О целесообразности оснащения МЧС легкими самолетами-амфибиями

Юрий Осипов
Ведущий научный сотрудник НИЦ ПСРТ (ФГБУ ВНИИПО МЧС России), к.в.н., профессор

Владимир Ершов
Старший научный сотрудник НИЦ ПСРТ (ФГБУ ВНИИПО МЧС России), к.в.н., доцент

У неспециалистов имеется заблуждение о том, что якобы сегодня существует множество относительно дешевых технических решений, способных в автоматизированном режиме осуществлять мониторинг, передавать картинку местности в цифровом виде, а значит быть альтернативой авиапатрулированию.

Анализ альтернатив

Любая из предлагаемых альтернатив так или иначе предполагает наличие определенного носителя или элемента инфраструктуры для размещения аппаратуры, будь то спутник или сеть наземных вышек либо аэростатов.

Создание и поддержание в рабочем состоянии наземной сети вышек (группировки аэростатов), покрывающей сотни миллионов гектаров, обойдется на порядок дороже, чем классическое авиапатрулирование на самолетах.

Если проанализировать возможности космического мониторинга, то необходимо отметить, что его технология, как правило, дополняет мероприятия по охране лесов и территорий от пожаров и других чрезвычайных ситуаций, но не подменяет авиапатрулирование, так как не способна обеспечить обнаружение и выдачу точных данных о загораниях площадью менее 20 га. Для авиапожарного ценность же такой информации близка к нулю, ибо предоставляется возможность реагировать только на крупные пожары, дожидаясь их разрастания, что потребует значительных людских и технических ресурсов.

В то же время летчик-наблюдатель способен обнаруживать пожары на площади 0,1 га на удалении от маршрута патрулирования на 30 км, а главное — он способен в реальном масштабе времени выполнять анализ и давать прогноз развития чрезвычайной ситуации.

Что касается относительно недорогих беспилотных технологий, то, во-первых, беспилотная техника в силу своих ограниченных пространственно-временных возможностей способна решать только определенный, узкий спектр задач. В области охраны лесов и территорий ниша беспилотников — оперативное адресное применение, например наблюдение за развитием конкретного пожара. Незначительная осматриваемая площадь, ограничения радиуса функционирования радиоканала часто не позволяют использовать беспилотные аппараты для контроля больших территорий. Таким образом, беспилотный аппарат вряд ли в ближайшие 10 лет сможет конкурировать с пилотируемым воздушным судном при реализации противопожарных и авиационно-спасательных технологий.

Самолет или вертолет?

Себестоимость работы самолета (вертолета) с базового аэродрома на площадях в 3—5 млн га значительно ниже, чем создание и оборудование сети оперативных площадок применения беспилотных авиационных систем.

Пилотируемые воздушные суда (ВС) остаются незаменимыми и достаточно эффективными средствами мониторинга ЧС и устранения их последствий. Причем в классе пилотируемых ВС целесообразно выделить тот подкласс, ВС которого обладают приемлемыми показателями возможностей по выполнению задач.

Без сомнения, многие потенциальные задачи могли бы решать вертолеты, но здесь главным аргументом в пользу самолетов, в частности легких, будет их топливная экономичность.

В качестве доказательства целесообразно проанализировать топливную эффективность самолетов и вертолетов, например в отношении доставки к очагу пожара подразделения аварийных спасателей и пожарных в составе восьми человек с укладкой индивидуальных средств для пожаротушения и выполнения аварийно-спасательных работ общей массой порядка 290 кг. Общая масса полезной нагрузки на летательный аппарат составляет 140 кг ⨉ 8 + 290 = 1410 кг.

На рис. 1 представлена сравнительная оценка топливной экономичности различных самолетов и вертолетов, где î — объем выполненной перевозки в тонно-километрах, приходящейся на тонну расходуемого топлива. Из графика видно, что преимущество принадлежит ВС малой авиации.

Именно поэтому наибольшим спросом в мире стали пользоваться самолеты вместимостью от 5 до 10 посадочных мест и грузоподъемностью 1,5—3 т. Минимально востребованное их количество в период до 2030 г. составит, по прогнозам специалистов, более 2 тыс. единиц.

Авиационное пожаротушение с самолетов Ил-76 и Бе-200

Достаточно богатый опыт применения транспортников Ил-76 и гидросамолетов Бе-200 с выливными приборами ВАП-2 показал, прежде всего, несоответствие чрезмерно больших затрат получаемым результатам.

Места базирования и заправки

Ограниченная сеть аэродромов с потребной для эксплуатации указанных самолетов длиной ВПП в лесистых (и потому наиболее подверженных пожарам) районах определяет значительную их удаленность от мест базирования и заправки (обслуживания) Ил-76 и сводит к нулю преимущества последних перед легкими самолетами. Указанное обстоятельство в сочетании с имеющей место неготовностью аэродромных служб к заправке в самолет значительных объемов воды за минимальное время привело к тому, что показатель цикла "слив — заправка — слив" для Ил-76П редко удавалось довести до значения менее 3--4 ч.

