Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Мёнье. Дирижабль Мёнье должен был быть сделан в форме эллипсоида. Управляемость должна была быть осуществленна с помощью трех пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек. Изменяя объём газа в аэростате путём использования баллонета, можно было регулировать высоту полёта дирижабля, и поэтому он предложил две оболочки - внешнюю основную и внутреннюю.
Дирижабль Мёнье.
Дирижабль с паровым двигателем конструкции Анри Жиффара
, который позаимствовал эти идеи у Мёнье более чем полвека спустя, совершил первый полёт только 24 сентября 1852.
Такая разница между датой изобретения аэростата (1783 г.) и первым полётом дирижабля объясняется отсутствием в то время двигателей для аэростатического летательного аппарата.
Дирижабль Жиффара.
Следующий технологический прорыв был совершён в 1884 году, когда был осуществлён первый полностью управляемый свободный полёт на французском военном дирижабле с электрическим двигателем
La France Шарлем Ренаром и Артуром Кребсом. Длина дирижабля составила 52 м, объём - 1900 м³, за 23 минуты было покрыто расстояние в 8 км при помощи двигателя мощностью 8,5 л.с.
Тем не менее, эти аппараты были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Регулярные управляемые полёты не совершались до появления двигателя внутреннего сгорания.
19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон после нескольких попыток облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон номер 6. Тогда это посчитали чудачеством, однако позднее дирижабль в течение нескольких десятилетий стал одним из самых передовых транспортных средств.
В то же самое время, когда мягкие дирижабли начали завоёвывать признание, развитие жёстких дирижаблей также не стояло на месте: впоследствии именно они смогли переносить больше груза, чем самолёты, и это положение сохранялось в течение многих десятилетий. Конструкция таких дирижаблей и её развитие связаны с немецким графом Фердинандом фон Цеппелином.
Граф Фердинанд фон Цеппелин.
Строительство первых дирижаблей-Цеппелинов началось в 1899 году на плавающем сборочном цехе на Боденском озере в Заливе Манзелл, Фридрихсхафен. Оно было организовано на озере потому, что Граф фон Цеппелин, основатель завода, истратил на этот проект все свое состояние и не располагал достаточными средствами для аренды земли под завод. Опытный дирижабль «LZ 1» (LZ обозначало «Luftschiff Zeppelin») имел длину 128 м и балансировался путём перемещения веса между двумя гондолами; на нём были установлены два двигателя Даймлер мощностью 14,2 л.с. (10,6 кВт).
Первый полёт Цеппелина состоялся 2 июля 1900. Он продолжался всего 18 минут, поскольку LZ 1 был вынужден приземлиться на озеро после того, как механизм балансирования веса сломался. После ремонта аппарата технология жёсткого дирижабля успешно была испытана в последующих полётах, побив рекорд скорости французского дирижабля La France (6 м/с) на 3 м/с, но этого ещё было недостаточно для привлечения значительных инвестиций в дирижаблестроение. Необходимое финансирование граф получил через несколько лет. Уже первые полёты его дирижаблей убедительно показали перспективность их использования в военном деле.
Цеппелин над Летним садом.
К 1906 году Цеппелин сумел построить усовершенствованный дирижабль, который заинтересовал военных. В военных целях применялись поначалу полужесткие, а затем мягкие дирижабли «Парсеваль», а также дирижабли «Цеппелин» жесткого типа; в 1913 году был принят на вооружение жесткий дирижабль «Шютте-Ланц». Сравнительные испытания этих воздухоплавательных аппаратов в 1914 году показали превосходство дирижаблей жесткого типа. Последние при длине 150 м и объёме оболочки 22 000 м³ поднимали до 8000 кг полезного груза, имея максимальную высоту подъема 2200 м (для германских военных дирижаблей времён Первой мировой войны потолок составлял до 8000 м). При трех моторах мощностью 210 л.с. каждый они достигали скорости 21 м/с. В полезную нагрузку входили 10-килограммовые бомбы и 15-сантиметровые и 21-сантиметровые гранаты (общим весом 500 кг), а также радиотелеграфное оборудование. В 1910 году была открыта первая в Европе воздушная пассажирская линия Фридрихсхафен-Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия». В январе 1914 года Германия по общему объёму (244 000 м³) и по боевым качествам своих дирижаблей обладала самым мощным воздухоплавательным флотом в мире.
Я поделился с Вами информацией, которую "накопал" и систематизировал. При этом ничуть не обеднел и готов делится дальше, не реже двух раз в неделю. Если Вы обнаружили в статье ошибки или неточности - пожалуйста сообщите. Буду очень благодарен.
Дирижабль — летательный аппарат легче воздуха, аэростат с двигателем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков.
Самые первые дирижабли приводились в движение паровым двигателем или мускульной силой человека, а c 1900 года стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания.
Дирижабль Мёнье, 1784 г.
Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Мёнье. Дирижабль Мёнье должен был быть сделан в форме эллипсоида. Управляемость должна была быть осуществлена с помощью трех пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек.
Дирижабль Жиффара, 1852 г.
Конструктор Жиффар позаимствовал идеи у Мёнье ещё в1780 году, но первый полёт его дирижабль совершил уже после смерти Жиффара - через 70 лет! Столько времени потребовалось, чтобы человечество изобрело первый паровой двигатель.
Следующий первый полностью управляемый свободный полёт на французском военном дирижабле с электрическим двигателем был совершён в 1884 году. Длина дирижабля составила 52 м, за 23 минуты он пролетел расстояние в 8 км.
