмотрением границ критерия конструктивного совершенства в функции от типа двигателей.

4.4. В пособии не вводилась градация самолетов по функциональному назначению, ибо опыт показал, что гидросамолеты и самолеты-амфибии, как и сухопутные самолеты многофункциональны. (Хотя, строго говоря, хорошо бы статистику разбить по классам - разведчики, торпедоносцы, транспортные и т.п.).

4.5. В пособии не введены экранопланы ЦКБ СПК им. Р. Е. Алексеева, так как достоверные данные по их весовой отдаче и по другим параметрам отсутствуют.

4.6. При работе над данным пособием помимо критерия конструктивного совершенства был введен новый «критерий наблюдателя» F, более полно отражающий значимость параметров JIA ГА, как разведчика:

F = A LmaxH m0' [км2/ т]

Этот критерий показывает, какая площадь поверхности земли осматривается наблюдателем при угле зрения 60° (А—1,154) в расчете на 1 т взлетной массы. Он позволяет более полно сравнивать JTA ГА поддержки морского флота довоенного и военного периода и в некоторых случаях позволяет по-иному оценивать их совершенство.

Так, например, самолет МБР-2, разведчик и наблюдатель, по критерию F превосходил очень многие самолеты, являясь выдающимся самолетом. А вот в смысле транспортных возможностей, изначально не закладывавшихся в его конструкцию, он по критерию U уступал самолетам Е11А1 (62) и G-21 (44). Сказанное лишний раз свидетельствует о необходимости в ряде случаев отступить от глобального подхода к ЛА ГА, как к чисто транспортному средству.

1. Под ред. Г. П. Свищева «Авиация», Энциклопедия, Научное изд-во БРЭ, ЦАГИ, М, 1994.

2. А. Щербаков «Р. Л. Бартини: Транспорт будущего», ж-л «Советский Союз», № 11, М., 1972.

3. Г. В. Логвинович, О направлениях развития морских аппаратов, ж-л Техника Воздушного Флота, №78, М., 1978.

4. Г. С. Панатов, Перспективы использования гидроавиации в России и за рубежом, ж-л «Авиационная промышленность». №1-2, изд-во НИАТ, М., 1996.

5. Г. С. Панатов, Гидроавиация, БЭТ «Авиационный транспорт», изд-во «Машиностроение», М.,1995.

6. Г. С. Панатов, История и перспективы развития гидроавиации, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

7. Г. С. Панатов, Мировой океан и гидроавиация, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

8. Г. С. Панатов, Гидроавиация на пороге 21 века, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

9. Г. В. Логвинович, Гидродинамика гидросамолетов, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

10. Г В. Логвинович, Гидросамолеты водного базирования, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

11. Г. В. Логвинович, Подводные крылья гидросамолетов, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

12. Г. П. Кобызев, Перспективы развития сверхтяжелых гидросамолетов, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

13. Г. П. Кобызев, Сверхтяжелые гидросамолеты: концепция или реальность?, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

14. В. В. Беляев, Состояние и тенденция развития гидроавиации за рубежом, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

15. В. В. Беляев, Состояние и тенденция развития гидроавиации за рубежом, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

16. В. В. Беляев, Зарубежная гидроавиация, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

17. А. К. Константинов, Самолет-амфибия А-40 «Альбатрос» и перспективы развития гидроавиации, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

18. А. К. Константинов, Схемы перспективных гидросамолетов, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

19. В. В. Орлов, Вопросы формирования типажа и облика военных гидросамолетов, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М„ 1996.

20. С. К. Корж, В. Н. Корж, О. А. Михайлов, Анализ тенденций развития и динамики совершенствования характеристик военных гидросамолетов, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

21. Э. А. Афрамеев, Место экранопланов в системе транспортных средств и основные направления развития их технического облика, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

22. Э. А. Афрамеев, Глобальная система спасения людей и технических средств на море с помощью тяжелых кораблей-экранопланов, «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения P. JI. Бартини», сб. докладов, изд-во ЦАГИ, М., 1997.

23. П. К. Шубин, В. Г. Проскурин, Применение гидросамолетов для выполнения поисково-спасательных работ на море и предложения по их оборудованию, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

24. В. В. Буланов, В. Н. Кирилловых, В. В. Соколов, Научно-практические вопросы применения экранопланов, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

25. В. П. Соколянский и др., Анализ возможных технико-экономических характеристик гидросамолетов и экранопланов, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

26. JI. Г. Фортинов, В. К. Анастасов, В. В. Хруленко, Оценка мореходности летательных аппаратов гидроавиации (JIA ГА) на основании эксплуатационных требований, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М„ 2000.

