Для чего нужен дирижабль в наше время
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”.
Современный дирижабль. Какими и для чего делают современные высокотехнологичные «Цеппелины»?
Разными! Маленькими, большими и огромными; с надувной оболочкой и жесткой; с толкающими, тянущими, поворотными винтами и даже реактивными двигателями; грузовыми и пассажирскими, пилотируемыми и беспилотными, гражданскими и военными…
«Дирижабли — они как лазеры. Романтичны, и в покое их не оставят». Не знаю, кто и когда сказал эту фразу, но после громкой аварии германского «Гинденбурга» (6 мая 1937 года) авиаконструкторы сосредоточили усилия на создании самолётов и вертолётов. Однако в настоящее время (конец 2013 г.) интерес к дирижаблям не только возрождается, а растёт в геометрической прогрессии. Не из-за романтики. На первый план выходит экономический расчет.
Дирижабль (от фр. dirigeable — управляемый) — летательный аппарат легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата двигателем и системы управления ориентацией, благодаря которой дирижабль сможет двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков.
W ikipedia.org
Ключевых слов в этом определении два:
А для чего можно применить этот управляемый воздушный шарик в современном воздухоплавании? Да… много для чего! 
Столовая «Гинденбурга»
Фото: ru.wikipedia.org
1. Развлечения — от банального катания туристов над городом до создания оффшорных казино. Так, например, в РФ создавать казино на земле (кроме особых игровых зон) нельзя, а на воде или в воздухе — пожалуйста.
2. Реклама. Яркие надписи и огромные «реплики» рекламируемых предметов — уже вчерашний день в современном дирижаблестроении.
3. Компенсация подъёмной силы, гибрид дирижабля и самолёта. Этакий самолётик с надутыми крыльями. Такое транспортное средство тратит гораздо меньше топлива, чем «классический» самолёт.
4. Наблюдение за большими территориями и воздушным пространством, в том числе и в военных целях. Аппарат может долго, автономно, не требуя горючего, висеть в воздухе или двигаться потихоньку в нужном направлении. Приборы наблюдения размещаются чаще всего в гондоле, но есть вариант «обвесить» ими бока баллона, а радиоантенну, например, для нужд противовоздушной обороны или высотного радара, даже поместить внутри надуваемого баллона. Кстати, по такой же конструктивной схеме делают и передвижные летающие радиопередатчики. 
Гибель «Гинденбурга»
Фото: ru.wikipedia.org
5. Перевозка больших негабаритных грузов, особенно в малонаселённых областях с неразвитой дорожной инфраструктурой. Слова почти 80-летней давности:
…В мире существует по крайней мере одна страна, где дирижабли могли развиваться и широко с пользой применяться. Это — Советский Союз с его обширной территорией, по большей части равнинной. Здесь, особенно на севере Сибири, огромные расстояния отделяют один населённый пункт от другого. Это осложняет строительство шоссейных и железных дорог. Зато метеорологические условия весьма благоприятны для полётов дирижаблей.
Слова эти сказаны в 1935 г. конструктором дирижаблей Умберто Нобиле. Столько лет прошло, а ничего не изменилось. Может быть, потому, что пока не использовали дирижабли и надо начинать хотя бы сейчас? Тем более что ученые выяснили, что на разных высотах потоки воздуха практически постоянны и дуют в различных направлениях, иногда даже в противоположных. Если сделать карту этих потоков на предполагаемом маршруте, то достаточно выбрать нужную высоту, и «высотный ветер» сам доставит аэростат в нужную точку. Топливо при этом потребуется лишь при наборе высоты, снижении и других манёврах. 
Дирижабль «Астра»
Фото: ru.wikipedia.org
Кризис 2008—2009 гг. и резкий подъём цен на топливо подхлестнули транспортное дирижаблестроение. Проекты дирижаблестроения финансируют практически все развитые страны мира. Так, в настоящее время в США проходит испытательные полёты (для получения сертификата лётной годности) транспортная платформа Aeroscraft, производства фирмы Aeros Corporation, наполненная гелием. Платформа предназначена для транспортировки негабаритных грузов массой до 66 тонн. 25% проекта финансирует NASA, видимо, предполагается использовать данную технику в американской космической индустрии. Параллельно готовится к испытаниям грузовая платформа для перевозки 500 тонн груза (финансируется Пентагоном).
В России на аэросалонах Макс с 2005 г. показывают 10-местный дирижабль Au-10, производства «НПО Авгуръ-РосАэроСистемы». Этот дирижабль уже готов к серийному выпуску, и планируется задействовать его на инфраструктурных проектах Сибири и Дальнего Востока.
6. «Стратосферные спутники». Известно, что на высоте 20−22 км воздушный поток относительно невелик и имеет постоянное направление — против вращения Земли. В таких условиях можно легко «подвесить» летательный аппарат в одной геостационарной точке, постоянной относительно поверхности планеты. Дирижабль в этом случае выполняет роль низковисящего спутника, запустить который гораздо легче и дешевле, чем космический аппарат. Питание аппаратуры, размещённой внутри, осуществляется от солнечных батарей, размещённых на «крыше» баллона с газом.
7. «Трамплин» для прыжка в космос. Самое что ни на есть современное использование огромных дирижабельных платформ. Дело в том, что космическая ракета тратит до 90% топлива при преодолении самых нижних слоёв атмосферы. Именно поэтому выгодно строить космодромы ближе к экватору: планета сплюснута у полюсов и топлива для запуска из высоких широт требуется гораздо больше. Выход: поднять платформу для запуска в стратосферу как можно дальше от поверхности. Всё просто: загрузили на верхнюю площадку ракету, накачали оболочку, подняли платформу, запустили ракету, опустили. Подобные проекты сегодня приоритетны во многих странах мира, не имеющих своих космодромов. 
Современный дирижабль
Фото: ru.wikipedia.org
Вывод: время дирижаблей ещё не прошло. Оно просто пришло!
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.