Для чего нужны аэростаты
Аэростат
Содержание
Различают привязные, свободнолетящие и аэростаты с двигателем — дирижабли.
По типу наполнения аэростаты делятся на:
Для наполнения шарльеров применялись и применяются водород и (реже) светильный газ; но эти газы горючи, а их смеси с воздухом взрывоопасны, что требует дополнительных мер предосторожности. Данного недостатка лишён инертный гелий, который также используется в шарльерах; однако гелий достаточно дорог, что препятствует его повсеместному применению в воздухоплавании.
Монгольфьеры наполняют нагретым воздухом.
Применение
Аэростаты впервые позволили человеку подняться в воздух, а позднее и достичь стратосферы.
В России одним из организаторов полётов на аэростатах для научных исследований атмосферы был А. М. Кованько.
Одна из основных областей применения — подъём на необходимую высоту систем видеонаблюдения, связи, получения метеоданных.
Во время Второй мировой войны аэростаты широко применялись для защиты городов, промышленных районов, военно-морских баз и других объектов от нападения с воздуха. Действие аэростатов заграждения было рассчитано на повреждение самолётов при столкновении с тросами, оболочками или подвешиваемыми на тросах зарядами взрывчатого вещества. Наличие в системе ПВО аэростатов заграждения вынуждало самолеты противника летать на больших высотах и затрудняло прицельное бомбометание с пикирования.
Кроме использования в системе ПВО привязные аэростаты применялись для наблюдения за полем боя, корректировки артиллерийского огня и разведки.
Рекорды
27 мая 1931 года Огюст Пиккар и Паул Кипфер первыми сумели достичь стратосферы на воздушном шаре.
31 августа 1933 года Александр Даля, находясь на борту открытого воздушного шара запечатлил первый снимок на котором видна округлость Земли.
Гелиевый аэростат Explorer II, пилотируемый офицерами Авиационного корпуса Сухопутных войск США (капитаном Оврилом А. Андерсеном, майором Уильямом Кепнером и капитаном Альбертом У. Стивенсом), достиг новой рекордной высоты в 22066 м (72395 футов) 11 ноября 1935 г. В 1934 году рекорд высоты в 22000 м (72178 футов) был взят на советском стратосферном аэростате «Осоавиахим-1».
Предыдущий рекорд высоты для пилотируемых аэростатов был установлен на высоте в 34668 м (113739 футов) 4 мая 1961 г. Малькольм Росс и Виктор Пратер на шаре Stratolab V стартовали с палубы корабля USS Antietam в Мексиканском заливе.
Текущий рекорд установил 14 октября 2012 года Феликс Баумгартнер, поднявшись на высоту около 39045 метров в капсуле, прикрепленной к воздушному шару Red Bull Stratos над американским штатом Нью-Мексико.
1 марта 1999 года Бертран Пиккар и Брайан Джонс отправились на аэростате Breitling Orbiter 3 из швейцарской деревни Шато-д’О (Château d’Oex) в первый беспосадочный кругосветный полет. Они приземлились в Египте после 40814 километров полета спустя 19 дней, 21 час и 55 минут (средняя скорость 85,4 км/ч).
Рекорд высоты для беспилотного шара составляет 53,0 км (173882 футов). Шар был запущен JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония. Это самая большая высота, когда-либо достигнутая средством передвижения в атмосфере. Только ракеты, ракетные самолеты и баллистические снаряды могут лететь выше.
АЭРОСТАТЫ.
Аэростатом называют летательный аппарат легче воздуха, использующий для полета подъемную силу нагретого воздуха или заключенного в оболочке газа. Аэростаты впервые позволили человеку подняться в воздух, а позднее и достичь стратосферы.
Аэростаты бывают свободнолетящие, а также с двигателем, тогда их называют дирижаблями.
