Введение

Самолет с шасси, способным работать с поверхности воды, в эпизоде "Боб's Burgers".

Гидросамолет – это самолет с двигателем и фиксированным крылом, способный взлетать и приземляться (садиться) на воду. Гидросамолеты обычно делятся на две категории в зависимости от их технологических характеристик: поплавковые самолеты и летающие лодки; последние, как правило, значительно больше и могут перевозить больше груза. Гидросамолеты, которые также могут взлетать и приземляться на аэродромах, относятся к подклассу, называемому амфибиями или амфибийными самолетами. Ранее гидросамолеты иногда называли гидропланами, но в настоящее время этот термин применяется к моторным судам, использующим принцип гидродинамической подъёмной силы для скольжения по поверхности воды на высокой скорости. В данной статье летающие лодки и поплавковые самолеты рассматриваются как типы гидросамолетов, в соответствии с американской классификацией. Амфибия может взлетать и приземляться как на обычных взлетно-посадочных полосах, так и на воде. Настоящий гидросамолет может взлетать и приземляться только на воде. Существуют амфибийные летающие лодки и амфибийные поплавковые самолеты, а также некоторые гибридные конструкции, например, поплавковые самолеты с убирающимися поплавками. Современные (2019 год) серийные гидросамолеты варьируются по размеру от легких спортивных амфибий типа летающих лодок, таких как Icon A5 и AirMax SeaMax, до многоцелевых амфибий ShinMaywa US 2 и Beriev Be 200 весом 100 000 фунтов. Примерами между ними являются Dornier Seastar – 12-местная летающая лодка, используемая в качестве универсальной амфибии, и Canadair CL 415 – амфибийный самолет-пожарный. У универсальных самолетов Viking Air DHC 6 Twin Otter и Cessna Caravan имеются варианты шасси, включающие амфибийные поплавки.

История

Взлет с воды предпринимался в некоторых ранних попытках полетов, но полноценное использование взлета и посадки на воду началось в 1910-х годах. Гидросамолеты проложили первые трансатлантические маршруты и применялись в Первой мировой войне. Их развитие продолжалось до Второй мировой войны, и они получили широкое распространение. После Второй мировой войны, с появлением большого количества наземных аэродромов, посадки на воду стали постепенно уходить в специализированные области применения. Они продолжали использоваться в таких нишах, как доступ к удаленным районам, тушение лесных пожаров и морское патрулирование.

Первые пионеры

Француз Альфонс Пено подал первый патент на летательный аппарат с корпусом лодки и убирающимся шасси в 1876 году, но австрийцу Вильгельму Крессу приписывают создание первого гидросамолета Drachenflieger в 1898 году, хотя его два двигателя Daimler были недостаточны для взлета, и впоследствии он затонул из-за обрушения одного из двух поплавков. 6 июня 1905 года Габриэль Воазен совершил взлет и посадку на реке Сене, используя буксируемый планер на поплавках. Первый из его беспилотных полетов, успешный взлет и посадка Фабра на гидросамолете, вдохновил других авиаторов, и он разработал поплавки для нескольких других самолетов. Первый конкурс гидросамолетов состоялся в Монако в марте 1912 года, в котором участвовали самолеты с поплавками от Fabre, Curtiss, Tellier и Farman. Это привело к появлению первых регулярных пассажирских перевозок на гидросамолетах в Экс-ле-Бен, с использованием пятиместного Sanchez Besa с 1 августа 1912 года. В 1911–1912 годах Франсуа Денхау построил первый гидросамолет с фюзеляжем, выполняющим функцию корпуса, используя различные конструкции для обеспечения гидродинамической подъемной силы при взлете. Его первый успешный полет состоялся 13 апреля 1912 года. В 1913 году компания Wright также представила Wright Model G Aerboat, гидросамолет с закрытой кабиной (первый для компании), главным инженером этой версии был Гровер Лонинг. В Великобритании капитан Эдвард Уэйкфилд и Оскар Гносспелиус начали исследовать возможность полетов с воды в 1908 году. Они решили использовать озеро Виндермир в Озерном крае, самое большое озеро Англии. Первые попытки Гносспелиуса взлететь привлекли большие толпы, однако самолет не смог оторваться от воды и потребовал перепроектирования поплавков с учетом особенностей корпусов лодок члена гоночного клуба моторных лодок озера Айзека Борвика. Тем временем Уэйкфилд заказал гидросамолет, аналогичный конструкции Fabre Hydravion 1910 года. К ноябрю 1911 года и Гносспелиус, и Уэйкфилд имели самолеты, способные взлетать с воды, и ждали подходящих погодных условий. Полет Гносспелиуса был недолгим, так как самолет потерпел крушение в озере. Пилот Уэйкфилда, воспользовавшись легким северным ветром, успешно взлетел и пролетел на высоте 15 метров до Ферри Наб, где совершил широкий разворот и вернулся для идеальной посадки на поверхность озера. В Швейцарии Эмиль Тадеоли оснастил биплан Dufaux 4 поплавками и успешно взлетел в 1912 году. Во время Балканских войн в 1913 году гидросамолет был использован, когда греческий "Astra Hydravion" провел разведку турецкого флота и сбросил четыре бомбы.

