"Kaspianmeren hirviö" eli WIG (Wing In Ground) -teknologia voi mullistaa tulevaisuuden ilmailun täysin

Kimmo Huosionmaa B.Sc.,BBA

https://sites.google.com/view/kimmonlinkit/etusivu

“Kaspianmeren hirviö” on termi, mikä yleensä merkitsee 1980-luvulla Neuvostoliitossa kokeellisessa käytössä ollutta “Lun”-amfibio- lentokonetta. Tuo väline oli kahdeksalla suihkumoottorilla varustettu amfibiolentokone, joka muistuttaa hiukan Beriev A-40 “Albatrossia”, mutta on sitä huomattavasti suurempi. Tuo lentokone tunnetaan paremmin nimellä EKRANOPLAN, ja sellaisia epäillään olevan käytössä mm. Venäjän itämeren laivastolla. Sen kehitti aikoinaan melko tuntematon insinööri nimeltään Rostislav Evgenievich Alexeyev (1916-1980), ja syy hänen henkilöllisyytensä salaamisessa oli aikoinaan työ Neuvostoliiton avaruusohjelmassa sekä Tupolevin suunnittelutoimistossa. Mutta myös neuvostoliiton neuroottinen tarve salata noiden ihmisten olemassaolo tietenkin edesauttoi sitä, että tuo mies on lännessä melko tuntematon suuruus.


Koneen koko on lähes kolme kertaa B-52:n kokoinen, ja kyseessä on WIG (Wing In Ground) eli maaefektilentokone. Toisin kuin konventionaalinen lentokone, niin maaefektikone pysyy takareunastaan alaspäin taivutetun siiven luoman patoefektin eli ilmapatjan varassa lentämässä. Tuollainen isokokoinen maaefektikone ei yleensä nouse meren pinnasta kuin muutamia metrejä, ja sen avulla operointi tapahtuu vesistöjen päällä.


Tällaiset suuret WIG-koneet ovat sellaisia,että niiden avulla voidaan tehdä tehokkaita rynnäköitä vihollisen laivastoa vastaan, ja myös maihinnousujen varustekuljetukset onnistuisivat hyvin suurella nopeudella. WIG-koneiden etu esimerkiksi tavallisiin laivoihin nähden on sellainen, että ne eivät kosketa vettä liikkuessaan, jolloin niiden toiminta-alue on paljon laajempi, eikä niiden ohjaajien tarvitse silloin välittää mistään karikoista tai riutoista. WIG-teknologia tekee myös matalalla lentämisestä turvallisempaa, koska koneen alle muodostuva ilmapatja auttaa pitämään etäisyyttä veden tai maan pintaan.


WIG on siis lentokone, jonka siivet on taivutettu alaspäin, jotta sen siiven alle muodostuisi ilmapatja. Yleensä ihmiset ajattelevat niin, että tuollainen valtava lentovene on ainoa lentolaite, mikä hyötyy WIG-tekniikasta. Tai yleinen harhaluulo on se, että tuo siipiratkaisu olisi jotenkin kiinteään taivutukseen perustuva.


WIG-teknologiasta eli alaspäin taivutetusta siivestä on nimittäin hyötyä myös normaaleissa lentokoneissa. Koska koneen alle muodostuu ilmapatja, niin sen avulla voidaan normaalien lentokoneiden lentokorkeutta nostaa, ja samoin koneen kiitorataa voidaan lyhentää, mutta varsinkin sotilasilmailussa on tuollainen kiinteä WIG-siipi ongelmallinen, koska sen vaikutus koneen negatiiviseen korkeuden muutokseen on hidastava, eli sen kyky alentaa korkeutta kärsii. Samoin takaa taivutetun siiven aerodynaamiset ominaisuudet eivät niin hyviä ole, kuin normaalin eli suoran lentokoneen siiven. Kuitenkin tuo WIG-siipi voidaan toteuttaa myös alaspäin kääntyvillä laippalevyillä, jotka kääntyvät sitten ylöspäin, kun kone lähtee lentämään kovaa tai sen pitää päästä syöksymään.


Vaikka 1980-luvulla tuollainen järjestelmä oli melko hankalasti käsiteltävä, niin nyt 2000-luvulla tuo alaspäin kääntyvän levyn ohjaus voidaan hoitaa tietokoneen avulla, niin että kun kone lähtee irti maasta, niin laippa kääntyy siiven suuntaiseksi, ja tietenkin tuo järjestelmä voidaan rakentaa sellaiseksi, että siinä on nappi, josta WIG-ominaisuuden saa käyttöön, kun lentäjä sitä tarvitsee,ja sitten tietenkin pitää muistaa se, että lentäessään korkealla ei lentokone kohtaa samaa ilmanvastusta kuin meren pinnassa, joten stratosfäärissä sitten pitkäsiipinen lentokone voi saavuttaa suuren nopeuden. Joten tuo alaspäin kääntyvä siipilaippa voidaan aktivoida eli kääntää alas myös silloin kun lentokone on todella korkealla, jolloin ilmanvastus on niin pieni, että ilmavirta ei revi lentokoneen siipeä rikki.


