Elmélet, gyakorlat és perspektívák. Amerikai merülő repülőgép-projektek
Évtizedek óta rendszeresen megjelentek a merülő repülőgépek különféle projektjei és koncepciói - olyan járművek, amelyek váltakozva képesek aerodinamikus repülésre és merülésre. Az objektív korlátok és nehézségek miatt egyetlen ilyen jellegű projekt sem jutott gyakorlati alkalmazásra. A kutatás azonban ezen a területen folytatódik, és ezekben a vezető szerep továbbra is az Egyesült Államoké. Haditengerészetük nagy érdeklődést mutat a szokatlan osztályú járművek iránt.
Objektív nehézségek
Minden merülő repülőgép-projekt számos objektív nehézséggel szembesül. Két alapvetően különböző funkció kombinálása mindig bonyolítja a tervezést, egészen addig, amíg az egyik elveszíti a képességét. Hasonló bonyolultságok figyelhetők meg a repülőgépváz, az erőmű, a raktér stb. összefüggésében.
A XNUMX-es évek végén az amerikai haditengerészet Naval Surface Warfare Center Carderock osztálya újabb kutatási projektet végzett a tengeralattjáró repülőgépekkel kapcsolatban. Kialakította az ilyen projektekre jellemző feladatok és problémák pontos körét, illetve megoldási lehetőségeket javasolt a jelenlegi technológiák alapján. Fontos, hogy a kutatás-fejlesztés utolsó szakaszában az ilyen javaslatokat méretarányos modellek tesztjei is megerősítették.
Egy búvárrepülőgéphez könnyű és erős vitorlázórepülőre van szükség, amely képes a levegőben repülni, és ellenáll a víznyomásnak a munkamélységben. Ezenkívül biztosítania kell az összes szükséges eszközt és rekeszt. Tehát a repülőgépnek nagy üzemanyagtartályokra van szüksége, a tengeralattjárónak pedig ballaszttartályokra.
Komoly probléma az erőmű fejlesztése. A rejtett búvárkodás és a levegőben való repülés alapvetően különböző folyamatok a különböző meghajtórendszereknél. Ennek eredményeként a berendezésnek két külön motorral vagy valamilyen kombinált rendszerrel kell rendelkeznie.
Ismert nehézségekre kell számítani a fedélzeti berendezések komplexumának kialakítása során. A tengeralattjáró repülőgépeknek speciális navigációs és kommunikációs eszközökre van szükségük, amelyek felváltva működhetnek különböző körülmények között. Ezt a tényezőt is figyelembe kell venni a fegyverek, rakterek stb. komplexumának kialakításakor.
Szárnyashajó
A modern projektek közül a legérdekesebb és legfejlettebb az amerikai NSWC által az említett kutatások keretében 2010-ben kialakított koncepció. Ennek a munkának az volt a célja, hogy meghatározza egy olyan merülő repülőgép létrehozásának lehetőségét, amely képes felszállni egy tengeri platformról, 400 mérföldet repülni a levegőben és 12 tengeri mérföldet a víz alatt, majd leszállni harci úszókat. Aztán vissza kellett térni a peronra. A víz alatti tartózkodás időtartamát 3 napos szinten határozták meg.
Optimálisnak ítélték a „repülő szárny” elrendezést, nagy térfogatú kiálló törzsgel, lesöpört éllel és motorokkal a felső és alsó felületeken. A szárnyat különböző célokra tankoknak és harckocsiknak adták át. Az erőműben egy pár turbóventilátoros hajtómű volt repüléshez és egy légcsavaroszlop villanymotorral az úszáshoz. A törzs és a szárny belsejében lehetőség nyílt egy kabin elhelyezésére két legénység számára, valamint egy külön rekesz hat ejtőernyős számára. A fel- és leszálláshoz speciális síalvázat kínáltak.
Az NSWC Carderock a tengeralattjáró repülőgép két változatán dolgozott. A nagyobbik szárnyfesztávolsága kb. 33 m, hossza kb. 10 m. Becsült tömege elérte a 17,7 tonnát, utazósebességét 200 mérföld/órában határozták meg a levegőben és 6 csomót a víz alatt; a többi paraméternek meg kellett egyeznie az eredeti feladattal.
Ezen elképzeléseknek megfelelően több makett is készült. Segítségükkel kidolgozták a levegőben való repülést, valamint a fel- és leszállási módokat. Tanulmányozták a búvárkodás és a sekély mélységben végzett munka sajátosságait is. A legnagyobb nehézségek nyilvánvaló okokból az egyik környezetből a másikba való átmenet problémáit okozták. Ennek ellenére sikerült megtalálni az optimális lehetőségeket az alkatrészekhez és összeállításokhoz, valamint kialakítani a legkényelmesebb módszereket a különböző folyamatok végrehajtásához.
A kutatás eredményei alapján az NSWC Carderock megállapította a rendelkezésre álló technológiákon alapuló teher-utas búvárrepülőgép létrehozásának alapvető lehetőségét. Ezt a K+F-et azonban tudomásunk szerint nem fejlesztették ki, és a javasolt megjelenést nem használták valós projektekben. Külföldön azonban pletykák keringenek a fejlesztési munka esetleges megindításáról, ami egyelőre titokban marad.
Tengeri vitorlázó
Az XNUMX-es évek közepén az Office of Naval Research (ONR) és a Haditengerészeti Kutatólaboratórium (NRL) bemutatta a tengeralattjáró repülőgépek új, meghatározott feladatokhoz igazított változatait. Hasonló termékeket javasoltak a tengeralattjárók elleni védelem fokozására.