Имеющиеся значительные ограничения Бе-200ЧС по использованию гидроаэродромов указанную проблему только обостряют. Места забора воды, по опыту применения гидросамолетов такого класса, часто находились в пределах 100 км от места пожара.

Трудоемкость пожарных работ

На данных самолетах затруднено, а в горной местности и вовсе невозможно выдерживание требуемой технологии пожарных работ. Значительные радиусы разворотов при маневрировании самолетов, быстрая смена ориентиров при большой скорости полета на малых высотах затрудняли осмотр очагов пожара, правильное определение курсов захода и точек слива, тем самым крайне осложняя прицельное применение огнегасящих составов.

Непродуктивный расход воды

При попытках тушения непосредственно на кромках лесных пожаров Ил-76П способен создавать только прямые смоченные полосы протяженностью в 500 м (до 800 м), в то время как кромки пожара, как правило, бывают извилистыми. Это означает, что большая часть огнегасящей жидкости расходуется непродуктивно. При сливе воды с тяжелого самолета на большой скорости существенно увеличиваются потери за счет разноса ее мелкодисперсионной части: значительная масса воды просто превращается в водяную пыль. Важно иметь в виду и тот факт, что для снижения потерь проход большого реактивного самолета на малой высоте над очагом пожара может привести к обратному эффекту — раздуванию кромки огня вместо ее тушения.

Поиск путей выхода из создавшейся ситуации наталкивает на весьма конструктивный вывод: более чем в 65--70 % случаях авиационное пожаротушение могло бы эффективно выполняться воздушными судами массой до 5 тонн, то есть именно применение ВС легкой авиации может стать ключом к успеху.

Преимущества малых пожарных самолетов

Меньшие размеры, масса и скорость полета малых пожарных самолетов по сравнению с "водяными бомбардировщиками" способствуют более точному сбрасыванию огнегасящей жидкости. Меньшая скорость и высота полета (160 км/ч на высоте 10 м у Ан-2 против 280 км/ч на высоте 80 м у Ил-76ТД и примерно 250 км/ч на той же высоте — у Бе-200ЧС) влечет за собой увеличение концентрации жидкости в зоне сброса.

Например, Ил-76 создает смоченную область 800 х 10 м интенсивностью 1 л/м² при сбросе с высоты 100 м на скорости 280 км/ч. Смоченная область интенсивностью 0,1 л/м² создается с параметрами 840 х 20 м.

Ан-2П способен создавать смоченную полосу 75 x 4 м при сбросе воды с высоты 10 м на скорости 160 км/ч. Средняя интенсивность орошения зоны пожара у Ан-2 составляет ∼ 4 л/м²: 1,2 л / (75 х 4 м) = 4 л/м². А у Ил-76 указанный параметр при грубом расчете примерно равен 2,6 л/м²: 42000 л/(800 х 20 м) ≈ 2,6 л/м². При этом следует учитывать, что потери жидкости, связанные с распылением, при ее сбросе с Ан-2 (V = 160 км/, H = 10 м) будут значительно меньше, чем при сбросе с Ил-76 (V = 280 км/, H = 100 м).

Таким образом, для достижения аналогичного пламегасящего эффекта более легкому самолету надо доставлять в очаг пожара меньше воды.

Результаты применения малого пожарного самолета на высокоактивных и катастрофических пожарах во многих случаях оказываются заметно выше, чем у его конкурентов (даже если эти конкуренты более тяжелой "весовой категории").

Перспективность легкой авиации в глобальном масштабе

Говорят, если хочешь оценить эффективность проекта, не потратив ни копейки, обратись к мировому опыту. Вектор развития танкерных технологий стремится к относительно легким и гибким платформам. Неудивительно, что в Китае начали осваивать производство легких гидропланов, изобретенных в России. Экспертная оценка минимально востребованного количества таких ЛА для России в период до 2030 г. составляет более 1 тыс. единиц.

Если внимательно проанализировать статистику чрезвычайных ситуаций, требующих соответствующего реагирования подразделений МЧС, то нетрудно заметить, что облик и уровень напряженности обстановки создается в основном происшествиями небольшого масштаба, а их повторяемость в различных регионах страны переводит решение мелких задач авиационными средствами в разряд важных и типовых.

Масштабность применений авиационных средств ставит естественный вопрос: почему именно легкая авиация, в том числе гидроавиация, может оказаться наиболее результативным и ресурсосберегающим средством?

Стоит просто взглянуть на карту, и сразу становится очевидным, что в подавляющем большинстве районов, где имеется обширная лесная зона, ведется добыча нефти и газа и осуществляются другие глобальные проекты по возрождению экономики. Добраться до определенных мест весьма проблематично как зимой, так и летом. Отсутствие дорог является значимой транспортной проблемой. В то же время там большое количество участков местности и мелких водоемов, пригодных для взлета и посадки небольших самолетов, в частности самолетов-амфибий, способных выполнять полеты с водной, снежной и грунтовой поверхностей. Причем для этого легкомоторному самолету будет достаточно площадки размерами чуть больше футбольного поля и водоема глубиной немногим более одного метра.