Эти аппараты были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Дирижабли стали общественным транспортом лишь через двадцать лет, когда изобрели двигатель внутреннего сгорания, типа таких же, как на современных машинах.
19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон № 6. Тогда это посчитали чудачеством, однако именно эта модель дирижабля на несколько десятилетий стала одним из самых передовых транспортных средств.
Эра расцвета дирижаблей пришлась на 20-30-е годы XX века. Дирижабли оснащались авиационными и, реже, дизельными двигателями.
По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.
Жёсткие дирижабли
. Собирался металлический каркас (как клетка для птиц) и обтягивался снаружи тканью.
 |
 |
Мягкие дирижабли,
по сути, похожи на воздушные шары.
Дирижабли полужёсткого типа имеют в нижней части металлическую оболочку.
Конструкция всех дирижаблей проста: огромный сигарообразный резервуар, наполненный водородом или гелием, кабина и два поворотных двигателя.
Для подъема аэростата в небо использовали водород, хранившийся внутри жёсткого каркаса в многочисленных отсеках или баллонах. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты — двигатели тогда тянут его вверх или вниз.
Внутри дирижабля либо под ним находилась кабина с экипажем, здесь же располагались пассажиры.
Мягкий дирижабль (Parseval PL25), 1910 год
Полужёсткий дирижабль «Норвегия», 1920 год
Жёсткий дирижабль (USS Macon), 1930 год
Рубка управления. (USS Macon)
Жёсткие дирижабли могли переносить больше груза, чем первые самолёты, и это положение сохранялось в течение многих десятилетий.
Конструкция таких дирижаблей и их развитие связаны с именем немецкого графа Фердинанда фон Цеппелина.
Немецкий офицер граф Фердинанд фон Цеппелин, побывав в Америке во время Гражданской войны в США, заинтересовался аэростатами, которыми противники пользовались для ведения воздушной разведки. Поднявшись в воздух, покоренный полетом над рекой Миссисипи, он навсегда связал свою жизнь с воздухоплаванием. С тех пор слова «дирижабль» и «цеппелин» стали синонимами.
Цеппелин LZ 1902 года
Граф фон Цеппелин мечтал сделать дирижабли транспортом будущего - комфортабельными воздушными лайнерами, могучими перевозчиками грузов. Он считал, что огромные дирижабли могут способствовать и достижению военной мощи Германии.
Двадцать лет потратил Цеппелин, чтобы сделать достойную модель дирижабля. И в 1906 году он построил усовершенствованный дирижабль, который заинтересовал военных.
Цеппелин на Боденском озере
С этого момента граф Цеппелин ушел в отставку и занялся разработкой и конструированием дирижаблей. Создав компанию по строительству дирижаблей, граф обрел известность, его называли «Величайшим немцем XX века».
«Цеппелины» отличались огромными размерами и по форме напоминали сигару.
Во время полётов дирижаблей осуществлялась перевозка почты. На конвертах обычно ставились оттиски специальных почтовых штемпелей, а ряд государств даже выпустили почтовые марки, предназначенные специально для оплаты почты, перевозимой дирижаблями.
Вид из гондолы французского дирижабля в 1918 году
Первая в Европе воздушная пассажирская линия Фридрихсхафен - Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия», была открыта в 1910 году.
Во время Первой мировой войны немецкие вооруженные силы использовали «цеппелины» для разведки на территории врага и бомбардировок. В отличие от аэропланов (роль бомбардировщиков выполняли легкие разведывательные самолеты, пилоты которых брали с собой несколько небольших бомб), дирижабли в начале мировой войны уже были грозной силой.
Налет дирижабля на Кале
Наиболее мощными воздухоплавательными державами были Россия, имевшая в Петербурге более двух десятков аппаратов, и Германия, обладавшая 18 дирижаблями.
В 1926 году совместная норвежско-итало-американская экспедиция под руководством Р. Амундсена на дирижабле «Норвегия» конструкции Умберто Нобиле осуществила первый трансарктический перелёт по маршруту: остров Шпицберген — Северный Полюс — Аляска.
К 1929 году технология дирижаблестроения продвинулась до весьма высокого уровня; дирижабль «Граф Цеппелин» начал первые трансатлантические рейсы - полёты в Америку.
LZ 127 «Граф Цеппелин»
В 1929 году дирижабль LZ 127 «Граф Цеппелин» с тремя промежуточными посадками совершил свой легендарный кругосветный перелёт. За 20 дней он преодолел более 34 тысяч километров со средней полётной скоростью около 115 км/ч!
Путешествие в дирижабле отличалось от полетов в современном самолете.
Представьте себя на борту дирижабля «Гинденбурга», который по длине в три раза превосходил современный аэробус, а по высоте был равен 13-этажному зданию.
Вам отводят не кресло, а целую каюту с кроватью и туалетом. При взлёте не нужно пристегивать ремни. Можно стоять в каюте, прогуливаться по салону или палубе, смотреть в окна. В ресторане - столы, сервированные серебряными приборами и фарфоровой посудой. В салоне был даже небольшой рояль.
Ресторан на «Гинденбурге»
Салон на «Гинденбурге»
Все эти помещения находились в огромном «брюхе» дирижабля, рассчитанном на 50 пассажиров.
Двигаясь со скоростью 130 километров в час на высоте 200 метров над уровнем моря, «Гинденбург» в 1936 году совершил свой самый быстрый перелёт через Северную Атлантику за 43 часа.
Двигатель дирижабля «Гинденбург»
Одним из самых больших врагов «цеппелинов» была непогода.
