Оказалось, что подъемную силу крыла можно с большой выгодой использовать и для подводного плавания. Первыми начали применять крылья в подводной технике конструкторы торпед. Известно, что торпеда, как и подводная лодка, обладает нулевой плавучестью. Это значит, что она, согласно закону Архимеда, вытесняет столько воды, сколько весит сама. А если построить торпеду с отрицательной плавучестью, т. е. вес ее сделать больше, чем вес вытесненной воды, и недостающую выталкивающую силу компенсировать подъемной, которую во время движения создадут специальные крылья? Выяснилось, что в этом случае можно повысить скорость, дальность хода и глубину погружения торпеды.
Как сообщалось в зарубежной печати, скорость одной из проектируемых крылатых торпед должна быть на 14 узлов выше скорости обычной. Кстати, и крылья для торпед, имеющих довольно большую отрицательную плавучесть, оказались невелики. При расчетной скорости 55 узлов и дальности хода 18 км длина крыльев 533-мм торпеды не превысит 9 см, а хорда, т. е. ширина крыла, будет чуть больше 7 см. Такие малые размеры получаются из-за того, что плотность морской воды примерно в 800 раз выше плотности воздуха. А так как плотность входит в формулу подъемной силы крыла (как и скорость потока, и площадь крыла), для создания одинаковой подъемной силы при одной и той же скорости площадь крыла в воде должна быть в 800 раз меньше, чем в воздухе.
Дальность хода крылатых торпед по сравнению с обычными, как считают зарубежные специалисты, может быть увеличена в три раза. Это объясняют тем, что в том же объеме корпуса можно теперь разместить более эффективное, но в то же время более тяжелое топливо, а также ставить и более мощные двигатели, которые при прежних размерах могут иметь существенно больший вес. Особенно это преимущество сказывается при движении торпед на высоких скоростях. Так, при скорости более 60 узлов величина отрицательной плавучести (т. е. тот самый «лишний» вес, который несет на крыльях торпеда) уже почти не сказывается на ее движении, так как гидродинамические силы, куда входит и подъемная сила крыльев, существенно преобладают над гидростатическими.
Большие возможности, как считают зарубежные специалисты, дает применение крыльев для увеличения глубины погружения торпед, которое необходимо для атаки глубоководных подводных лодок. Подсчитано, что при одной и той же прочности материала корпуса глубина погружения торпеды прямо пропорциональна толщине обшивки, т. е., по существу, весу корпуса. А он, как известно, составляет примерно 20 % от полного веса торпеды. Значит, если в два раза увеличить вес корпуса или, что то же самое, увеличить на 20 % отрицательную плавучесть торпеды, можно удвоить глубину ее погружения. Повышение же веса для крылатых торпед существенного значения, как мы видели, не имеет. На рис. 12 показаны общий вид крылатой торпеды, ее предполагаемые дальность и глубина хода (2) в сравнении с характеристиками обычной торпеды (1).
Обратили пристальное внимание на возможности плавания под водой с отрицательной плавучестью и конструкторы подводных лодок. Однако до последнего времени их останавливало одно существенное обстоятельство. Если самолет при выходе из строя двигателя может совершить вынужденную посадку или летчик просто покинет машину, спасаясь на парашюте, остановка двигателя подводной лодки с отрицательной плавучестью неизбежно приведет к тому, что она провалится на большую глубину и будет раздавлена давлением воды. У торпедистов такой проблемы нет. Выход двигателя из строя в боевых условиях означает, что торпеда до цели не дойдет, а если уж это произошло, разрушение ее давлением воды на большой глубине значения не имеет.
Считают, что с появлением более надежных атомных двигателей к этой проблеме уже можно подступиться. Некоторые зарубежные специалисты выдвигают даже конкретную идею создания маленьких крылатых подводных лодок с отрицательной плавучестью, которые действовали бы с палубы большой подводной лодки-носителя. По существу, это уже должен быть подводный авианосец с подводными самолетами. Так опыт аэродинамики пытаются перенести в гидросферу.
У читателя может возникнуть вопрос: ну, хорошо, лодка с крыльями, но под водой — это естественно, а возможно ли, чтобы она, обладая крыльями, порывала, когда необходимо, с водной стихией и совершала полет в воздухе? Иными словами, может ли подводная лодка летать, как самолет?
Попробуем разобраться в этой проблеме.
В самой идее создания летающей подводной лодки вроде бы и нет ничего особенного. Ведь есть же птицы, которые ныряют и плавают под водой, в океане живут рыбы, способные парить в воздухе. Однако когда такой своеобразный гибрид — летающий и плавающий — задумали создать зарубежные военные специалисты, они столкнулись с немалыми трудностями.
Первый вопрос, который предстояло решить: что строить — погружающийся самолет или летающую лодку? Попробовали взять за основу гидросамолет — ведь он уже приспособлен для плаваний. И тут обнаружилось важное обстоятельство: по весу гидросамолеты близки к сверхмалым подводным лодкам, а по объемному водоизмещению к другому подклассу — малым лодкам. Таким образом, выяснилось, что в самолете не соблюден самый главный принцип подводного плавания, вытекающий из закона Архимеда, — равенство весового и объемного водоизмещения.
Следовательно, чтобы гидросамолет плавал под водой, нужно в несколько раз увеличить вес его корпуса и снизить запас плавучести с 300 %, скажем, до 15–30.
Но такая машина — весом 150–300 т — при прежней мощности двигателей не полетит. А если подвести под общий знаменатель лодку? Облегчить ее корпус и принять запас плавучести в 300 %? Такая лодка будет очень долго погружаться, причем лишь на незначительную глубину, низкими будут у нее ходовые и маневренные характеристики.
В зарубежной печати проектируемое подводно-летное средство назвали сабпланом, что означает погружающийся самолет. Это говорит о том, что за основу взят все-таки самолет. Предполагаемый вес сабплана 6–7 т, примерно тот же, что и у сверхмалой лодки. Рассчитывают, что он будет летать со скоростью 300–400 км/час при дальности полета 1000–1800 км и иметь скорость подводного хода 9—18 км/час при дальности плавания под водой 70–90 км. Глубина погружения сабплана 25–50 м, вес полезного груза до 700 кг.
Считают, что по формам машина будет напоминать современный гидросамолет (рис. 13). На сабплане думают установить три воздушно-реактивных двигателя: один на фюзеляже и два на пилонах над крыльями. Фюзеляжный двигатель предназначен для полета в район боевых действий, а крыльевые — после выполнения заданий.
Так какие же проблемы, по мнению зарубежных специалистов, встали при создании погружающегося самолета? Основная — уменьшение габаритов оборудования сабплана.
Объем его корпуса уменьшается по сравнению с гидросамолетом в 4 раза. А ведь в таком маленьком корпусе нужно разместить не только всю авиационную «начинку», но и оборудование сверхмалой подводной лодки: ее энергетическую установку, запасы энергии для подводного плавания, торпеды, мины или другое оружие весом до 700 кг. При всем этом хотя бы 30 % объема корпуса надо оставить для цистерн главного балласта, без которых нельзя погрузиться и всплыть.
В ходе проектирования возникают и другие проблемы. Как уже говорилось, в район выполнения боевой задачи сабплан полетит на одном фюзеляжном двигателе. Так как единица объема машины будет иметь значительный вес, этот двигатель должен быть небольшим, легким и достаточно мощным. В то же время сабплан должен обладать развитыми крыльями с большой подъемной силой. Тогда его взлетно-посадочная скорость будет небольшой, он сможет взлетать и садиться при значительных волнах.