Grunin E., een van de makers, vertelt over de theoretische basis van de near-screen flight en het ontwerp van de ESKA-1.
Verhaal Ekranoletov begon in het midden van de jaren dertig, toen ze een hybride hovercraft, speedboot en vliegtuig creëerden. De Finse ingenieur Thomas Kaario, de maker van deze machine, wordt beschouwd als de pionier van de constructie van luchtschermen.
De ontwerpen van de eerste ekranolet, ondanks het externe exotisme en alle verscheidenheid aan vormen, verschilden niet in verfijning. In die tijd was er geen theorie van schermvlucht. De overgrote meerderheid van de projecten is gemaakt op basis van experimentele gegevens, en natuurlijk bleken de apparaten onvolmaakt. Het struikelblok was in deze periode (en ook eind jaren vijftig) het probleem van de langsstabiliteit.
De eerste die dit probleem oploste was de vliegtuigontwerper Lippisch A. In 1964 bouwde en testte hij met succes de X-112 ekranolet. Toen, in 1972, zag een ander apparaat, de X-113A, het licht. Deze machine, gemaakt van glasvezel, vertoonde uitstekende vliegeigenschappen en de aerodynamische kwaliteit was 30!
Op basis van de theoretische berekeningen van ekranolet moet de gemaakte machine licht zijn, maar tegelijkertijd duurzaam, technologisch geavanceerd in fabricage en betrouwbaar in gebruik. Ten slotte moet het goedkoop zijn.
Gezien deze, in sommige gevallen, elkaar uitsluitende vereisten, hebben we verschillende mogelijke ontwerpen geanalyseerd. Als gevolg hiervan werd geconcludeerd dat de eenvoudigste een houten apparaat zal zijn, dat op grote schaal vliegtuigmultiplex zal gebruiken, evenals glasvezel, schuimplastic en andere materialen.
Voor de vleugel van de ESKA-1 ekranolet kwam een aangepast profiel van het Central Aerohydrodynamic Institute R-11-CLARK-U, dat een vlakke ondercontour heeft, naar voren. Op de bestudeerde modellen heeft het profiel zich goed bewezen. De vleugel heeft een geometrische en aerodynamische draai: aan de wortel van de vleugel is de relatieve dikte van het profiel 10 procent, aan het einde van 12,5 procent en de afwijkingshoek van het profiel tot het uiteinde van de console van het gebouw horizontaal van de ekranolet vanaf de wortel neemt af van 2,5 naar 4,5 graden.
De vleugel is driehoekig in bovenaanzicht. Bij het veranderen van de afstand tot het scherm en bij verschillende invalshoeken, verandert de positie van het zwaartepunt enigszins. Om de zijdelingse stabiliteit te garanderen en de handling te verbeteren, zijn de zogenaamde afneembare onderdelen op de consoles geïnstalleerd - aerodynamische oppervlakken, die zijn uitgerust met rolroeren.
Een interessant feit: een groot aantal ekranolet heeft een rechthoekige vleugel met een kleine verlenging. Deze vleugel is weliswaar eenvoudig te vervaardigen, maar heeft twee belangrijke nadelen: het drukpunt hangt af van de afstand tot het water en de invalshoek en varieert van 15 tot 65 procent van het gemiddelde aerodynamische akkoord; bij het stromen rond een dergelijke vleugel met verticale eindvlakken-ringen, worden luchtwervelingen gevormd, die de weerstand tegen beweging vergroten en de aerodynamische kwaliteit verminderen. In dit opzicht hebben ze bij het ontwerpen van ESKA-1 de rechte vleugel verlaten.
Bij het ontwerpen van de horizontale empennage is met het volgende rekening gehouden: de empennage die achter de vleugel met lage aspectverhouding is geïnstalleerd, is niet effectief nadat het voertuig de invloedszone van het scherm verlaat - met een toename van de stroomafschuining achter de vleugel, het schermvliegtuig balanceert bij aanzienlijke aanvalshoeken en het empennage bevindt zich in ongunstige stromingsomstandigheden. Op ESKA-1 werd de horizontale staart aan het einde van de kiel geïnstalleerd - de meest afgelegen plaats vanaf de vleugel, waar je niet bang hoeft te zijn voor de stroomafschuining. De afmetingen van het verenkleed zijn gekozen op basis van het feit dat de marge van statische stabiliteit in de lengte voldoende is om de ekranolet niet alleen op het scherm, maar ook op hoogte te laten vliegen.