Из двадцати четырёх построенных дирижаблей восемь вышли из строя из-за непогоды. Тем не менее, в Германии по-прежнему верили в надежность «цеппелинов» и продолжали их производство.
Немецкий военно-морской цеппелин L 20 после вынужденной посадки возле побережья Норвегии, 1916 г.
Часто думают, что дирижабли 1930-х годов могли приземляться вертикально, как вертолёт. Но это могло быть осуществимо только при полном отсутствии ветра.
В реальных условиях для посадки дирижабля требуется, чтобы находящиеся на земле люди подобрали сброшенные с разных точек дирижабля канаты и привязали их к подходящим наземным объектам, затем дирижабль можно подтянуть к земле.
Наиболее же удобный и безопасный способ посадки (особенно для больших дирижаблей) — причаливание к специальным мачтам. С вершины причальной мачты сбрасывали канат, который прокладывали по земле по направлению ветра. Дирижабль подходил к мачте с подветренной стороны, и с его носа также сбрасывали канат. Люди на земле связывали эти два каната, и затем лебёдкой дирижабль подтягивали к мачте — его нос фиксировался в стыковочном гнезде.
Жёсткий дирижабль ZR 1 "Шенандоа" на причальной мачте
Жёсткий дирижабль ZR 3 "Лос Анджелес" (немецкий дирижабль LZ 126) на тросовом причале на авианосце, 1928 год.
Причаленный дирижабль может свободно вращаться вокруг мачты, как флюгер. Стыковочный узел мог двигаться по мачте вверх-вниз — это позволяло опустить дирижабль ближе к земле для погрузки-разгрузки и посадки-высадки пассажиров.
Причальные мачты - единственное подходящее место для стоянки дирижаблей. Ведь дирижабли огромны, и специальный ангар-гараж для них будет не только колоссальных размеров, но и очень дорогим! Кстати, чтобы завести сравнительно небольшой дирижабль в ангар при сильном ветре, требовались усилия до 200 человек.
Попытки создания воздушных авианосцев начались с момента появления первых цеппелинов, наводивших своими размерами на мысль о том, что на них вполне могут базироваться самолёты, имевшие в то время небольшие размеры и ничтожную дальность полёта, ограничивавшую их применение.
В 1930 году начались эксперименты по их созданию, и даже было введено в строй несколько летающих авианосцев.
Летающий авианосец USS Akron (ZRS-4)
При взлёте с воздушного авианосца биплан опускался вниз на специальном кране из открытого люка дирижабля, идущего полным ходом, после чего отцеплялся и летел самостоятельно.
Истребитель в момент посадки на авианесущий дирижабль USS Akron (ZRS-4)
При посадке те же самые действия происходили в обратном порядке: биплан, уравняв свою скорость со скоростью дирижабля, цеплялся за крюк специального крана, после чего затягивался внутрь люка.
Создатели дирижаблей, пренебрегая элементарными мерами безопасности, наполняли их небезопасным, но дешёвым водородом вместо инертного, но дорогого и малодоступного гелия. В мае 1937 года произошла катастрофа, потрясшая весь мир.
«Гинденбург» уже причалил к мачте в Лейкхерсте, как неожиданно в хвостовой части показались небольшие языки пламени. От них взорвался водород, находившийся в отсеках, и дирижабль охватил огонь. Погибло 25 человек.
24 сентября 1852 г. француз Анри Жиффар поднялся в воздух на наполненном водородом управляемом дирижабле с механическим двигателем. Ему удалось достичь высо ты 1800 м и скорости около 10 км/ч. Пропеллер дирижабля вращала паровая машина.
Граф и его цеппелин
Полет прошел успешно, но паровая машина в качестве двигателя не давала серьезных преимуществ.
В дальнейшем предпринимались попытки с электрическими и дизельными моторами. Совершить прорыв в этой области удалось графу Фердинанду фон Цеппелину. Его дирижабль жесткой конструкции поднялся в воздух около г. Манцеля на Боденском озере 2 июля 1900 г. LZ-1, разработанный совместно с Теодором Кобером, имел 128 м в длину. Диаметр цилиодрической тканевой оболочки на алюминиевом каркасе составлял 11,7 м. Два бензиновых мотора мощностью по 14 лошадиных сил позволяли «летучей сигаре» развивать скорость до 28 км/ч.
Несмотря на несколько неудач со следующими моделями дирижаблей, в 1908 г. во Фридрихсхафене был построен завод Цеппелин. С 19Ю г. начались регулярные пассажирские перевозки на цеппелинах. Во время Первой мировой войны они использовались также для воздушных налетов на Англию. Первые попытки были успешными, но вскоре стала ясна непригодность дирижаблей в военных целях: горючий водород, наполнявший оболочку, делал их легкой добычей неприятеля.
Летающие отели-люкс Самым большим вызовом для пионеров воздухоплавания 1920-х гг. был перелет через Атлантику. В октябре 1924 г. Хуго Эккенеру впервые удалось пересечь на цеппелине Атлантический океан. LZ-126, заполненный 70 000 м3 водорода, за 70 часов достиг Нью-Йорка. С 1932 г. открылось пассажирское и грузовое сообщение на дирижаблях между Франкфуртом и Рио-де-Жанейро, а также Франкфуртом и местечком Лейкхерст под Нью-Йорком. У богачей такие путешествия вошли в моду, и новые модели все более впечатляющих размеров напоминали внутри отели высшего класса.