Выбор в пользу малых самолетов-амфибий

В соответствии с доминирующими особенностями ландшафта страны и масштабностью наиболее часто повторяющихся задач достаточно просто выявить наиболее рациональный тип летательного аппарата, который мог бы безопасно и эффективно эксплуатироваться в авиационных подразделениях МЧС России. Это, прежде всего, легкий гидросамолет, наилучшим образом приспособленный для посадки на любые поверхности. Нельзя забывать и о простоте и дешевизне обучения пилотов подобных аппаратов, каждый летный час которых будет в два раза дешевле даже в сравнении с летной подготовкой на самолетах Як-52 и вертолетах R-44, стоящих в той же массогабаритной категории.

Впечатляющие возможности

Спектр задач, которые могут решать сегодня малые самолеты-амфибии, довольно широк:

• мониторинг и аэрофотосъемка местности в интересах государственных и частных организаций, в том числе для предотвращения масштабных ЧС;
• мониторинг линий электропередач, нефтяных и газовых путепроводов, лесов, заповедников и т.д.;
• патрулирование портовых акваторий, экологический мониторинг;
• скорая медицинская помощь, медицинская эвакуация;
• гидрометеорологический мониторинг;
• перевозка оперативных групп спасателей и пожарных, медикаментов, срочного груза, почты и т.д.

Есть смысл также напомнить, что самолет-амфибия может:

• базироваться у причала на воде или вырулить из воды на берег;
• обслуживаться пилотом, принимать груз на берегу, а затем "сруливать" с берега в воду;
• взлетать с воды и выполнять посадку на грунтовые площадки или аэродромы;
• в зимнее время эксплуатироваться на лыжах по снегу, выполнять посадку на заснеженную площадку и, следовательно, круглогодично осуществлять полеты в любой точке территории РФ.

Конкурентные преимущества

Речь идет не об абстрактных возможностях, а о технических характеристиках реальных машин, разработанных и созданных в России, в том числе самолетостроительной компанией "Чайка" (www.aviakb.ru) в рамках инициативного комплексного проекта "Гидросамолет".

Многие страны мира активно используют уникальные возможности малой авиации по всем перечисленным пунктам. То есть изобретать "велосипед" нам не надо. И мы имеем вполне ясное представление о том, с кем предстоит конкурировать нашим машинам, если они выйдут в массовое серийное производство. Например, изделие Л-72 МЧС выглядят очень достойно по сравнению с сопоставимыми по основным ТТХ самолетами известной марки Cessna. Сравнительные данные цен и летно-технических характеристик приведены в таблице.

Таблица. Сравнительная оценка эксплуатационных показателей ЛА

На стороне наших самолетов-амфибий ряд преимуществ:

• более короткий разбег и небольшой пробег — достаточно водоема длиной 300 м и глубиной 0,5 м;
• высокие прочностные характеристики корпуса лодки, неподверженность коррозии;
• круглогодичная эксплуатация без ангаров и аэродромов;
• высокий уровень безопасности (даже при посадке на корпус);
• возможность стоянки и хранения как маломерного судна, среди катеров и яхт;
• низкая стоимость;
• высокая надежность при автономной эксплуатации в северных широтах;
• простота в обслуживании (не требует наличия технического персонала);
• возможность находиться в воздухе до 10 часов на крейсерском режиме полета;
• низкая себестоимость летного часа (в средних широтах -- около 9 тыс. рублей);
• доступность обучения пилотов-любителей;
• применение автомобильного бензина АИ-95 вместо высокооктанового LL-100.

Долгосрочные выгоды массовой эксплуатации

Анализ вышеперечисленных задач и возможностей легких гидросамолетов позволяет сделать вывод как об общей целесообразности их массовой эксплуатации, так и об особенно высокой эффективности их применения в условиях Заполярья, южных регионов и акваторий страны.

В настоящее время представленный компанией "Чайка" самолет-амфибия построен. Испытан. Получил сертификат и строится штучно по заказам частных лиц и компаний. Реализуется программа модернизации, которая предполагает увеличение скорости и продолжительности полета, грузоприемистости фюзеляжа, придание возможности парашютного десантирования людей и грузов.

Для обеспечения низкой эксплуатационной стоимости самолет-амфибия изготавливается из стеклопластика, имеет хорошие прочностные характеристики, что обеспечивает штатный взлет и посадку на грунт или снег. Этот самолет прост в управлении, пригоден для ремонта в полевых условиях и обслуживается самим пилотом.

Безусловно, в случае серьезного внимания государства к инфраструктурному развитию регионов эта техника станет массовой и займет важную нишу в обеспечении безопасности народонаселения и социально-экономического развития страны.