A talaj hatása sík egy Aerodyne célja, hogy repülni nagyon alacsony magasságban, mint egy sima felületre (tenger, folyó, hó vagy jég).
A földi hatású repülőgépeket azért fejlesztették ki, hogy képesek nagyobb sebességgel és jobb üzemanyag-hatékonysággal szállítani a terheket, mint a gyors hajók. Jellemzően vízen működnek, kikötőkben, a városközpontok közelében találhatók, és eltekinthetnek bizonyos létesítményektől, például légpárnás rámpáktól vagy repülőtéri kifutópályáktól.
Angolul GEV ( Ground Effect Vehicle ) vagy WIG (wing In Ground effect) vagy Wingship, németül Bodeneffektfahrzeug (Sol-effect-vehicle), oroszul Ekranoplan . A francia közigazgatás a navion (Navire-avion összehúzódása) kifejezést használja .
A földi hatású repülőgépeket (vagy hidroplánokat) emelési módjuk jellemzi:
Ez az alapkoncepció, talajhatású szárnya további emelés nélkül, alkalmas kisebb gépekhez, lassabb (V < 150 km / h ) és kevésbé terhelt.
Koncepció Lippisch, háromszög alakú szárny1961-től a német aerodinamikai mérnök, Alexander Lippisch kidolgozta a földi repülés fogalmát, amelyet 1963 körül egy X-112 prototípus tesztjeivel teszteltek és igazoltak . Ezután ötleteit javasolta a nyugati kormánynak. A "Flugflächen-Boot" földi hatású hidroplánok (felszíni hajó) ( RFB X-113 1970 - ben, RFB X-114 1977-ben) prototípusait ezután Rhein-Flugzeubau építette a német védelmi minisztériummal kötött szerződés alapján. A Lippisch által kifejlesztett konfiguráció, egy fordított deltaszárny vált szabványossá.
Az orosz Eska-1 és T-501 prototípusok kétülésesek, az 1973-ban tesztelt X-113-ból származnak.
Az EP Grunin által tervezett, 1973-ban épült AN-2E modell egy Lippisch szárnyat (fordított delta) tartalmaz, amely egy Antonov AN-2V (hidroplán) törzsre van felszerelve. Az 1000 lóerős motor , magában hordozza a 12 fő. 1998-ban a moszkvai Repülési Intézet bemutatott egy másik szárnyú szárazföldi változatot (úszók nélkül), amelyet 580 lóerős dízelmotorral szereltek volna fel , amely 20 ember 200 km / h sebességgel történő szállítására képes, mindössze 48 literes fogyasztással számolva. / h (azaz 1,2 L / 100 km / utas).
A Flarecraft L-325 egy amerikai ötüléses, 235 LE-s prototípus , amelyet 1991-ben gyártottak. Kiegészítő motorral (47 kW , vízsugár) van felszerelve a kikötői manőverekhez.
A Navion egy kísérleti francia egyszemélyes prototípus, amelyet 1996-ban teszteltek.
A Lippisch-konfigurációt Hanno Fischer vette át az Airfish-sorozattal (Airfish 1, 2 és 3) 1988-1990-ben. Az FS8 Flyhip Dragon, ugyanattól a tervezőtől, egy 8 üléses kompozit WIG, amely két hátsó propellert hajtó GM V-8 motorral van felszerelve, és az első teszteket 2001-ben hajtotta végre. A modellt a Wigetworks (Szingapúr) vásárolta meg 2005-ben. és átnevezték Airfish-8-ra
Irán 2006 óta üzembe helyezte az X-113-hoz hasonló konfigurációjú Bavar-2 szériát.
Téglalap alakú szárnyA mu-Sky 1 egy kutatási modell, amelyet a Mitsubishi épített 1988-ból. A szárny majdnem négyzet alakú (4,40 m x 3,50 m ) . Nagyobb kétüléses mu-Sky 2 modell készült.
A Techno Trans egy kétszemélyes Hydrowing VT01 -t tervezett és épített , amelyet 1997-ben teszteltek. Egy nagyobb Hydrowing 06 modell (amelyet 2006-ban terveztek) tartalmazott egy Lippisch típusú szárnyat és egy extra szárnyashajót a felszálláshoz.
Az SE-6 Sea Eagle 6 helyek általános konfigurációja Lippisch típusú, kivéve a téglalap alakú szárnyat.