Шарльеры — газовые аэростаты, для наполнения из оболочки применяются водород и (реже) светильный газ; но эти газы горючи, а их смеси с воздухом взрывоопасны. Данного недостатка лишен газ гелий, однако он достаточно дорог, что препятствует его широкому применению в воздухоплавании.
Тепловые аэростаты или монгольфьеры заполняются нагретым воздухом.
Название получил по фамилии изобретателей братьев Монгольфье — Жозеф-Мишеля и Жак-Этьенна. Первый полет совершил в городе Аннонэ (Annonay, Франция) 5 июня 1783 года.
Во время Второй мировой войны аэростаты широко применялись для защиты городов, промышленных районов, военно-морских баз и других объектов от нападения с воздуха. Действие аэростатов заграждения было рассчитано на повреждение самолётов при столкновении с тросами, оболочками или подвешиваемыми на тросах зарядами взрывчатого вещества. Наличие в системе ПВО аэростатов заграждения вынуждало самолеты противника летать на больших высотах и затрудняло прицельное бомбометание с пикирования.
В конце 1920-х немецкий физик Плаусон с успехом применил привязные аэростаты в качестве приемников атмосферного электричества. С одиночного аэростата в ясную погоду удавалось снять до 3,5 киловатт электрической мощности при напряжении около 120 киловольт.
Аэростаты впервые позволили человеку подняться в воздух, а позднее и достичь стратосферы.
Стратостатом называют свободный аэростат, предназначенный для полетов в стратосферу, то есть на высоту более 11 км. Его устройство имеет ряд существенных отличий. Плотность воздуха в нижних слоях стратосферы на порядок меньше, а на высотах около 30 км на 2 порядка меньше, чем на уровне моря, поэтому для создания достаточной аэростатической подъемной силы объем баллона должен быть достаточно большим и, как правило, превышает 14 000 куб.м. Вследствие сильного расширения газа с высотой на старте баллон имеет сильно вытянутую грушевидную форму.
27 мая 1931 года Огюст Пиккар и Паул Кипфер первыми сумели достичь стратосферы на воздушном шаре. 31 августа 1933 года Александр Даля, находясь на борту открытого воздушного шара, сделал первый снимок, на котором видна округлость Земли.
Текущий рекорд установил 14 октября 2012 года Феликс Баумгартнер, поднявшись на высоту около 39 045 метров в капсуле, прикрепленной к воздушному шару Red Bull Stratos над американским штатом Нью-Мексико. Также на эту тему статью «Прыжок из стратосферы».
Но вернемся к монгольфьерам или тепловым аэростатам, снимки которых мы смотрим. История монгольфьера началась в августе 1709 года, когда бразильцем по происхождению Бартоломеу де Гусман, живущим в Португалии, была продемонстрирована модель воздухоплавательного аппарата, представлявшего собой тонкую яйцеобразную оболочку с подвешенной под ней маленькой жаровней. При одном из испытаний модель поднялась в воздух на 4 метра. Гусман был первым человеком, который, опираясь на изучение физических явлений природы, сумел выявить реальный способ воздухоплавания и попытался осуществить его на практике.
19 сентября 1783 года в Версале (под Парижем) в присутствии короля Людовика XVI во дворе его замка в час дня воздушный шар взмыл в воздух, унося в своей корзине первых воздушных путешественников, которыми были овца, курица и утка. Шар пролетел 4 километра за 10 минут.
Одно время монгольфьеры уступили своё место аэростатам, наполняемым водородом, так называемым шарльерам. Это было вызвано присущими монгольфьерам недостатками: необходимость брать на борт большое количество топлива, опасность возникновения пожара в воздухе и т. д.
Однако, во второй половине XX века монгольфьеры вновь стали популярны. К этому привело появление новых легких и огнестойких материалов и появление специальных газовых горелок, которые вместе с газовыми баллонами составили удобный и надежный комплекс управления тепловыми аэростатами. Кроме того, появился и такой вид монгольфьеров, как солнечные. Перепад температур между воздухом в оболочке и окружающей средой может составлять около 30 °C. Разумеется, такие аэростаты могут летать только в солнечную погоду, да и объём оболочки в 2,5—3 раза больше, чем у обыкновенных.
