Попытки создания аэропланов, способных взлетать и садиться на поверхность водоемов, были предприняты в начале XX века. В марте 1910 года французский летчик и изобретатель Анри Фабр создал один из первых гидросамолетов-тримаранов, совершив на нем серию успешных взлетов, полетов и посадок на воду. Начиная с робких экспериментов, сфера военного и практического применения данного типа воздушных судов постепенно расширялась. Конструкции гидропланов этих гибридных летательных аппаратов непрерывно совершенствовались, достигнув пика развития и популярности в довоенное время прошлого века.
Общее представление
Гидросамолет представляет собой воздушное судно с фиксированным крылом, конструкция которого имеет высокую плавучесть и адаптирована под возможность подниматься в воздух или приводняться на гладь различных водоемов. Маневрирование осуществляется буксирами или собственными двигателями и рулями.
Основываясь на технологических характеристиках и конструктивных особенностях, определяют две категории того, как выглядят гидросамолеты:
- Поплавковые – плавучесть аппарата обеспечивается обтекаемыми конструкциями, заменяющими шасси.
- Летающие лодки – фюзеляж судна имеет адаптированные под нахождение в водной среде обводы и поделен на водонепроницаемые секции.
Промежуточной категорией являются самолеты-амфибии, лодочного или поплавкового типа. Он оборудован неубирающимся или убирающимся шасси, позволяющими использовать обычные аэродромы и водоемы.
Историческая справка
Первые полеты французского «Гидравиона» с легкими фанерными поплавками на 500-600 метров в марте 1910 определили основные элементы конструкции, того, как будет выглядеть гидроплан. Прорывные инновации Анри Фабра запустили невероятную гонку соперничества конструкторов Европы, Америки и Азии. Начало эпохи и 1-ая мировая война – в марте 1912 г. в Монако прошли первые соревнования гидроавиации, что привело к появлению регулярных пассажирских маршрутов с использованием 5-местного поплавкового самолета Санчес-Беса.
На протяжении 1910 и 1911 годов американский авиатор-новатор Гленн Кертисс, успешно комбинируя колеса с поплавками-спонсонами, осуществлял почтовые перевозки и был признан родоначальником гидропланов-амфибий.
Утверждение, что гидроплан – это самолет, поставленный на понтоны, перечеркнул 13 апреля 1912 Франсуа Дено. Он построил летательный аппарат с фюзеляжем, создававшем глиссирующую подъемную силу при наборе скорости и отрыве.
Гонка инноваций усилилась в 1913 г. объявленным призом в 15000 фунтов стерлингов от газеты Дейли Мейл за беспосадочный перелет через Атлантику. Конструкторы непрерывно совершенствовали обводы корпуса, шлифовали его аэро- и гидродинамику, росла мощность двигателей и эффективная дальность. Призовой перелет планировался на август 1914, но начавшаяся Первая мировая война перечеркнула эти планы.
Впоследствии в ходе сражений подтвердилась важность этого типа летательных аппаратов, использовавшихся обеими сторонами в качестве бомбардировщиков, истребителей, противолодочных средств и прибрежных патрулей. Первый воздушный бой трех английских «летающих лодок» Felixstowe F.2A с десятью немецкими окончился сокрушительной победой англичан, сбивших без потерь шесть «немцев». Многочисленные боестолкновения и выполненные боевые задачи подтвердили, что такие гидросамолеты имеют большие военные и практические перспективы.
Предвоенный период 1930-40х стал «золотым веком» развития гидроавиации. Совершенствовались технологии, возрастали дальности, появилась возможность дозаправки в воздухе и т.д. Это время было ознаменовано регулярными беспосадочными перелетами через Атлантику, открытием новых маршрутов в Южную Америку, Австралию, Африку и Азию. На этот период пришелся рекорд компании Дорнье, сумевшей перевезти 170 человек на дистанцию 800 км, а также создание двухфюзеляжного цельнометаллического АНТ-22 («Морской крейсер»), способного нести 6 тонн бомб, 5 пулеметов и 3 автоматических 22 мм пушек. Судно должно было перевозить малые подлодки, торпедные катера на дистанции до 1000 км. Однако, после проведения заводских и правительственных испытаний в 1935 г. гидросамолет-гигант в серию не пошел.
Ко Второй мировой войне, распространившейся на пространство трех океанов, гидроавиация пришла с созревшей технологической базой для выполнения задач по патрулированию, охотой за субмаринами, спасательными и разведочными миссиями. Военная ценность и понимание, для чего нужен гидросамолет, было широко признано, и каждая из противоборствующих сторон активно их использовали. Британские «Сандерленды» и американские «Каталины» были наиболее массовыми и широко используемыми — союзники суммарно выпустили их более 4500 единиц за годы Второй мировой. Однако, лучшими по оценкам экспертов считаются воевавшие в составе императорского флота Японии Kawanishi H8K, не превзойденные по дальности, мореходности и тяжелому вооружению.
