Дирижабли для чего использовались

Возрождение дирижаблей. Дирижабли как важная часть вооружённых сил XXI века

В одной из недавних статей были рассмотрены дирижабли и аэростаты как средство обеспечения зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) возможностью поражения низколетящих целей на большом удалении, без привлечения самолётов военно-воздушных сил (ВВС). Однако возможности дирижаблей не исчерпываются только радиолокационной разведкой, в связи с чем появилось желание рассмотреть это направление подробнее.

История вопроса

Считается что дирижабль, управляемый мускульной силой, был изобретён в XVIII веке французским математиком и дивизионным генералом Жаном Батистом Мари Шарлем Мёнье. Своё развитие дирижабли получили спустя полвека, когда появились паровые, а затем и электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания. Пика развития дирижабли достигли в период между двумя Мировыми войнами, когда появились дирижабли гиганты, типа модели «Граф Цеппелин», способной перевозить до 25 тонн груза на расстояние более 10 000 км.

Ещё большими возможностями обладал дирижабль «Гинденбург», способный перевозить груз массой 100 тонн. К сожалению, именно катастрофа, произошедшая 6 мая 1937 года с «Гинденбургом», ознаменовала закат эры дирижаблей.

Главной проблемой дирижаблей того времени было то, что их ёмкости заполнялись взрывоопасным водородом. С учётом того, что гарантировать отсутствие утечки столь летучего и горючего вещества на всём сроке службы не представляется возможным, катастрофа была предопределена.

Технически в 1937 году уже был получен негорючий гелий, однако его выработку в промышленных масштабах смогли освоить только США, которые отказали в его поставках Германии, производившей крупнейшие дирижабли. Существуют и конспирологические теории о том, что катастрофы дирижаблей явились следствием конкуренции с производителями самолётов. Однако наиболее вероятным выглядит то, что на горизонте маячила большая война, при всех преимуществах дирижаблей их «боевые» возможности существенно уступали возможностям самолётов, что и предопределило преимущественное развитие последних. Вкладывать значительные средства в получение дорогого (даже сейчас) гелия в условиях предвоенного времени вряд ли было оправданно.

Возврат к дирижаблям. Проекты стран Запада

Тем не менее, история движется по спирали, и в XXI веке присутствует определённый интерес к возрождению строительства дирижаблей на новом технологическом уровне. Компаниями разработчиками и ВВС рассматривается несколько направлений строительства перспективных дирижаблей. Во-первых, это дирижабли, предназначенные для размещения средств разведки и связи, во-вторых, это транспортные дирижабли-гиганты, способные перевозит сотни тонн грузов на огромные расстояния.

В 2005 году небезызвестное агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA объявило об открытии программы строительства сверхтяжёлого транспортного дирижабля «Walrus» с грузоподъёмностью от 500 до 1000 тонн и дальностью полёта до 22 тысяч километров.

В рамках программы создания сверхтяжёлого дирижабля упомянутое агентство DARPA выдало грант в 3 миллиона долларов США компании Lockheed Martin. Субподрядчик компании Lockheed Martin – компания Worldwide Aeros Corp предложила проект дирижабля Aeroscraft. Компания Worldwide Aeros Corp планировала построить дирижабль Aeroscraft в трёх версиях, модель ML866 грузоподъемностью 66 тонн, модель ML868 грузоподъемность 250 тонн и модель ML86X грузоподъемностью 500 тонн.

К сожалению, им удалось создать лишь дирижабль-прототип Dragon Dream длиной в 81 метр и объемом в 17 тысяч кубических метров. В 2015 году обрушилась часть крыши ангара, в котором базировался прототип Dragon Dream, что привело к его разрушению и свёртыванию работ. К слову, компания Worldwide Aeros Corp была основана в 1992 году нынешним генеральным директором и главным инженером Игорем Пастернаком, который приехал в Америку из Украины после развала СССР.

Первый полёт дирижабля Dragon Dream

Очевидно, что создание дирижаблей грузоподъёмностью 500-1000 тонн потребует решения огромного количества сложных технических задач. С учётом того, что отрасль дирижаблестроения пребывает в забвении достаточно продолжительное время, на пути к созданию дирижаблей сверхбольшой грузоподъёмности должны быть поэтапно построены образцы меньшей грузоподъёмности.

Одним из реализованных проектов является дирижабль Airlander 10 спроектированный и изготовленный британской компанией Hybrid Air Vehicles. Дирижабль «Airlander 10» является гибридным – использует аэродинамическую подъёмную силу при подъёме и затем находится в воздухе за счёт наполненного гелием объёма. Его длина составляет 92 метра, грузоподъёмность десять тонн. Крейсерская высота полета дирижабля составляет 6 100 м, крейсерская скорость 148 км/ч. Он может находиться в полете до двух недель в беспилотном режиме и около пяти дней с экипажем.