Ezek olyan földi repülőgépek, amelyek további emeléssel részesülnek a felszállási sebesség és a szükséges teljesítmény csökkentése érdekében,
A Kína 1979-től néhány Lippisch-eredetű prototípust készített, amelyek emelését a propellerek robbantása (PARWIG) növelte: XTW-1, XTW-2 modellek 12 helyen (1990-ben), XTW-3 12 embert szállítottak 145 km-en. / h 2 x 300 LE-vel (1997-ben), XTW-4 20 üléssel, turbopropeller motorral (tesztek 2000-ben), XTW-5 (járőrhajó).
EkranoplaneAz orosz экранопла́н (ekranoplan) szóból eredő ekranoplane szó , amelyet Rostislav Alekseevev szovjet tervező hozott létre , egy általános kifejezés ("ekran képernyőt vagy földet jelent"), amely az orosz földhatású síkok vonalát jelöli. A legismertebb, megnövelt emelésű (PAR vagy Power Augmented Ram) modelleket az 1960-as években Rostislav Alekseïev tervezte , a szovjet haditengerészet felkérésére. Különféle prototípusok építéséhez vezetett, 1960-ban SM-1 (PAR nélkül), SM-2 1962-ben (PAR-tal) egészen az 1966-ban épített nagyon nagy KM modellig (550 t ).
Az A-90 Orlyonok modell kisebb, 120 t , 58 m hosszú; négy egységet építettek 1973 és 1980 között. A Lun (1987) hajóellenes rakétahordozó . 1975-től Alekszejev szárnybővítéssel rendelkező parókákat tanulmányozott.
PARWIG + szárnyak (összetett szárny konfiguráció)Ez a koncepció, amelyet az oroszok "második generációs Ekranoplane" néven mutatnak be, megkülönbözteti a nagy területű középső szárnyat, amely alacsony sebességnél történő emelésre van optimalizálva (felszálláshoz fúvott légpárna) és a szárnyhosszabbításokat, amelyek célja a jobb finomság elérése az utazás során. A kínai projektek ezt a modellt követik.
Az 1999-ben tanulmányozott orosz tízüléses Ivolga modell ezt a konfigurációt hajtogató szárnyakkal és a hajótest alatt fújó, fejlett légcsavarokkal mutatja be ( katamarán konfiguráció ) a felszállás megkönnyítése érdekében. Finesse 25, 300 lóerős motor , a fogyasztás 25-30 l / óra a 180 km / h- földi hatást. Az orosz Kulik 5, a Baklan 10 vagy a Bekas 12-16 utas számára tervezett projektek szintén szárnybővítményeket mutatnak be. Az Aerohod cég bemutatja (csökkentett méretben) egy 18 utas szállítására alkalmas A-18 "Tungus" modell bemutatóját.
Kína ezen a PARWIG + szárnykoncepción is dolgozik, a 6 személyes Nanjing Angel AD606 , vagy olyan MARIC projektekkel, mint a 100 utas Swan .
Nagyon nagy hordozókNagyszabású projekteket javasolt Ando (Japán) 1988-ban, Robert Bartini (Szovjetunió) és az orosz Sukhoi (Sukhoi S-90), 132 t ) repülőgépgyártó cég 1993-ban.
Az orosz képernyősíkokat katonai célokra tervezték. Az amerikai hadsereg kifejezte érdeklődését a nehéz katonai felszerelések tengeren történő nagy távolságú szállítása iránt.
1975-ben a NASA bemutatott egy tanulmányt nagy repülőgépekről, amely egy ekranoplane típusú földi repülőgépet tartalmaz. Douglas ugyanezen témájú tanulmánya 1976-ban jelent meg.
Az ARPA (Advanced Research Projects Agency) által 1994-ben létrehozott „ Wingship Investigation ” jelentés a Lockheed (620 t ), a Northrop (800 t ) különféle fúvott szárnyú projektjeit mutatta be, mint például az Orlyonok, Douglas (910 t ) , Aerocon (5000 t ) .
2003-ban az amerikai Boeing repülőgépgyártó bemutatott egy nagyon nagy (2700 tonna ) földhatású hordozó , a Boeing Pelican projektjét , amelynek szárnyait a repülőgép élére szerelt motorok légcsavarjai fújták meg. . A legtöbb parókával ellentétben ez szárazföldi és nem hidroplán.
A Hoverwing Hanno Fischer egy változata hibrid csapágy, amelynek mindkét szárnya van (aerodinamikus emelő TIG típusa) és a hajótest alatt egy légpárna (a NES katamarán típusának megfelelően ), amely felszállás közben a gép tömegének 80% -áig képes szállítani . A 90 lóerős HW-2VT nevű demonstrátort 1997-ben tesztelték, nagyobb projektek (20 és 50 ülés) függvényében. A koreai Wingship Technology Corporation cég átvette a koncepciót és egy 50 férőhelyes WSH-500 prototípust épített ; a tesztelésre 2011 decemberében került sor .