«Гинденбург»
В1934 г. началось сооружение цеппелина «Гинденбург», самого крупного из когда-либо строившихся воздушных кораблей. Он имел 245 м в длину и развивал с помощью дизельных моторов мощностьюв 1100 лошадиных сил скорость до 135 км/ч. При двадцатом трансатлантическом перелете 6 мая 1937 г. на подлете к Лейкхерсту произошел взрыв. 36 человек погибли в огне. Этой катаарофой закончилась эпоха гигантских дирижаблей.
- 1784 г.: Жан-Батист Менье опубликовал проект воздушного корабля с винтом.
- 1872 г.: Пауль Хенлейн использовал в своем дирижабле газовый двигатель.
- 1898 г.: дирижабль нежесткой конструкции №1» Альберто Сантоса-Дюмона с бензиновым двигателем.
- 1997 г.: цеппелин «NT» отправился в свой первый полет с исторической площадки во Фридрихсхафене.
ДИРИЖАБЛЬ (от французского dirigeable - управляемый), летательный аппарат легче воздуха, аэростат с движителем, способный двигаться независимо от направления воздушных потоков. Имеет удлинённый обтекаемый корпус, наполненный подъёмным газом (гелий, водород или тёплый воздух), создающим аэростатическую подъёмную силу. Полёт дирижабля осуществляется за счёт силы тяги, создаваемой силовой установкой с воздушными винтами, обеспечивающей его взлёт, посадку и движение. Воздушные винты, приводимые во вращение двигателями, сообщают дирижаблю поступательную скорость 60-150 км/ч.
Различают дирижабли мягкой (нежёсткой), полужёсткой и жёсткой систем. Внешняя оболочка мягкого и полужёсткого дирижабля, являющаяся несущим элементом конструкции (наполняется подъёмным газом), изготавливается из мягких прочных и газонепроницаемых материалов. Устойчивость формы оболочки мягкого и полужёсткого дирижабля остаётся неизменяемой (при изменении температуры и атмосферного давления) благодаря находящемуся внутри неё одному или нескольким баллонетам (камера, наполненная воздухом, изготовляется из газонепроницаемых тканей или плёночных материалов). При уменьшении объёма газа в оболочке баллонеты (располагаются, как правило, в нижней части оболочки) заполняются соответствующим объёмом воздуха. На полужёстких дирижаблях (рис. 1), разделённых поперечными диафрагмами (для повышения надёжности дирижабля), баллонеты имеются во всех отсеках. Наполнение баллонетов воздухом осуществляется от улавливателя, установленного за воздушным винтом, или от специального вентилятора. Полужёсткий дирижабль отличается от мягкого дирижабля наличием снизу оболочки килевой фермы.
Основой конструкции жёсткого дирижабля (рис. 2) является каркас, жёсткость продольных и поперечных связей которого обеспечивается стрингерами и шпангоутами. В жёстком дирижабле подъёмный газ заключён в ряд отдельных мягких баллонов, размещающихся в отсеках каркаса. Благодаря каркасу жёсткие дирижабли могут быть очень большими и с металлической обшивкой.
К оболочке мягкого дирижабля подвешивается, а на полужёстких и жёстких дирижаблях непосредственно на ферме или каркасе (соответственно) крепится гондола, с кабиной управления, помещениями для пассажиров и экипажа, топлива и специального оборудования; в кормовой части корпуса дирижабля помещается оперение, состоящее из неподвижных плоскостей - стабилизаторов, к которым на шарнирах крепятся рули управления полётом. В носовой части - причальное устройство для крепления и удержания дирижабля на причальной мачте. Объём дирижаблей мягкой конструкции от 1 до 7 тысяч м 3 , полужёсткой - от 8 до 35 тысяч м 3 , жёсткой - до 200 тысяч м 3 . Современные дирижабли обычно оснащаются газотурбинными двигателями. Полёты дирижабля проводятся на высоте до 3 км, в отдельных случаях от 6 км и более.
Основные достоинства дирижаблей: большая грузоподъёмность и дальность беспосадочных перелётов; дешевизна перевозок, особенно крупногабаритных или массивных грузов; надёжность и безопасность полётов; не требуется взлётно-посадочная полоса (необходима причальная мачта). Недостатки: относительно малая скорость (по сравнению с самолётами и вертолётами); низкая манёвренность (ввиду высокого аэродинамического сопротивления при полёте); сложность приземления; большие размеры ангаров (эллингов).
Историческая справка. 24.9.1852 совершил первый полёт дирижабль конструкции А. Жиффара объёмом 2,5 тысяч м 3 с воздушным винтом, приводимым во вращение паровой машиной мощностью 2,2 кВт, не позволявшей дирижаблю летать даже при слабом ветре. В 1872 испытан в полёте дирижабль объёмом 3,8 тысяч м 3 , с мускульным приводом винта, французского инженера-судостроителя С. Ш. Дюпюи де Лома. В том же году в Австрии Хейленом был построен и испытан дирижабль с корпусом, наполненным светильным газом (объём 2,4 тысяч м 3 , длина 50,4 м, мощность 4 кВт, скорость до 5 м/с). В 1883 по проекту братьев Г. и А. Тиссандье испытан дирижабль объёмом 1,06 тысяч м 3 , оснащённый электродвигателем с гальваническими элементами, а в 1884 - дирижабль «Франция» Ш. Ренара и А. Кребса объёмом около 2 тысяч м 3 . По существу, это были первые управляемые полёты.
В 1893-94 в России по проекту австрийского изобретателя Д. Шварца построен первый в мире цельнометаллический дирижабль объёмом 3,85 тысяч м 3 , длиной 47,6 м, который был достроен в Германии, где в 1897 совершил полёт.