Aangezien de ESKA-1 vanaf het water lanceert, moet deze zijn uitgerust met drijvers en moet de rompboot een planerend oppervlak hebben. Dit is het belangrijkste onderdeel van elke ekranolet, met hun hulp ontwikkelt het de snelheid die nodig is om los te komen van het water.
De luchtweerstand tijdens het opstijgen neemt snel toe, de hefkracht van de vleugel wordt gelijk aan de massa van het voertuig, de luchtweerstand neemt af en het voertuig komt van het water. De maximale weerstand van 70 kgf werd waargenomen voor ESKA-1 bij snelheden van 20-25 km/u.
De hydrodynamische lay-out van de ESKA-1 heeft nog een ander kenmerk: de hele achterrand van de drijvende vleugel is ondiep ondergedompeld in water en bij snelheden van 40-50 kilometer per uur fungeert het als een redan-oppervlak. Hierdoor ontstaat geen grote golfweerstand, het verloop van het apparaat blijft glad, aangezien de vleugel op een groot aantal golftoppen rust. De ekranolet met de snelheid van scheiding van het wateroppervlak raakt alleen de redan van de romp en de vleugel van de ESKA-1 ondervindt geen schokbelastingen ...
Dit is hoe deze machine is ontworpen door middel van ontwerptrucs en compromissen. Deze ontwerpaanpak heeft zichzelf echter volledig gerechtvaardigd: vier jaar gebruik bevestigen een redelijke combinatie van ideeën die in het ontwerp zijn verwerkt.
ESKA-1 ontwerp
De romp van de ESKA-1 ekranolet is een boot waarin de cockpit, uitrusting, instrumenten en brandstof zich bevinden. Buiten zijn vleugelconsoles, een horizontale staartvin en een motor met propeller gemonteerd.
Het frame, samengesteld uit stringers en frames, is het belangrijkste in de boot. In totaal waren er 15 frames gemaakt van grenen latten, verbonden door multiplex knopen en linden nokken. Krachtframes - nr. 4, 7, 9, 12, 15. Misschien is het negende frame het meest belast: vleugelconsoles zijn eraan gekoppeld en het onderste deel dient als een redan-richel.
De dwarsdoorsnede van dennenbomen was 20x20 mm (4 stuks) 16x10 mm (12 stuks). Vanaf de onderkant van de romp, waar de bodem en zijkanten met elkaar verbonden zijn, zijn er twee jukbeenliggers met een doorsnede van 20x20 mm, gemaakt van beukenhout.
Een belangrijk element van de krachtbron is een doosvormige keelson, die zich langs de symmetrie-as op de bodem van de boot bevindt. De oven wordt gevormd door de bovenste en onderste planken, verbonden door wanden van 2 mm multiplex. De breedte van de planken is 28 millimeter, de dikte is variabel: 12 mm - in de boeg van de boot, 20 mm - in de redan-zone. De multiplex wanden over de gehele lengte van de kilson werden verstevigd met afstandhouders.
De romp was omhuld met vliegtuigmultiplex van verschillende diktes: 2 mm in de neus, daarna nam de dikte geleidelijk toe en bereikte 7 mm in de redan-zone. De opportuniteit van een dergelijke versterking werd overtuigd nadat de auto in aanvaring kwam met een drijvend addertje onder het gras. Een huid van mindere sterkte zou een botsing niet hebben doorstaan.
Aan de zijkanten is 2 mm multiplex geïnstalleerd en op de kuip is millimeter multiplex geïnstalleerd. De gehele boot is aan de buitenzijde verlijmd met een laag ASTT(b)C1 glasvezel op epoxyhars. Om de boot een schoon, glad oppervlak te geven en geen water aan te nemen, is de huid gereinigd, behandeld met epoxyplamuur en geverfd met synthetisch email, waarna deze is bedekt met een laag parketvernis.
De meeste instrumenten en uitrusting van de ekranolet werden in de boeg van de boot geplaatst: een luchtdrukontvanger (PVD) TP-156 die werd gebruikt om hoogte en vliegsnelheid te meten, een batterij, een trekhaak en een antennepin van een radiostation.
