Для чего используется дирижабль
Что такое дирижабли и почему их хотят снова использовать?
Цеппелин, более известный как дирижабль — это управляемый аэростат, движимый силовой установкой, которая работает на основе легковесного водорода или гелия. Всплеск эксплуатации этого транспортного средства пришелся на начало XX века, когда он считался не просто средством передвижения, но и роскошным способом показать свое благосостояние зажиточному слою населения. Спустя почти 80 лет после последней массовой эксплуатации дирижаблей, огромные летающие гиганты могут вернуться в небо и стать частью нашей повседневной жизни. Однако в этот раз дирижабли будут использоваться не для перевозки пассажиров, а в качестве экологически чистого транспортного средства для доставки грузов по всему миру.
На данный момент, количество дирижаблей в мире довольно ограничено. Чаще всего, они используются в качестве оригинальных рекламных средств, при необходимости сбора информации о дорожных ситуациях, а также при организации туристических полетов.
Что такое цеппелины и как они работают?
Цеппелины представляют собой дирижабли жесткой системы, особенность которых значится в распределении несущего газа по отдельным отсекам, находящимся в обтянутом тканью металлическом каркасе. Эти весьма оригинальные устройства названы в честь своего создателя — немецкого графа Фердинанда Цеппелина. Реализация проекта по строительству воздушного аэростата началась в 1899 году, а первый полет дирижабля “Цеппелин — LZ 1” состоялся уже в 1900 году. После удачных испытаний нового летательного аппарата, дирижабли Цеппелина стали использоваться как в военных, так и в гражданских целях. Несмотря на свой невероятный успех, эра дирижаблей закончилась так же быстро, как и началась. Главной причиной отказа от этого воздушного средства передвижения стало крушение цеппелина “Гинденбург” в 1936 году, обернувшееся настоящей катастрофой.
Катастрофа цеппелина LZ 129 Hindenburg унесла с собой жизни 36 человек
Так, 3 мая цеппелин “Гинденбург” отправился из Франкфурта в Лейкхерст. На его борту в общей сложности находилось 97 человек. 6 мая 1936 года, прибыв к посадочной площадке, дирижабль неожиданно загорелся и рухнул на землю с высоты 180 метров. Несмотря на то, что причину возгорания вскоре выяснит специальная комиссия, для людей эта катастрофа становится главным поводом для прекращения эксплуатации цеппелинов. Согласно экспертному мнению, возгорание произошло из-за утечки водорода, которое было вызвано разрывом водородного баллона в момент приземления воздушного транспортного средства.
Цеппелины могут вернуться в небо уже в ближайшее время
Несмотря на неожиданный закат технологии аэростатов, который произошел в начале XX века, спустя почти 80 лет гигантские дирижабли готовы к возвращению. Новейшие цеппелины будут в 10 раз больше, чем 800-фунтовый Гинденбург и в 5 раз больше, чем Эмпайр-Стейт-Билдинг. Согласно мнению разработчиков новых аэростатов, они выполняли бы традиционную работу грузовых судов, но значительно быстрее и при минимальном загрязнении окружающей среды.
Возможно, уже в ближайшем будущем мы сможем увидеть вернувшиеся к жизни дирижабли
Ученые утверждают, что на таком дирижабле облететь земной шар можно будет за 16 дней, перевозя одновременно около 20 000 тонн полезного груза и затрачивая при этом минимум энергии. Новейшее поколение летательных аппаратов будет передвигаться на реактивном потоке, который представляет из себя мощный пояс ветров, окружающий Землю. Как и 80 лет назад, цеппелины будут плавучими благодаря водороду, который в 14 раз легче воздуха. Из-за легковоспламеняемого газа новейшие дирижабли будут полностью автономными, а процессом загрузки будут руководить роботизированные системы.
Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.
Ученые считают, что развитие новейших технологий позволит усовершенствовать строительство надежных дирижаблей и снизить риски утечек водорода, а также связанных с ними возгораний в несколько раз по сравнению с их предшественниками. Если так, то уже совсем скоро нас ожидает эра новых транспортных средств и бум грузоперевозок по всему миру. Здесь остается только в очередной раз отметить, что “все новое — это хорошо забытое старое”.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Интересно было бы узнать про зарождение, становление и упадок эпохи дирижаблей. И есть ли у них будущее? Была тема? ))))))
У меня в блоге была уже довольно интересная тема про историю дирижаблей в СССР, мы тогда тут не будем подробно останавливаться на нашей стране. Почитайте кому интересно там. Давайте мы посмотрим на мировое развитие этого летательного средства.
