Un submarin zburător este o aeronavă care combină capacitatea unui hidroavion de a decola și ateriza pe apă și abilitatea unui submarin de a se mișca sub apă.
Deoarece cerințele pentru un submarin sunt aproape opuse celor pentru o aeronavă perfectă, designul detaliat al unui astfel de vehicul a fost cu adevărat revoluționar.
La mijlocul anilor 1930, Uniunea Sovietică a început să construiască o flotă puternică . Planurile de construcție implicau punerea în funcțiune a navelor de luptă , portavioanelor și navelor auxiliare din alte clase. Au existat numeroase idei de soluții tehnice și tactice la sarcini.
În URSS, în ajunul celui de-al Doilea Război Mondial , a fost propus un proiect de submarin zburător - un proiect care nu a fost niciodată implementat. Din 1934 până în 1938 _ proiectul submarinului zburător (abreviat: LPL ) a fost condus de Boris Ushakov. LPL era un hidroavion cu trei motoare și două flotoare echipat cu un periscop .
Chiar și în timp ce studia la Institutul Superior de Inginerie Marină numit după F. E. Dzerzhinsky din Leningrad (acum Institutul de Inginerie Navală ), din 1934 până la absolvirea sa în 1937 , studentul Boris Ushakov a lucrat la un proiect în care capacitățile unui hidroavion au fost completate cu capacitățile submarine. Invenția s-a bazat pe un hidroavion capabil să se scufunde sub apă. De-a lungul anilor de lucru la proiect, acesta a fost reluat de multe ori, drept urmare există multe opțiuni pentru implementarea nodurilor și elementelor structurale. În aprilie 1936, proiectul lui Ushakov a fost luat în considerare de comisia competentă, care a considerat că merită luat în considerare și implementat într-un prototip. În iulie 1936, proiectul preliminar al submarinului zburător a fost înaintat spre examinare comitetului militar de cercetare al Armatei Roșii . Comitetul a acceptat proiectul spre examinare și a trecut la verificarea calculelor teoretice prezentate.
În 1937, proiectul a fost transferat în execuția departamentului „B” al comisiei de cercetare. Cu toate acestea, în timpul recalculărilor, s-au constatat inexactități care au dus la suspendarea acestuia. Ushakov, acum în funcția de tehnician militar de prim rang, a servit în departamentul „B” și a continuat să lucreze la proiect în timpul liber.
În ianuarie 1938, proiectul nou revizuit a fost din nou luat în considerare de către al doilea departament al comitetului [1] . Versiunea finală a LPL a fost o aeronavă din metal, cu o viteză de zbor de 100 de noduri și o viteză subacvatică de aproximativ trei noduri.
| Submarinul zburător al lui Ushakov | |
|---|---|
| Echipaj, pers. | 3 |
| Greutate la decolare, kg | 15.000 |
| Viteza aerului, noduri | 100 (~185 km/h). |
| Raza de zbor, km | 800 |
| Tavan, m | 2500 |
| motoare de avioane | 3×AM-34 |
| Putere de decolare, CP Cu. | 3×1200 |
| Excitația maximă admisă în timpul decolării/aterizării și scufundării, puncte |
4-5 |
| Viteza subacvatică, noduri | 2-3 |
| Adâncimea de scufundare, m | 45 |
| Rezervă de putere sub apă, mile | 5-6 |
| Autonomia subacvatică, oră | 48 |
| Puterea motorului de vasle, l. Cu. | zece |
| Durata scufundarii, min. | 1.5 |
| Durata ascensiunii, min. | 1.8 |
| Armament | Torpilă de 18 inchi, 2 buc. mitraliere coaxiale, 2 buc. |
Motoarele scufundate erau acoperite cu scuturi metalice. LPL trebuia să aibă șase compartimente sigilate în fuzelaj și aripi . În trei compartimente sigilate în timpul imersiei, au fost instalate motoare Mikulin AM-34 de 1000 CP. Cu. fiecare (cu un turbocompresor în modul decolare până la 1200 CP); cabina presurizata ar trebui sa adauge instrumente , o baterie si un motor electric . Compartimentele rămase ar trebui folosite ca rezervoare umplute cu apă de balast pentru scufundări LPL. Pregătirea pentru scufundare ar fi trebuit să dureze doar câteva minute. Fuzelajul trebuia să fie un cilindru din duraluminiu integral , cu un diametru de 1,4 m și o grosime a peretelui de 6 mm. Carlinga a fost umplută cu apă în timpul scufundării . Prin urmare, toate dispozitivele trebuiau instalate într-un compartiment impermeabil. Echipajul a trebuit să treacă la modulul de control al scufundărilor situat mai departe în fuzelaj.
