Teoria, praktyka i perspektywy. Amerykańskie projekty samolotów podwodnych
Jedna z opcji dla samolotu podwodnego z NSWC Carderock
Przez wiele dziesięcioleci regularnie pojawiały się różne projekty i koncepcje samolotów podwodnych - pojazdów zdolnych naprzemiennie wykonywać lot aerodynamiczny i nurkowanie. Ze względu na obiektywne ograniczenia i trudności żaden projekt tego typu nie znalazł praktycznego zastosowania. Jednak badania w tej dziedzinie trwają nadal, a wiodącą rolę w nich odgrywają Stany Zjednoczone. Ich floty wykazują duże zainteresowanie pojazdami nietypowej klasy.
Obiektywne trudności
Każdy projekt podwodnego statku powietrznego napotyka na szereg obiektywnych trudności. Połączenie dwóch fundamentalnie różnych funkcji zawsze komplikuje projekt, aż do utraty zdolności jednej z nich. Podobne zawiłości obserwujemy w kontekście płatowca, elektrowni, przedziału ładunkowego itp.
Pod koniec XNUMX roku organizacja Naval Surface Warfare Center Carderock Division z US Navy przeprowadziła kolejny projekt badawczy dotyczący samolotów podwodnych. Sformułował dokładny zakres zadań i problemów typowych dla tego typu projektów, a także zaproponował opcje ich rozwiązania w oparciu o aktualne technologie. Co ważne, na końcowym etapie prac badawczo-rozwojowych takie propozycje zostały potwierdzone testami modeli w skali.
Układ urządzenia firmy NSWC Carderock
Samolot podwodny potrzebuje lekkiego i mocnego szybowca, który może latać w powietrzu i wytrzymać ciśnienie wody na głębokościach roboczych. Ponadto musi zapewnić wszystkie niezbędne urządzenia i przegródki. Samolot potrzebuje więc dużych zbiorników paliwa, a okręt podwodny potrzebuje zbiorników balastowych.
Poważnym problemem jest rozwój elektrowni. Ukryte nurkowanie i latanie w powietrzu to zasadniczo różne procesy dla różnych systemów napędowych. W rezultacie aparat musi mieć dwa oddzielne silniki lub jakiś połączony system.
Należy spodziewać się znanych trudności w tworzeniu kompleksu wyposażenia pokładowego. Samoloty podwodne potrzebują specjalnych środków nawigacji i komunikacji, które mogą pracować naprzemiennie w różnych warunkach. Ten czynnik należy również wziąć pod uwagę przy tworzeniu kompleksu broni, przedziałów ładunkowych itp.
Hydropłat
Najciekawsza i najbardziej dopracowana wśród nowoczesnych projektów jest koncepcja utworzona w 2010 roku przez amerykańską NSWC w ramach wspomnianych badań. Celem tej pracy było określenie możliwości stworzenia samolotu podwodnego zdolnego do startu z platformy przybrzeżnej, lotu 400 mil w powietrzu i 12 mil morskich pod wodą, a następnie lądowania pływaków bojowych. Następnie trzeba było wrócić na platformę. Czas pobytu pod wodą ustalono na 3 dni.
Makieta startuje z wody. Zdjęcie z raportu NSWC Carderock
Układ „latających skrzydeł” z wystającym kadłubem o dużej objętości, skośną krawędzią natarcia i silnikami na górnej i dolnej powierzchni uznano za optymalny. Skrzydło przeznaczono na czołgi i czołgi o różnym przeznaczeniu. Elektrownia zawierała parę silników turbowentylatorowych do lotu i kolumnę śmigła z silnikiem elektrycznym do pływania. Wewnątrz kadłuba i skrzydła można było umieścić kabinę dla dwóch członków załogi oraz oddzielny przedział dla sześciu spadochroniarzy. Do startu i lądowania oferowali specjalne podwozie narciarskie.
NSWC Carderock pracowała nad dwiema wersjami samolotu podwodnego. Większy miał rozpiętość skrzydeł około. 33 m o długości ok. 10 m. Jego szacunkowa masa wynosiła 17,7 t. Prędkość przelotową określono na 200 mil na godzinę w powietrzu i 6 węzłów pod wodą; inne parametry musiały pasować do oryginalnej pracy.
Zgodnie z tymi pomysłami zbudowano kilka makiet. Z ich pomocą opracowali lot w powietrzu oraz tryby startu i lądowania. Zbadano również specyfikę nurkowania i pracy na płytkich głębokościach. Największe trudności, z oczywistych względów, powodowały problemy z przechodzeniem z jednego środowiska do drugiego. Niemniej jednak udało się znaleźć optymalne opcje komponentów i zespołów, a także stworzyć najwygodniejsze metody wykonywania różnych procesów.
Produkt Flimmer w locie. Zdjęcia NRL
Na podstawie wyników tych badań NSWC Carderock określiła fundamentalną możliwość stworzenia zatapialnego samolotu towarowo-pasażerskiego w oparciu o dostępne technologie. Jednak, o ile wiadomo, ten R&D nie został opracowany, a proponowany wygląd nie został wykorzystany w rzeczywistych projektach. Za granicą krążą jednak pogłoski o ewentualnym rozpoczęciu prac rozwojowych, które na razie pozostają tajemnicą.
Szybowiec morski
W połowie lat dwudziestych Biuro Badań Morskich (ONR) i Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej (NRL) zademonstrowały nowe warianty samolotów podwodnych przystosowane do określonych zadań. Zaproponowano zastosowanie podobnych produktów do wzmocnienia obrony przeciw okrętom podwodnym.