In het midden van de boot bevond zich de cabine van de piloot, waarin achter elkaar twee vliegtuigstoelen met veiligheidsgordels werden geïnstalleerd. Ze hadden ook nissen voor parachutes. De achterbank bevond zich nabij het zwaartepunt van de auto, om de afhankelijkheid van de ekranolet die op de passagier gericht was te verminderen. De cabinevloer was gemaakt van polyethyleen. Onder de vloer zit de stuurbekabeling voor de rolroeren, roeren en liften. Op het paneel links van de pilotenstoel bevinden zich de motorbedieningsknop en een blok elektrische tuimelschakelaars. Op frame nr. 4 in de cockpit is een dashboard gemonteerd, waarop zich snelheids-, hoogte-, slip- en bochtindicatoren bevinden, evenals een variometer, kompas, standindicator, toerenteller, ampèremeter, voltmeter en temperatuurindicatoren van de motorcilinderkop. De cabine is bedekt met een transparante lantaarn. Het voorste deel van de lantaarn op de romp was onbeweeglijk bevestigd, het achterste deel was verwijderbaar. Luifelsloten maken het gemakkelijk om de cabine te openen. De ekranolet kan in geval van nood worden verlaten door de lantaarn te laten vallen.
De brandstoftank is opgehangen aan een speciale bevestiging aan frame nr. 10. Het wordt naar het onderkomen getrokken met metalen linten, die zijn omhuld met vilt. Bevestigingspunten voor de hulpligger van de vleugel en kiel zijn gemonteerd op frame nr. 15.
Om de reparatie en het transport van de ekranolet te vergemakkelijken, werd de vleugel gemaakt in de vorm van twee consoles, die met M10-bouten aan de boot werden bevestigd. Docking-knooppunten (voor en achter) - beugels van staal 30HGSA. Ze zijn met M5-bouten aan de rondhouten bevestigd en zijn, net als een vleugel, ontworpen voor een viervoudige overbelasting, terwijl de veiligheidsfactor 1,5 is. De totale veiligheidsmarge is dus 6. Deze marge is voldoende voor de werking van ESKA-1.
De console is een constructie met één balk met een achterwand, negen ribben en vier draagbalken.
De hoofdligger is samengesteld uit twee planken, een diafragma en wanden. De dikte van de bovenflens bij de wortel is 34 mm en aan het einde van de ligger 18 mm, de onderflens respectievelijk 25 en 18 mm. De breedte van de planken over de overspanning is 38 mm. De planken zijn aan elkaar gelijmd in een speciale klemmal met epoxyhars uit een set grenen latten. De liggerwanden zijn gemaakt van 1,5 mm BS-1 multiplex. Bovendien zijn de vezels van de buitenste lagen multiplex voor gelijke sterkte gericht op de as van de ligger in een hoek van 45 graden. Het diafragma is gemaakt van grenen stroken (doorsnede 34x8 millimeter), die met kalkhoeken op de planken zijn gelijmd. Qua overspanning wordt de bouwhoogte van het rondhout bepaald door de dikte van het vleugelprofiel.
Ribben nr. 1-5 - truss-balk en truss-constructie van planken en beugels (gebruikt grenen), onderling verbonden met multiplex sjaals. Rib nr. 1 - kracht, solide, dient om de bevestigingspunten van de vleugelconsole op te nemen. Ribben #6-9 zijn van balkconstructie, met grenen flenzen en 1,5 mm multiplex zijkanten.
De achterste hulpligger is vergelijkbaar met de hoofdligger. De planken hebben een constante breedte van 32 millimeter. Aan de wortel van de ligger was de dikte van de bovenste plank 20 mm en aan het einde 12 mm; de bodemdikte is respectievelijk 15 en 10 mm. De ligger is aan beide zijden ommanteld met vliegtuigtriplex van 1 mm dik.
Het afneembare deel van de vleugel bevindt zich aan het uiteinde onder een hoek met de console. Onder de omhulling van multiplex bevinden zich twee rondhouten, zes ribben en een boogboom. De voorligger heeft een kokerprofiel met planken 25x12 mm en wanden van millimetrisch multiplex. Het achterste liggerkanaal heeft dezelfde planken en wand.
Het rolroer met sleuven bestaat uit een rondhout, vijf liggerribben, voor- en achterliggers. Het liggerkanaal heeft planken van 15x10 mm en een wand van millimetrisch multiplex. Op de ligger zijn grenen nokken gelijmd, die dienen om de aileron hardpoints te installeren.
De interne holtes van de vleugel zijn bedekt met drogende olie in twee lagen. Buiten zijn de rolroeren en de vleugel van de OCHK bedekt met AST-100 canvas, gelakt met NTs-551 in vier lagen en beschilderd met witte alkydverf.
