[카스피해 괴물의 미스터리를 풀다]카스피해의 미스터리

1970년대 미국 위성이 카스피해에서 고속으로 비행하는 물체를 촬영했다. 이 물체는 비행기처럼 보이지만 비행기는 아니고, 배처럼 보이지만 미국. 군에서는 공포에 질려 이를 '카스피해 괴물'이라고 불렀다. 이 괴물의 정체는 무엇인가? 바다 가까이에서 비행하는 자세는 미군의 큰 관심을 불러일으켰다.

1989년 소련 붕괴 이후 '카스피해 괴물'에 대한 비밀 정보가 점차 밝혀졌다. 알고 보니 소련이 1966년에 제작한 이륙중량 540톤의 대형 지면효과 항공기 시험용 프로토타입이었다. 항공기가 지면에 가깝게 비행할 때 날개는 높은 고도에서 비행할 때보다 더 큰 양력을 생성합니다. 이 현상을 소위 "지면 효과"라고 ​​합니다. '카스피해 괴물'은 실제로 물에서 이륙해 물 위에 착륙하는 대형 비행 플랫폼으로, 물 가까이에서 빠른 속도로 날 수 있다.

1993년부터 1995년 사이에 미국 의회는 국방부 비전 연구 프로젝트 기관에 지상 효과 항공기의 개념을 연구하고 군사 요구 사항을 국방부에 보고하도록 지시하기 위해 500만 달러를 배정했습니다. 지상효과 항공기. 이를 위해 비전 연구 프로젝트 기관은 전문가를 러시아에 파견하여 광범위한 조사를 수행하고 물리적 물체를 검사하고 비행을 관찰하고 소련 지상 효과 항공기의 성능 및 매개 변수를 분석하고 최적화 및 대규모 홍보의 타당성을 탐색했습니다. -규모. 지면 효과 항공기가 소련과 미국의 큰 관심을 불러일으킨 이유는 무엇입니까?

배는 물 밖으로 나갈 수 있습니까?

사람의 사고방식에서 배는 항해하는 교통수단입니다. 수중 도구에서 배와 물의 관계는 물고기와 물의 관계와 같습니다.

공기 역학자들이 "지면 효과"의 원리를 발견한 이후로 전통적인 아이디어는 다음과 같습니다. 전복.

'지면 효과'의 원리는 이미 1920년대부터 공기역학자들에게 알려졌습니다. 1929년 독일 회사 Dornier는 수상 비행기를 제작했습니다. 1930년부터 1931년까지 항공기가 대서양을 횡단했을 때 물 가까이로 비행하면 탑재량이 증가할 수 있고 항속 거리는 공중에서 비행하는 것보다 연료 효율적이라는 사실이 밝혀졌습니다. . 이번 발견으로 지면효과 원리가 실제로 검증될 수 있게 되었습니다. 1935년 핀란드 엔지니어 Kallio는 이 원리를 기반으로 세계 최초의 지상 효과 항공기 테스트 프로토타입을 제작했습니다. 이는 눈 위를 날아다니는 비행 썰매로, 나중에 구조와 엔진으로 인해 지상 효과 항공기 실습의 첫 걸음을 내디뎠습니다. 비행 역학, 비행 역학 등 많은 문제가 잘 해결되지 않아 개발이 제한됩니다.

그러나 사람들은 지면효과 원리에 대한 연구를 결코 포기한 적이 없습니다. 1960년대 소련 중앙 수중익선 설계국의 수석 설계자인 알렉세예프는 해군이 요청한 고속선 연구 임무를 수락했습니다. 선박의 속도를 높이기 위해 사람들은 수중익선, 호버크라프트 및 기타 다양한 형태의 선박을 개발했습니다. 그러나 선박 속도가 시속 100km를 초과하면 유체 역학의 캐비테이션 효과로 인해 선박 속도를 높이는 것이 매우 어렵습니다. 이때 Alexeyev는 배가 물 밖으로 날아갈 수 있다면 공기의 밀도가 물의 밀도보다 훨씬 작기 때문에 물 속에서 항해하는 배의 저항을 크게 줄일 수 있다는 점을 이용하려고 생각했습니다. 8분의 1의 물. 공중을 비행하며 지면 효과를 최대한 활용하면 함선의 속도를 크게 높일 수 있습니다.