Jako pierwszy pojawił się Flimmer (pochodzący z Flyer i Swimmer - „flyer” i „swimmer”) z NLR. Był to samolot bezogonowy z rozwiniętym kadłubem w kształcie wrzeciona i silnym skośnym skrzydłem z kilami na końcach. W ogonie znajdowało się śmigło pchające. Później pojawił się produkt Flying Sea Glider z normalną aerodynamiczną konfiguracją z prostym skrzydłem i pełnoprawnym ogonem. To urządzenie było przeznaczone do lotu szybowcowego i nie posiadało silnika.
Koncepcja Flimmera / Flying Sea Glider polegała na wykorzystaniu warkot- okręty podwodne jako broń przeciw okrętom podwodnym. Taki produkt powinien zostać zrzucony przez lotniskowiec i przelecieć nad morzem, szukając podwodnego celu. Po jego znalezieniu UAV powinien rozbryzgać się i zejść pod wodę. Następnie celuje w wrogi okręt podwodny i uderza w niego swoją głowicą. Pierwsza wersja Flimmera była zdolna do samodzielnego lotu i pływania. Flying Sea Glider miał działać na zasadzie podwodnego szybowca i poruszać się pod wodą tylko dzięki zgromadzonej energii.
Wczesna wersja Flying Sea Glider. Zdjęcie wykonawczy rządu USA
W latach 2015-18 dwie wersje dronów podwodnych zostały przetestowane i potwierdziły ich zdolność do rozwiązywania przydzielonych zadań. Należy zauważyć, że proponowana koncepcja zwalczania okrętów podwodnych UAV znacznie uprościła rozwój projektu. Dwa produkty z ONR i NRL muszą lecieć „w jedną stronę”. Wyjście z wody i start nie są przewidziane.
Kurs na uproszczenie
W 2018 roku specjaliści z University of North Carolina opublikowali informacje o swojej pracy badawczej na temat bezzałogowego okrętu podwodnego na zlecenie DARPA. Aparatura lotnicza „inspirowana ptakami morskimi” przeszła niezbędne testy i pomyślnie zademonstrowała zdolność do pracy w dwóch środowiskach i przejścia między nimi.
Urządzenie to zostało zbudowane w normalnej konfiguracji aerodynamicznej o rozpiętości skrzydeł wynoszącej 1,42 m. Długość produktu wynosi 1,32 m. W przedniej części kadłuba w kształcie wrzeciona umieszczono silnik elektryczny ze śmigłem do lotu. Centralną głośność oddano na baterie i sterowanie. W ogonie kadłuba, przed rurową belką, znajdował się silnik do poruszania się pod wodą. Za pomocą długiego wału obrócił śmigło zamontowane wewnątrz ogona.
Lądowanie na wodzie odbywało się z dużym kątem natarcia w celu zmniejszenia siły uderzenia. Po tym, używając zwykłych powierzchni sterowych, UAV mógł nurkować. Procedura startu rozpoczęła się na pewnej głębokości. Urządzenie zajęło pozycję pionową i zaczęło się wznosić dzięki silnikowi śmigła. Unosząc nos nad powierzchnię, dron włączył silnik.
Z wody startuje bezzałogowy statek powietrzny „inspirowany ptakami morskimi”. Zdjęcie: Uniwersytet Karoliny Północnej
W projekcie University of North Carolina i DARPA wdrożono dość prosty schemat samolotu podwodnego, pokazujący niezbędne możliwości. Jednak nic nie wiadomo o rozwoju tych pomysłów. Jest prawdopodobne, że taka architektura może wykazywać wysoką wydajność tylko na małą skalę. Stworzenie pełnowymiarowego samolotu tego typu będzie niezwykle trudne i mało prawdopodobne, aby zapewnił wszystkie pożądane możliwości.
Niejasna przyszłość
Pentagon i jego różne konstrukcje nie tracą więc zainteresowania zanurzaniem samolotów i od czasu do czasu rozpoczynają prace nad nowymi tego typu modelami. Jednak wyniki tych programów są nadal dość skromne. Opracowano i przetestowano w praktyce kilka koncepcji takiego samolotu o określonych cechach i zaletach, ale sprawy nie idą dalej. Żaden z artykułów naukowych nie odrodził się w pełnoprawnym projekcie z rezerwą na przyszłe zastosowania praktyczne.
Za główny powód tego można uznać określony stosunek kosztów do możliwych korzyści. Rozwój samolotów podwodnych na pełną skalę, pomimo fundamentalnej możliwości, jest nadal uważany za niewłaściwy. Jednocześnie poświęcają wystarczająco dużo uwagi badaniom w tym obszarze i poszukiwaniu obiecujących rozwiązań. Ponadto możliwe miejsce nietypowych próbek w Siłach Powietrznych lub Marynarce Wojennej pozostaje niepewne. Wątpliwa jest również ich przewaga nad innymi środkami i systemami o tradycyjnym wyglądzie.
Tak więc, zarówno w przeszłości, jak i obecnie, głównym rezultatem wszystkich nowych projektów w dziedzinie samolotów podwodnych jest doświadczenie naukowe, projektowe i praktyczne. To, czy znajdzie zastosowanie w realnych projektach, zależy od potencjalnego klienta. Jak dotąd, przy całym zainteresowaniu zaawansowanymi technologiami, US Navy i Siły Powietrzne wolą zadowolić się tradycyjnymi rozwiązaniami.
informacja