Большинство фотографий — с 36-го Международного фестиваля воздушных шаров в Англии Bristol International Balloon Fiesta. А нем приняли участие 156 тепловых аэростатов.
Рекорд высоты для беспилотного шара составляет 53,0 км (173 882 футов). Шар был запущен JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония. Это самая большая высота, когда-либо достигнутая средством передвижения в атмосфере. Только ракеты, ракетные самолеты и баллистические снаряды могут лететь выше.
Также смотрите «Каппадокия c высоты воздушного шара» и «Как прекрасен этот мир. Полет на воздушном шаре».
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Области применения воздушных аэростатов
Аэростаты – это уникальные в свое время творения, они обладают богатой историей, и нашли широкое применение в разных сферах деятельности человека. После того, как беспилотные аналоги были дополнены возможностью поднимать в воздух людей, аппараты стали пользоваться большой популярностью в качестве увлекательного аттракциона.
В двадцатом веке аэростаты эксплуатировались военными. В 1871 г франко-прусской войны они обеспечивали связь с подразделениями в Париже. С 1869 г использовались для военной разведки и наблюдения. Со временем материалы для аппарата становились легче, герметичнее и прочнее. Участники Первой мировой войны и Холодной войны активно применяли аппараты для слежения, почтового сообщения. Сегодня дирижабль в Москве можно часто увидеть в качестве рекламной конструкции или же декорации на каком-либо мероприятии.
Рекламный аэростат является эффективным маркетинговым инструментом, позволяющим привлечь широкую аудиторию. На основании разработок были созданы стратостаты, поднимающие телескопическое оборудование в прозрачные слои атмосферы. В 1960 г запустили первый спутник-аэростат. С помощью подобного оборудования облегченной массы дизайнеры создают эффектные и оригинальные декорации. Популярностью пользуются соревнования на аэростатах.
В зависимости от модификации, аэростаты привязного типа могут иметь и практическое применение. Так, они позволяют транспортировать лес, разгружать суда, выступают в качестве кранов при возведении плотин, дамб, разработке карьерных месторождений. Небольшие аналоги аппаратов используются для сбора семян и шишек с деревьев.
Активное развитие высоких технологий предоставляет массу возможностей для модернизации аэростатов, поиска новых сфер применения аппаратов в повседневной жизни и науке.
Новое в блогах
Аэростаты заграждения на защите московского неба
Аэростаты заграждения на защите московского неба
http://www.vm.ru/news/2015/03/18/aerostati-zagrazhdeniya-na-zashchite-moskovskogo-neba-281414.html
Аэростаты предназначались для защиты от нападения пикирующих и низколетящих самолетов наиболее важных объектов
Фото: Википедия
ПОДВИГ ВЕЛИГУРЫ. СПАС АЭРОСТАТ И ОСТАЛСЯ В ЖИВЫХ
24 марта 1942 года в Москве сержант Дмитрий Велигураполучил орден Красного Знамени. Этой наградой оценили его героический поступок. Расчет Первого полка АЗ (аэростатов заграждения) под командованием сержанта Дмитрия Велигуры охранял воздушное пространство Москвы. Рано утром 6 декабря 1941 года получили задание опустить аэростат с высоты пяти километров. Отлаженная операция сорвалась из-за нелепой случайности. Одному из бойцов в глаз попала льдинка, и он случайно отправил аэростат в свободное плавание. Это заметил сержант Велигура. Рассчитывая удержать аэростат, он ухватился за стропы.
35-метровый аэростат поднялся вместе с сержантом. Единственный путь спасения — отыскать выпускной клапан и стравить газ. Дмитрий Велигура на страшном морозе преодолел 17 метров, отделявших его от надувной махины. Он привязал себя к жесткой части конструкции, нашел заветный клапан и выпустил воздух. Мужественный сержант опустился невредимым вместе со спущенным аэростатом в ста километрах от Москвы, возле войсковой части. Дмитрия Велигуру взяли под стражу и допросили.