Planele de rulment și clapetele ar trebui să fie din oțel , iar flotoarele din duraluminiu. Aceste elemente trebuiau să fie umplute cu apă prin supapele prevăzute pentru aceasta pentru a egaliza presiunea pe aripi la scufundare. Rezervoarele flexibile de combustibil și lubrifiant ar trebui să fie amplasate în fuzelaj. Pentru protecția împotriva coroziunii, întreaga aeronavă a trebuit să fie acoperită cu lacuri și vopsele speciale .
Două torpile de 18 inci au fost suspendate sub fuzelaj. Sarcina de luptă planificată urma să fie de 44,5% din masa totală a aeronavei. Aceasta este valoarea tipică a aeronavelor grele din acea vreme.
Pentru umplerea rezervoarelor cu apă se folosea același motor electric, care asigura deplasarea sub apă.
LPL ar fi trebuit să fie folosit pentru atacuri cu torpile asupra navelor din marea liberă. Trebuia să detecteze nava din aer, să calculeze cursul acesteia, să părăsească zona de vizibilitate a navei și, trecând într-o poziție scufundată, să o atace.
Un alt mod posibil de a folosi LPL a fost de a depăși câmpurile minate din jurul bazelor și zonelor de navigație ale navelor inamice. LPL trebuia să zboare peste câmpurile minate sub acoperirea întunericului și să ia o poziție de recunoaștere sau să aștepte și să atace într-o poziție scufundată.
Următoarea manevră tactică urma să fie un grup de LPL-uri, capabile să atace cu succes toate navele dintr-o zonă de până la 15 km lungime.
În 1938, Comitetul Militar de Cercetare al Armatei Roșii a decis să reducă lucrările la proiectul Flying Submarine din cauza lipsei de mobilitate scufundată a submarinului. Decizia prevedea că după descoperirea LPL de către navă, aceasta din urmă își va schimba, fără îndoială, cursul, ceea ce ar reduce valoarea de luptă a LPL și, cu grad mare de probabilitate, va duce la eșecul misiunii.
În timpul Războiului Rece, strategii americani și-au asumat probleme serioase în cablarea și utilizarea navelor și submarinelor în apele Mării Baltice , Negre și Azov . Cu toate acestea, problema poate fi rezolvată cu ușurință cu submarinele zburătoare . Într-un mod similar, este posibil să se împiedice circulația navelor chiar și în interiorul Mării Caspice . Deoarece guvernul sovietic nu se aștepta să vadă forțe navale americane în mările menționate mai sus, era de presupus că acolo nu existau mijloace de detectare a submarinelor. Experiența utilizării mini-submarinelor italiene și japoneze în timpul celui de-al Doilea Război Mondial a arătat că, după finalizarea sarcinii, echipajul este aproape imposibil de evacuat. Astfel, s-a formulat scopul pe care mini-submarinele trebuiau să-l rezolve: o apariție neașteptată, un atac asupra navelor sovietice și evacuarea în siguranță a echipajului.
În 1945, inventatorul american Houston Harrington a solicitat un brevet „ Combinând o aeronavă și un submarin”.
În 1956, a fost publicat brevetul american nr. 2720367, care a subliniat ideea unui mini-submarin zburător. Scufundările urmau să fie efectuate cu un motor electric. Decolarea și aterizarea urmau să fie efectuate la suprafața apei. Avionul trebuia să zboare cu două motoare cu reacție , sigilate când era scufundat. Aeronava trebuia să fie înarmată cu o torpilă.