WIG + magas szárnyA 2004 óta fejlesztés alatt álló Burevestnik-24 prototípus alacsony talajhatású szárnya mellett egy további szárny is magas helyzetbe került (kétfedelű). A motorokat a magas szárnyra helyezzük, és a szárny mögé helyezett vezetékes légcsavarokat.
Ezeket a járműveket dinamikus légpárnával (Dynamic Air Cushion), nem fújt ( Tandem kos szárny ) vagy fújatlan (orosz és kínai modellek), úgy tervezték, hogy védett vizekben közlekedjenek, nagyon közel repülve a felszínhez.
Tandem kos szárnyAz SM-1, az első 1960-ban tesztelt ekranoplan, tandem szárnyas gép, hátsó stabilizátor nélkül.
A TAF vagy a Tandem Airfoil Flairboats típusú Flairboat és Flairship alacsony képarányú, tandemszárnyú járművek hátsó stabilizátor sík nélkül, alacsony szintű repüléshez tervezett védett vizeken. Németországban Günther Jörg fejlesztette ki 1974-től. A gép természetes lejtési periódusa és a hullám találkozási periódusa közötti összefüggés instabilitáshoz vezethet.
A közelmúltban orosz légpárnás járműre köztes konfigurációk között a jármű légpárna és ekranoplan, szem nagy és kis területen nyúlás, tervezték, hogy a védett vizeken, mint például a Volga-2 a 8 ülőhely (1986) ; az Amphistar 5 helyek nevű jármű (1997) ; az ötüléses Aquaglide-5 készülék (a Volga-2 fejlesztései); a Strizh , egy kétüléses tandemképzési prototípus (1991), vagy a Raketa 2 projekt személyszállítása .
Kínai modellek: (Kínai Tengeri Tervezési és Kutatóintézet) MARIC 750 1985-ben és Swan Mk2 (három motorral és szárnybővítéssel) 1998-ban. A CASTD (Kínai Tudományos és Technológiai Fejlesztési Akadémia) gyártotta a TY-1-et (15 ülés, 2 motorok 300 LE ) 1998-ban.
Ezek a tengeri járművek ténylegesen a földi hajókon vagy repülőgépeken repülnek?
Az IMO Nemzetközi Tengerészeti Szervezete a földi járművek három osztályát különbözteti meg:
A francia kedvtelési célú vízi járművek szabályozása, a 245. ágazat (2015) meghatározza az „Emelőhajó” elnevezésű speciális kategóriát:
„ Légpárnás jármű : légpárnás légi jármű , haditengerészet vagy bármely más hajó, amelyet úgy terveztek, hogy a víz felszínéhez közel, az utóbbival való érintkezés nélkül, a hajó hajótestének hosszánál alacsonyabb magasságban működjön. "
E magasságkorlátozás fenntartása esetén a 24 méternél rövidebb földi hatású eszközt (szórakoztató vízi jármű) tehát hajónak kell tekinteni.
A földi hatású repülőgépek emelését, stabilitását és irányíthatóságát meghatározott módszerekkel érik el.
A repülőgép kihasználja a föld hatás és különleges intézkedéseket, hogy növelje a felvonó .
Földhatás A földi hatású repülőgép egy alacsony képarányú szárnyú repülőgép, amelyet kifejezetten az aerodinamikai légpárna előnyeinek kihasználására terveztek. Közel a talajhoz, a szárny alatt áthaladó légtömeg bezárása túlnyomást eredményez, ami növeli az emelést. A "talajon kívüli" szárnyú szárny emelését elsősorban a felső felület hozza létre; földi hatású repülőgép esetén az alsó felület emelési része nagyobb, a felső felülete pedig alacsonyabb. Skálahatás Ha növeli a repülőgép méretét, akkor annak tömege gyorsabban növekszik, mint a felszíne. Ennek a léptékhatásnak a következtében a nagyobb repülőgépeknek, tehát a szárnyterület négyzetméterére nagyobb terhelésnek gyorsabban kell repülniük. A felszállási sebesség is növekszik, ami jelentős sokkokhoz vezet a hullámok ellen, a durva tengereken. Ennek a sebességnek a csökkentése érdekében a tervezők különféle eszközökkel igyekeznek növelni az emelést. Fokozott emelés Különleges rendelkezések vannak az emelés alacsony sebességgel történő növelésére:A földön működő repülőgépnek stabilnak kell lennie a hangmagasságban , a magasságban és a dőlésben .