Сержант добился выделения ему двух коней для того, чтобы доставить спасенный аэростат в Москву, и уже через день вернулся на место службы. Однополчане Велигуры были обрадованы и потрясены не меньше штабных военных, увидев сержанта живым и здоровым. Ведь это был первый случай в истории воздухоплавания, когда человек выжил в подобной ситуации.
«Вечерняя Москва» 8 декабря 1941 года опубликовала заметку о подвиге сержанта Велигуры. Так москвичи первыми узнали подробности подвига.
• В отличие от аэростатов наблюдения, которые широко использовались во время войны для обнаружения вражеских позиций и перемещений, аэростаты заграждения были меньшего объема и не имели подвесной гондолы. Они поднимались на гораздо большую высоту.
Внешне аэростаты заграждения напоминали небольшие дирижабли. Поднимались они обычно ночью по одному или по два на одном тросе (в тандеме) в шахматном порядке, утром боевое дежурство заканчивалось, аэростаты опускали на землю. Опасаясь встречи с ними, экипажи самолетов противника вынуждены были либо отказаться от налета, либо подниматься на большую высоту, что резко снижало точность прицельного бомбометания. Дивизия ПВО могла защитить аэростатами площадь в 75 квадратных километров.
• Первый немецкий самолет был «пойман» над Москвой в августе 1941 года. Всего зафиксировано более 120 столкновений самолетов с тросами, 35 самолетов разрушилось. В целом над Москвой за Великую Отечественную войну аэростатами заграждения было уничтожено не менее 150 самолетов противника.
АЭРОГИРЛЯНДА
Максимальная высота подъема заградительного аэростата — около 2500 метров. В Красной армии придумали, как поднимать их значительно выше: соединив последовательно три аэростата, достигли потолка в 6300 метров. Впрочем, из-за отсутствия антиобледенительных реагентов эта практика широкого применения не получила. С другой стороны, двойной, тандемный аэростат КВ-КН был одним из самых распространенных. Всего же Красная армия применяла 10 различных типов аэростатов.
БОРЬБА С АЭРОСТАТАМИ
Еще в Первую мировую инженеры ломали голову, как уберечь самолет от столкновения с аэростатами и тросовыми сетями. Решений ко Второй мировой было предложено не так уж много, но наиболее распространенными стали специальные режущие кромки, устанавливаемые на крылья, и так называемые параваны — ограждения, крепившиеся к кабине и концам крыльев. Назвать эти средства эффективными было сложно: даже если паравану удавалось защитить самолет от троса и мины, то удержать его после столкновения мог далеко не всякий пилот.
Наведите курсор на изображение
Автор: Дмитрий Захаров, Дмитрий Тышкивский
(более крупное и чёткое изображение см. по ссылке ниже на сайте «КП»)
УЯЗВИМОСТЬ
Сбить аэростат было не так уж и просто: даже после попадания в него снарядов эти «воздушные тюфяки» не спешили падать на землю — газ выходил достаточно медленно. Кроме того, сбитый аэростат всегда можно было починить и снова поднять в небо. Единственным верным средством борьбы с ними были специальные зажигательные снаряды.
ПАРАШЮТ И МИНА
При столкновении самолета с тросом от удара срабатывал закрепленный под аэростатом инерционный механизм. Аэростат отсоединялся, а на конце троса открывался тормозной парашют, вдавливая трос в крыло, которое сминалось, самолет опрокидывался. Закрепленная мина подтягивалась к самолету и взрывалась.