Din 2006 până în 2008, în Statele Unite, sub conducerea Marinei , Lockheed Martin a dezvoltat un proiect similar, numit Kormorant , care este un vehicul aerian înarmat fără pilot lansat dintr-un submarin.
La începutul anilor 1960, Donald Reid a construit un model demonstrativ controlat radio al unui submarin zburător cu dimensiuni de 1 × 1 metru. În 1964, invenția sa a primit un articol într-una dintre revistele de știință populare din America. Cuvântul Triphibia a fost folosit pentru prima dată în articol , prin analogie cu un amfibian . Desigur, acest articol a stârnit interesul militarilor, care au dorit să traducă proiectul în metal. Dezvoltarea proiectului a fost externalizată către Consolidated Vultee Aircraft Corporation și Electric Boat (o divizie a General Dynamics ). În urma studiului a fost confirmată fezabilitatea proiectului [2] . În 1964, Reid a construit o replică la scară a submarinului zburător Commander-1 la Asbury Park New Jersey pentru Marina SUA . Comandantul a devenit primul submarin zburător american. Prototipul este expus la Muzeul Mid-Atlantic din Reading , Pennsylvania .
| Termenii de referință pentru submarinul zburător "Trifibiya" | |
|---|---|
| Echipaj, pers. | unu |
| Greutate „uscata” (fara pilot si sarcina utila), kg | 500 |
| Sarcina utila , kg | 250-500 |
| Raza de zbor, km | 800 |
| Viteza de zbor, km/h | 500-800 |
| Tavan, m | 750 |
| Excitația maximă admisă în timpul decolării/aterizării și scufundării, puncte |
2-3 |
| Viteza subacvatică, noduri | 10-20 |
| Adâncimea de scufundare, m | 25 |
| Rezerva de putere sub apa, km | 80 |
Actualul prototip Commander-2 a fost testat în toate modurile. Se putea scufunda la o adâncime de 2 metri, se putea deplasa sub apă cu o viteză de 4 noduri. Viteza de zbor proiectată a prototipului trebuia să fie de 300 km/h, dar a fost atinsă o viteză de aproximativ 100 km/h. Primul zbor a avut loc pe 9 iulie 1964. După scufundarea la o adâncime de 2 metri, s-a făcut o decolare și un zbor scurt la o înălțime de 10 metri. Pentru imersie, motorul a fost sigilat cu garnituri de cauciuc și elicea a fost scoasă din acesta . Pilotul era conectat la un aparat de respirat și se afla într-un cockpit deschis în timpul mișcării sub apă. În coadă era amplasat un motor electric cu o putere de 736 de wați . Aeronava avea numărul 1740 și era propulsată de un singur motor cu patru cilindri cu ardere internă de 65 CP . Cu. Comandantul a primit o aripă deltă, lungimea fuselajului este de 7 metri. Rezervoarele de combustibil erau și rezervoare de scufundări. După aterizarea pe apă, combustibilul a fost pompat în apă și apa de balast a fost pompată în rezervoare. Adică, decolarea după o scufundare era practic imposibilă.
Pe baza rezultatelor construcției comandantului Reid, a fost luată decizia de a construi o aeronavă . Era un avion cu fuzelaj dublu cu motoare ramjet . Aterizarea pe apă a fost efectuată pe flotoare retractabile, asemănătoare în exterior cu schiurile nautice . Motoarele cu reacție au fost sigilate imediat înainte de aterizare. Rezervoarele de combustibil erau amplasate în planurile de rulment. Raza de zbor a Aeronavei a fost de până la 300 km, la o viteză de zbor de până la 130 km/h; viteza subacvatică - 8 noduri.
Aeronava a fost prezentată publicului în august 1968 la New York Industrial Exhibition: în fața vizitatorilor expoziției, un submarin zburător a făcut o aterizare spectaculoasă, a plonjat sub apă și a ieșit din nou la suprafață.
Un submarin zburător trebuie să fie eficient atât în apă, cât și în aer. Și asta în ciuda faptului că apa este de 775 de ori mai densă decât aerul.
