Серия «История техники»

Именно по этим хвостам зачастую удаётся узнать перевозчика раньше, чем становится видно название на борту. Такое распределение цвета кажется дизайнерской привычкой, однако за ним стоят вполне практические расчёты.

Белый корпус тоже окрашен

Впечатление, будто у пассажирского самолёта красят только хвост, обманчиво. Белая поверхность фюзеляжа — основного корпуса, в котором находятся кабина экипажа и пассажирский салон, — обычно представляет собой полноценное лакокрасочное покрытие. Цвета, надписи и эмблемы вместе образуют ливрею: так называют внешнее оформление воздушного судна.

Под видимым цветным слоем располагаются другие материалы. Сначала поверхность подготавливают, затем наносят грунт, который помогает краске держаться и, в зависимости от состава и основания, защищает металл от коррозии. Дальнейшая последовательность зависит от выбранной системы: например, поверх цветной основы может наноситься прозрачный защитный лак. Получается не просто рисунок, а покрытие с несколькими задачами.

Во время эксплуатации оно сталкивается с солнечным излучением, осадками, перепадами температуры и техническими жидкостями. Для металлической обшивки важна защита от коррозии, для композитных деталей — в том числе защита полимерного связующего от ультрафиолета. Композит состоит из армирующих волокон и удерживающего их материала, поэтому его поверхность тоже нельзя считать неуязвимой.

Светлая поверхность меньше нагревается на солнце

У белого фюзеляжа есть понятное физическое преимущество. При сопоставимых обычных покрытиях светлая поверхность отражает больше солнечного излучения, а тёмная поглощает больше энергии и сильнее нагревается. Особенно заметна разница на стоянке, когда самолёт подолгу находится под прямым солнцем.

Нагретая обшивка передаёт часть тепла внутрь. Между ней и салоном есть теплоизоляция, поэтому температура пассажирского пространства не повторяет температуру наружной поверхности, но дополнительный приток тепла всё равно приходится учитывать. Светлая окраска помогает уменьшить эту нагрузку. При этом она не заменяет кондиционирование: на условия в салоне также влияют остекление, открытые двери, число людей и работа оборудования.

Однако видимый цвет не рассказывает о тепловых свойствах всё. Существуют специальные покрытия, которые уменьшают поглощение солнечной энергии даже при тёмной окраске. Например, некоторые пигменты пропускают ближнее инфракрасное излучение к отражающему нижнему слою. Такие решения позволяют расширить палитру, сохраняя контроль над нагревом.

Почему эмблема оказалась на хвосте

Заметная вертикальная часть хвостового оперения состоит из неподвижного киля и расположенного сзади руля направления. Киль помогает самолёту сохранять устойчивость по направлению, а руль позволяет отклонять нос вправо и влево. Для дизайнера эта часть самолёта одновременно служит удобной площадкой под крупный фирменный знак.

Причину легко понять по устройству аэропортовой стоянки. Нижнюю часть борта могут закрывать автобусы, багажные тележки и другая техника, переднюю — телетрап. Вертикальное оперение возвышается над большей частью этого окружения. Его широкая боковая поверхность подходит для крупного рисунка, который не приходится подстраивать под ряд иллюминаторов.

Название авиакомпании на длинном фюзеляже лучше читается при взгляде сбоку с подходящего расстояния. Крупный знак или характерное сочетание цветов на хвосте можно различить, когда буквы ещё слишком мелкие. Это не делает хвост видимым с любого ракурса, но даёт ему преимущество во многих обычных ситуациях на земле.

Экономят на сложности, а не на белизне

Авиационная краска добавляет самолёту массу. Слой кажется тонким, но площадь поверхности велика: у крупного лайнера масса готового покрытия может исчисляться сотнями килограммов. Этот вес приходится перевозить на каждом рейсе, поэтому производители стараются получить необходимую защиту при минимальной допустимой толщине.

Отсюда возникает популярное, но неточное объяснение: белые самолёты якобы легче, потому что белая краска всегда весит меньше цветной. Универсального правила здесь нет. Масса зависит от состава материала, площади нанесения, толщины и количества слоёв. Имеет значение и укрывистость — способность краски перекрывать цвет основания без многократного нанесения.

Однотонный синий фюзеляж необязательно окажется тяжелее белого со сложной многослойной графикой. Экономия появляется прежде всего там, где выбранная технология позволяет сократить расход материалов и число операций. Белая основа с ограниченным количеством декоративных элементов часто удобна именно своей простотой.

Для сложного рисунка поверхность размечают, закрывают отдельные участки масками и последовательно наносят цвета. Чем больше переходов, мелких деталей и совмещаемых контуров, тем труднее выполнить работу и впоследствии восстановить повреждённый участок. Стоимость определяется не только банками краски, но и трудом специалистов, занятостью окрасочного ангара и временем, которое самолёт проводит вне расписания.

Покрытие должно быть удобным в обслуживании

Белая поверхность хорошо показывает тёмные потёки, загрязнения и некоторые следы повреждения покрытия. Для внешнего осмотра это полезно: контрастный след проще заметить и проверить. Но белый фюзеляж не превращается в готовую карту всех неисправностей.

Трещина может находиться под краской, коррозия — развиваться в скрытом соединении, а повреждение композита — быть гораздо больше, чем кажется снаружи. Поэтому визуальный осмотр дополняют предусмотренными для конкретной конструкции проверками, в том числе инструментальными. Цвет помогает увидеть отдельные признаки проблемы, но не заменяет диагностику.

Со временем покрытие теряет блеск, загрязняется и изнашивается. Срок его обновления зависит от условий эксплуатации, применённых материалов и требований владельца. Перед полной перекраской старые слои удаляют или подготавливают по установленной технологии, затем проверяют поверхность и восстанавливают защиту. Бесконечно наносить новую краску поверх прежней нельзя: это увеличивает толщину и массу покрытия.