Первые дирижабли, способные летать против ветра со скоростью до 15 м/с, созданы во Франции и Германии. Большой дирижабль жёсткой конструкции, внешняя обшивка которого сохраняет свою форму неизменной независимо от давления наполняющего его газа благодаря балочному каркасу соответствующей формы, впервые построен в Германии графом Ф. Цеппелином в 1900 году. Потребность более равномерно распределить вес гондолы, силовой установки, топлива и полезного груза по всей длине дирижабля побудило создать килевую конструкцию, которая воплотилась в дирижабли полужёсткой конструкции. Во Франции в 1902 году братья Полем и Пьером Лебоди построен первый полужёсткий дирижабль объёмом 2,3 тысяч м 3 , длиной 53 м. В России в 1908-15 создано 9 дирижаблей, лучшие из которых «Альбатрос II» (объём 9,6 тысяч м 3 , длина 77 м) и «Гигант» (объём около 21 тысяч м 3 , длина 114 м).
В годы 1-й мировой войны дирижабли использовались для проведения бомбардировочных операций, дальних разведок, эскортирования судов, поиска и уничтожения подводных лодок. Применявшиеся в Великобритании, Франции, Италии, Германии и США мягкие и полужёсткие дирижабли объёмом 2-31 тысяч м 3 летали со скоростью 60-100 км/ч. Наиболее известным был немецкий полужёсткий дирижабль РN-27 (объём 31,3 тысяч м 3 , длина 158 м). Однако создатели дирижаблей пренебрегали мерами безопасности, наполняя их дешёвым водородом вместо, например, инертного, но дорогого гелия. Череда катастроф подорвала веру в надёжность и целесообразность использования дирижаблей: потерпел катастрофу (6.5.1937) немецкий дирижабль «Гинденбург», американский «Акрон» и «Мэкон», английский «Р-101», французский «Диксмюде».
Во время 2-й мировой войны дирижабли применялись в США и СССР. Строились дирижабли: учебные (объём 3,5 тысяч м 3), разведчики (объём 5 тысяч м 3), для крейсерских полётов, типа «К» (объём 12 тысяч м 3) и дальних крейсерований (объём 18 тысяч м 3); в основном полужёсткие (типа «К»), которые имели максимальную скорость до 120 км/ч, крейсерскую - 92,5 км/ч, могли летать 50 ч, пролетая 3500-4000 км.
В 21 веке в России и США существуют несколько проектов возрождения дирижаблей: для транспортировки грузов, в том числе нестандартных, необычной формы в районы, куда проблематично осуществлять доставку грузов сухопутным путём или с использованием ЛА; разрабатываются (2005) дешёвые небольшие дирижабли тактического и стратосферного назначения (гражданские и военные), которые будут действовать в верхних слоях атмосферы на высотах 20-25 тысяч м, а также сверхтяжёлые транспортные дирижабли грузоподъёмностью 500-1000 тонн и дальностью полёта около 22 тысяч км.
Лит. смотри при ст. Воздухоплавание.
Однажды отказавшись от дирижаблей, в наши дни человечество находит в этих летательных аппаратов все больше плюсов и выгод. Но вид могучего корабля, проплывающего по небу, настолько притягивает к себе, что уже ради этого величественного зрелища хочется, чтобы они вернулись…
Как правило, статьи о современных дирижаблях начинаются с воспоминаний о том, как почти 70 лет назад на американской авиабазе Лейкхерст погиб в огне гигантский немецкий цеппелин «Гинденбург», а три года спустя Герман Геринг приказал разобрать оставшиеся дирижабли на металлолом и подорвать ангары. Эпоха дирижаблей тогда закончилась, пишут обычно журналисты, но вот теперь интерес к управляемым аэростатам снова активно возрождается. Однако подавляющее большинство наших сограждан если где и видят «возродившиеся» дирижабли, то только на разного рода аэрошоу — там они обычно применяются в качестве оригинальных рекламных носителей. Неужели это все, на что способны эти удивительные воздушные корабли? Чтобы выяснить, кому и зачем нужны сегодня дирижабли, пришлось обратиться к специалистам, строящим дирижабли в России.
Плюсы и минусы
Дирижабль — это управляемый самодвижущийся аэростат. В отличие от обычного воздушного «шара, который летит» исключительно по направлению ветра и может маневрировать только по высоте в попытке поймать ветер нужного направления, дирижабль способен двигаться относительно окружающих воздушных масс в направлении, выбранном пилотом. Для этой цели летательный аппарат оснащен одним или несколькими двигателями, стабилизаторами и рулями, а также имеет аэродинамическую («сигарообразную») форму. В свое время дирижабли «убила» не столько череда ужаснувших мир катастроф, сколько авиация, развивавшаяся в первой половине ХХ века сверхбыстрыми темпами. Дирижабль тихоходен — даже самолет с поршневыми двигателями летает быстрее. Что уж говорить о турбовинтовых и реактивных машинах. Разгонять дирижабль до самолетных скоростей мешает большая парусность корпуса — сопротивление воздуха слишком велико. Правда, время от времени говорят о проектах сверхвысотных дирижаблей, которые поднимутся туда, где воздух сильно разрежен, а значит, и сопротивление его значительно меньше. Это якобы позволит развивать скорость в несколько сотен километров в час. Однако пока подобные проекты проработаны только на уровне концепции.