ОБОЛОЧКА
Оболочка аэростата требовала аккуратного отношения. Она была наполнена гелием и боялась механических повреждений, сырости и жары. Чтобы поддерживать в аэростатах необходимое давление, их приходилось часто дозаправлять. Газовые заводы находились на расстоянии до 15 километров от некоторых постов. Газ для дозаправки доставляли в специальных газгольдерах из тонкого материала. Эти газгольдеры носили на руках пешком. Стоит учитывать, что в 1942 году в составах аэростатных постов в основном были девушки.
ОПАСНЫЕ ТРОСЫ
Тросы, на которых держались аэростаты, были почти незаметны на фоне неба и земли. Самолеты противника, заходящие на бомбометание, нередко натыкались на тросы. Аэростат лишь слегка трясло и раскачивало, а самолет получал значительные повреждения. Тросы имели диаметр 5–8 миллиметров и могли буквально перерезать фюзеляж самолета.
Татьяна Липницкая, Даниил Литвиненко
ВОЗДУХОПЛАВАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
ВОЗДУХОПЛАВАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, аэростат или дирижабль, использующий подъемную силу заключенного в герметичную оболочку газа, плотность которого меньше плотности воздуха. В качестве подъемного газа могут использоваться нагретый воздух, светильный газ, водород или гелий. Самый легкий из всех газов – водород – в состоянии поднять груз, вес которого составляет 93% от веса воздуха в объеме, заполненном водородом. Однако водород легко воспламеняется и его смеси с воздухом взрывоопасны, что послужило причиной многих катастроф и трагических случаев. Другим легким газом является гелий, который не способен воспламеняться и вообще химически инертен. Газовая смесь, содержащая 98% гелия, в состоянии поднять груз, равный по весу 84% веса вытесненного ею воздуха.
Газ, содержащийся в оболочке, расширяется при нагревании или подъеме на большую высоту, где атмосферное давление меньше. Когда оболочка наполняется и растягивается до отказа, предохранительный клапан открывается и выпускает часть газа. Утечка несущего газа влечет за собой невозвратимую потерю подъемной силы. Чтобы восстановить равновесие, необходимо сбросить часть балласта. При снижении аэростата или охлаждении несущего газа под действием давления окружающего воздуха объем газа в оболочке уменьшается; соответственно уменьшается и подъемная сила.
Свободно парящий в воздухе аэростат подвержен только воздействию атмосферной турбулентности: он перемещается под действием ветра вместе с воздушными массами. Чтобы заставить аэростат двигаться относительно окружающего его воздуха, нужен двигатель. При этом тяге двигателя противодействует сила лобового сопротивления, которая направлена противоположно движению аэростата. Аэростат с двигателем может осуществлять полет в желаемом направлении.
СВОБОДНЫЕ АЭРОСТАТЫ
Историческая справка.
В 1670 итальянский ученый Франческо де Лана Торци предложил откачать воздух из сферической оболочки, которая затем сможет подниматься в воздухе точно так же, как воздушный пузырек в воде. Однако эта идея не была осуществлена на практике, так как в то время нельзя было найти достаточно легкий и прочный материал для оболочки вакуумного аэростата, который выдержал бы огромную силу внешнего давления атмосферного воздуха. Более реальной оказалась идея заполнения мягкой и легкой оболочки газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха.
Монгольфьеры.
В 1782 братья Жозеф Мишель (1740–1810) и Жак Этьенн (1745–1799) Монгольфье обнаружили, что если легкий бумажный мешок раскрыть над огнем вверх дном, то он наполнится нагретым воздухом и будет подниматься вверх.
5 июня 1783 они продемонстрировали полет воздушного шара диаметром 9 м, заполненного нагретым воздухом. Этот воздушный шар, весивший ок. 140 кг, поднялся на высоту свыше 1,5 км и приземлился на расстоянии 2,5 км от места старта, удивив многочисленных зрителей и, вероятно, самих изобретателей. См. также ПИЛАТР ДЕ РОЗЬЕ, ЖАН ФРАНСУА.
В последние десятилетия тепловые аэростаты, которые называют также монгольфьерами, переживают эпоху второго рождения в связи с их использованием в спортивных и других мероприятиях.