Cea mai mare problemă tehnică este masa submarinului zburător. În conformitate cu legea lui Arhimede , pentru a fi sub apă la o adâncime constantă, masa de apă deplasată trebuie să fie egală cu masa submarinului însuși. Acest lucru este contrar abordării proiectării aeronavelor, care spune că aeronava ar trebui să fie cât mai ușoară posibil.
Astfel, pentru ca aeronava să poată fi sub apă, trebuie să-și mărească greutatea de aproximativ patru ori. Rezervoarele mari de apă (până la 30% din volumul aeronavei) trebuie să fie încorporate în fuzelaj sau aripi, astfel încât aeronava să se poată scufunda umplând rezervoarele cu apă de balast. În același timp, este dificil să creați o baterie și un motor electric puternic (și în același timp ușor) pentru a muta eficient o astfel de masă sub apă.
Următoarea problemă serioasă este rezistența semnificativă la apă pe aripi atunci când se mișcă. Aripile nu permit unui submarin zburător să atingă viteză mare sub apă. Cu alte cuvinte, fie aripile trebuie retrase sau aruncate, fie trebuie instalat un motor electric mai puternic.
Mai mult, o problemă insolubilă este presiunea apei la adâncimi mari. Pentru fiecare 10 metri de adâncime, presiunea crește cu 1 atmosferă (ajustată pentru presiunea coloanei de aer, se adaugă 1 la total). Deci, de exemplu, la o adâncime de 25 de metri, presiunea este de 2,5 atmosfere (corectat - 3,5), iar la o adâncime de 50 de metri este deja de 5 atmosfere (corectat - 6). Acestea sunt valori atât de semnificative încât nicio aeronavă obișnuită nu poate rezista presiunii la astfel de adâncimi. Astfel, pentru a contracara presiunea, este necesar să se mărească semnificativ rezistența generală și nu doar aerodinamică și, în consecință, masa aeronavei.
Dacă, de exemplu, un submarin zburător trebuie să decoleze nu de la suprafața apei, cum ar fi hidroavioanele obișnuite, ci direct de sub apă, atunci sunt necesare motoare și mai puternice pentru o astfel de decolare și cele două medii la o singura data. Pentru un motor turbopropulsor, acest lucru este dificil de realizat cu orice rezistență a materialelor, iar pentru principiul mișcării cu jet, va fi necesar să se combine combustibilul solid hidroreactiv și combustibilul convențional pentru rachete (și să se rezolve problema alimentării inițiale cu aer în timpul decolării). Adică, atunci când se dezvoltă, este necesar să se țină seama de cerințele adesea conflictuale ale aerodinamicii și hidrodinamicii .
Submarinul zburător a fost întotdeauna dezvoltat din hidroavion , ceea ce a dus în cele din urmă la eșec. Au fost, de asemenea, finalizate toate dezvoltările unor astfel de vehicule cu două medii, cum ar fi, de exemplu, un ekranoplan sau o mașină zburătoare . Și numai în dezvoltarea amfibienilor a fost obținut un succes fără îndoială - introducerea în producția de masă .
O altă abordare a proiectării este bathiplane (aeronava subacvatică). A folosit o soluție diferită care nu-și justifica deloc numele: a fost un submarin dezvoltat care „zboară” în apă. Deoarece rezervoarele de balast sunt complet inutile într-o astfel de soluție, barca este mult mai ușoară decât volumul de apă pe care îl deplasează și, prin urmare, barca staționară tinde să se ridice. Aripile unei astfel de bărci creează un efect opus forței de ridicare - „forța de înec”, dar numai atunci când barca este în mișcare. Astfel, dezavantajul unei astfel de soluții tehnice este că barca se scufundă încet și doar la adâncimi mici.
O soluție alternativă la submarinele zburătoare este un portavion subacvatic, care livrează avioane sub apă sub acoperire.
O altă soluție ar putea fi livrarea submarinelor în miniatură cu avioane de transport.
| Avioane | |
|---|---|
| Planificatori | |
| Cu aripi rotative | |
| Aerostatic | |
| Aerodinamic | |
| Dinamica rachetei | |
| Alte | |