Дирижа́бль (от фр. dirigeable — управляемый) — летательный аппарат легче воздуха, аэростат с движителем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков.
За 250 лет до нашей эры великий Архимед открыл путь к полетам на воздушных шарах. Но только во второй половине ХVII века удалось создать воздушный шар, пригодный для практического использования. Аппарат легче воздуха, перемещающийся в воздушном океане по воле ветра и воздушных течений, назвали аэростатом. Поддерживается он в воздухе благодаря подъемной силе газа, заключенного в его оболочке.
5 июня 1783 г. во французском городе Виделон-лез-Анноне братья Жозеф Мишель и Жак Этьен Монгольфье демонстрировали полет построенного ими шара. Оболочка объемом около 600 куб. м. покоилась на решетчатой раме, сплетенной из лозы. Рама устанавливалась на подмостки, под которыми был разведен костер из мокрой соломы. Горячий влажный воздух наполнял оболочку. После того, как отпустили удерживающие ее веревки, она устремилась вверх. Полет продолжался всего 10 минут. За это время шар пролетел два с небольшим километра.
Рисунки аэростатических запусков во Франции
Академия наук Франции решила повторить опыт братьев Монгольфье в Париже. Подготовку к нему поручили физику Шарлю. Он использовал для наполнения шара не горячий воздух, а открытый в 1766 г. водород, обладавший малым удельным весом. 27 августа 1783 г. на Марсовом поле Парижа состоялся старт, Шар быстро набрал высоту и скрылся из глаз. Пролетев 24 километра, он упал на землю из-за разрыва оболочки.
Шло время, аэростаты совершенствовались, позволяя совершать все более сложные перелеты. В начале января 1785 г. француз Бланшар и англичанин Джеффрис на шарльере перелетели из Дувра в Кале. Покорив пролив Па-де-Кале за 2,5 часа, они первыми проделали воздушное путешествие между островной Англией и континентальной Европой.
Дирижабль Жиффара, 1852 год
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 и первым полётом дирижабля объясняется отсутствием в то время двигателей для аэростатического летательного аппарата. 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.
Он имел объем 2500 куб. м., был оснащен паровым двигателем мощностью 3 л. с. и развивал скорость около 10 км/ч. Паровые машины тех лет имели малую мощность при большой массе и были непригодны для практического использования на воздушных судах. В первом полете Жиффар не смог вернуться к месту старта. Сила ветра превышала скромные возможности его двигателя! Расцвет дирижаблестроения начался с появлением надежных, легких и достаточно мощных двигателей внутреннего сгорания и пришелся на начало нашего века.
Дирижабль № 6 Сантос-Дюмона огибает Эйфелеву башню, 19 октября 1901 год
19 октября 1901 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.
Развитие дирижаблей шло по трем конструктивным направлениям: мягкие, полужесткие, жесткие.
Как каждая инженерная конструкция, дирижабли мягкой схемы имеют свои достоинства и недостатки. Последние достаточно серьезны: повреждение оболочки или отказ вентилятора, нагнетающего воздух в баллонеты, приводят к катастрофам, Основным же преимуществом является большая весовая отдача.
Мягкая схема ограничивает размеры дирижабля, что, впрочем, обуславливает относительную легкость сборочно-разборочных и транспортных операций.
Дирижабли мягкой схемы строились многими воздухоплавателями. Наиболее удачной оказалась конструкция немецкого майора Августа фон Парсеваля. Его дирижабль поднялся в воздух 26 мая 1906 г. С тех пор дирижабли мягкой схемы иногда называют «парсевалями».
Зависимость формы корпуса от атмосферных факторов в дирижаблях мягкой схемы была уменьшена введением в конструкцию жесткой килевой фермы, которая, проходя от носа до кормы по низу корпуса, значительно повышает его жесткость в продольном направлении. Так появились дирижабли полужесткой схемы.
В дирижаблях этой схемы корпусом также служит оболочка с малой газопроницаемостью. Необходимы им и баллонеты. Наличие фермы позволяет крепить к ней элементы дирижабля и размещать внутри нее часть оборудования. Дирижабли полужесткой схемы отличаются более крупными размерами.