Op het water wordt de stabiliteit van de ekranolet gegeven door drijvers van PVC-1-schuim. De drijvers zijn bedekt met ACTT(6)C1 glasvezel en bevestigd aan de vleugelconsole door middel van vier uitsteeksels van 30KhGSA-staal met M5-bouten.
De staarteenheid is een stabilisator met een hoogteroer en een kiel met een waterroer en een roer. De kiel is omhuld met multiplex van 1 mm dik en is een conventionele constructie bestaande uit een neus, acht ribben en twee rondhouten. De achterste ligger is een kanaal met grenen planken van 28x14 mm en een wand van multiplex van 1,5 mm. De voorbalk is hetzelfde als de achterkant, maar heeft planken van 14x14 millimeter. De tenen van de kielribben zijn gebroken om de malkovka te verkleinen en vormen een hoek van bijna 90 graden met de voorrand van de kiel.
Het roer bestaat uit een teen ommanteld met multiplex, een rondhout, dertien ribben en een staartboom. Het stuur is omhuld met AST-100 stof en op een aantal punten opgehangen aan de kiel.
Qua stabilisator heeft het een trapeziumvorm. Het NASA-0009-profiel is symmetrisch, de installatiehoek is +5 graden vanaf het grondvlak. Het stabilisatorframe is samengesteld uit een rondhout, voorbalk, hulpartikelen en 13 ribben. De stabilisator is met bouten aan de vier nokken van de kiel bevestigd. De neus van de stabilisator werd genaaid met BS-1 millimetrisch multiplex.
De stabilisatorbalk had een kokerprofiel met 20x12 mm grenen planken en 1 mm dikke multiplex wanden. Aan de langsligger bevinden zich twee oren voor het bevestigen van stutten van aluminium buizen. De buizen geven de kiel-stabilisator combinatie stijfheid.
De lift heeft een ontwerp dat lijkt op het roer; op drie punten opgehangen aan de stabilisator. De stabilisator en het stuur zijn bedekt met AST-100 stof en bedekt met dope en verf.
De propellereenheid bestaat uit een tweecilinder viertakt-carburateurmotor met 32 pk M-63-motor, een speciale reductietandwielreductor (overbrengingsverhouding 1: 2,3), een vaste houten propeller SDV-2 (diameter 1,6 m) en een motorframe van stalen buizen met een diameter van 26 mm.
De motor is door middel van rubberen schokdempers met M8-bouten aan de motorsteun bevestigd en werd op de knooppunten van de powerframes nr. 9, 12 achter de cockpit geïnstalleerd. De motor ontwikkelt in de maximale vermogensmodus 4700 tpm. De propeller van de versnellingsbak ontvangt 1900-2100 rpm, wat overeenkomt met ongeveer 95-100 kgf stuwkracht.
Dit is een gemodificeerde ESKA-1 ontworpen door Grunin Evgeny Petrovich
De propellereenheid wordt gestart door een ST-4 elektrische starter die op de motor is geïnstalleerd en de nokkenas door middel van tandwielen laat draaien. Elektrische starter voeding 12 volt accu SAM-28. Voor een betrouwbare werking van het ontstekingssysteem is de motor uitgerust met een Katek-magneet.
Standaard carburateurs, vanwege inconsistente werking met plotselinge veranderingen in motormodi, voldeden niet, daarom werden ze vervangen door één Weber-32 DSR-carburateur.
Zoals uit de beschrijving blijkt, is het ontwerp van de ESKA-1 ekranolet eenvoudig. Het ontwerp wordt gedomineerd door multiplex, hout, stof. Het aantal metalen onderdelen is minimaal en voor de vervaardiging ervan worden niet-deficiënte legeringen en staalsoorten gebruikt. Uiterlijk is ESKA-1 ook vrij eenvoudig, er zijn weinig kromlijnige complexe oppervlakken.
Vliegprestaties:
Wijziging - ESKA-1;
Spanwijdte - 6,90 m;
Lengte - 7,80 m;
Hoogte - 2,20 m;
Vleugeloppervlak - 13,85 m2;
Leeg gewicht - 234 kg;
Vlieggewicht - 450 kg;
Motortype - zuiger M-63;
Vermogen - 32 pk;
Maximale snelheid - 140 km / u;
Kruissnelheid - 100 km / u;
Praktisch bereik - 350 km;
Vlieghoogte op het scherm - 300-1500 mm;
Bemanning - 2 personen.