Есть и коммерческая сторона. Самолёты служат десятилетиями и за это время могут сменить нескольких операторов, особенно если передаются в аренду. Нейтральная светлая основа способна упростить смену оформления: при хорошем состоянии совместимого покрытия иногда достаточно обновить надписи и фирменные элементы. Это не гарантирует, что полной перекраски удастся избежать, но оставляет больше возможностей, чем рисунок, занимающий весь корпус.

Почему некоторые авиакомпании выбирают цветной фюзеляж

Сочетание белого корпуса и яркого хвоста — распространённый компромисс, а не обязательное правило. Авиакомпания может решить, что необычная окраска принесёт достаточно узнаваемости, чтобы оправдать её нанесение и обслуживание. Тогда главным фирменным знаком становится весь самолёт.

У KLM характерный голубой цвет занимает значительную часть фюзеляжа. Для особого Boeing 777 перевозчик соединил его с оранжевой передней частью корпуса. Lufthansa, обычно использующая белый фюзеляж, для юбилейного оформления к столетию выбрала тёмно-синий фон с огромным белым журавлём. Такие примеры показывают, что цветная поверхность вполне совместима с эксплуатацией пассажирского лайнера.

Белый фюзеляж и цветной хвост позволяют совместить несколько задач без чрезмерно сложного оформления. Большая часть поверхности получает практичный светлый фон, а наиболее заметная вертикальная часть — узнаваемый знак. Поэтому над аэропортовыми стоянками снова и снова появляется знакомый ряд ярких хвостов: авиакомпаниям достаточно сравнительно небольшого участка, чтобы похожие по форме самолёты обрели собственное лицо.

Проблему решили необычным способом. В качестве багажного отделения предложили считать топливный бак, который в пустом состоянии теоретически мог вместить чемодан установленного размера. Перевозить вещи рядом с бензином никто не собирался. Это была формальная трактовка регламента, позволившая чистокровному гоночному прототипу соответствовать требованиям, установленным для дорожного автомобиля.

Когда гоночные машины начали притворяться серийными

Toyota GT-One, также известная под заводским индексом TS020, создавалась для участия в гонке «24 часа Ле-Мана». Разработкой занималось европейское подразделение Toyota Team Europe в Кёльне, ранее отвечавшее за раллийную программу компании.

В 1990-х годах категория GT1 переживала стремительное техническое развитие. Изначально в ней должны были выступать гоночные версии дорожных спортивных автомобилей. Производитель выпускал серийную модель, а затем приспосабливал её к соревнованиям: облегчал кузов, форсировал двигатель, изменял подвеску и устанавливал развитое аэродинамическое оперение.

Однако формулировки регламента позволяли действовать в обратном порядке. Компания могла сначала разработать гоночную машину, а затем изготовить несколько формально дорожных экземпляров для омологации — процедуры, подтверждавшей соответствие модели требованиям выбранной категории.

Этой возможностью воспользовались Mercedes-Benz, Porsche, Nissan и другие участники. Автомобили GT1 постепенно превратились в прототипы, лишь внешне сохранявшие признаки дорожных моделей. Их оснащали фарами, указателями поворота, пассажирским сиденьем и другим обязательным оборудованием, но для повседневных поездок они практически не предназначались.

Toyota Motorsport построила два дорожных экземпляра GT-One. Один остался в Германии, другой отправился в Японию. Обе машины использовались для омологации и в свободную продажу не поступили.

Зачем гоночному автомобилю понадобился чемодан

Требование о багажном отделении должно было отделять дорожные автомобили от специализированных гоночных конструкций. Если машина считалась пригодной для обычной эксплуатации, в ней предполагалось место не только для водителя и пассажира, но и для их вещей.

Вместимость багажника определялась не привычным объёмом в литрах. Регламент предусматривал стандартизированный чемодан, который должен был помещаться в отведённое пространство. Такая проверка позволяла оценить практичность отделения независимо от сложности его формы.

Для обычного купе выполнение этого условия не представляло проблемы. Багаж можно было разместить под передним капотом или за сиденьями. Однако автомобили GT1 конца 1990-х лишь формально относились к дорожным моделям. Их внутреннее пространство занимали силовые элементы кузова, двигатель, трансмиссия, системы охлаждения, топливное оборудование и аэродинамические каналы.

Mercedes-Benz ранее воспользовалась труднодоступной полостью под задней частью кузова. Такое пространство формально подходило для багажа, хотя пользоваться им в повседневной жизни было бы неудобно. Toyota выбрала ещё более радикальную трактовку правил и отказалась от отдельного отсека.

Почему в GT-One не нашлось места для багажника

Компоновка Toyota GT-One была рассчитана прежде всего на эффективность на гоночной трассе. В основе автомобиля находился лёгкий углепластиковый монокок. Двигатель располагался позади кабины, а кузов направлял воздушные потоки вокруг колёс, через радиаторы и под днище.

Полноценный багажник потребовал бы увеличить размеры кузова либо пожертвовать пространством, занятым агрегатами. Дополнительный отсек мог изменить форму кормы, сократить площадь аэродинамических каналов или затруднить доступ к механизмам.

Даже небольшое ухудшение характеристик имело значение. Гонка в Ле-Мане продолжается сутки, за которые автомобиль проходит несколько тысяч километров. Незначительное увеличение сопротивления воздуха на каждом круге оборачивается потерянным временем, дополнительным расходом топлива и повышенной нагрузкой на двигатель.

Поэтому конструкторы не стали искать место, куда владелец гипотетической дорожной GT-One действительно мог бы положить вещи. Вместо этого они сосредоточились на буквальном содержании требования: внутри автомобиля должен существовать объём, достаточный для размещения чемодана.

Пустой бензобак стал формальным багажником

Подходящая по размерам ёмкость уже находилась внутри автомобиля — это был топливный бак. Во время гонки он выполнял своё прямое назначение, но при омологационной проверке рассматривался в пустом состоянии.