Полужесткая схема была разработана французским инженером Жюйо, управляющим сахарными заводами братьев Лебоди. Постройка дирижабля финансировалась владельцами заводов. Поэтому, не совсем справедливо, такую схему дирижаблей называют «лебоди». Первый полет дирижабля состоялся 13 ноября 1902 г.
В дирижаблях жесткой схемы корпус набран из поперечных (шпангоутов) и продольных (стрингеров) силовых элементов, обтянутых снаружи тканью, которая предназначается только для придания дирижаблю надлежащей аэродинамической формы. Поэтому никаких требований по газопроницаемости к ней не предъявляется. Баллонеты в этой схеме не нужны, т. к. неизменность формы обеспечивается силовым каркасом. Несущий газ помещается в отдельных емкостях внутри корпуса. Там же устанавливаются практически все агрегаты корабля, для обслуживания которых «предусматриваются служебные проходы.
Единственный недостаток такой схемы заключается в том, что металлическая конструкция каркаса уменьшает вес полезной нагрузки. Именно жесткая схема сделала дирижабль настоящим кораблем, способным плыть в воздушном океане подобно морским лайнерам. Создателем таких дирижаблей был выдающийся немецкий инженер и организатор их производства генерал граф Фердинанд фон Цеппелин. Его первый воздушный корабль поднялся в воздух 2 июля 1900 г. С тех пор за дирижаблями жесткой схемы закрепилось название «цеппелин».
Массовым строительством и многообразным применением дирижаблей занялся немецкий аристократ и кадровый военный Фердинанд фон Цеппелин. Будучи в США во время Гражданской войны, он заинтересовался аэростатами-разведчиками, применявшимися обеими сторонами, и, вернувшись на родину, стал пропагандировать идею воздухоплавательного флота в германской армии. Его разработки не нашли, однако, понимания у командования, и в 1890 г. граф, рационализаторский энтузиазм которого за много лет порядком надоел высшим чинам, был уволен из армии в звании генерал-лейтенанта по достижении пенсионного возраста.
Но Цеппелин и не думал сдаваться. Вернувшись в места своего детства – на берега Боденского озера – он с жаром принялся тратить деньги семьи на создание производства дирижаблей. Восемь лет труда увенчались запуском плавучего сборочного цеха прямо на водной глади озера, созданием команды молодых талантливых инженеров и получением от соседей прозвища Граф-Дурак.
Первый полет опытного образца дирижабля LZ1 (LZ – Luftschiff Zeppelin) состоялся 2 июня 1900 г. Аппарат имел в длину 128 м, жесткую конструкцию (обтянутый тканью металлический каркас, внутри которого помещался газ в газонепроницаемых баллонах) и приводился в движение двумя двигателями Daimler мощностью 14,5 л.с. Пилотировал воздушный корабль лично граф. После долгих доработок и усовершенствований к 1906 г. ему удалось создать вполне функциональную модель дирижабля LZ2, а в 1908 г. и LZ4, на котором семидесятилетний аристократ продержался в воздухе целых 8 часов, слетав в соседнюю Швейцарию.
К сожалению, аппарат был полностью разрушен во время грозы, и здесь в истории цеппелинов могла бы быть поставлена точка, поскольку их создатель к тому времени изрядно поиздержался. Но случилось чудо: сограждане вдруг начали помогать изобретателю материально, да и Вильгельм II Вюртембергский распорядился выделить на дирижабли 500 000 марок. Так после создания компании Luftschiffbau Zeppelin GmbH Граф-Дурак, по словам того же кайзера Вильгельма II, стал «величайшим немцем XX века».
В 1909 г. Фердинанд фон Цеппелин основал первую в мире транспортную авиакомпанию Deutsche Luftschiffahrt AG, и уже через год четыре дирижабля совершали регулярные рейсы внутри Германии, для чего была создана соответствующая инфраструктура с ангарами и причальными мачтами.
Но, помимо достоинств, проявились и вопиющие недостатки воздушных гигантов. Наполнявший цеппелины водород был пожароопасен, маневренность оставляла желать лучшего, да и зависимость от погодных условий живучести тоже не прибавляла.