알렉세예프는 1961년 최초의 지면효과 항공기 자주 추진 시험기 CM-1을 제작한 뒤 CM-2부터 CM-6까지 크고 작은 일련의 시험기들을 제작했고, 3.2톤에서 7.3톤에 이르는 CM-2부터 CM-5, 26.5톤에 달하는 CM-6 등은 비행 성능 향상과 대형 항공기 개발에 대비하는 데 활용된다.

1963년 중앙 수중익 설계국은 '프로토타입 선박'이라고 불리는 대형 지면 효과 항공기 테스트 프로토타입을 개발하기 시작했습니다. 이륙중량은 540톤이고 완전무장한 병사 900명을 태울 수 있다. 추력 13,000kg의 이륙 리프트 엔진 8개가 동체 전면에 장착되며, 순항 비행을 위해 수직 꼬리날개 중앙에도 동일한 추진 엔진 2개가 장착된다. 비행 속도는 시속 430㎞에서 시속 500㎞에 이른다. 1966년 말 제작된 이후 1980년 사고 사고가 발생할 때까지 이 항공기는 10년 이상 카스피해에서 비행 테스트를 실시했으며 러시아 지상 효과 항공기 개발의 프로토타입이 되었습니다.

1970년대 미국 위성이 카스피해에서 물 가까이로 빠른 속도로 날아가는 이 물체를 촬영했는데, "km"라는 두 글자가 생겨서 그게 무슨 비행기인지, 배인지는 알 수 없다. "카스피해 바다 괴물"을 의미하는 러시아어 단어입니다. 따라서 단어의 접두사이므로 서방 국가에서는 "카스피해 바다 괴물"이라고 부릅니다. 실제로는 물에서 이륙해 물 위에 착륙하는 대형 비행 플랫폼으로, 물 가까이에서 고속으로 비행할 수 있다.

사고가 자주 발생하고 개발이 어려웠다

이후 세계 여러 나라에서 소련 외에 미국도 지면효과 항공기를 개발하기 시작했다. , 독일 등 그 중에서도 소련이 세계 최고 수준이었다.

소련은 군사적 활용에 중점을 두고 기습공격, 신속한 수송 등 전술적 요구사항에 집중해 125톤급 '키티호크'와 380톤급 '암컷 해리어' 군용 지상군을 성공적으로 개발했다. 효과 항공기. '키티 호크'는 20톤에 달하는 완전무장한 병사와 경전차를 포함한 군수품을 시속 360㎞에서 시속 400㎞로 수송할 수 있고, '암컷 해리어'는 시속 450㎞로 수송할 수 있다. 시간당 ~ 500km/h의 비행 속도, 3쌍의 쌍발 초음속 대함 미사일을 탑재할 수 있습니다. 소련은 또한 8명이 탑승할 수 있는 소형 '볼가 2호'와 훈련기 '페트렐' 개발에 성공했다.

그러나 기술적인 어려움으로 인해 지면효과 항공기 개발은 그다지 순조롭지 못했다.

'키티 호크'는 원래 일반 알루미늄 합금으로 만들어졌기 때문에 상대적으로 부서지기 쉽다. 일단 암초에 정박한 뒤 다시 이륙한 뒤 파도에 부딪혀 후방 동체가 부러졌다. 당시 수석 설계자 알렉 셰예프(Alek Sheyev)도 그 자리에 있었고 그는 단호하게 손상된 항공기를 해안으로 돌려보냈습니다. 이 사고로 인해 Alexeyev는 강등되었습니다.

미국은 1960년대 후반부터 지면효과 항공기의 원리에 대한 연구와 시험작업을 시작했다. 또한 장거리 해양 운송과 무장 인력, 장비 및 보급품의 신속한 운송을 주요 목표로 하는 군사적 용도에 중점을 둡니다. 1964년경 미국은 대형 지면효과 항공기를 개발하던 중 비행 안정성, 이륙파 저항 등 핵심 기술적 문제가 해결되지 않아 시험비행 중 2번의 큰 실패를 겪으면서 개발 작업을 중단하기로 결정했다. 1990년대 중반 미국은 다시 한번 대규모 지면효과 항공기 개발 아이디어를 제안했다. 몇 년 전 미국 보잉사는 초대형 지면효과 항공기 '펠리칸' 개발 계획을 공개했다. '펠리칸'의 탑재량은 1,270톤이다. 군사용으로는 한번에 17대의 전차를 운반할 수 있다. 그러나 개발 작업이 중단되면서 미국의 지면효과 항공기 기술은 크게 뒤쳐진다. 치열한 경쟁 속에서.