Согласно наиболее распространённому описанию этой истории, инженеры Toyota указали, что внутреннего объёма бака достаточно для стандартного чемодана. Регламент требовал наличия подходящего пространства, но не определял достаточно точно его доступность и возможность использования одновременно с другими системами машины.

Технические коллегия судей приняли такую трактовку. В результате бак получил две совершенно разные функции: реальную — хранить топливо во время движения, и формальную — считаться багажным пространством при проверке автомобиля.

Это не означало, что в кузове предусмотрели специальный багажный люк или приспособили бак для безопасной перевозки вещей. Чемодан нельзя было поместить внутрь перед поездкой, а затем заправить автомобиль. Речь шла только о геометрической вместимости пустой ёмкости.

Подробный протокол той омологационной проверки в открытом доступе не опубликован. Эпизод известен преимущественно по более поздним автомобильным публикациям, которые сходятся в главном: Toyota убедила судей засчитать пустой топливный бак в качестве требуемого пространства для багажа.

Что представляла собой Toyota GT-One

Отказ от отдельного багажника позволил сохранить бескомпромиссную конструкцию автомобиля. GT-One проектировали под руководством французского инженера Андре де Кортанца, имевшего опыт создания машин для ралли и гонок на выносливость.

Монокок изготовили из углепластика и алюминиевых сотовых панелей. Масса гоночной версии составляла около 900 килограммов. Позади пилота находился глубоко модернизированный 3,6-литровый двигатель V8 с двумя турбокомпрессорами, развивавший приблизительно 600 лошадиных сил. Мощность передавалась на задние колёса через шестиступенчатую секвентальную коробку передач.

Кузов отличался длинной кормой, крупным задним антикрылом и большими каналами в передних крыльях. Воздух, попадавший в колёсные ниши, выходил через отверстия в верхней части кузова. Это уменьшало давление под передними крыльями и повышало устойчивость машины на высокой скорости.

Автомобиль полностью проектировали с использованием систем автоматизированного проектирования. При разработке учитывали особенности трассы Сарта, где медленные повороты сочетаются с длинными прямыми. Машине требовалась достаточная прижимная сила, но чрезмерное аэродинамическое сопротивление снижало скорость и увеличивало расход топлива.

Дорожная GT-One отличалась от гоночной версии обязательным оборудованием и некоторыми настройками, однако оставалась неудобной для повседневной эксплуатации. Низкий кузов затруднял движение по обычным дорогам, тесный салон был окружён элементами монокока, а обзорность и посадка подчинялись требованиям трассы.

Первая попытка закончилась незадолго до финиша

В 1998 году Toyota привезла в Ле-Ман три GT-One. Автомобили сразу продемонстрировали высокую скорость: один из них занял второе место в квалификации, а во время гонки команда долго сохраняла шансы на победу.

Суточный марафон проверяет не только скорость. Трансмиссия, двигатель, тормоза и подвеска часами работают под высокой нагрузкой, а пилотам приходится двигаться ночью, в плотном трафике и при меняющейся погоде. Даже небольшая неисправность способна перечеркнуть результат почти завершённой гонки.

Два экипажа Toyota выбыли после аварии и технических проблем. Одна из машин сошла из-за неисправности трансмиссии незадолго до финиша. Единственная оставшаяся GT-One завершила гонку на девятом месте.

Несмотря на результат, стало очевидно, что Toyota создала один из быстрейших автомобилей пелотона. Одновременно проявилась основная проблема категории GT1: участники уже не дорабатывали серийные купе, а строили дорогостоящие прототипы, существование которых оправдывалось несколькими омологационными экземплярами.

После изменения правил багажник больше не требовался

К сезону 1999 года прежнюю категорию LMGT1 заменили классом LMGTP для закрытых гоночных прототипов. Машинам больше не требовалось изображать дорожные автомобили, поэтому исчезла и необходимость доказывать наличие багажного отделения.

Toyota доработала аэродинамику GT-One, уменьшила разрешённый объём топливного бака и повысила надёжность конструкции. В квалификации две машины команды заняли первый ряд стартового поля.

Во время гонки два экипажа сошли после аварий. Оставшаяся GT-One под управлением Укё Катаямы, Тосио Судзуки и Кэйити Цутии начала преследовать лидировавшую BMW V12 LMR. Японский экипаж установил быстрейший круг, однако поздний прокол лишил его возможности провести решающую атаку. Toyota пересекла финиш второй.

После сезона 1999 года программу GT-One закрыли. Компания начала подготовку к участию в Формуле-1, а TS020 больше не вышла на старт «24 часов Ле-Мана».

Опытная партия насчитывала 47 машин. Их не продавали частным владельцам: электрофургоны направили в разные организации для проверки в повседневной работе. Проект должен был показать, способен ли электрический автомобиль обслуживать городские маршруты и оставаться полноценным грузовым транспортом.

Электромобиль для городских служб

Работы по электротранспорту на АвтоВАЗе начались не как попытка создать необычный легковой автомобиль. В 1974 году Министерство автомобильной промышленности СССР поставило задачу разработать электромобили для крупных городских хозяйств. На заводе появилось специальное конструкторское подразделение, занимавшееся машиной, приводом, тяговой батареей и зарядным оборудованием.

Наиболее подходящей сферой применения считались короткие развозные маршруты. Служебные машины двигались по известной территории, возвращались на одну базу и не нуждались в высокой скорости. В таких условиях ограниченный пробег между зарядками не был критическим, а отсутствие выхлопа и тихая работа становились преимуществами.

Первый вазовский экспериментальный электромобиль собрали в конце 1974 года. Следующим шагом стала более практичная грузовая модель. В 1975 году завод изготовил два опытных электрофургона на базе ВАЗ-2102. После нескольких лет испытаний конструкцию подготовили к проверке в реальной эксплуатации.