27. В. А. Еремин, В. Г. Замуриев, Применение воздушных судов для регулирования (тушения) лесных пожаров, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Ге-ленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

28. О. П. Шорыгин, JI. Д. Коврижных, В. В. Стрекалов, Повышение мореходности гидросамолета, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

29. В. В. Боев, А. П. Шинкаренко, JI. Г. Фортинов, Некоторые реалии применения самолетов-амфибий ТАНТК им. Г. М. Бериева, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М., 2000.

30. Г. С. Панатов, P. J1. Бартини выдающийся авиаконструктор и ученый (к 100-летию со дня рождения), «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения P. JI. Бартини», сб. докладов, изд-во ЦАГИ, М., 1997.

31. В. Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР, изд-во «Машиностроение»/^ изд., М., 1994.

32. Н. И. Белавин, Экранопланы, 2-е изд, Л., 1977.

33. К. Ф. Косоуров, Теоретические основы гидроавиации, Воениздат МО СССР, М„ 1961.

34. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Развитие идей Р. Л. Бартини в научных разработках на ТАНТК им. Г. М. Бериева, «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения Р. Л. Бартини», сб. докладов, изд-во ЦАГИ, М., 1997.

35. А. А. Бадягин, С. М. Егер, В. Ф. Мишин, Ф. И. Склянский, Н. А. Фомин, Проектирование самолетов, «Машиностроение», М.,1972.

36. В. П. Казневский, Роберт Людвигович Бартини, «Наука», М., 1997.

37. Р. Л. Бартини, О транспортном коэффициенте полезного действия самолетов, Новосибирск, 1953, архив музея проф. Н. Е. Жуковского, инв.14.2.

38. Everling Е., Verglucks grosen zur Flugzeugstatistick, ZFM, Np.10, 1926, Second International Conferens, No. 4,1950, pp. 556-576.

39. В. С. Пышнов, Коэффициенты для оценки самолетов, ж-л Техника Воздушного Флота, № 5, 1945, ЦАГИ, М.

40. В. И. Антонов, А. И. Кнышев, М. П. Симонов, Основные требования к истребителям ;4-го поколения и из реализация в конструкции истребителя-перехватчика Су-27, ж-л Техника Воздушного Флота, № 2,1990, ЦАГИ, М.

41. Тепу Michael, What price transport? AIAA, paper 89-1487-Cp.

42. D. M. Dix, F. P. Riddel, Projecting Cjst-Peformance Trade off for Military Vehicles, Astronautics & Aeronautics № 9,1976, p. 40-50.

43. M. JI. Миль, Вертолеты. Расчет и проектирование, «Машиностроение», М.,1966.

44. Э. Торенбик, Проектирование дозвуковых самолетов, «Машиностроение», М.,1983.

45. Е. И. Честнов, Зарубежные суда на воздушной подушке, Труды ЦНИИ ЭВТ, вып. 117, «Транспорт», М., 1975.

46. Под ред. С. М. Егера, Проектировавние самолетов, «Машиностроение», М.,1983.

47. В. Ф. Болховитинов, Пути развития летательных аппаратов, «Машиностроение»^., 1962.

48. К. Г. Удалов, Г. С. Панатов, JL Г. Фортинов, Самолет ВВА- 14, изд-во Авико -Пресс, М., 1994.

49. Г. С. Панатов, JL Г. Фортинов, В. С. Белоусов, В. К. Анастасов, Интегральные критерии оценки авиационных транспортных машин, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

50. Г. С. Панатов, JI. Г. Фортинов, В. С. Белоусов, Некоторые вопросы анализа и прогнозирования развития гидроавиации, ж-л «Авиационная промышленность». №5 6, изд-во НИАТ, М„ 1996.

51. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, Сб. докладов 1 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-96», изд-во ЦАГИ, М., 1996.

52. Л. Г. Фортинов, О. Э. Носко, Уровень технического совершенства гидросамолетов и самолетов-амфибий ТАНТК им. Г. М. Бериева, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

53. А. В. Небылов, Измерение параметров полета вблизи морской поверхности, изд-во Гос. академии аэрокосмического приборостроения, С.-Пб., 1994.

54. А. А. Гарнакерьян, В. Г. Захаревич, В. Т. Лобач, Г. С. Панатов, А. В. Явкин, Радиоокеанографическое навигационное и информационное обеспечение гидроавиации, изд-во ТРТУ, Таганрог, 1997.

55. С. Э. Фриш, А. В. Тиморева, Курс общей физики, т. 1, Гос изд-во научно-теоретической литературы, М.-Л., 1952.

56. У. Ф. Хилтон, Аэродинамика больших скоростей, изд-во ИЛ, М., 1955.

57. Л. Г. Фортинов, В. О. ТерешкоДО. А. Оголев, Е. Е. Бублей, Расчет высотно-скоростных характеристик ТРД и ДТРД дозвуковых самолетов, изд-во ТРТУ, Таганрог, 1998.