Шарльеры.
Водород, как самый легкий из всех газов, обладает значительными преимуществами по сравнению с нагретым воздухом. В декабре 1783 французский химик Ж.Шарль (1746–1823), насыпав железные опилки в серную кислоту, получил достаточное количество водорода для заполнения им воздушного шара. Он продержался в воздухе на этом аэростате почти два часа и приземлился в 33 км от места старта. Это выдающееся достижение, продемонстрировавшее полное превосходство водорода в качестве несущего газа, послужило мощным стимулом для развития воздухоплавания. В дальнейшем воздушные шары с водородом, или «шарльеры», использовались чаще, чем тепловые аэростаты (см. также БЛАНШАР, ЖАН ПЬЕР ФРАНСУА; ДЖЕФФРИС, ДЖОН; МЁНЬЕ, ЖАН БАТИСТ МАРИ ШАРЛЬ). После Первой мировой войны вместо водорода в качестве несущего газа стали использовать гелий. Как подъемный газ гелий менее эффективен, зато не горит и не взрывоопасен.
Применение аэростатов.
В 1870 во время осады Парижа прусскими войсками аэростаты использовались для поддержания связей с внешним миром. В первые годы 20 в. воздухоплавание получило широкое распространение как вид спорта. Международные соревнования на воздушных шарах устраивались ежегодно и были прерваны только с началом Первой мировой войны.
После Первой мировой войны и до начала 1930-х годов свободные аэростаты использовались крайне редко. Интерес к ним вновь возрос как к средству исследования верхней атмосферы. До 1930 рекордная высота подъема в атмосфере, достигнутая человеком, составляла приблизительно 10 км. Выше этой высоты содержание кислорода и его давление недостаточны для функционирования человеческого организма. В первой половине 1930-х был осуществлен ряд успешных экспедиций на аэростатах с герметическими гондолами, в которых нормальное содержание кислорода и давление воздуха поддерживались искусственно, а для работы экипажа создавались комфортабельные и безопасные условия. Рекордный подъем в стратосферу на высоту 18 800 м совершили в СССР 30 сентября 1933 Г.Прокофьев, Э.Бирнбаум и К.Годунов. П.Федосеенко, И.Усыскин и А.Васенко 30 января 1934 на стратостате «Осоавиахим-1» достигли высоты 22 000 м, но при спуске потерпели катастрофу. В 1961 капитан ВМС США М.Росс достиг на воздушном шаре рекордной высоты 34 668 м.
Впервые перелет через Северную Атлантику на воздушном шаре, наполненном гелием, был совершен американскими воздухоплавателями Б.Абрудзо, М.Андерсоном и Л.Ньюменом в августе 1978, которые установили при этом рекорд продолжительности полета, продержавшись в воздухе 137 ч 5 мин 50 с. В сентябре 1984 американец У.Киттингер пересек Атлантический океан в одиночку, преодолев расстояние 5689 км за 84 ч.
Конструкция аэростата.
Почти до конца Второй мировой войны оболочки аэростатов изготавливали из прорезиненной ткани или другого газонепроницаемого материала; в конце войны стали также использовать легкие пластические материалы, такие, как полиэтилен. Иногда для создания достаточной подъемной силы применялись связки шаров, напоминавшие своей формой гроздь винограда. Однако более традиционной формой воздушного шара была сферическая оболочка с тарельчатым предохранительным клапаном наверху. Управление этим клапаном осуществлялось из гондолы или корзины аэростата, в которой размещались воздухоплаватели и которая подвешивалась с помощью строп, идущих от сетки, наброшенной поверх оболочки. Продовольствие, приборы, якорь с бухтой каната, мешки с песком, используемые в качестве балласта, и все остальное оборудование размещали в корзине, на ее крыше или привязывали в сетках.
Навигация.