Как универсал превратили в электрический фургон

ВАЗ-2102 выбрали из-за вместительного кузова и освоенного производства. Однако требовалось разместить тяжёлые аккумуляторы и силовую аппаратуру, сохранив развесовку и прочность машины.

ВАЗ-2801 сделали двухместным. Заднюю часть превратили в грузовой отсек, боковые окна закрыли гофрированными панелями, а задние боковые двери убрали. Справа находился люк для доступа к батарее, ещё один съёмный элемент — в передней части кузова. Некоторые машины получили крупную надпись «Электро» на бортах.

Аккумуляторы опирались на встроенную алюминиевую раму, разгружавшую серийный кузов. Часть батареи находилась под капотом, часть — впереди грузового отсека. Это помогало распределить вес, но отнимало полезное пространство.

Электродвигатель постоянного тока ПТ-125 мощностью 25 киловатт позволял разгоняться до 87 километров в час — для городского фургона этого было достаточно.

Что могла никель-цинковая батарея

ВАЗ-2801 получил никель-цинковую батарею НЦ-125 ёмкостью 125 ампер-часов. Комплект весил около 380 килограммов и составлял значительную часть массы небольшого автомобиля.

При движении с постоянной скоростью 40 километров в час расчётный пробег достигал 110 километров. Эту цифру нельзя воспринимать как гарантированный результат на любом маршруте. Частые разгоны, остановки, груз, температура воздуха и техническое состояние батареи сокращали фактическую дальность. Поэтому машину ориентировали на заранее известные городские рейсы, после которых она могла вернуться к месту зарядки.

Фургон мог двигаться в обычном городском потоке и выполнять сменное задание без бензина. Проблема скрывалась не в максимальной скорости, а в том, сколько полезного автомобиля оставалось после установки батареи.

Зачем понадобились именно 47 машин

Один или два прототипа позволяли проверить расчёты, но не показывали, как техника поведёт себя при ежедневной работе. Поэтому в 1980-1981 годах АвтоВАЗ изготовил опытную партию из 47 электромобилей. Такого количества хватало, чтобы распределить машины между несколькими организациями и собрать данные о разных режимах эксплуатации.

ВАЗ-2801 отправили в Москву, Тольятти, Киев и Миргород. Электрофургоны работали в транспортных и городских службах, на предприятиях бытового обслуживания и на курорте. Несколько экземпляров остались на АвтоВАЗе: по территории главного конвейера они развозили горячее питание к рабочим местам.

Такое применение соответствовало возможностям машины: ограниченная территория, повторяющиеся маршруты и постоянное место зарядки. Одновременно эксплуатация позволяла оценить удобство погрузки, пробег под нагрузкой, обслуживание и влияние тяжёлой батареи на кузов и ходовую часть.

Почему электрические «Жигули» не стали массовыми

Главный недостаток ВАЗ-2801 определялся самим способом его создания. Электромобиль получился путём переделки бензинового универсала, а не проектировался с нуля. Батарея массой 380 килограммов занимала часть грузового пространства и уменьшала допустимую массу перевозимого груза. Для легкового автомобиля это означало бы потерю удобства, а для фургона — ухудшение его основной рабочей функции.

Получался инженерный парадокс: машина создавалась для доставки грузов, но значительную долю её возможностей поглощал источник энергии. Электрофургону также требовались специальные аккумуляторы, силовая электроника, зарядное оборудование и подготовленное обслуживание. Бензиновый ВАЗ-2102 можно было быстро заправить и отправить на любой маршрут.

Опытная партия подтвердила работоспособность ВАЗ-2801, но также показала: для массового выпуска требовались более лёгкие батареи либо новый кузов, изначально рассчитанный на их размещение.

Что АвтоВАЗ сделал после ВАЗ-2801

История ВАЗ-2801 не закончилась внезапным отказом от электротранспорта. Ещё в 1977 году при дизайн-центре завода создали бюро электромобилей. После испытаний переделанного универсала конструкторы сосредоточились на машинах оригинальной компоновки.

Один из вариантов ВАЗ-2802 получил собственную грузовую платформу и детали из алюминиевых сплавов, позволявшие уменьшить массу. В следующем проекте, ВАЗ-2702, аккумуляторные контейнеры разместили под полом, а развесовку рассчитывали вместе со всей конструкцией автомобиля. Так инженеры пытались вернуть электрофургону грузоподъёмность, которую ВАЗ-2801 терял из-за батареи.

Поэтому 47 электрических «Жигулей» были не забытым конкурентом будущих массовых электрокаров, а большим эксплуатационным экспериментом. Они доказали, что электрический фургон может ежедневно работать на коротких маршрутах, и одновременно выявили главный предел ранней технологии: тяжёлую батарею нельзя без серьёзных потерь встроить в кузов, созданный для бензиновой машины. Именно ради этого ответа АвтоВАЗу и понадобилась партия, заметно превосходившая несколько выставочных прототипов.

Большинство тяжёлых пассажирских самолётов обходятся двумя или четырьмя двигателями, тогда как советскому аппарату, летавшему всего в нескольких метрах над водой, понадобилось сразу восемь.

Причина заключалась не только в массе и не только в стремлении разогнать экраноплан до высокой скорости. Самым сложным этапом для «Луня» был выход из воды. Пока экранный эффект ещё не возник, многотонная машина должна была преодолеть огромное сопротивление воды и разогнаться до скорости, при которой крыло начинало уверенно поддерживать её над поверхностью. Восемь двигателей одновременно создавали тягу и помогали приподнимать корпус, направляя поток воздуха под крыло.

Ракетный корабль, способный летать

Проект 903 «Лунь» разрабатывался в ЦКБ по судам на подводных крыльях имени Р. Е. Алексеева как ударный ракетоносец. Он должен был перемещаться значительно быстрее обычных кораблей и подходить к цели на высоте нескольких метров, где дальность его обнаружения корабельными радиолокаторами ограничивалась радиогоризонтом и помехами от поверхности моря

На верхней части корпуса разместили шесть пусковых контейнеров противокорабельных ракет «Москит». Вместе с вооружением, топливом, оборудованием и экипажем максимальная взлётная масса экраноплана достигала примерно 380 тонн. При этом аппарат мог развивать скорость около 500 километров в час.