Интересно отметить, что сам Цеппелин, прекрасно понимая преимущества жесткой схемы, отдавал должное дирижаблям и других конструкций. Он говорил, что «один тип судна не исключает другого. Важно лишь, чтобы они были как можно лучше разработаны, а дефекты исправлены в интересах всего человечества и культуры». Дальнейшее развитие дирижаблестроения подтвердило справедливость его слов.
Всего на германских цеппелинах было совершено 1210 боевых вылета. Из 75 боевых кораблей потеряны за годы войны в результате боевых действий 52: уничтожено с экипажем 19, 33 вследствие обстрела или аварий захвачено англичанами после приземления. К концу войны у Германии оставалось всего 7 дирижаблей. Немцы широко использовали цеппелины для бомбардировок Англии. Первый налёт состоялся 15 января 1915 г. Согласно директиве командования дирижабли должны начинать бомбардировку с Букингемского дворца и правительственных резиденций, затем шла очередь военных фабрик и жилых кварталов. В один из ночных налётов дирижабль L-22 (объёмом 36000 м³) взял на борт 24 бомбы по 50 кг, 2 бомбы по 100 кг и 2 по 300 кг. На подлёте к Йорку огромная сигара попалась в лучи прожекторов и была сбита огнём зенитных орудий. Большую опасность дирижаблям стала представлять истребительная авиация. Так 31 января 1916 г. английскими самолётами над морем были сбиты сразу 9 цеппелинов. Чтобы спастись от истребителей и зениток дирижабли поднимались на высоты до 5 км, где экипаж страдал от низких температур и нехватки кислорода.
Дирижабль сопровождает эскадру боевых кораблей Германии
Вследствие постоянно увеличивающихся защитных мер врага цеппелины для фронта строились двух размеров, типа «L 50» и «L 70».
Главными отличительными особенностями «L 50» были: пять двигателей, каждый 260 л.с., которые могли развивать достаточную скорость даже в разреженных высоких атмосферных слоях; четыре пропеллера (два задних двигателя присоединялись к одному пропеллеру); центральный проход, длина судна 196.5 м; ширина 23.9 м; объем газа 55 000 куб. м; скорость 30 м/с (приблизительно 110 км/час); взлётный вес 38 тонн. Тип «L 70»: семь двигателей, каждый по 260 л.с.; шесть пропеллеров; центральный проход, длина судна 211.5 м; самый большой диаметр 23.9 м; объем газа 62 000 куб. м; скорость, 35 м/с (130 км/час); взлётный вес 43 тонны.
«L 50» имел команду из 21 человека, и «L 70» из 25. Экипаж состоял из: 1 командир, 1 офицер — наблюдатель, 1 квартирмейстер, 1 главный инженер, 2 такелажника (старшина-сигнальщик), 2 человека на механизмах балансировки (боцманы), 2 моториста (младшие офицеры) на каждый двигатель, 1 рулевой, 1 телеграфист, и 1 телеграфист для беспроволочного телеграфа. Названия должностей не случайны, дирижабли входили в состав кайзеровского морского флота.
Дирижабли использовались германской армией для морской разведки. В начале войны гидросамолётов ещё не существовало. Позднее дирижабли смогли подниматься на высоту 6 000 метров, что было недоступно для аэропланов.
Базы воздушных кораблей были размещены как можно ближе к побережью, и имели достаточную площадь для взлёта и приземления; но они должны были находиться достаточно глубоко на суше, чтобы устранить опасность неожиданного нападения с моря. Флот имел следующие базы дирижаблей на побережье Северного моря: Nordholz под Cuxhaven, Ahlhorn под Oldenburg, Wittmundshaven (East Friesland), Tondern (Schleswig-Holstein). База Hage, к югу от Norderney, была брошена.
В январе 1918, когда вследствие спонтанного самовозгорания одного из дирижаблей в Ahlhorn, огонь взрывом распространился на соседние ангары, и четыре «Цеппелина» и один «Шютте-Ланц» были потеряны. Все ангары, кроме одного, были приведены в негодность. После этого германский флот имел только 9 воздушных кораблей в своём распоряжении. С осени 1917 строительство дирижаблей было ограничено, потому что материал, необходимый для строительства дирижаблей был необходим для более перспективных аэропланов. С этой даты заказывался только один дирижабль в месяц.
