Корабли в пузыре и беспилотные суда: в Нижнем Новгороде создают флот будущего

Представьте, что над водой несется огромный корабль, но у него нет капитана на мостике. Управляет машиной искусственный интеллект, а само судно может лететь над волнами, скользить по льду и даже погружаться под воду. Звучит как фантастика, однако часть этого уже реальность. В Нижнем Новгороде на судостроительной конференции, посвященной 110-летию легендарного конструктора Ростислава Алексеева, инженеры и ученые показали, что будущее отечественного скоростного флота уже наступило.

Одной из ярких тем стал беспилотный экраноплан. Те самые "корабли-самолеты", которые в советское время казались чудом инженерной мысли, теперь учатся ходить по волнам без экипажа. Как рассказал собравшимся генеральный директор АО "НПП "Радар ммс" Георгий Анцев, недавно в акватории Чкаловского округа прошли успешные испытания самоходной модели, которая сама держала курс и возвращалась на базу.

"Мы увидели все плюсы и минусы, увидели возможности и проблемы управления экранопланом в автоматическом режиме на экране", - уточнил Анцев.

Главный конструктор судов на подводных крыльях ЦКБ имени Р. Е. Алексеева Михаил Гаранов напомнил, что разработками никто не занимался почти 20 лет и только сегодня удалось изготовить беспилотное судно.

"Надо было соединить вместе возможности беспилотного управления, гидроаэродинамику аппарата, который мог бы устойчиво двигаться вблизи экрана, вблизи поверхности. И это удалось", - сообщил Гаранов.

На вопрос "РГ" о том, когда беспилотные метеоры и экранопланы начнут бороздить российские акватории, он ответил, что это произойдет уже скоро.

"Без беспилотников нам уже никуда не деться. Прорабатываются не только маленькие аппараты, но уже начинаем думать и о создании больших судов, и совместно с институтами я уверен, что результат будет хороший", - подчеркнул главный конструктор.

По словам экспертов, с появлением таких кораблей человек перестанет быть судоводителем, а его новой ролью будет контроль за действиями машины. При этом новые технологии требуют развития радиолокации, оптики, гидроакустики и множества датчиков, которые в сочетании с аэрогидродинамикой позволят аппаратам бороздить морские и речные просторы.

Но беспилотники - это лишь вершина айсберга. Конференция показала, что судостроители буквально "колдуют" над физикой воды и воздуха, придумывая способы обмануть стихию.

Например, вместо борьбы с плотной водой инженеры предлагают прятаться от нее внутри пузыря. Это называется суперкавитацией. Представьте, что судно движется не в воде, а внутри парового пузыря, который само же и создает. Трение о воду исчезает почти полностью, а скорости возрастают до космических для водной среды значений.

Другая хитрость - воздушная каверна. Под днищем судна создается искусственная воздушная подушка, которая приподнимает корпус над водой. Это снижает сопротивление и позволяет тяжелым судам развивать большие скорости. По оценке Георгия Анцева, она уже позволяет получить прирост эффективности на 25-30 процентов в зависимости от типа судна. В дальнейшем этот показатель может превысить 35 процентов.

Макет "Метеора" и "Валдая", представленный на конференции по судостроению в Нижнем Новгороде Фото: Милена Черевко

Но здесь теория столкнулась с практикой. После постройки судов на воздушной каверне выяснилось, что на максимальных скоростях в кормовой части возникают серьезные нагрузки. Их не удалось в полной мере увидеть на этапе моделирования. Пришлось менять конструкцию кормы, расположение водометов и силовой установки. После доработки ресурс кормовой части вырос в два с половиной раза.

"Задача построения комплексных моделей на воздушной каверне не менее остра. В условиях внешнего волнения каверна нестабильна по своей природе, она реагирует на каждое изменение высоты волны, скорости, маневра", - рассказал Георгий Анцев.

Еще одно чудо из области фантастики - материалы с памятью и самозалечивающиеся покрытия. Инженеры предлагают "подсмотреть" решения у природы. Крылья скоростных судов будут покрывать полимерами, которые сами затягивают микротрещины, словно раны на коже. А сплавы с памятью формы позволят крыльям менять свою геометрию на ходу, как птица меняет угол наклона перьев при пикировании. Также в толщу крыльев хотят вшивать сеть микротрубок. Через них на переднюю кромку будут подаваться воздушные пузырьки, создавая смазывающую пленку.

"Раньше все расчеты делали на бумаге, а теперь молодые инженеры, приходящие к нам из вузов, сразу создают цифровые двойники крыльев и корпусов, - рассказывает Михаил Гаранов. - Мы видим на экране, как ведет себя металл под водой, как он деформируется".

Однако на пути к флоту будущего стоит множество суровых проблем. Главная из них - материалы. Классические алюминиевые сплавы, на которых держалась вся советская школа скоростного судостроения, приблизились к своему пределу прочности. Они не выдерживают колоссальных вибраций, эрозии и агрессивной морской воды. Мировая тенденция сейчас мечется от композитов обратно к металлам, и российским ученым предстоит найти идеальный баланс.

Вторая проблема - силовые установки для экранопланов. Среда у самой воды - это взвесь из соленых брызг, пузырьков и турбулентных потоков. Обычные двигатели здесь быстро выходят из строя и не отвечают современным экологическим и экономическим требованиям.

Третья, но не менее амбициозная задача - Арктика. Страна делает огромную ставку на Северный морской путь, но одних только тяжелых ледоколов недостаточно. Ученым нужно придумать скоростные суда, способные быстро и комфортно перемещаться над ледовой поверхностью и в суровых условиях тундры, снижая давление на хрупкую природу Севера.

Отдельная головная боль - навигация. Казалось бы, что может быть проще, чем включить спутник и плыть по координатам? Но в условиях современных реалий, когда спутниковые сигналы постоянно глушат или подменяют (этот процесс называется спуфингом), корабль может "думать", что плывет в одну сторону, а по факту двигаться в другую.

"Современная ситуация диктует новые меры. Мы в какой-то степени возвращаемся в те времена, когда вообще не было систем ГЛОНАСС или GPS. Движение в сторону ближайшего будущего будет сталкивать судоводителей с различного рода помехами, поэтому необходимость решения таких вызовов требует парирования с помощью инерциальных систем и многоантенного приема", - констатирует заместитель генерального директора петербургского АО "Концерн ЦНИИ "Электроприбор" Анатолий Соколов.

Чтобы не заблудиться в условиях "глушилок", инженеры возрождают и модернизируют забытые технологии. Например, доплеровские лаги (приборы для измерения скорости), которые успешно делали в СССР еще в 70-х годах. Пришлось даже заново изобретать технологию вытягивания сверхчистых труб для антенн, потому что в России нужного оборудования просто не оказалось. Но отечественные специалисты успешно справились и с этой задачей, создав промышленную линейку инновационного оборудования.

Всероссийская конференция в Нижнем Новгороде четко обозначила: наследие Ростислава Алексеева - это уже не только музейные "Метеоры" и "Ракеты", которые мы помним с детства, а продолжающая свое развитие наука. Сегодня российские инженеры учатся управлять самой границей между водой, воздухом и льдом, и если еще вчера идеи о беспилотных экранопланах и крыльях, затягивающих собственные трещины, казались фантастикой, то завтра они станут привычным транспортом. Флот будущего уже проходит испытания, теперь осталось дождаться, когда он выйдет на регулярные маршруты.