Внешне «Лунь» напоминал самолёт с непропорционально коротким и широким крылом. Однако его корпус имел обводы лодки, водонепроницаемые отсеки и днище, рассчитанное на движение по воде. По существу, конструкторам требовалось соединить в одной машине качества быстроходного судна и тяжёлого летательного аппарата.

Самая большая нагрузка возникала до полёта

Самолёт разгоняется по твёрдой взлётно-посадочной полосе на колёсах, создающих сравнительно небольшое сопротивление. «Лунь» начинал движение, находясь в воде. С ростом скорости его корпус сталкивался с гидродинамическим сопротивлением, которое намного превосходило сопротивление воздуха.

Сначала аппарат двигался как тяжёлая моторная лодка. Затем корпус переходил в режим глиссирования и постепенно поднимался над водой. Только после достаточного разгона крыло начинало создавать подъёмную силу, необходимую для устойчивого движения на экране.

Возникала сложная инженерная задача. Чтобы уменьшить сопротивление воды, экраноплан следовало как можно раньше приподнять. Но для появления аэродинамической подъёмной силы ему уже требовалась высокая скорость. Обычного горизонтального разгона было недостаточно: значительная часть тяги расходовалась бы на преодоление сопротивления корпуса, а не на дальнейшее увеличение скорости.

Именно этот переходный режим во многом определил размеры силовой установки «Луня».

Реактивные струи направлялись под крыло

Восемь двухконтурных турбореактивных двигателей НК-87 разместили на пилоне в передней части корпуса. Каждый из них развивал тягу около 13 тонн-сил, поэтому суммарная тяга установки превышала 100 тонн-сил.

На взлёте сопла отклонялись вниз, направляя реактивные струи под переднюю часть крыла. Одновременно выпускались крупные закрылки. Вместе с концевыми шайбами крыла они ограничивали растекание воздуха в стороны, благодаря чему под крылом повышалось давление.

Такой поддув создавал дополнительную подъёмную силу ещё до полноценного появления экранного эффекта. Корпус частично разгружался, уменьшалась площадь его соприкосновения с водой, а вместе с ней снижалось гидродинамическое сопротивление. Установленное под днищем гидролыжное устройство также помогало выдерживать нагрузки при разгоне и контакте с волнами.

«Лунь» не превращался при этом в судно на обычной воздушной подушке. Двигатели не удерживали всю массу аппарата неподвижно над поверхностью. Их поток лишь помогал экраноплану перейти из водоизмещающего положения к глиссированию, набрать скорость и выйти на расчётный режим.

Экран начинал работать только после разгона

Экранный эффект возникает, когда крыло движется на небольшой высоте над землёй или водой. Поверхность ограничивает движение воздушного потока вниз, давление под крылом возрастает, а образование концевых вихрей ослабевает. В результате увеличивается подъёмная сила и уменьшается индуктивное сопротивление.

Чем ближе крыло находится к поверхности, тем заметнее этот эффект. «Лунь» летал преимущественно на высоте от одного до нескольких метров. В таком положении его широкое крыло работало эффективнее, чем на большой высоте, а для поддержания полёта требовалось меньше энергии.

Но воспользоваться этим преимуществом можно было только после разгона. Пока аппарат медленно двигался по воде, набегающий поток оставался слишком слабым. Поэтому силовую установку рассчитывали прежде всего на короткий, но исключительно тяжёлый переход от плавания к полёту.

После выхода на экран сопла двигателей переводились в горизонтальное положение. Теперь реактивная струя уже не нагнеталась под крыло, а толкала аппарат вперёд. Необходимая тяга уменьшалась, поскольку корпус больше не соприкасался с водой, а крыло работало в благоприятном режиме.

Почему двигателей было именно восемь

Большое количество НК-87 обеспечивало не только требуемую суммарную тягу. Восемь сопел позволяли распределить поток по значительной ширине крыла. Если бы мощная струя поступала лишь из одной или двух точек, давление под крылом распределялось бы менее равномерно, а эффективность поддува снижалась.

По четыре двигателя находились с каждой стороны от продольной оси. Такая компоновка позволяла создавать относительно симметричный поток и управлять тягой по бортам. При отказе одного двигателя общая тяга уменьшалась не столь резко, как при отказе одной из двух или четырёх более мощных установок, хотя нарушение симметрии всё равно требовало немедленной компенсации.

НК-87 был создан на основе семейства двигателей, применявшегося на тяжёлых пассажирских самолётах. Использование нескольких уже освоенных по конструкции агрегатов было практичнее разработки принципиально нового двигателя с вдвое большей тягой. Для экраноплана двигатель адаптировали к специфическим условиям эксплуатации и снабдили системой отклонения выходящего потока.

Таким образом, число восемь определялось сочетанием необходимой тяги, доступных характеристик двигателя и потребности равномерно подавать воздух под широкое крыло.

«Лунь» часто путают с другим экранопланом

Распространено утверждение, что после взлёта шесть или даже все восемь двигателей «Луня» выключались, а движение продолжалось благодаря отдельной маршевой установке на хвосте. Такая схема действительно применялась на экраноплане А-90 «Орлёнок». У него два носовых реактивных двигателя помогали при взлёте, а в полёте основную работу выполнял кормовой турбовинтовой двигатель.

«Лунь» был устроен иначе. Отдельного маршевого двигателя на хвостовом оперении у него не существовало. Передняя группа НК-87 являлась общей силовой установкой для всех этапов движения. На старте двигатели работали с отклонёнными соплами и создавали поддув, а после выхода на экран их поток направлялся назад.