A pálya stabilitása
A felszín közelsége veszélyessé teszi a repülést, ha a repülőgép instabil a hangmagasságában (orr felfelé vagy lefelé hajlik). A földi hatású repülőgépnek legalább két, jól megkülönböztethető szárnyfedéllel kell rendelkeznie. Magasságstabilitását és repülési magasság-szabályozását e két felület emelési lejtéseinek különbségében ( az emelés variációja az incidenciával) találja meg .
Az elülső szárny, amely a tömeg legnagyobb részét viseli, vízzel egy szintben van, talajhatású. Emelési meredeksége meredeken csökken, ha a repülőgép felmászik, csökkentve az effektív képarányt. A hátsó szárny kevésbé terhelt és nagyobb a képaránya; sokkal magasabban kell elhelyezni, szinte a talajhatáson kívül. Emelési meredeksége ekkor állandóbb, kevésbé függ a magasságtól.
Ha a gép felmászik, az első szárny elveszíti emelésének egy részét, jobban, mint a hátsó szárny. A gép kissé lefelé orrolt, és leereszkedett a kezdeti magasságig. Ha a sík leereszkedik, a talajhatás fokozódik, az első szárny többet hordoz, de a hátsó szárny nem többet. A repülőgép kissé felemelkedett, és folytatta a kezdeti magasságot.
A magasság fenntartása
Ha a repülőgép alacsonyan a víz vagy a föld felett repül, a talajhatás növeli az emelést. Ha a repülőgép felmászik, a talajhatás csökken, az emelés csökken, és már nem képes kompenzálni a súlyt, hacsak nem növekszik a hozzáállás (támadási szög), ami növeli az indukált ellenállást, a szükséges teljesítményt és az üzemanyag-fogyasztást.
Rövid tengeren a hullámtalálkozások gyakorisága magas, és a gép tehetetlensége a tenger profilját átlagolja (vagy szűri), a magasság változása nélkül. Hosszabb tengereken, amikor a hullámok hullámhossza (például 40 m ) megközelíti a találkozási sebességet (például 40 m / s vagy 144 km / h ), a hullámprofil követése függőleges gyorsulást eredményez körülbelül másodpercenként, ami a tengeribetegségnek megfelelő frekvencia.Ebben az esetben a magasság automatikus pilóta segítségével szabályozható.
Gördülési stabilitás
Ha a repülőgép oldalra billen, az alacsony szárny közelebb kerül a felszínhez és többet hordoz, a magas szárny kevésbé. A talajhatás stabilizáló gördülési momentumot hoz. A talajhatáson kívül a gördülési stabilitás csökken, és semlegessé (közömbössé) és leggyakrabban kissé negatívvá válhat.
Talajhatás, mivel a helyzet és a magasság szinte állandó, a manőverezhetőség elsősorban az irányított irányítást érinti; ez részben a gép tömegétől függ.
Scale hatással
tól mintegy száz tonna, paróka lassabban reagálnak a parancsokra, ami megnehezíti, hogy a kísérleti és használatát igényli egy robotpilóta.
Irányított irányítás
A fordulási sugár a sebességtől (négyzetre) és a gép dőlésétől függ.
A nagy sebességű, mérsékelt parti forduláshoz sok hely szükséges a forduláshoz; A legkisebb gépek fordulási sugara nagyságrendileg 300–500 m ; a 10 fokon megdöntött FS8 fordulási sugara 700 m ; egy perc alatt (azaz 3 ° / s) képes megfordulni. A legnagyobb ekranoplanok fordulási sugara meghaladja a két kilométert.
A földi hatású repülőgépek (valójában hidroplánok) jellemzője a vonóerő erős változása (a haladással szembeni ellenállás), amely a felszállás során egy maximumon (csúcson) halad át (a hajótest és az úszók hidrodinamikai ellenállása), majd csökken. sokat, amint a gép felszáll és eléri a koncepció sebességét.
Amikor a gépnek valamivel magasabbra kell repülnie ahhoz, hogy a hullámokon átrepüljön, akkor az indukált ellenállása (az emelés által) növekszik; finomsága csökken, mehet például 20-tól 15-ig.
A felszállási teljesítmény 2-3-szor erősebb lehet, mint a körutazási repülési teljesítmény. Ez az erős eltérés szükségessé teszi a repüléskor használtnál jóval nagyobb hajtóerő telepítését; egyes modelleknek van egy kiegészítő motorja a felszálláshoz (A-90 Orlyonok).