Tietenkin tuolla yli 15 kilometrin korkeudessa ongelmia tulee siitä, että lentokoneen suihkuturbiini ei saa tarpeeksi happea, jotta palotapahtuma voisi jatkua. Tuolloin lentokoneeseen voidaan liittää hapetinsäiliö, joka sitten tekee sen moottorista sellaisen, että se voi operoida käytännössä vaikka ilmakehän ulkopuolella. Uuden sukupolven lentokonemoottoreista käyttökelpoisin malli on turborekettiramjetiksi kutsuttu väline, missä vetykäyttöiseen suihkumoottoriin lisätään hapetinta, jolloin koneen lentokorkeus saadaan sitten kohoamaan, koska tuolloin moottori ei ole riippuvainen ilmakehän hapesta.


Se miten tuollainen moottorijärjestelmä toteutetaan voi kuitenkin poiketa huomattavasti siitä, miten se on monissa lehdissä esitetty. Kyseessä ei välttämättä ole mikään erityisen edistyksellinen teknologia, vaan oikeastaan kolmen erillisen moottorisarjan käyttö lentokoneessa. Eli tuo lentokone lähtee kiitoradalta normaaleilla suihkumoottoreilla, mutta sitten kun sen nopeus kasvaa tarpeeksi, niin tuo kone siirtyy käyttämään ramjetia eli erillistä patoputkimoottoria. Kun se nousee sitten ylös ilmakehässä niin korkealle, että ilmakehän happi ei enää riitä palotapahtuman ylläpitoon, niin patoputkimoottorin edessä oleva läppä suljetaan, jonka jälkeen tuon moottorin polttokammioon aletaan suihkuttaa hapetinta polttoaineen mukana, jolloin moottori muuttuu sitten rakettiramjetiksi.


Tällainen moottori sopii tietenkin avaruussukkulaan, mutta ilmakehässä tapahtuvaa aerodynaamista lentoa varten tarvitaan tietenkin toisen tyyppinen suihkumoottori eli SCRAMJET, jonka avulla voidaan lentää jopa yli 10 machin nopeuksilla. Syy miksi tätä SCRAMJET:iä eli hypersoonista ramjetia tutkitaan ahkerasti on sellainen, että tuolla tavoin saadaan lentokoneen kuljettama hyötykuorma kasvatettua suuremmaksi. Näet tuolloin kone ei tarvitse erillistä hapetinta, mikä säästää sen painoa. Tuollainen hypersooniseen lentoon kykenevän koneen SCRAMJET-moottori pitää muotoilla eri tavalla kuin patoputkimoottori, jonka toiminta-alue on noin 1000-6000 km/h, jonka jälkeen palotapahtuma siirtyy putkessa niin taakse, että se menettää työntövoiman, koska tuo tulirintama putoaa pois moottorin sisältä.


Patoputkimoottorien ongelmana on sellainen asia, että niissä ei ole ahtimia, minkä takia koneen pitää ensin kiihdyttää nopeus sellaiseksi, että patopaine, mikä sytyttää moottorissa olevan polttoaineen kasvaa tarpeeksi suureksi. Kun ramjetin läpi kulkevan ilman nopeus kasvaa tarpeeksi suureksi, ei perinteinen ramjet kykene tuottamaan työntövoimaa. Tuolloin pitää ottaa käyttöön toiset moottorit, eli SCRAMJET-moottorit, joiden käynnistäminen on kuitenkin mahdollista vasta kuin koneen nopeus on yli 6000 km/h. Tuollaisten moottorien avulla voidaan lentokone saattaa “antipodiradaksi”-kutsutulle lentoradalle.


Kyseinen termi tarkoittaa sitä, että lentokone tekee välillä ballistisen hypyn ilmakehän ulkopuolelle, ja sitten se pannaan hyppimään ilmakehästä kuin veden pintaan heitetty kivi hypähtää ilmakehän yläosista. Tuolloin tuo kone voisi asettaa esimerkiksi satelliitteja LEO:lle (Low Earth Orbiter) eli matalalle kiertoradalle. Mutta jos koneen siiven alla on on tuollainen pato, niin silloin sen kohoaminen ilmakehän yläosiin helpottuu, mikä säästää polttoainetta todella paljon.