В мирное время достижения дирижаблестроения продолжали удивлять мир. В 1928 г. цеппелин LZ-127 совершил полет в США через Антлантику, а в следующем году с тремя посадками он облетел земной шар. Эти успехи привлекли внимание и советской общественности к вопросам дирижаблестроения. «Дирижаблестроительный бум» достиг Москвы с прилетом LZ-127 в столицу. В сентябре 1930 г. он опустился на Центральном аэродроме. По поводу этого события Н. Аллилуева писала И. Сталину, находившемуся на отдыхе на юге: «Всех нас в Москве развлек прилет цеппелина, зрелище было, действительно достойное внимания. Глядела вся Москва на эту замечательную машинку». Прилет LZ-127 оставил настолько глубокий след в нашем обществе, что в 1991 г. к 50-летию со дня этого события Министерство связи СССР выпустило серию почтовых марок, посвященных дирижаблям. На одной из них изображен «Граф Цеппелин» на фоне Храма Христа Спасителя.
Фердинанд фон Цеппелин умер в 1917 г., и его фирму возглавил ее бывший пресс-атташе Гуго Эккенер. Хотя, по послевоенным соглашениям, Германии запрещалось иметь летательные аппараты двойного назначения, Эккенеру удалось уговорить власти построить трансатлантический гигантский дирижабль жесткой конструкции на гелии. К 1924 г. появился LZ126. Любопытно, что он был передан США в счет репараций и под именем «Лос-Анджелес» стоял на вооружении американских ВМС.
К тому времени английский дирижабль R-34 уже перелетел Атлантику (в 1919 г.), а в промышленно развитых державах начался бурный рост дирижаблестроения. Шпиль Эмпайр Стейт Билдинг использовался в качестве причальной мачты. 102-й этаж этого здания изначально был причальной платформой со сходнями для подъема на дирижабль. Популярность дирижаблей нашла свое отражение даже в одном из фильмов Стивена Спилберга о приключениях Индианы Джонса, в одном из которых герой Харрисона Форда и его отец в исполнении Шона О’Коннери летят именно на цеппелине. Но гигантами из гигантов были творения все той же Luftschiffbau Zeppelin GmbH. Первый из них – дирижабль «Граф Цеппелин» (LZ127), построенный к 90-летию своего «отца», в сентябре 1929-го начал трансатлантические рейсы. В том же году LZ127 с тремя промежуточными посадками совершил легендарный кругосветный перелет, преодолев за 20 дней более 34 000 км со средней полетной скоростью около 115 км/ч. Он совершал регулярные полеты до 1936 г., удостоился изображения на почтовой марке во время панамериканского турне и закончил «жизнь» в 1940-м, будучи уничтоженным по приказу министра авиации гитлеровской Германии Германа Геринга.
Самым крупным созданием фирмы Цеппелина был LZ129 «Гинденбург»: 245 м в длину, максимальный диаметр – 41,2 м, 200 000 кубометров газа в баллонах, 4 двигателя Daimler-Benz на 1200 л.с. каждый, до 100 т полезного груза и скорость до 35 км/ч. Полеты с пассажирами, в том числе в Северную и Южную Америки, «Гинденбург» начал в мае 1936 г. В том же 1936-м он совершил самый быстрый, всего-то 43-часовой, перелет через Северную Атлантику. К маю 1937 г. на счету цеппелина числилось 37 рейсов через Атлантический океан, перевезя около 3000 человек.
Этот летающий дирижабль был создан и назван в честь Рейхспрезидента Германии, Пауля фон Гинденбурга. Строительство его было завершено в 1936-м году, а через год, самый большой на то время дирижабль в мире, потерпел крушение.
Строительство цеппелина LZ 129 «Гинденбург» заняло порядка пяти лет.
Зачем они возвращаются? Нужны ли сегодня дирижабли?
Содержание:
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 и 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.
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.
↑ 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.
↑ С дирижабля в космос
↑ Гибридные дирижабли
Корабли будущего: «Небесная яхта» ML866 Aeroscraft и грузовой дирижабль JHL-40
Интересные проекты дирижаблей нового поколения разрабатываются на североамериканском континенте. Создать «небесную суперъяхту» ML 866 намерена в недалеком будущем корпорация Wordwide Aeros. Этот дирижабль сконструирован по гибридной схеме: в полете около 2/3 веса машины будут компенсироваться архимедовой силой, 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.