Рождение отрасли

В 1913 году газета Daily Mail учредила приз в 10 000 фунтов стерлингов за первое беспересадочное воздушное пересечение Атлантического океана, который вскоре был увеличен за счет дополнительных средств от Женской воздушной лиги Великобритании. Американский бизнесмен Родман Ванамейкер решил, что приз должен достаться американскому самолету, и заказал компании Curtiss Aeroplane and Motor Company разработку и постройку самолета, способного совершить этот полет. Разработка Куртиссом летающего катера Flying Fish в 1913 году свела его с Джоном Сирилом Портом, отставным лейтенантом Королевского флота, авиаконструктором и летчиком-испытателем, который впоследствии стал влиятельным пионером британской авиации. Осознавая, что многие ранние аварии были вызваны недостаточным пониманием управления самолетом на воде, они сосредоточили свои усилия на разработке практичных конструкций корпусов, чтобы сделать трансатлантический перелет возможным. Два года, предшествовавшие началу Первой мировой войны, ознаменовались появлением пары частных двухплановых летающих катеров Benoist XIV, спроектированных Томасом В. Бенуастом, которые положили начало первой в мире регулярной авиационной линии тяжелее воздуха и первой авиационной линии вообще в Соединенных Штатах. В то же время британская судостроительная компания J. Samuel White из Коуса на острове Уайт создала новое авиационное подразделение и построила летающий катер в Соединенном Королевстве, который был представлен на Лондонском авиасалоне в Олимпии в 1913 году. В том же году сотрудничество между верфью S. E. Saunders в Ист-Коузе и авиационной компанией Sopwith Aviation Company привело к созданию "Bat Boat" – самолета с ламинированным корпусом конструкции consuta, способного взлетать с суши и садиться на воду, который сегодня называют амфибией. Он был создан для ВМС США и быстро привел к разработке самолета America, спроектированного под руководством Порта после изучения и переработки плана полета. Самолет представлял собой обычный биплан с двумя размахами, неразнесенными крыльями разного размаха, с двумя тянущими двигателями, расположенными бок о бок над фюзеляжем в межкрыльевом пространстве. Концевые поплавки были прикреплены непосредственно под нижними крыльями у их концов. Конструкция (позже развившаяся в Model H) напоминала более ранние летающие катера Curtiss, но была значительно увеличена, чтобы вместить достаточно топлива для преодоления 1100 миль (1770 км). Три члена экипажа размещались в полностью закрытой кабине. Испытания America начались 23 июня 1914 года, Порт также был главным летчиком-испытателем. Вскоре испытания выявили серьезные недостатки конструкции: самолет был недостаточно мощным, поэтому двигатели были заменены на более мощные тянущие двигатели. Также наблюдалась тенденция к погружению носа самолета в воду при увеличении мощности двигателя во время движения по воде. Такое явление ранее не встречалось, поскольку более ранние конструкции Curtiss не использовали столь мощные двигатели и большие запасы топлива/груза, и поэтому были относительно более плавучими. Чтобы противодействовать этому эффекту, Curtiss установил кили по бокам носа для увеличения гидродинамической подъемной силы, но вскоре заменил их спонсонами – подводными поплавками, установленными парами по обе стороны корпуса. Эти спонсоны (или их инженерные аналоги) и расширенный, вырезанный корпус оставались характерной особенностью конструкции корпуса летающих катеров на протяжении последующих десятилетий. После решения проблемы подготовка к перелету возобновилась. Хотя было установлено, что самолет взлетает "тяжело" и требует более длинной взлетной полосы, чем ожидалось, полнолуние 5 августа 1914 года было выбрано для трансатлантического полета. Порт должен был пилотировать America, а Джордж Халлетт – быть вторым пилотом и механиком.