58. И. В. Остославский, Аэродинамика самолета, Госиздат оборонной промышленности, М-, 1957.

59. Г. С. Панатов, JL Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Определение основных параметров летательных аппаратов гидроавиации на начальном этапе проектирования, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М„ 2000.

60. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Мобильная макрооценка основных параметров летательных аппаратов гидроавиации, Аннотации докладов 5-го Международного научно-технического симпозиума «Авиационные технологии 21 века», ЦАГИ, М., 1999.

61. С. Н. Благовещенский, А. Н. Холодилин, Справочник по статике и динамике корабля, 2.Динамика (качка) корабля, Изд-во «Судостроение», Л., 1976.

62. Е. В. Красноперов, Экспериментальная аэродинамика,ч.2, ОНТИ НКТП СССР, Гл. ред. авиац. промышл., Л.-М., 1935.

63. Д. Л. Томашевич, Конструкция и экономика самолета, Оборонгиз, М., 1960.

64. К. Ф. Косоуров, Теоретические основы гидроавиации, Воениздат, М., 1961.

65. И. Г. Мышко, А. Н. Шорин, Справочные данные по режиму ветров и волнения в океанах, Регистр Союза ССР, изд-во «Транспорт», М. Л.,1965.

66. The ENCYCLOPEDIA of OCEANOGRAPHY, Edited by Rhodes W. Fairbridge Reinhold Pubishing Corporation New York, 1966, Перевод с английского, «Океанографическая энциклопедия», Гидрометеоиздат, Л., 1974.

67. Н. Н. Зубов, Океанологические таблицы, Гидрометеорологическое изд-во, Л.,1957.

68. В. В. Володягин, Оценка влияния .патрульного самолета амфибии, Труды ЦНИИ, Л., 1994.

69. М. М. Круглов, Конструктивные особенности гидросамолетов и перспективы их использования в открытом море, Экспресс информация «Воздушный транспорт» № 25, 06.07.1977.

70. А. Брайченко, На крыльях самолета рыбацкая удача, газ. «Воздушный транспорт», 21.06.1979.

71. В. А. Одинцов, Н. П. Малюшко, Определение геометрических параметров и аэродинамических характеристик профилей серии R, Отчет предприятия п.я. Г-4736, 1971.

72. К. П. Станюкович, Работы Р. Л. Бартини по теоретической физике, Издание АН СССР «Из истории авиации и космонавтики», вып. 28, М., 1976.

73. П. Г. Кузнецов, Физические величины, физические законы и физические объекты, Издание АН СССР «Из истории авиации и космонавтики», вып. 28, М., 1976.

74. Г. В. Логвинович, В. П. Соколянский, Некоторые оценки перспектив развития летательных аппаратов водного базирования, Сб. «Актуальные проблемы аэроакустики, гидродинамики и промышленной аэродинамики», вып. 2634, Изд-во ЦАГИ, М., 1999

75. В. П. Соколянский, Aero-hydrodynamics of Amphibians, Сб., «Proceeding of the Fifth Russian-Chinese Symposium on Aerodynamics and Flight Dynamics», Изд-во ЦАГИ, M., 1997.

76. Г. С. Панатов, JL Г. Фортинов, Оценка уровня аэрогидродинамического совершенства самолетов-амфибий, доклад на 6 Международном научном симпозиуме "Авиационные технологии 21-го века", Аннотации докладов, Изд-во ЦАГИ, М., 1999.

77. JI. Г. Фортинов, В. О. Терешко, Энергозатраты, вызываемые преодолением ре-акцииопор от массы транспортных машин, Сб. докладов 2 научной конференции по гидроавиации «Геленджик-98», изд-во ЦАГИ, М., 1998.

78. JL Г. Фортинов, Приближенная оценка взлетной массы самолетов по величине грузопотока, Сб. докладов 3 научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2000», изд-во ЦАГИ, М, 2000.

79. JI. Г. Фортинов, Грузопоток и приближенная оценка взлетной массы самолетов, Аннотации докладов 5-го Международного научно-технического симпозиума «Авиационные технологии 21 века, ЦАГИ, М.,1999.

80. В. Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР до 1938г.,Изд-во «Машиностроение»^., 1994.

81. В. Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР 1938 1958гг., Изд-во «Машиностроение», М., 1994.

82. Г. С. Панатов, Г. В. Логвинович, Л. Г. Фортинов, Некоторые соображения пооценке аэрогидродинамического облика ЛА гидроавиации, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М.,2002.

83. Л. Г. Фортинов, В. В. Боев, Сравнение транспортных возможностей реактивных магистральных морских и сухопутных самолетов, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М.,2002.

84. Л. Г. Фортинов, П. М. Дробязко, Оценка весовой целесообразности использования подъемных двигателей на самолетах-амфибиях повышенной мореходности, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М.,2002.

85. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, В. К. Анастасов, Мореходность ЛА ГА: высота ветровой волны и другие факторы в аналитической форме, Сб. докладов 4 Международной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2002», Изд-во ЦАГИ, М.,2002.

86. Л. Г. Фортинов, О влагосодержании воздуха, используемого для наддува самолетных устройств и способах его снижения, доклад на Отраслевом научно-техническом совещании в КИИ ГА, Киев, 1967.

87. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, Сб. трудов ТРТУ, деп. ЦНИИТИ, №77-В95 от 11.01.95.

88. Л. Г. Фортинов, Интегральный критерий энергетической оценки самоходных транспортных машин, ж-л «Авиационная промышленность» №1-2, Изд-во НИАТ, 1996.

89. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, Предварительная мобильная оценка осуществимости дозвуковых летательных аппаратов транспорта, ж-л «Авиационная промышленность» №5-6, Изд-во НИАТ, 1996.

90. JI. Г. Фортинов, И. М. Забалуев, Совершенство пассажирского самолета «Сталь-7» P. JI. Бартини, Сб. докладов «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения P. JI. Бартини, Изд-во ЦАГИ, М., 1997.

91. JI. Г. Фортинов, П. М. Дробязко, Обеспечение весовой отдачи самолета-амфибии ВВА-14, Сб, докладов «Научные чтения, посвященные 100-летию со дня рождения P. JI. Бартини, Изд-во ЦАГИ, М., 1997.

92. JI. Г. Фортинов, О. Э. Носко, Уровень технического совершенства самолетов-амфибий ТАНТК им. Г. М. Бериева, Тезисы докладов Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 1998.

93. Л. Г. Фортинов (в группе соавторов), Морская авиация России, Изд-во «Машиностроение», М., 1996.

94. Г. С. Панатов, JI. Г. Фортинов, В. П. Соколянский, Мобильная макрооценка основных параметров летательных аппаратов гидроавиации, Сб. трудов ТРТУ, деп. ЦНИИТИ, №3145-В99, от 20.10.1999.

95. Г. С. Панатов, Г. В. Логвинович, Л. Г. Фортинов, В. К. Анастасов, Высота волн и незаливаемость гидросамолета, Тез. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2000.

96. Л. Г. Фортинов, В. К. Анастасов, В. В. Хруленко, Оценка мореходности летательных аппаратов гидроавиации на основании эксплуатационных требований, Тез. докладов 3 Международной научной конференции по гидроавиации, Изд-во ЦАГИ, М., 2000.

97. Повейко Р. П., Катастрофа, Изд-во «Недра», М.,1990.

98. В. Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР, тт. 1.и IT, издание 3, » "Машиностроение", М., 1994.

99. U. Israel, Flugboote des zweiten Wektkreiges, D. Militarverlag, Berlin, 1972.

100. А. Г. Братухин и др., Морская авиация России, "Машиностроение", М., 1996.

101. Г. С. Панатов, JI. Г. Фортинов, В. С. Белоусов, В. К. Анастасов, Интегральные критерии оценки авиационных транспортных машин (ТМ), Сборник докладов научной конференции Теленджик-96", ГосНИИ ЦАГИ, М., 1996.

102. Г. С. Панатов, Л. Г. Фортинов, В. С. Белоусов, Некоторые вопросы анализа и прогнозирования развития гидроавиации, журнал "Авиационная промышленность", М., 1996.

103. Сборник под ред. А. Г. Мунина, Состояние и перспективы развития малых гидросамолетов и амфибий авиации общего назначения, ГосНИИ ЦАГИ, М., 1996.

104. В. Ригмант, "Блом унд Фосс", журнал "Авиация и космонавтика", №11-12, М., 1997.

105. В. С. Белоусов, Г. С. Панатов, История развития гидроавиации, изд-во ТРТУ, Таганрог, 1994.

106. В. Н. Мартыненко, Самолеты взлетают с моря, изд-во "Литера-Д", Ростов-на-Дону, 1993.

107. Г. А. Лебедев, Зарубежные гидросамолеты, БНИ ЦАГИ, М., 1953.

108. П. В. Московкин, Л. 3. Тришкина, Гидроавиация за рубежом, ОНТИ ТМЗ, Таганрог, 1986.

109. Под ред. Г. П. Свищева, Энциклопедия "Авиация", изд-во БРЭ, ЦАГИ, М., 1994.

110. Г. С. Панатов, Перспективы использования гидроавиации в России и за рубежом, журнал "Авиационная промышленность", №1-2, 1996.

111. Под ред. А. Г. Братухина, Авиационный транспорт, т. 2 "Большой энциклопедии транспорта", Машиностроение", М., 1995.

112. Авиационный справочник, "Самолеты стран мира" 1987-1988.0