Изначально дирижабль разрабатывался для армии США по программе LEMV для ведения разведки и наблюдения в интересах наземных войск. Однако в 2013 году армия США отказалась от данного дирижабля, предположительно из-за его высокой стоимости. В дальнейшем проект развивался как коммерческий, обновлённая версия дирижабля совершила несколько полётов, однако в 2017 году дирижабль Airlander 10 оторвался от причальной мачты и был полностью разрушен в результате удара о взлётное поле.

Американская компания JP Aerosapce разрабатывает стратосферный дирижабль Ascender, предназначенный для запуска космических ракет-носителей, с высоты порядка 50-60 километров. Несмотря на то, что сама концепция вызывает много вопросов, полученные наработки могут быть использованы для создания дирижаблей с более реалистичными сценариями применения, например, используемых в качестве ретрансляторов связи или носителей средств высотной разведки.

С высоты 50-60 километров дальность видимости составит почти 1000 км, что позволит осуществлять разведку в глубине территории противника, не нарушая его границ. Указанные высоты вполне досягаемы для аппаратов легче воздуха – в 2009 году исследовательский беспилотный шар BU60-1, разработанный Агентством аэрокосмических исследований Японии, поднялся на высоту 53 километра.

Дирижаблестроение в России

Другой перспективный беспилотный дирижабль, «Беркут», должен быть способен подниматься на высоту 20-23 километра и оставаться в воздухе до полугода. Большая продолжительность полёта должна обеспечиваться за счёт отсутствия экипажа (беспилотный дирижабль) и системе энергоснабжения от солнечных батарей. Основные предполагаемые задачи дирижабля «Беркут» – обеспечение ретрансляции связи и высотная разведка.

Дирижабли являются достаточно уязвимой платформой в случае конфликта с высокотехнологичным противником из-за своих огромных размеров и низкой скорости полёта, что, впрочем, никак не приуменьшает их роль как средства предупреждения об атаке низколетящими средствами воздушного нападения (СВН). Легко уязвимыми целями можно считать и любые крупные стационарные объекты, например, такие, как РЛС станций предупреждения о ракетном нападении, что вовсе не повод от них отказываться.

В случае, если разработка дирижаблей грузоподъёмностью 500-1000 тонн будет успешно реализована, они также могут стать важнейшим элементом логистической системы современных вооружённых сил, объединив в себе преимущества транспортных самолётов, вертолётов и кораблей. В этом случае уязвимость платформы может компенсироваться выбором оптимальных маршрутов полёта для избегания столкновения с силами противника.

Дирижабли в локальных конфликтах

Можно предположить, что крайне важную роль дирижабли могут сыграть в локальных конфликтах против противника, не обладающего современными средствами противовоздушной обороны (ПВО).

Одной из глобальных проблем современных ВВС является высокая стоимость не только самолётов и вертолётов, но и высокая стоимость их эксплуатации.

В результате локальные войны против боевиков, самым современным вооружением которых могут быть противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) и переносные зенитно-ракетные комплексы (ПЗРК), становятся финансово неподъёмными даже для сверхдержав, что подтверждается опытом СССР и США в Афганистане. Можно не сомневаться, что расходы на авиационную поддержку сирийских правительственных войск также влетают России в «копеечку».

Каким образом применение дирижаблей может повлиять на ситуацию? В материале Боевые «Гремлины» ВВС США: возрождение концепции воздушных авианосцев рассматривались концепции американских ВВС по строительству перспективных воздушных авианосцев – носителей беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). По проектам агентства DARPA размещение недорогих многоразовых БПЛА на борту транспортных самолётов, бомбардировщиков и тактических самолётов позволит уменьшить вероятность потерь и упростить прорыв ПВО противника. Можно предположить, что такая концепция оправдана и с точки зрения снижения стоимости ведения боевых действий в воздухе/с воздуха.

Тем не менее, в борьбе против нерегулярных формирований, даже применение воздушных авианосцев на базе транспортных самолётов и бомбардировщиков будет весьма затратным. Как было рассмотрено в том же материале, первыми воздушными авианосцами были как раз дирижабли.

Концепция дирижабля-авианосца вполне может быть воссоздана на современном технологическом уровне для решения именно задач в локальных конфликтах.