Egy másik jellemző a tengeri környezet és a kapcsolódó korróziós problémák.
A tolórugókat (légcsavarokat vagy reaktorokat) úgy kell felszerelni, hogy a felszálló henger alatt ne kapjanak permetet. A légcsavarokat és motorokat általában magasan a törzs (Airfish) felett helyezik el az oszlopokon (X-113, KM), egy magas szárnyon (Boeing Pelican) vagy az uszony tetején (A-90 Orlyonok).
Bár a WIG-ek több mint 50 évig tanultak és építettek, a nagy katonai gépektől a kis hobbi járművekig, nem eredményeztek tartós termelést. Ez azért magyarázható, mert a paróka egyesíti a gyors csónak ÉS a repülőgép megszorításait:
Bonyolultság A tervezés bonyolultsága (a repülőgépekétől eltérő és nagyon kevés dokumentált specifikus aerodinamikai stabilizáció) magas szintű, és kutatás-fejlesztési beruházásokat igényel. Technológia, korrózió Ezeknek az eszközöknek a gyártási technológiája, közelebb a repüléshez, mint a hajókhoz (könnyedség, a központosítás tiszteletben tartása, erős és könnyű motorizálás) magas szintű, ezért drága. A tengeri környezet korrózióvédelmet igényel, különösen a motor esetében. Motorizálás A tengeri szállítás nem engedélyezi a benzin üzemanyagként való alkalmazását, ami a könnyű, de zajos és nagyon drága (vásárlás és fogyasztás) gázturbinákra korlátozódik . A „tengeri” dízelmotorok pedig túl nehézek. Finomság, motorhatékonyság Noha repülés közben kiváló, a felszállási finomság nem haladja meg az 5 vagy a 6 értéket, az ellenállás ekkor a repülőgép tömegének legalább 17–20 % -a. Mivel az utazás során az finomság meghaladhatja a 15-öt, a motorokat alacsony teljesítményszázalék mellett használják, ami növelheti a motorok fajlagos fogyasztását (különösen azoknál a turbináknál, amelyeknél a maximális teljesítmény mellett optimális hatékonyság nagyon alacsony terhelés. részleges). Kikötő, kikötő A propeller meghajtása megakadályozhatja a nagy WIG-ekhez való csatlakozást (robbanáshatások), kivéve, ha a merülő propeller további meghajtását telepítik. A szárnyhosszabbítással ellátott konfigurációk nem férhetnek hozzá a dokkokhoz, például a hajókhoz. Tengeri állapot, kényelem A repülés megvalósulása a gép méretei szerint a tenger állapotának (a hullámok magassága) tehető alá. A referencia a tengeri állapot határát 0,50 m határozza meg egy tonnás gép esetén, 1 m 10 tonna és 2 m 100 tonna gép esetén. A durva tenger felett repülõ földi hatás instabilitást vagy kényelmetlenséget okozhat. Vak navigáció A nagy sebesség miatt nagy az ütközés veszélye csökkent látótávolság esetén, amelynek fenntartott navigációs sávok létrehozását kell jelentenie, ami a tengerjoggal ellentétes rendelkezés. Wake turbulencia A nagy hordozóhoz hasonlóan egy nagyon nagy földi hatású repülőgép maga mögött hagyna egy aerodinamikai nyomot (örvényeket), amelyek felboríthatnak egy kis hajót. A sebesség-gazdaság kompromisszum A paróka nem rendelkezik sem a repülőgép sebességével (emberszállítás), sem a teherhajó gazdaságosságával, mint egy konténerszállító hajó (áruszállítás).A földi hatású repülőgép szabadidős tevékenységekben, rövid távú tengeri szállításban, vagy olyan területeken találhat helyet, amelyeket a repülőtér nem szolgál ki, vagy amelyek nem érhetők el hajók számára (sekély vízben), mint Délkelet-Ázsiában (Indonézia). A kutatások a polgári alkalmazások felé fordultak, különösen a szabadidő területén (Airfish). A meglehetősen kicsi, 2-16 embert szállító gépekkel kapcsolatos legújabb fejlemények Németországban, Oroszországban, Kínában, az Egyesült Államokban és Ausztráliában zajlottak. Vannak olyan projektek és prototípusok is, amelyek nagyobb szállítóeszközöket kínálnak emberek szállítására (Hoverwing, Raketa-2, Swan, WSH-500), vagy akár távolsági teherszállításra (Boeing, Beriev).