Подводный самолет: история и современные разработки

Введение

Гидросамолет, способный погружаться под воду.

Летающая подводная лодка, подводный самолет или аэроподводная лодка – это сочетание гидросамолета и подводной лодки. Предполагается, что такое судно способно как летать, так и перемещаться под водой, а также взлетать с поверхности воды. Поскольку требования к проектированию подводной лодки практически противоположны требованиям к самолету, характеристики, ожидаемые от подобной конструкции, обычно невысоки.

Великобритания

Еще в 1920 году британский торговый журнал "Flying" сообщал о дискуссиях между Первым морским лордом и другими военными лидерами с одним из ведущих производителей самолетов относительно летающей подводной лодки (или подводного самолета-амфибии). Полностью металлическая конструкция, гипотетический дизайн которой был проиллюстрирован в статье, представляла собой самолет с двумя винтами, убирающимися крыльями и герметичным фюзеляжем. Однако, по всей видимости, дальнейшей разработки проекта не последовало.

Советский Союз

В 1934 году советский студент-инженер Борис Ушаков предложил конструкцию подводного самолета, предназначенного для разведки кораблей с последующим погружением для организации засады. Конструкция включала три двигателя, рубку, перископ и могла нести и запускать две торпеды. Погружение осуществлялось путем затопления фюзеляжа, а передвижение под водой – с помощью электрического двигателя. Самолет взлетал и садился как обычный гидросамолет. Однако советские специалисты посчитали конструкцию слишком тяжелой для практического применения.

Соединенные Штаты

В 1961 году Дональд Рид спроектировал и построил одноместный аппарат (длина 32,83 фута или 10 м), способный к полету и подводному движению, – Reid Flying Submarine 1 (RFS 1). Двигатель мощностью 65 л.с. (48 кВт), установленный на пилоне, обеспечивал движение в воздухе, а электродвигатель в хвостовой части – подводное движение. Пилот использовал акваланг для дыхания под водой. Первый полный цикл полета (под водой на глубине 2 м, в воздухе на высоте 10 м) был продемонстрирован 9 июня 1964 года. Рид, его аппарат и его сын (испытательный пилот) появились в американском игровом шоу "У меня есть секрет" 15 марта 1965 года. В середине 1960-х годов ВМС заключили контракт с компанией Convair на разработку подводного самолета. Проект под названием "Подводный самолет Convair" достиг стадии детального проектирования и создания моделей, но затем был отменен Конгрессом. В 2008 году Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о подготовке к заключению контрактов на разработку самолета, способного погружаться. Для обеспечения подводного движения аппарата DARPA было предложено использовать высокоэнергетические батареи для привода подводных двигателей. Однако одной из проблем, выявленных в этом предложении, стало то, что батареи, необходимые для соответствия спецификациям DARPA, сделали бы аппарат слишком тяжелым для полета. В качестве решения было предложено использовать десятиметровый шнорхель для подачи воздуха в более традиционный бензиновый турбинный двигатель, хотя это ограничило бы глубину погружения. Другой проект включал беспилотный летательный аппарат Lockheed Martin Cormorant. Он должен был запускаться с подводных лодок, заменяя пусковые установки нескольких крылатых ракет. Чтобы снизить риск обнаружения во время запуска, дрон сначала выпускался бы из подводной лодки, которая затем отплывала бы. Дрон использовал бы сжатый газ для подъема на поверхность, затем ракетные двигатели для взлета и, наконец, реактивный двигатель в воздухе. Для возвращения на подводную лодку дрон должен был приземляться на поверхность океана на парашюте и подниматься на борт с помощью автономного подводного аппарата. Проект "Cormorant" был отменен в 2008 году из-за сокращения бюджета. Некоторые предложения по созданию самолетов, способных погружаться, предусматривали использование реактивных двигателей в двойной роли: для движения в воздухе посредством обычного сгорания и для создания тяги под водой путем вращения с помощью электродвигателя. Некоторые исследователи предложили использовать турбовинтовые двигатели для достижения максимальной эффективности и производительности как в воздухе, так и под водой. Чтобы предотвратить преждевременное попадание соленой воды в двигатели, когда самолет не находится под водой, их можно было бы установить на верхней поверхности корпуса в задней части. Однако одна из проблем заключается в том, что реактивные двигатели работают при температуре в несколько сотен градусов в воздухе и не могут немедленно перейти в подводное положение, поскольку воздействие морской воды вызвало бы резкое изменение температуры, которое повредило бы их. Это потребовало бы от самолета ожидания в течение нескольких часов на поверхности для охлаждения двигателей перед погружением, поэтому любая такая конструкция потребовала бы новой системы охлаждения для более быстрого перехода.

In 1961 Donald Reid designed and built a single seat craft (32.83 ft or 10 m length) capable of flight and underwater movement, the Reid Flying Submarine 1 (RFS 1). A 65 hp (48 kW) engine mounted on a pylon provided propulsion for flight; a electric motor in the tail provided underwater propulsion. The pilot used an aqualung for breathing underwater. The first full cycle flight [underwater at 6.5 feet (2 m) depth, airborne at 33 ft (10 m) altitude] was demonstrated on 9 June 1964. Reid, his craft, and his son (the test pilot) appeared on the U. S. game show "I've Got A Secret" on March 15, 1965. In the mid 1960s, the Navy let a contract to Convair to design a submersible airplane. The project – called the Convair Submersible Seaplane – reached the stage of detailed design and models, but was then cancelled by Congress. In 2008, the U. S. Defense Advanced Research Projects Agency announced that it was preparing to issue contracts for a submersible aircraft. In order for the DARPA craft to be propelled underwater, it has been suggested that high energy batteries could be used to drive underwater motors. However, one problem identified with this proposal was that the batteries required to achieve DARPA's specifications would make the vehicle too heavy to fly. A suggested solution was using a ten metre tall snorkel to supply air to a more conventional petrol turbine engine, although this would limit how far the craft could dive. Another project involved the Lockheed Martin Cormorant drone aircraft. It would be launched from submarines, replacing the launch tubes of several cruise missiles. To reduce the risk of detection during launch, the drone would first be released from the submarine, which would then sail away. The drone would use compressed gas to push it to the surface, then it would use rocket motors to launch before using a jet engine when in the air. In order to return to the submarine, the drone would land on the ocean surface via parachute and be recovered by a swimming drone. The Cormorant was cancelled in 2008 due to budget cuts. Some submersible aircraft proposals have involved using jet engines in a dual role, both propelling the vehicle in the air using conventional combustion and providing thrust underwater by being spun via an electric motor; some researchers have proposed using turboshaft engines to get the best efficiency and performance in both air and underwater environments. To prevent salt water from prematurely entering the engines when the aircraft is not submerged, the engines could be mounted on the craft's dorsal surface and to the rear. However, one issue is that because jet engines run at several hundred degrees when in air, they could not immediately transition underwater, as being exposed to seawater would subject them to extreme temperature change which would damage them, requiring the aircraft wait for several hours on the surface to cool its engines to submerge, thus any such configuration would require a novel cooling system in order to make a faster transition.