Предположительно создание дирижабля типа «Атлант» грузоподъёмностью 60 тонн и высотой полёта свыше 5000 метров позволит разработать на его базе дирижабль-носитель с размещением нескольких типов БПЛА малой и средней размерности, а также топлива и вооружения для них из расчёта автономного использования в течение 2-4 недель. Конструкция самих БПЛА должна быть максимально упрощена для снижения их стоимости.

Количество БПЛА на борту может варьироваться в зависимости от их массогабаритных характеристик. Для БПЛА типа «Форпост-М» оптимальным можно считать количество порядка 12-16 БПЛА, для обеспечения возможности круглосуточного нахождения в воздухе 3-4 БПЛА в трёхсменном варианте или 6-8 в двухсменном. Операторы управления БПЛА, количество которых определяется в соответствие с количеством БПЛА и смен работы, также должны размещаться на борту дирижабля-носителя.

Сценарий применения дирижабля-носителя БПЛА

К примеру, в ходе локального конфликта необходимо захватить контроль над городом, ставшим оплотом боевиков и требующим значительных сил для его захвата правительственными войсками. Прямой штурм может привести к большим потерям среди личного состава, применение боевых самолётов и вертолётов требует значительных финансовых средств. Кроме того, современные истребители плохо приспособлены для поражения разрозненных групп боевиков, а штурмовики типа Су-25 и боевые вертолёты уязвимы для огня противника.

Дирижабль-носитель занимает заданную позицию над городом (или в стороне, на небольшом удалении). Высота полёта свыше пяти километров делает его неуязвимым для средств ПВО, имеющихся у боевиков. Помимо этого, он может быть оснащён средством противодействия атакам ПЗРК, типа «Президент-С».

После выхода на позицию дирижабль-носитель осуществляет запуск БПЛА на патрулирование. Патрульные БПЛА должны быть оснащены вооружением с минимальной стоимостью – управляемыми и неуправляемыми авиабомбами малого диаметра, неуправляемыми авиационными ракетами, стрелково-гранатомётным вооружением и т.п. Обнаружение противника ведётся как средствами разведки БПЛА, так и средствами разведки дирижабля-носителя, который после обнаружения цели направляет на неё ближайший БПЛА. Дирижабль-носитель осуществляет дежурство в течении двух недель, после чего его сменяет другой дирижабль-носитель.

Основная задача дирижабля-носителя и его авиакрыла – осуществлять постоянное, круглосуточное, изматывающее воздействие на противника. Любая обнаруженная цель должна быть уничтожена в кратчайшее время. Средства радиолокационной и тепловизионной разведки должны обеспечить круглосуточное обнаружение противника, а нахождение дирижабля-носителя вблизи зоны ответственности обеспечит минимальное время реакции.

После нескольких недель непрерывного воздействия можно ожидать что противник будет значительно деморализован и понесёт большие потери в живой силе и вооружении. В случае, если принято решение о наземном штурме, БПЛА с дирижабля-носителя должны оказывать непосредственную авиационную поддержку наземным войскам. Учитывая специфику выполняемых задач, дирижабль-носитель БПЛА должен входить не в состав ВВС, а в состав сухопутных войск, действуя непосредственно в их интересах, что позволит добиться максимального уровня взаимодействия операторов БПЛА и наземных бойцов.

Альтернативное размещение БПЛА на наземной базе потребует или привлечения моделей с большей дальностью полёта, а, следовательно, и с большей стоимостью полёта, или оборудования базы рядом с зоной ответственности, и её обороны. В любом случае будет увеличено время реакции и уменьшены возможности по обнаружению противника.

Как мы видели в вышеприведённой таблице, стоимость полёта среднеразмерного БПЛА типа «Predator» составляет порядка 4000 долларов, стоимость полёта БПЛА малой размерности должна быть сравнима или ниже стоимости полёта лёгкого штурмовика OV-10 Bronco (1000 долларов) из той-же таблицы. Сочетание низкой стоимости полёта БПЛА и низкой стоимости эксплуатации дирижабля, что обычно преподносится их создателями как преимущество этого типа летательных аппаратов, позволит существенно уменьшить совокупные затраты на авиационную поддержку в локальных конфликтах. Потеря БПЛА малой размерности также гораздо менее чувствительна, нежели потеря БПЛА средней размерности, не говоря уже о потере пилотируемых самолётов и вертолётов.

В мирное время дирижабли-носители могут применяться для контроля протяжённых участков государственной границы России, обеспечивая обнаружение, а при необходимости и уничтожение контрабандистов, боевиков или террористических групп. К примеру, зона контроля дирижабля носителя с БПЛА типа «Форпост-М» может составить круг диаметром 300-400 км.

Источник

Зачем они возвращаются: нужны ли сегодня дирижабли

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Источник