Первая мировая война (1914 - 18)

Планы Куртисса и Порта были прерваны началом Первой мировой войны. Порт отплыл в Англию 4 августа 1914 года и вернулся в военно-морской флот в качестве члена Королевской военно-морской авиационной службы. Назначенный командиром эскадрильи авиационной станции Королевского флота Хендон, он вскоре убедил Адмиралтейство в потенциале летающих лодок и был назначен начальником военно-морской авиационной станции в Феликсстоу в 1915 году. Порт убедил Адмиралтейство конфисковать (а позже приобрести) самолет "Америка" и аналогичный ему от Curtiss. За этим последовал заказ на 12 подобных самолетов, один – модели H2, остальные – модели H4. Четыре экземпляра последних были собраны в Великобритании компанией Saunders. Все они были похожи на конструкцию "Америки" и, фактически, все они назывались "Америка" на службе в Королевском флоте. Однако двигатели были заменены с маломощных 160 л.с. двигателей Curtiss на 250 л.с. двигатели Rolls Royce Falcon. За первой партией последовал заказ на 50 дополнительных самолетов (в общей сложности 64 "Америки" за время войны). Один пилот летающих лодок, майор Теодор Дуглас Халлам, писал, что это были "комичные машины, весом менее двух тонн; с двумя комичными двигателями, выдающими, когда они работали, 180 лошадиных сил; и с комичным управлением – нос тяжелый при работающих двигателях и хвост тяжелый в планировании". В Феликсстоу Порт добился прогресса в проектировании летающих лодок и разработал практичную конструкцию корпуса с характерной "выемкой Феликсстоу". Первым проектом Порта, реализованным в Феликсстоу, стал Felixstowe Porte Baby – большой трехмоторный биплан, оснащенный одним центральным толкающим и двумя боковыми тянущими двигателями Rolls Royce Eagle. Порт модифицировал H4, установив на него новый корпус, улучшенные гидродинамические качества которого сделали руление, взлет и посадку гораздо более практичными, и назвал его Felixstowe F.1. Инновация Порта – "выемка Феликсстоу" – позволила самолету быстрее преодолевать присос воды и легче взлетать. Это сделало эксплуатацию самолета гораздо более безопасной и надежной. Вскоре после этого "выемка" эволюционировала в "ступень", когда задняя часть нижнего корпуса резко углублялась над передней частью нижнего корпуса, и эта особенность стала характерной для корпусов летающих лодок и поплавков гидросамолетов. В результате получившийся самолет был достаточно большим, чтобы нести достаточно топлива для полетов на большие расстояния, и мог швартоваться к кораблям для дозаправки. Затем Порт разработал аналогичный корпус для более крупной летающей лодки Curtiss H 12, которая, хотя и была больше и мощнее, чем H4, имела недостатки слабого корпуса и плохой управляемости на воде. Сочетание нового корпуса, разработанного Портом, на этот раз оснащенного двумя ступенями, крыльев H 12 и нового хвостового оперения, а также двух двигателей Rolls Royce Eagle, получило название Felixstowe F.2 и впервые поднялось в воздух в июле 1916 года, продемонстрировав значительное превосходство над Curtiss, на базе которого он был создан. Он был использован в качестве основы для всех последующих разработок. Началось производство Felixstowe F.2A, который использовался в качестве патрульного самолета, и к концу Первой мировой войны было построено около 100 единиц. Еще 70 были построены, за которыми последовали два F.2c, собранные в Феликсстоу. В феврале 1917 года был выполнен первый прототип Felixstowe F.3. Он был больше и тяжелее F.2, что обеспечивало ему большую дальность полета и большую бомбовую нагрузку, но меньшую маневренность. До конца войны было произведено около 100 Felixstowe F.3. Felixstowe F.5 был предназначен для объединения лучших качеств F.2 и F.3, прототип впервые поднялся в воздух в мае 1918 года. Прототип продемонстрировал превосходные качества по сравнению с предшественниками, но для упрощения производства серийная версия была модифицирована с широким использованием компонентов от F.3, что привело к снижению характеристик по сравнению с F.2A или F.5. Последней разработкой Порта на экспериментальной станции морских самолетов стал трехплан Felixstowe Fury с пятью двигателями (также известный как "Porte Super Baby" или "PSB"). Летающие лодки F.2, F.3 и F.5 широко использовались Королевским флотом для береговых патрулей и поиска немецких подводных лодок. В 1918 году их буксировали на баржах к северным немецким портам для увеличения дальности полета; 4 июня 1918 года три F.2A вступили в воздушный бой с десятью немецкими гидросамолетами, сбив два подтвержденных и четыре вероятных без потерь. Крупнейшей летающей лодкой войны была Blohm & Voss BV 238, которая также была самым тяжелым самолетом, поднявшимся в воздух во время Второй мировой войны, и самым большим самолетом, построенным и эксплуатируемым странами Оси. В ноябре 1939 года IAL была реорганизована в три отдельные компании: British European Airways, British Overseas Airways Corporation (BOAC) и British South American Airways (которые слились с BOAC в 1949 году), изменения вступили в силу 1 апреля 1940 года. BOAC продолжала осуществлять полеты на летающих лодках из (несколько) более безопасной гавани Пул-Харбор во время войны, вернувшись в Саутгемптон в 1947 году.