Послевоенный период многие называют закатом гидроавиации и начало её узкой специализации. Основные триггер-факторы, повлиявшие на это:
- Способность приземляться на водную поверхность оказалась менее востребованной из-за резкого увеличения числа ВПП во время войны.
- Коммерческая конкурентоспособность стала более низкой по сравнению с сухопутными собратьями ввиду конструктивных особенностей, сложности при производстве, аэродинамической эффективности. Современные лайнеры значительно более рентабельны, обладают большей скоростью и дальностью полета. Современные аэропорты доступнее и дешевле при строительстве, чем гидроаэропорты.
- Гидросамолет – это самолет, который требует высочайшей квалификации пилотов, и основной проблемой стал дефицит пилотажных кадров с необходимым уровнем опыта и компетентности, прошедших все необходимые программы по допуску.
Послевоенные эволюционные процессы в гидроавиационной сфере шли в направлении внедрения новых турбовинтовых и турбореактивных двигателей и смещении поршневых моделей в малую авиацию. Усиливалась ее узкая специализация, и на данный момент она ограничена поисково-спасательными миссиями, противопожарными операциями, противолодочной обороной и малыми пассажироперевозками в отдаленных районах. Российский двухдвигательный реактивный самолет-амфибия Бе-200, используемый для тушения лесных пожаров, признан «золотым стандартом» отрасли, непревзойденный конкурентами по техническим и эксплуатационным характеристикам.
Если вы мечтаете полетать на небольшом воздушном судне, но не знаете, как осуществить свою мечту, компания «Полетомания» предлагает большой выбор летательных аппаратов, доступных для обзорных прогулок над Москвой и Московской областью. Получить навыки управления штурвалом вы можете на тренажерах-авиасимуляторах. Ознакомьтесь с различными вариантами подарочных сертификатов, которые вы можете приобрести себе или в подарок!
Разновидности гидросамолетов
Многообразие конструктивных особенностей и видов воздушных судов в гидроавиации продиктованы необходимостью консолидировать в одном аппарате хорошую плавучесть и мореходность, оптимальные гидродинамические и летные характеристики. С самого зарождения этого типа авиации шло изучение того, как летает гидроплан, его способности противостоять волнению, управляемости при разбеге. По обеспечению плавучести выделяют лодочный и понтонно-поплавковый варианты, хотя в чистом виде они встречаются достаточно редко. Большинство конструкций комбинируют эти принципы.
Летающая лодка
Фюзеляж катерного типа, обеспечивающий плавучесть, стабилизацию при качке, разделен на водонепроницаемые отсеки. Для уменьшения колебаний на крыльях имеются стабилизирующие заканцовки-поплавки. На носу у многих моделей есть спонсоны-жабры, минимизирующие раскачивание ЛЛ во время волнения. Особенности корпуса позволяют создавать огромные по своим размерам суда. Рассматривая старые фото летательных аппаратов, невольно задаешься вопросом, что же такое гидроплан, чем это судно похоже на корабль и чем на самолет.
Донная часть фюзеляжа имеет гасящие выступы и оборудована глиссирующими направляющими, облегчающими отрыв. Современные самолеты-амфибии Бе-200, US-2, CL-415 Bombardier на обрезе редана имеют гидродинамические интерцепторы, перераспределяющие потоки нагрузок. Их применение улучшает мореходность, разгонные характеристики и управляемость на режиме глиссирования. Уникальная по своим параметрам японская US-2 имеет длину взлета на воде всего 280 метров при взлетном весе 48 тонн и способна успешно противостоять волнам до 3 м. Дальность полета современных флайботов колеблется от 3600-5000 км с двигательными установками турбовинтового или турбовентиляторного вида.
Поплавковый гидросамолёт
Поплавково-понтонный гидроплан – это самолет, плавучесть которого обеспечивается водовытесняющими внешними обтекаемыми емкостями. Он может быть полым, заполняемым специальной пеной или служащий дополнительными баками для авиатоплива, цилиндрической или сложной геометрической формы, с реданом и глиссирующими поверхностями на донной части. На дне находится киль, препятствующий при движении боковому смещению судна. В пост-реданной части расположено расширение нижней балки – скег. На корме есть выдвижной водоруль.