На установившемся режиме максимальная взлётная тяга уже не требовалась. Обороты можно было уменьшать, а режим отдельных двигателей — менять в зависимости от скорости и условий движения. Однако восемь НК-87 не были одноразовым стартовым комплектом: те же двигатели обеспечивали и разгон, и дальнейший полёт.

Воздухозаборники пришлось поднять над водой

Переднее расположение двигателей позволяло направлять струи под крыло до того, как воздух успевал рассеяться. Однако близость к поверхности моря создавала другую проблему — брызги.

Попадание большого количества воды в воздухозаборник нарушает работу компрессора и может вызвать помпаж или повреждение двигателя. Соль после испарения воды оседает на деталях, ускоряя коррозию и загрязняя проточную часть. Особенно опасным был момент разгона, когда корпус поднимал перед собой и по сторонам мощные водяные шлейфы.

Поэтому воздухозаборники установили высоко над корпусом. Носовые обводы отбрасывали основную массу воды в стороны, а поднятая группа двигателей оставалась выше наиболее плотного облака брызг. Полностью устранить воздействие солёной воды было невозможно, поэтому силовая установка всё равно требовала регулярных осмотров, промывки и защиты от коррозии.

Необычный «гребень» из восьми мотогондол оказался результатом сразу нескольких требований: двигатели должны были находиться перед крылом, обеспечивать равномерный поддув и одновременно оставаться как можно дальше от воды.

За огромную тягу приходилось платить

Восемь двигателей увеличивали массу конструкции, расход топлива и объём обслуживания. Каждому агрегату требовались отдельные топливные магистрали, системы управления, крепления и средства контроля. Необходимо было следить за синхронностью работы двигателей и учитывать влияние отказа на устойчивость многотонной машины, летящей в нескольких метрах от волн.

Сама зависимость от экранного эффекта также накладывала ограничения. Высота полёта была сопоставима с высотой морских волн, поэтому состояние поверхности непосредственно влияло на безопасность. Экипаж должен был быстро реагировать на изменение рельефа воды и удерживать аппарат в узком диапазоне высот. Подняться над зоной сильного волнения подобно обычному самолёту «Лунь» не мог: его короткое крыло рассчитывалось именно на полёт у поверхности.

До полноценной серии проект не дошёл. Был построен один законченный ракетный экраноплан, а второй корпус позднее попытались переоборудовать в спасательный аппарат. Прекращение программы объяснялось не одной причиной: сказались высокая стоимость, сложность эксплуатации, ограниченная область применения и сокращение финансирования после распада СССР.

Восемь двигателей не были случайным проявлением инженерного гигантизма. Они позволяли тяжёлому ракетному кораблю решить самую трудную задачу — вырваться из воды и перейти в режим, где поверхность моря уже не мешала движению, а помогала крылу. Необычная силовая установка стала одновременно главным условием полёта «Луня» и наглядным свидетельством сложности всей концепции экраноплана.

Потребность в такой машине возникла в 1970‑е годы, когда разворачивалось освоение месторождений Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Масса отдельных элементов бурового, энергетического и строительного оборудования достигала 35-40 т. Агрегаты приходилось разбирать, везти по зимникам либо строить для них временные дороги, что заметно усложняло и замедляло работы.

Московский вертолётный завод имени М. Л. Миля предложил распределить необходимую подъёмную силу между тремя несущими винтами. В результате появилась необычная схема с тремя гондолами, шестью двигателями и силовым корпусом в форме треугольника. Ми‑32 не дошёл до постройки опытного экземпляра, однако его облик определили полноценные инженерные расчёты и исследования.

Зачем понадобилась грузоподъёмность 55 тонн

В гражданской сфере аппарат должен был перевозить и монтировать крупное оборудование. Готовый модуль можно было забрать на железнодорожной станции или производственной площадке, перенести над труднопроходимой местностью и установить на подготовленное основание.

Серийные Ми‑6 и вертолёты-краны Ми‑10К не могли работать с объектами массой в несколько десятков тонн. Создававшийся Ми‑26 рассчитывался на перевозку до 20 т в кабине или снаружи. Неделимые установки массой 35-40 т оставались за пределами его возможностей, а требование поднять 55 т давало запас для более тяжёлых изделий.

Военным транспортник был нужен для переброски тяжёлой инженерной техники, ракетных комплексов и эвакуации повреждённых машин. Таким образом, его назначение не ограничивалось одной отраслью.

От совместного подъёма к единой машине

В середине 1970‑х годов МВЗ имени Миля и ЦАГИ изучали перевозку одного тяжёлого объекта несколькими вертолётами. Рассматривались общая тросовая система и жёсткая рама, соединявшая две машины. Такой способ требовал исключительно точной координации: даже небольшое расхождение по высоте, скорости или направлению полёта нагружало всю конструкцию.

Более надёжным представлялось объединение нескольких несущих систем под единым управлением. В декабре 1976 года Государственный комитет СССР по науке и технике поручил МВЗ подготовить такое предложение. Документ выпустили в конце 1977‑го, а в декабре 1979 года было решено продолжить разработку транспорта для крупногабаритного промышленного оборудования.

Вместо совершенно нового винта конструкторы взяли за основу агрегаты Ми‑26. Такой подход уже применялся на экспериментальном В‑12, где две несущие системы, восходившие к Ми‑6, установили на поперечном крыле. Для новой машины выбрали три роторные группы, позволявшие выйти на заданные 55 т.

Почему выбрали треугольную компоновку

На предварительном этапе сравнивались две силовые схемы. В варианте «звезда» балки от трёх гондол сходились в одном центральном узле. В варианте «треугольник» они образовывали замкнутый контур, на вершинах которого размещались гондолы: одна спереди и две сзади. Для дальнейшей проработки выбрали второй вариант.

Замкнутый каркас обеспечивал высокую жёсткость и позволял избежать опасного совпадения частот его собственных колебаний с частотой вращения винтов. Для многороторного аппарата это было особенно важно: резонанс мог вызвать значительные переменные нагрузки в длинных соединительных балках.