17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле российского производства «АвгурЪ» AU-35 («Полярный гусь») высоты 8180 метров. Так был побит мировой рекорд, продержавшийся 90 лет и принадлежавший немецкому дирижаблю Zeppelin L-55. Рекорд «Полярного гуся» стал первым шагом в выполнении программы «Высокий старт» — проекта Русского Воздухоплавательного Общества и Группы компаний «Метрополь» по запуску лёгких космических аппаратов с высотных дирижаблей. В случае успеха этого проекта, в России будет создан передовой аэростатно-космический комплекс, способный экономично выводить на орбиту частные спутники весом до 10−15 килограммов. Одно из предполагаемых направлений использования комплекса «Высокий старт» — запуск геофизических ракет для исследования приполярных областей Северного Ледовитого океана.
Проигрывая авиации в скорости, управляемые аэростаты при этом имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым, собственно, возрождается дирижаблестроение. Во‑первых, сила, которая поднимает аэростат в воздух (известная всем со школьной скамьи сила Архимеда), совершенно бесплатна и не требует затрат энергии, в отличие от подъемной силы крыла, которая напрямую зависит от скорости аппарата, а значит, от мощности двигателя. Дирижаблю же двигатели нужны в основном для перемещения в горизонтальной плоскости и маневрирования. Поэтому летательные аппараты такого типа могут обходиться моторами значительно меньшей мощности, чем потребовались бы самолету при равной величине полезной нагрузки. Отсюда, а это уже во‑вторых, вытекает большая по сравнению с крылатой авиацией экологическая чистота дирижаблей, что в наше время чрезвычайно важно.
Третий плюс дирижаблей — их практически неограниченная грузоподъемность. Создание сверхгрузоподъемных самолетов и вертолетов имеет ограничения по прочностным характеристикам конструкционных материалов. Для дирижаблей же таких ограничений нет, и воздушный корабль с полезной нагрузкой, например, 1000 т — вовсе не фантастика. Добавим сюда возможность длительное время находиться в воздухе, отсутствие необходимости в аэродромах с длинными взлетно-посадочными полосами и большую безопасность полетов — и у нас получится внушительный список достоинств, которые вполне уравновешивают тихоходность. Впрочем, и тихоходность, как выяснилось, можно скорее отнести к достоинствам воздушных кораблей. Но об этом чуть позже.
В дирижаблестроении выделяются три основные типа конструкции: мягкая, жесткая и полужесткая. Практически все современные дирижабли относятся к мягкому типу. В англоязычной литературе их обозначают термином «blimp». Во время Второй мировой войны американская армия активно использовала «блимпы» для наблюдения за прибрежными водами и конвоирования судов. Дирижабли с жестким каркасом часто называют «цеппелинами» в честь изобретателя этой конструкции графа Фридриха фон Цеппелина (1838 — 1917).
Конкурент вертолета
Наша страна — один из мировых центров возрождающегося дирижаблестроения. Лидер отрасли — группа компаний «Росаэросистемы». Побеседовав с ее вице-президентом Михаилом Талесниковым, мы выяснили, как устроены современные российские дирижабли, где и как они используются и что нас ждет впереди.
Сегодня в работе находятся два типа дирижаблей, созданных конструкторами «Росаэросистем». Первый тип — это двухместный дирижабль AU-12 (длина оболочки 34 м). Аппараты такой модели существуют в трех экземплярах, и два из них время от времени используются московской милицией для патрулирования МКАД. Третий дирижабль продан в Таиланд и применяется там в качестве рекламного носителя.
Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки, как правило, металлической фермы, препятствующей деформации оболочки, однако, как и в мягкой конструкции, форма оболочки поддерживается давлением подъемного газа. К полужесткому типу относятся современные немецкие дирижабли «Zeppelin NT», имеющие внутри оболочки поддерживающий каркас из углепластика.
Гораздо более интересная работа у дирижаблей системы AU-30. Аппараты этой модели отличаются более крупными габаритами (длина оболочки 54 м) и, соответственно, большей грузоподъемностью. Гондола AU-30 способна вместить десять человек (двух пилотов и восемь пассажиров). Как рассказал нам Михаил Талесников, в настоящее время ведутся переговоры с заинтересованными сторонами о возможности организации элитных воздушных туров. Полет на небольшой высоте и на малой скорости (вот оно — преимущество тихоходности!) над красивыми природными ландшафтами или памятниками архитектуры и в самом деле сможет стать незабываемым приключением. Подобные туры проходят в Германии: дирижабли возрожденной марки Zeppelin NT катают туристов над живописным озером Бодензее, в тех самых краях, где когда-то отправился в полет первый немецкий дирижабль. Однако российские дирижаблестроители уверены, что главное предназначение их аппаратов не реклама и развлечения, а выполнение серьезных задач промышленного характера.
Вот пример. Энергетические компании, имеющие в своем распоряжении линии электропередач, должны регулярно проводить мониторинг и диагностику состояния своих сетей. Удобнее всего это делать с воздуха. В большинстве стран мира для такого мониторинга применяются вертолеты, однако у винтокрылой машины есть серьезные недостатки. Помимо того что вертолет неэкономичен, у него еще и весьма скромный радиус действия — всего 150−200 км. Понятно, что для нашей страны с ее многотысячекилометровыми расстояниями и обширным энергетическим хозяйством это слишком мало. Есть и еще одна проблема: вертолет в полете испытывает сильную вибрацию, в результате чего чувствительное сканирующее оборудование дает сбои. Движущийся медленно и плавно дирижабль, способный преодолевать тысячи километров на одной заправке, напротив, идеально подходит для задач мониторинга. В настоящий момент одна из российских фирм, разработавших основанное на лазерных технологиях сканирующее оборудование, а также программное обеспечение к нему, использует два дирижабля AU-30 для оказания услуг энергетикам. Дирижабль этого типа может применяться и для разнообразных видов мониторинга земной поверхности (в том числе в военных целях), а также для картографирования.