Послевоенные годы

После Второй мировой войны использование летающих лодок быстро сократилось по нескольким причинам. Возможность посадки на воду стала менее значительным преимуществом из-за существенного увеличения числа и длины наземных взлетно-посадочных полос во время Второй мировой войны. Кроме того, с ростом скорости и дальности полета наземных самолетов, коммерческая конкурентоспособность летающих лодок снижалась: их конструкция компрометировала аэродинамическую эффективность и скорость ради возможности взлета и посадки на воду. Соревноваться с новыми гражданскими реактивными самолетами, такими как de Havilland Comet и Boeing 707, оказалось невозможным. Hughes H-4 Hercules, разрабатывавшийся в США во время войны, был даже больше, чем BV 238, но его первый полет состоялся только в 1947 году. "Spruce Goose" – так прозвали 180-тонную H-4 – была самой большой летающей лодкой, когда-либо поднимавшейся в воздух. Во время слушаний в Сенате, посвященных использованию Хьюзом государственных средств на ее строительство, короткий перелет протяженностью около мили (1,6 км) на высоте 21 метра (70 футов) над водой "Летающей лесопилкой" был представлен Хьюзом как оправдание его усилий. Сокращение расходов после войны и утрата первоначальной цели – трансатлантических перевозок – лишили ее всякого смысла. В 1944 году Королевские ВВС начали разработку небольшого реактивного летающего катера, который планировалось использовать в качестве самолета ПВО, оптимизированного для Тихого океана, где относительно спокойные морские условия вблизи многочисленных архипелагов облегчали использование гидросамолетов. Благодаря использованию реактивного двигателя, стало возможным спроектировать его с корпусом, а не как плавучий самолет. Прототип Saunders Roe SR.A/1 совершил первый полет в 1947 году и показал относительно хорошие результаты в плане характеристик и управляемости. Однако к концу войны самолеты, базирующиеся на авианосцах, становились все более совершенными, и необходимость в SR.A/1 отпала. Во время Берлинского воздушного моста (продолжавшегося с июня 1948 года по август 1949 года) десять "Сандерлендов" и два "Хайта" использовались для перевозки грузов из Финкенвердера на Эльбе, недалеко от Гамбурга, в изолированный Берлин, совершая посадку на озеро Гавелзее рядом с аэродромом RAF Gatow, пока оно не замерзло. "Сандерленды" особенно часто использовались для перевозки соли, поскольку их фюзеляжи уже были защищены от коррозии, вызванной морской водой. Перевозка соли в обычных самолетах несла риск быстрой и серьезной коррозии конструкции в случае просыпания груза. Кроме того, во время воздушного моста были задействованы три летающие лодки Aquila. Ansett Australia осуществляла полеты на летающих лодках из залива Роуз-Бей на остров Лорд-Хау до 1974 года, используя Short Sandringhams. 18 декабря 1990 года пилот Том Кейси совершил первый кругосветный перелет на гидросамолете, совершая только водные посадки, используя Cessna 206 под названием Liberty II.

Использование и эксплуатация

Многие современные гражданские самолеты имеют вариант с поплавковым оснащением, обычно используемый для транспортных перевозок к озерам и другим отдаленным районам. Большинство из них предлагаются как модификации сторонними компаниями по дополнительному сертификату типа (STC), хотя есть несколько производителей самолетов, которые строят гидросамолеты с нуля, и несколько, которые продолжают строить летающие лодки. Некоторые старые летающие лодки остаются в эксплуатации для тушения пожаров, а также Canadair CL 415, который остается в производстве по состоянию на 2022 год. Компания Chalk's Ocean Airways эксплуатировала парк самолетов Grumman Mallard для пассажирских перевозок до приостановки работы после крушения 19 декабря 2005 года, которое было связано с техническим обслуживанием, а не с конструкцией самолета. Чисто водные самолеты в значительной степени уступили место амфибиям. Гидросамолеты могут взлетать и приземляться на воде только при слабом волнении или его отсутствии и, как и другие самолеты, испытывают трудности в экстремальных погодных условиях. Способность конструкции противостоять волнам зависит, в частности, от размера самолета, конструкции корпуса или поплавков и его веса, что делает самолет гораздо более неустойчивым и ограничивает количество дней, пригодных для эксплуатации. Летающие лодки обычно лучше справляются с волнением и, как правило, более стабильны на воде, чем гидросамолеты с поплавковым оснащением. Гидросамолеты также используются в отдаленных районах, таких как дикая местность Аляски и Канады, особенно в районах с большим количеством озер, удобных для взлета и посадки. Они могут работать по чартерным договорам, осуществлять регулярные рейсы или эксплуатироваться местными жителями для личного использования. Существуют операторы гидросамолетов, предлагающие услуги между островами, например, в Карибском море или на Мальдивах. Обычно они переоборудуются из надежных коммерческих моделей и оснащаются поплавками. Одной из современных версий с поплавковым оснащением, рассматриваемых в 2020-х годах, является поплавковая версия C-130 для специальных военных задач.