Elsőként a Flimmer jelent meg (a Flyer and Swimmer-ből származik – „repülő” és „úszó”) az NLR-től. Ez egy farok nélküli repülőgép volt, kidolgozott orsó alakú törzstel és erős, sodort szárnnyal, a hegyeken gerincekkel. A farokban egy tolópropeller volt. Később megjelent a Flying Sea Glider termék normál aerodinamikai konfigurációval, egyenes szárnnyal és teljes értékű farokegységgel. Ezt az eszközt vitorlázórepülésre szánták, és nem volt hajtóműve.
A Flimmer/Flying Sea Glider koncepció tartalmazta a használatát drón-tengeralattjárók, mint tengeralattjáró-elhárító fegyverek. Az ilyen terméket a hordozónak le kell ejteni, és a tenger felett kell repülnie, víz alatti célpontot keresve. Miután észlelte, az UAV-nak le kell csobbannia és víz alá kell kerülnie. Ezután megcélozza az ellenséges tengeralattjárót, és eltalálja a robbanófejével. A Flimmer első változata önálló repülésre és úszásra volt képes. A Flying Sea Glidernek a víz alatti sikló elvén kellett volna működnie, és csak a felhalmozott energia miatt mozogjon a víz alatt.
A 2015-18 A tengeralattjáró drónok két változatát tesztelték, és megerősítették, hogy képesek megoldani a kijelölt feladatokat. Meg kell jegyezni, hogy a tengeralattjáró-ellenes UAV javasolt koncepciója nagyban leegyszerűsítette a projekt fejlesztését. Az ONR és az NRL két termékének "egy irányba" kell repülnie. A vízből való kilépés és a felszállás nem biztosított.
Útvonal az egyszerűsítés felé
2018-ban az Észak-Karolinai Egyetem szakemberei a DARPA által megbízott pilóta nélküli tengeralattjáróval kapcsolatos kutatási és fejlesztési tevékenységükről tettek közzé információkat. A "tengeri madarak által ihletett" repülőgép-áramköri berendezés megfelelt a szükséges teszteknek, és sikeresen bizonyította, hogy képes két környezetben dolgozni, és átmenetet váltani közöttük.
Ez az eszköz normál aerodinamikai konfiguráció szerint épült, 1,42 m egyenes szárnyfesztávolsággal A termék hossza 1,32 m. Az orsó alakú törzs elülső részében egy légcsavarral ellátott villanymotort helyeztek el. A központi hangerőt az akkumulátorok és a vezérlők kapták. A törzs farkában, a csőgerenda előtt egy motor volt a víz alatti mozgáshoz. Egy hosszú tengely segítségével forgatta a farokegység belsejébe szerelt légcsavart.
A vízre való leszállást nagy szögben hajtották végre az ütközési erő csökkentése érdekében. Ezt követően rendszeres vezérlőfelületek használatával az UAV merülhetett. A felszállási eljárás egy bizonyos mélységben kezdődött. Az eszköz függőleges helyzetet foglalt el, és a propeller motorja miatt emelkedni kezdett. A drón orrát a felszín fölé emelve bekapcsolta a hajtóművet.
A "tengeri madarak által ihletett" UAV felszáll a vízből. Fotó: az Észak-Karolinai Egyetem
Az Észak-Karolinai Egyetem és a DARPA projektjében egy tengeralattjáró repülőgép meglehetősen egyszerű sémáját hajtották végre, amely megmutatta a szükséges képességeket. Ezeknek az elképzeléseknek a fejlődéséről azonban semmit sem tudunk. Valószínű, hogy egy ilyen architektúra csak kis léptékben tud nagy teljesítményt felmutatni. Egy ilyen teljes méretű repülőgép létrehozása rendkívül nehéz lesz, és valószínűtlen, hogy az összes kívánt képességet biztosítja.
Tisztázatlan jövő
Így a Pentagon és különféle szerkezetei nem veszítik el érdeklődésüket a víz alá süllyedő repülőgépek iránt, és időről időre elindítják az ilyen típusú új modellek fejlesztését. Ezeknek a programoknak az eredményei azonban még mindig meglehetősen szerények. Több koncepciót is kidolgoztak és teszteltek a gyakorlatban egy ilyen repülőgépről bizonyos tulajdonságokkal és előnyökkel, de a dolgok nem haladnak tovább. Egyik kutatási cikk sem született újjá teljes értékű projektté, amely tartalékot tartana a jövőbeni gyakorlati alkalmazások számára.
Ennek fő okának a költségek és a lehetséges hasznok meghatározott aránya tekinthető. A tengeralattjáró repülőgépek teljes körű fejlesztését az alapvető lehetőség ellenére továbbra sem tartják megfelelőnek. Ugyanakkor kellő figyelmet fordítanak az ezen a területen végzett kutatásokra és az ígéretes megoldások keresésére. Emellett továbbra is bizonytalan a szokatlan minták lehetséges helye a légierőnél vagy a haditengerészetnél. A hagyományos megjelenésű egyéb eszközökkel és rendszerekkel szembeni előnyeik szintén megkérdőjelezhetők.
Így a múltban és most is a merülő repülőgépek területén minden új projekt fő eredménye a tudományos, tervezési és gyakorlati tapasztalat. Az, hogy valódi projektekben fogják-e használni, a potenciális ügyféltől függ. Eddig az ígéretes technológiák iránti érdeklődés mellett az amerikai haditengerészet és légierő inkább a hagyományos megoldásokkal boldogul.
Információk