Многоцелевой дирижабль Au-30 (многоцелевой патрульный дирижабль объемом более 3000 куб. метров) предназначен для выполнения полетов в течение продолжительного времени, в том числе на малой высоте и с малой скоростью. Крейсерсакая скорость 0−90 км/ч // Мощность маршевого двигателя 2х170 л.с. // Максимальная дальность полета 3000 км // Максимальная высота полета 2500 м.
Как они летают?
Практически все современные дирижабли, в отличие от цеппелинов довоенной эпохи, относятся к мягкому типу, то есть форма их оболочки поддерживается изнутри давлением подъемного газа (гелия). Объясняется это просто — для аппаратов сравнительно небольших размеров жесткая конструкция неэффективна и уменьшает полезную нагрузку из-за веса каркаса.
Несмотря на то что дирижабли и аэростаты относят к классу аппаратов легче воздуха, многие из них, особенно при полной загрузке, имеют так называемый перетяж, то есть превращаются в аппараты тяжелее воздуха. Это относится и к AU-12 и AU-30. Выше мы уже говорили о том, что дирижаблю, в отличие от самолета, двигатели нужны в основном для горизонтального полета и маневрирования. И вот почему «в основном». «Перетяж», то есть разница между силой земного притяжения и архимедовой силой, компенсируется за счет небольшой подъемной силы, которая появляется, когда встречный поток воздуха набегает на имеющую специальную аэродинамическую форму оболочку дирижабля — в данном случае она работает как крыло. Стоит дирижаблю остановиться — и он начнет опускаться к земле, ведь архимедова сила не полностью компенсирует силу притяжения.
Двухместный дирижабль АU-12 предназначен для подготовки пилотов воздухоплавателей, патрулирования и визуального контроля автодорог и городских территорий в интересах экологического мониторинга и ГАИ, контроля за чрезвычайными ситуациями и спасательных операций, охраны и наблюдения, рекламных полетов, качественной фото, кино, теле- и видеосъемки в интересах рекламы, телевидения, картографии. 28 ноября 2006 г. впервые в истории Российского воздухоплавания AU-12 был выдан сертификат типа на двухместный дирижабль. Крейсерская скорость 50 — 90 км/ч // Мощность маршевого двигателя 100 л.с. // Максимальная дальность полета 350 км // Максимальная высота полета 1500 м.
Дирижабли AU-12 и AU-30 имеют два режима взлета: вертикальный и с небольшим пробегом. В первом случае два винтовых двигателя с переменным вектором тяги переходят в вертикальное положение и таким образом отталкивают аппарат от земли. После набора небольшой высоты они переходят в горизонтальное положение и толкают дирижабль вперед, в результате чего возникает подъемная сила. При посадке двигатели вновь переходят в вертикальное положение и включаются на реверсивный режим. Теперь дирижабль, напротив, притягивается к земле. Такая схема позволяет преодолеть одну из главных проблем эксплуатации дирижаблей в прошлом — сложность со своевременной остановкой и точным причаливанием аппарата. Во времена могучих цеппелинов их приходилось буквально отлавливать за спущенные вниз тросы и закреплять у земли. Причаливающие команды насчитывали в те времена десятки и даже сотни человек.
При взлете с пробегом двигатели изначально работают в горизонтальном положении. Они разгоняют аппарат до возникновения достаточной подъемной силы, после чего дирижабль поднимается в воздух.
«Небесная яхта» ML866 Aeroscraft
Интересные проекты дирижаблей нового поколения разрабатываются на североамериканском континенте. Создать «небесную супер-яхту» ML 866 намерена в недалеком корпорация Wordwide Aeros. Этот дирижабль сконструирован по гибридной схеме: в полете около 2/3 веса машины будут компенсироваться архимедовой силы, а подниматься вверх аппарат будет благодаря подъемной силе, возникающей при обтекании набегающим потоком воздуха оболочки корабля. Для этого оболочке будет придана специальная аэродинамическая форма. Официально ML 866 предназначен для VIP-туризма, однако, если учесть, что Wordwide Aeros получает финансирование в частности от государственного агентства DARPA, занимающегося оборонными технологиями, не исключено использование дирижаблей в военных целях, например для наблюдения или связи. А канадская компания Skyhook совместно с Boeing объявила о проекте JHL-40 — грузового дирижабля с полезной нагрузкой 40 т. Это тоже «гибрид», однако здесь архимедова сила будет дополняться тягой четырех роторов, создающих тягу по вертикальной оси.
Маневрирование по высоте и управление подъемной силой пилот осуществляет, в частности, меняя тангаж (угол наклона горизонтальной оси) дирижабля. Этого можно добиться как с помощью закрепленных на стабилизаторах аэродинамических рулей, так и путем изменения центровки аппарата. Внутри оболочки, накачанной находящимся под небольшим давлением гелием, находятся два баллонета. Баллонеты — это мешки из воздухонепроницаемой материи, в которые нагнетается забортный воздух. Управляя объемом баллонета, пилот изменяет давление подъемного газа. Если баллонет раздувается, гелий сжимается и плотность его растет. При этом архимедова сила падает, что приводит к снижению дирижабля. И наоборот. При необходимости можно перекачивать воздух, например, из носового баллонета в кормовой. Тогда при изменении центровки угол тангажа примет положительное значение, а дирижабль перейдет в кабрирующее положение.