Силовые элементы предполагалось выполнить в виде труб диаметром около 3 м. В средней части балки имели характерный излом, благодаря которому концы лопастей не приближались к каркасу на опасное расстояние. Расположение одной гондолы впереди и двух сзади уменьшало взаимное влияние воздушных потоков от соседних роторов.

Шесть двигателей и три несущие системы

В каждой гондоле предполагалось установить по два турбовальных двигателя Д‑136, главный редуктор и несущий винт на основе агрегатов Ми‑26. Один Д‑136 развивал на взлётном режиме до 11 400 л. с., поэтому суммарная установленная мощность шести двигателей достигала 68 400 л. с. Работу трёх разнесённых роторных групп должна была согласовывать система синхронизации.

Топливная система состояла из трёх объединённых подсистем, а в передней гондоле размещалась вспомогательная силовая установка. Команды от механического смесителя передавались к гидроусилителям. Шаг каждого винта изменял отдельный гидравлический привод с основным и дублирующим контурами.

Экипаж размещался в передней гондоле и включал двух лётчиков, бортового техника и оператора подвесных работ. Позади основной кабины предусматривался отсек для специалистов, сопровождавших оборудование. Полноразмерный грузовой салон машине не требовался, поскольку оборудование перевозилось снаружи.

Как должна была работать внешняя подвеска

Оборудование крепилось тремя тросами под гондолами — по одному в каждой вершине силового треугольника. Благодаря такому расположению соединительные балки воспринимали главным образом продольное сжатие, а не большой изгибающий момент, который возник бы при единственной центральной точке крепления.

Длина тросов могла изменяться от 5 до 60 м. Механизм позволял захватывать объект на висении или при стоянке на земле, убирать тросы в походное положение, дистанционно определять массу и выполнять аварийный сброс. Для объектов массой более 55 т рассматривалась совместная работа двух машин.

Оператор получал отдельную нижнюю кабину по образцу Ми‑10К. Прямой обзор тросов и монтажной площадки позволял контролировать объект при опускании на фундамент. Для такой работы были важны и подъёмная сила, и точное удержание машины над заданной точкой.

Расчётные размеры и лётные характеристики

Габариты силового корпуса составляли около 40,5 x 36 x 4,3 м. Четырёхопорное шасси состояло из двух передних и двух основных стоек. В зависимости от запаса топлива, перевозимой массы и дальности задания расчётная взлётная масса составляла от 136 до 146 т.

Предполагаемая скорость составляла 200-230 км/ч. Дальность в разных вариантах применения оценивалась от 300 до 1 200 км. Статический потолок должен был достигать 1 000-1 500 м, а практический — около 4 000 м. Эти диапазоны относились к различным вариантам загрузки и запаса топлива.

Исследования проводились с участием ЦАГИ и Московского авиационного института. В аэродинамических трубах изучали сопротивление каркаса и взаимное влияние роторов. Отдельно оценивали прочность балок, уровень вибраций и управляемость аппарата с тяжёлой внешней подвеской.

Почему Ми‑32 остался проектом

К началу 1980‑х годов работа вышла за рамки первоначального предложения. Были рассчитаны аэродинамические, прочностные и пилотажные характеристики, выбраны основные агрегаты и подготовлена подробная компоновка. В 1982 году специалисты МВЗ разработали проект решения ЦК КПСС и Совета министров СССР о создании Ми‑32.

Необходимое постановление принято не было, поэтому изготовление опытного экземпляра не началось. Вертолёт сохранился в проектной документации, расчётных материалах и масштабных макетах. Все указанные характеристики остались расчётными и не проходили проверку в лётных испытаниях.

Ми‑32 стал примером модульного подхода к созданию сверхтяжёлого воздушного крана. Вместо дальнейшего увеличения одного винта конструкторы объединили три освоенных несущих модуля, замкнутый силовой каркас и распределённую внешнюю подвеску. Такая схема предназначалась для конкретной задачи — перевозки цельного 55‑тонного оборудования в районы, где возможности наземного транспорта были ограничены.

Однако в море эта конструкция испытывает нагрузки, которых не бывает на суше: судно кренится с борта на борт, поднимается на волне, резко опускается и получает удары воды.

Особенно тяжело приходится верхним контейнерам. Чем выше находится груз, тем шире траектория его движения во время качки и тем сильнее он стремится сместиться относительно палубы. Поэтому контейнеры удерживает не одно универсальное приспособление, а целая система. В неё входят план размещения груза, направляющие в трюмах, поворотные замки, стальные штанги и расчёт допустимых нагрузок для каждой штабельной колонны.

Крепление начинается до погрузки

Безопасность груза во многом определяется ещё до того, как портовый кран поднимет первый контейнер. Для судна заранее составляют грузовой план: каждому ящику назначают конкретное место с учётом его массы, размеров и порта назначения.

Вес здесь имеет решающее значение. Если тяжёлый контейнер окажется высоко, он создаст большой опрокидывающий момент и увеличит нагрузку на замки нижних ярусов. Поэтому наиболее массивные единицы стараются размещать ближе к днищу и центральной части судна. Это не всегда возможно сделать без исключений: необходимо учитывать порядок выгрузки в разных портах, доступ к рефрижераторным розеткам и допустимую нагрузку на отдельные участки корпуса. Однако любая выбранная схема должна укладываться в расчётные ограничения.

Перед погрузкой перевозчик получает подтверждённую массу заполненного контейнера. Она нужна не только для определения осадки и остойчивости судна. Без точных данных невозможно правильно рассчитать давление на нижние контейнеры, усилия в креплениях и поведение штабелей при качке.

Грузовой план также не позволяет заполнить палубу по принципу «где осталось свободное место». Каждая позиция имеет свой номер, а допустимая высота штабеля зависит от массы находящихся в нём контейнеров и возможностей крепёжной системы.