핵심 기술 돌파

지면 효과 항공기 개발에는 많은 기술적 문제가 있으며 그 중 상당수는 공기 역학과 밀접한 관련이 있습니다.

첫째, 지면효과의 높은 양력비 공기역학적 구성을 어떻게 최대한 활용할 것인가의 문제이다.

지면 효과 영역의 높이는 날개의 코드 길이에 비례하므로 지면 효과의 영향을 받는 높이는 단 하나의 코드 길이이므로 일반적으로 지면 효과 항공기는 작은 종횡비의 날개를 사용합니다. 리프트 대 드래그 비율을 제한합니다. 더 큰 효과적인 양력-항력 비율을 얻으려면 복합 날개, 비평면 레이아웃 및 양력을 증가시키고 항력을 줄이기 위한 기타 효과적인 방법과 같은 다양한 새로운 레이아웃 형태를 연구해야 합니다.

둘째, 파워 매칭과 파워 부스팅의 원리와 방법.

이륙 중 수중 활주 시 저항 피크를 극복하기 위해 지면 효과 항공기는 큰 파워 리저브가 필요하지만 지면 효과 영역에서 비행할 때는 높은 양력으로 인해 - 드래그 비율이 높기 때문에 더 많은 전력이 필요하므로 이륙에 사용되는 엔진은 비행 중에 쓸모없는 무게 부담이 됩니다. 이러한 측면의 모순은 전력계통 설계에 큰 어려움을 가져온다.

이 문제를 해결하기 위해 사람들은 날개 아래에 있는 엔진이나 프로펠러의 항적을 유도하면 큰 양력 증가 효과를 얻을 수 있고, 이륙 시 동력 요구량을 줄이며, 비행 중 모순을 완화할 수 있다고 생각했습니다. 파워 매칭. 이러한 변화는 엔진 후류, 날개, 엔드 플레이트, 플랩 등의 설계 매개변수뿐만 아니라 날개 밑 패드 리프트 공간에 있는 공기의 복잡한 흐름 상태와 밀접한 관련이 있습니다.

셋째, 이륙 및 착륙 능력과 파도에 저항하는 능력입니다.

이착륙 시 파도에 견디는 능력은 해상에서 지면효과 항공기의 운용에 영향을 미치는 주요 장애물이다.

러시아의 "Kitty Hawk"와 같은 기존의 대규모 지상 효과 항공기는 약 1.5m의 이륙 및 파도 저항 높이를 가지고 있으며, 380톤의 "여성 해리어"는 2.5m에 불과합니다. 원칙적으로 지면효과 항공기가 클수록 파도를 견디는 능력이 더 강해집니다. 그러나 일정 규모에서는 슬라이딩 수상 스키, 파워 에어 쿠션, 파도 절단 장치를 사용하고 동체 하부의 선형 설계를 최적화하는 것은 모두 파도 저항을 향상시킬 수 있는 방법입니다.

넷째, 지구 근접 비행 및 해상 비행의 안정성과 비행 제어입니다.

이것은 지상효과 항공기 개발에 있어서 가장 중요한 핵심 기술적 문제이다. 지면 효과 영역에서 비행할 때 항공기에 작용하는 공기역학적 힘과 토크는 고도에 따라 변합니다. 기존 항공기의 "공격 각도 초점" 외에도 지면 효과 항공기에는 비행 고도와 관련된 "비행 고도 초점"도 있습니다. . 무게 중심에 대한 조정 관계는 항공기의 종방향 안정성에 직접적인 영향을 미치며, 제대로 수행되지 않으면 다양한 불안정한 모션 모드가 발생하고 심각한 경우 불안정성과 물 손상이라는 치명적인 결과를 초래할 수도 있습니다. 비행 제어 측면에서는 비행 고도가 매우 낮기 때문에 소형 고도계의 정확도와 제어 시스템의 응답 시간에 대한 요구 사항이 매우 높아 제어가 어렵습니다. 따라서 지면효과지역 내외 비행의 절대적인 안전을 보장하기 위해서는 선택원리와 안정도 여유도의 정량적 지표, 효율적이고 신뢰성 있는 제어방법에 대한 심층적인 연구가 필요하다.

요약하자면, 지면효과 공기역학에 대한 연구는 위의 주요 기술적 문제를 해결하는 데 중요한 기여를 했습니다. (1부)