Поплавки-понтоны изготавливаются из алюминия или армированного стекловолокна с обязательным усилением ребер жесткости и кильсонами. Большинство конструкций снабжаются антирольбарным механизмом для оптимизации показателей устойчивости во время полета над водой, что помогает снизить влияние волнения и обеспечивает более плавный полетный режим. Для обеспечения безопасности экипажу перед вылетом и по завершении грузовых операций необходимо обратить особое внимание на центровку. Ее нарушение приводит к отсутствию устойчивости и остойчивости, затрудняет управление, усложняет условия взлета и посадки.
У таких аэропланов контакт с водной поверхностью осуществляется только внешними поплавковыми элементами, без «смачивания» фюзеляжа. Они чаще всего являются «гидрофицированной» версией сухопутных моделей. Сфера их применения ограничена малыми пассажироперевозками в труднодоступные районы.
Амфибия
Гидропланы-амфибии представляют собой уникальный класс воздушных судов, спроектированных для многозадачности в использовании как на гидроаэродромах, так и на суше. Амфибии сочетают в себе преимущества обычных самолетов и гидропланов – это то, что обеспечивает гибкость в выборе аэродрома. Они должны обладать достаточной мощностью для самостоятельного выхода на берег.
В зависимости от конструкционных параметров, амфибии имеют убирающееся или фиксированное шасси (лыжного или колесного типа не убираются при взлете). Ими чаще всего оборудуются поплавково-понтонные конструкции. Использование лыж позволяет приземляться и взлетать на поверхности, покрытой рыхлым (свежевыпавшим) снегом или болотистыми участками.
Убирающиеся шасси гидропланов-лодок позволяют совершать посадки на обычные аэродромы и значительно снижают аэродинамическое сопротивление. Наиболее распространена трехстоечная схема с носовой стойкой и боковыми, выходящих вправо и влево от корпуса тележками-шасси.
Экранопланы представляют собой уникальный гидроплан-амфибию, который успешно сочетает в себе преимущества воздушного и морского транспорта. Они могут быть особенно эффективными в регионах с обширными водными просторами. Экранопланы используют экранный эффект, при котором воздушная поддержка создается в результате взаимодействия подстилающей поверхности с плоскостями, обычно имеющими плоскую форму, – они могут быть различной конфигурации в зависимости от целей: от классических («бартиньевских») до имеющих обратную стреловидность (Липпиша).
Кроме амфибийных свойств, еще одним преимуществом экранопланов перед обычной авиацией является их большая эффективность, с точки зрения расхода топлива при перевозке грузов и пассажиров на средние и дальние расстояния (26-32%).
Гидросамолет на подводных крыльях: что это такое
Речь идет о плоскостях, расположенных под днищем гидро-аэроплана, которые создают определенные гидродинамические эффекты, снижающие волновое воздействие и энергозатратность на взлетных режимах. Подводные крылья (ПК) разделяются на частично и полностью погруженные.
Находящиеся ниже водной поверхности называются полнопогруженными, и они лишены возможности самостоятельно стабилизироваться при воздействии внешних факторов. Однако при придании системе должного уровня автоматизации (интерцепторы) меняющей угол атаки, минимизируется волновое воздействие.
Самостабилизирующимися являются полупогруженные ПК с законцовками, пронизывающими пограничный слой воды и воздуха в крейсерских режимах. Такая система поднимает судно на любых скоростях до достижения равенства между подъемными силами, действующими на нее с весом корабля. Важно, чтобы длина боковых стоек обеспечивала несмачиваемость корпуса.
Пионером внедрения гидролыж и ПК стало ОКБ Бериева, применивших их на Бе-8. Были установлены V-образные носовые и Т-образное кормовое суперкавитирующие ПК. Несмотря на то что перегрузки при разбеге были значительно ниже реданных и подъемная сила активно поднимала Бе-8, лодка в этой модификации в серию не пошла. Государственная комиссия указала на резкое ухудшение летных характеристик самолета-амфибии при возросшей мореходности, уменьшении дистанции разбега и улучшенной маневренности на воде.
Возрастающая масса ЛА, ухудшающиеся летно-технические показатели, сложность интеграции ПК с наземными видами шасси.
Эксплуатация и применение гидропланов
Особенности того, как летает гидросамолет, определило основные ниши его использования: местные авиалинии, где отсутствуют грунтовые полосы, аварийной-спасательные операции, противолодочная служба, береговое патрулирование, борьба с лесными пожарами.
Летно-техническая эксплуатация амфибий имеет свои особенности:
- Подготовка пилотов требует неизмеримо более высокого квалификационного уровня.
- Необходимо уметь оперировать на фарватерах, знать морские навигационные знаки.
- Нужно планировать взлетно-посадочные операции с учетом волнения, ряби направления течений, особенностей порта.
- Пилотские свидетельства в гидроавиации должны быть выделены отдельной категорией.