Восемь углов принимают нагрузку

Главные силовые элементы контейнера находятся не в его широких стенках, а по краям. Четыре вертикальные угловые стойки соединены с восемью прочными угловыми фитингами — по одному в каждом верхнем и нижнем углу. Именно через них контейнер поднимают краном, устанавливают на транспортную платформу и соединяют с соседними ярусами.

Между угловыми фитингами двух поставленных друг на друга контейнеров располагаются твистлоки — компактные стальные поворотные замки. Головка замка входит в отверстие фитинга и разворачивается внутри него. После фиксации верхний контейнер уже не может свободно приподняться или соскользнуть с нижнего.

Нижний ярус таким же образом соединяется с креплениями на палубе или крышке грузового люка. В зависимости от конструкции судна применяются ручные, полуавтоматические и полностью автоматические замки. Отличаются их устройство и способ срабатывания, но задача остаётся общей: создать непрерывную силовую связь от верхнего контейнера до корпуса судна.

Вес штабеля передаётся вниз преимущественно через угловые стойки. Тонкие боковые стенки защищают груз от внешней среды, но не предназначены для того, чтобы нести всю массу верхних ярусов. Поэтому контейнеры должны стоять точно друг над другом, а их угловые элементы — совпадать. Небольшое нарушение геометрии способно вызвать перекос и перегрузить отдельную стойку.

Направляющие внутри трюма

Значительная часть контейнеров находится ниже палубы. В грузовых трюмах установлены вертикальные стальные направляющие, образующие глубокие ячейки. Во время погрузки кран опускает контейнер сверху, а направляющие сразу задают ему правильное положение.

В море они ограничивают перемещение груза вперёд, назад и поперёк корпуса. Возникающие при качке боковые силы через направляющие передаются на конструкцию судна. Благодаря этому контейнеры в трюме не нуждаются в таком количестве наружных штанг, какое требуется на открытой палубе.

Контейнеры опускают в ячейку последовательно и устанавливают углами друг на друга. Получается вертикальная колонна, окружённая металлическими профилями. Крышка люка после завершения погрузки отделяет трюм от открытой палубы, а сверху на неё можно поставить ещё несколько рядов груза.

Штанги и талрепы на палубе

Над палубой сплошных направляющих обычно нет: они мешали бы работе кранов и ограничивали варианты размещения контейнеров. Здесь основную роль играют твистлоки, крепёжные штанги и талрепы.

Стальные штанги прокладывают по диагонали между угловыми фитингами контейнеров и точками крепления на палубе. Их нижние концы соединяются с талрепами — устройствами, позволяющими отрегулировать длину и натяжение. Такая схема препятствует раскачиванию нижней части штабеля и уменьшает нагрузку, которую должны воспринимать одни только поворотные замки.

На крупных контейнеровозах между рядами сооружают лашинговые мостики. Их площадки располагаются выше палубы, поэтому штанги можно прикрепить не только к нижнему, но и к следующим ярусам. Чем ближе верхняя точка крепления к середине штабеля, тем лучше система сопротивляется его опрокидыванию.

При этом сильнее затянуть талреп не означает надёжнее закрепить груз. Чрезмерное натяжение создаёт лишнее усилие в штанге, угловом фитинге и палубной точке крепления. Слишком слабая штанга, напротив, начнёт принимать нагрузку только после заметного отклонения контейнера. Поэтому крепления затягивают в установленной последовательности и с предусмотренным усилием.

Штормовая нагрузка в расчётах

Шторм действует на контейнеры не одной постоянной силой. При бортовой качке штабель попеременно отклоняется в разные стороны. Продольная качка толкает груз к носу и корме, а вертикальные перемещения то усиливают давление на нижние ярусы, то частично разгружают их. К этому добавляются ветер и удары воды по палубному грузу.

Для каждого варианта погрузки рассчитывают усилия, возникающие в угловых стойках, твистлоках, штангах и точках крепления. Учитываются высота штабеля, масса каждого контейнера, его положение относительно центра судна и ожидаемые ускорения при качке. Одни и те же контейнеры, установленные ближе к борту или поднятые на несколько ярусов выше, потребуют уже другого расчёта.

Допустимые схемы и характеристики креплений содержатся в судовом руководстве по креплению грузов. На современных контейнеровозах расчёты выполняет специальная программа. Она сравнивает ожидаемые усилия с пределами для контейнеров и крепёжных деталей. Если нагрузка оказывается слишком высокой, грузовой план приходится менять: снижать штабель, переставлять тяжёлые контейнеры или применять другую схему штанг.

Так тысячи отдельных ящиков превращаются не в монолит, а в множество рассчитанных вертикальных систем. Каждая из них передаёт усилия от верхних ярусов через замки, угловые стойки и крепления к корпусу судна.

Когда система теряет прочность

Даже правильно спроектированная система не делает контейнеры неуязвимыми. Потеря груза может начаться из-за сочетания нескольких причин: очень сильной качки, неверно заявленной массы, повреждённого фитинга, коррозии палубного крепления или неправильно установленного твистлока.

Иногда первым разрушается не замок, а сам контейнер. Если нижняя угловая стойка деформируется под массой штабеля и боковой нагрузкой, расположенные выше ярусы наклоняются. Замки продолжают удерживать их между собой, но вся связанная колонна получает возможность опрокинуться.

Опасна и последовательная передача повреждений. Смещённый штабель ударяет по соседнему, штанги перегружаются, а часть креплений принимает силы, на которые не была рассчитана. Поэтому локальная неисправность способна привести к потере сразу нескольких контейнеров.

После погрузки крепления осматривают, а во время рейса доступные штанги и талрепы проверяют повторно, если это допускает погода. При приближении сильного шторма важны не только замки на палубе, но и действия мостика. Изменение скорости и курса позволяет уменьшить размах качки и не допустить наиболее опасного сочетания движений судна и волн.