Нетрудно заметить, что современный дирижабль имеет довольно сложную систему управления, предусматривающую работу рулями, варьирование режима и вектора тяги двигателей, а также изменение центровки аппарата и величины давления подъемного газа с помощью баллонетов.
Тяжелее и выше
Еще одно направление, в котором работают отечественные дирижаблестроители, — это создание тяжелых грузопассажирских дирижаблей. Как уже говорилось, для дирижаблей ограничений по грузоподъемности практически не существует, а потому в перспективе могут быть созданы настоящие «воздушные баржи», которые будут способны перевозить по воздуху почти все что угодно, включая сверхтяжелые негабаритные грузы. Задача упрощается тем, что при изменении линейных габаритов оболочки грузоподъемность дирижабля вырастает в кубической пропорции. К примеру, AU-30, имеющий оболочку длиной 54 м, может брать на борт до 1,5 т полезного груза. Дирижабль нового поколения, разрабатываемый сейчас инженерами «Росаэросистем», при длине оболочки всего на 30 м больше возьмет полезную нагрузку 16 т! В перспективных планах группы компаний — строительство дирижаблей с полезной нагрузкой 60 и 200 т. Причем именно в этом сегменте дирижаблестроения должна произойти маленькая революция. Впервые за многие десятилетия в воздух поднимется дирижабль, выполненный по жесткой схеме. Подъемный газ будет помещаться в мягких баллонах, жестко прикрепленных к каркасу, укрытому сверху аэродинамической оболочкой. Жесткий каркас добавит дирижаблю безопасности, так как даже в случае серьезной утечки гелия аппарат не утратит аэродинамическую форму.
Гибель гигантов
История воздушных катастроф с большим количеством жертв берет свое начало в эпохе дирижаблей. Британский дирижабль R101 отправился в свой первый полет в 5 октября 1930 года. На борту он нес государственную делегацию во главе с министром воздушного сообщения Кристофером Бёрдвеллом Лордом Томпсоном. Через несколько часов после старта R101 снизился до опасной высоты, врезался в холм и сгорел. Причиной катастрофы стали просчеты в проектировании. Из 54 пассажиров и членов экипажа погибли 48, включая министра. 73 американских военных моряка погибли, когда попавший в бурю дирижабль «Акрон» упал в море, неподалеку от побережья штата Нью-Джерси. Случилось это 3 апреля 1933 года. Людей убил не удар при падении, а ледяная вода: на дирижабле не было ни одной спасательной лодки и лишь несколько пробковых жилетов. Оба погибших дирижабля были накачаны взрывоопасным водородом. Гелиевые дирижабли значительно безопаснее.
Другой интересный проект, по которому в группе компаний «Росаэросистемы» уже проведены НИОКР, — это геостационарный стратосферный дирижабль «Беркут». В основе идеи — свойства атмосферы. Дело в том, что на высоте 20−22 км ветровой напор относительно невелик, причем ветер имеет постоянное направление — против вращения Земли. В таких условиях довольно легко с помощью тяги двигателей зафиксировать аппарат в одной точке относительно поверхности планеты. Стратосферный геостационар можно использовать практически во всех областях, в которых сейчас применяются геостационарные спутники (связь, передача теле- и радиопрограмм и т. д.). При этом дирижабль «Беркут» будет, разумеется, существенно дешевле любого космического аппарата. Кроме того, если спутник связи выходит из строя, ремонту он уже не подлежит. «Беркут» же в случае любых неполадок всегда можно будет спустить на землю, чтобы провести необходимую профилактику и ремонт. И наконец, «Беркут» — это абсолютно экологически чистый аппарат. Энергию для двигателей и ретранслирующей аппаратуры дирижабль возьмет от солнечных батарей, размещенных на верхней части оболочки. В ночное время питание будет производиться за счет аккумуляторов, накопивших электричество в течение дня.
Дирижабль «Беркут»
Внутри оболочки «Беркута» — пять тканых емкостей с гелием. У поверхности земли закачанный в оболочку воздух будет сдавливать емкости, повышая плотность подъемного газа. В стратосфере, когда «Беркут» окажется в окружении разреженного воздуха, воздух из оболочки будет откачан, и емкости под давлением гелия раздуются. В результате плотность его упадет и, соответственно, возрастет архимедова сила, которая будет удерживать аппарат на высоте. «Беркут» разработан в трех модификациях — для высоких широт (HL), для средних широт (ML), для экваториальных широт (ET). Геостационарные характеристики дирижабля позволяют осуществлять функции наблюдения, связи и передачи данных над территорией, площадью более 1 млн км 2 .
Еще ближе к космосу
Все дирижабли, о которых шла речь в этой статье, относятся к газовому типу. Однако существуют еще и тепловые дирижабли — фактически управляемые монгольфьеры, в которых подъемным газом служит нагретый воздух. Они считаются менее функциональными, чем их газовые собратья, в основном из-за более низкой скорости и худшей управляемости. Основная сфера применения тепловых дирижаблей — аэрошоу и спорт. И именно в спорте России принадлежит высшее достижение.
17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле российского производства «Полярный гусь» высоты 8180 м. Однако и спортивным дирижаблям, возможно, будет найдено практическое применение. «Полярный гусь», поднявшись на высоту 10−15 км, сможет стать своего рода первой ступенью системы космических запусков. Известно, что при космических стартах значительное количество энергии тратится именно на начальной стадии подъема. Чем дальше от центра Земли находится стартовая площадка, тем больше экономия топлива и тем большую полезную нагрузку удается вывести на орбиту. Именно поэтому космодромы стараются размещать ближе к экваториальной области, чтобы выиграть (за счет приплюснутой формы Земли) несколько километров.