- Требуются постоянные меры защиты эксплуатируемого оборудования от коррозийных процессов, отложения солей. Такое обслуживание имеет обязательный регламент сервисных операций после каждой посадки/взлета на море.
Гидроаэродром должен быть оснащен специальным коррозийно-стойким оборудованием: катерами, лебедками эллингами, буксировщиками, причальными бочками и т.д.
Патрульная служба
Гидросамолеты-разведчики широко используются для осуществления наблюдения, поиска и спасательных операций над водными поверхностями. Они обладают способностью преодолевать большие расстояния над водой и легко обнаруживать нарушения законов, контрабанду или другие противоправные действия в удаленных и труднодоступных районах. Некоторые государства используют гидросамолеты для мониторинга береговой зоны, контроля за рыболовством и обеспечения безопасности на море.
Поисково-спасательная служба
Гидросамолеты-спасатели оснащены специальным оборудованием для обнаружения и отслеживания потерпевших бедствие, а также для передачи информации координат и других данных на базу для организации операции по спасению.
В их комплектацию входят сбрасываемое аварийно-спасательное оборудование:
- АСБ-викинг, раскрывающиеся при падении;
- спасательные жилеты;
- радио-проблесковые буи-ответчики;
- химические бомбы для отпугивания акул.
Также сбрасываются потерпевшим комплекты минерализованной воды и белковых концентратов.
Противолодочная служба
Гидросамолеты-охотники за подводными лодками оснащены современной электроникой, акустическими системами и другими средствами для более эффективного выполнения задач по обнаружению и уничтожению целей под водой.
В их арсенале — сбрасываемые акустические буи, самонаводящиеся противолодочные торпеды, глубинные бомбы и противокорабельные ракеты.
Китай и Япония активно наращивают свой флот гидросамолетов-охотников. Китайцы владеют десятком крупнейших AG600 с грозным артиллерийским и ракетно-бомбовым вооружением, а японцы построили лучшие по ЛТХ US-2.
Противопожарная служба
Давно утвердилось мнение о гидросамолете, что это самая эффективная летающая пожарная машина. Их применение оптимально для тушения пожаров по площадям в лесной, степной и других зонах.
Преимущества:
- Оперативное прибытие на место бедствия со сбросом десятков тонн воды.
- Большая площадь тушения, доступная только с воздуха.
- Для гидросамолетов-пожарных нет необходимости возвращаться на базу. Дозаправка проводится на ближайшем водоеме «сходу».
Недостатки:
- Длинные межполетные интервалы.
- Высокие расходы по эксплуатации и постройки.
- Большие площади разбрасывания огнетушащей смеси на протяженности боевого курса.
Канада, Россия, США и другие страны используют эти судна в своих программах по предотвращению и тушению лесных пожаров. Эти воздушные средства часто сопровождают наземные силы в крупных противопожарных операциях.
Подведем итоги
Несмотря на лучшую рентабельность наземной авиации, гидроаэропланы продолжают служить надежными транспортными средствами для воздушных перевозок в труднодоступные районы. Они выполняют важные функции в поисково-спасательных операциях, патрулировании, противолодочной обороне и авиатуризме. Их способность использовать водные пространства в качестве взлетно-посадочных полос придает им уникальную маневренность и доступность для операций в областях, где обычные воздушные суда не могут достичь успеха.
Испытав периоды расцвета зрелости и заката в определенных нишах, они снова становятся востребованными. Стоит сказать, что Китай собирается построить до 1000 машин с помощью самарских производителей. Не отстают от них и другие государства с обширной береговой линией, наладивших серийное производство специализированных моделей этих удивительных машин.
Вопрос-ответ
Можно ли летать на гидроплане в шторм?
Осуществлять полет в момент непогоды является крайне опасным. Учитывая значительно более высокое аэродинамическое сопротивление гидро-аэроплана, штормовые условия могут привести к непредсказуемым последствиям с невозможностью посадки на воду. Общие рекомендации указывают на то, что ветер не должен превышать определенных пределов для безопасного взлета (с учетом порывов). Обычно это значение составляет примерно 15-17 узлов (28-32 км/ч).
Для каких целей используют гидроплан?
Ниша использования определена местными авиалиниями — грузовыми и пассажирскими перевозками, авиатуризмом, аварийно-спасательными миссиями, противолодочной обороной, береговым патрулированием с контролем рыболовства, противопожарными мероприятиями, картографированием.
Есть ли у гидросамолета места для посадки?
Разумный пилот, зная об изменчивости погоды, всегда имеет запасные посадочные площадки. Использование амфибийных возможностей облегчает поиск мест для взлетно-посадочных операций на грунтовых или гидроаэродромах.