Передвигаясь с попутным ветром, свободные аэростаты могли преодолевать сотни километров и предоставляли прекрасные возможности для путешествий любителям природы и приключений. Аэростаты могли держаться в воздухе несколько суток без посадки. Навигационные возможности свободных аэростатов были крайне ограниченны и сводились только к набору высоты посредством сброса балласта или к снижению посредством открытия клапана для выпуска газа. Изменить направление полета можно было, изменив высоту полета и переместившись в воздушный слой с другим направлением ветра. Ночью или при сильной облачности, не видя земли, воздухоплаватели определяли свое местоположение и ориентировались с помощью радиомаяков. Для фиксирования положения на малой высоте или для замедления движения в малонаселенной местности с аэростата можно было опустить канат, конец которого волочился по земле (плавучий якорь при полете над водой). Чтобы осуществить плавное приземление аэростата, требовались опыт и сноровка.
ПРИВЯЗНЫЕ АЭРОСТАТЫ
Привязные аэростаты удерживались в воздухе с помощью каната, закрепленного на земле. Их можно было поднимать или опускать, используя лебедку. В 1794 при защите крепости Мобеж французы впервые применили привязной аэростат для наблюдения за австро-голландскими войсками. В метеорологии до того, как нашли широкое применение свободные воздушные радиозонды, использовались сферические привязные воздушные шары, несущие метеорологические приборы. Их поднимали вверх и опускали из движущегося по ветру судна. Стационарные привязные аэростаты часто служили для размещения наблюдателей, а также в качестве средств заграждения (высотой до 5 км) для защиты от налетов вражеской авиации. Они имели обтекаемую форму и оборудовались хвостовым оперением, позволявшим ориентировать их против ветра. Форма оболочки аэростата поддерживалась с помощью внутреннего баллонета или внутренних упругих поперечин между долями оболочки, для создания давления в которых использовался скоростной напор ветра, воспринимаемый воздухоулавливателями, расположенными на передних торцах хвостовых стабилизаторов.
ДИРИЖАБЛИ
Конструкция.
Аэростат, оборудованный силовой установкой или каким-либо движителем, превращается в дирижабль. Чтобы способствовать его перемещению в воздухе, наполненная газом оболочка должна иметь обтекаемую форму, т.е. быть вытянутой в направлении движения. Отношение длины дирижабля к его диаметру обычно составляет от 3 до 8. Носовая часть оболочки усиливается с помощью носового конуса, шпангоутов и стрингеров. Оболочка дирижабля поддерживается в натянутом состоянии с помощью баллонетов, которые при наборе высоты заполняются воздухом с помощью ковшового воздухоулавливателя или принудительного наддува и опорожняются при снижении. Большие дирижабли имеют несколько баллонетов, которые могут использоваться как средство статического управления балансировкой дирижабля в вертикальной плоскости посредством перемещения части воздуха вперед или назад. Давление газа в баллонетах контролируется посредством манометров.
Оперение.
Для обеспечения поперечной устойчивости при движении дирижабля в воздухе ему, как и летящей в воздухе стреле, необходимо оперение в виде хвостовых стабилизаторов. Большая часть стабилизатора неподвижна, а меньшая (хвостовая) крепится на шарнирной подвеске и может поворачиваться, выполняя роль рулевой поверхности. При традиционном крестообразном расположении четырех стабилизаторов горизонтальные поворотные поверхности служат рулями высоты, а вертикальные – рулями направления.
Гондола.
Под оболочкой дирижабля на стропах и тросах подвешивается гондола, в которой размещены силовая установка и вспомогательное оборудование. Силовая установка обычно состоит из нескольких поршневых авиационных моторов с винтами, вынесенных на кронштейнах. Горючее, масло, балласт, воздуходувка, радиостанция, приборы и вспомогательное оборудование размещаются внутри гондолы или вне ее (на крыше, внутри обтекателей пилонов или мотогондол). Под гондолой дирижабля установлено колесное шасси, которое можно сделать убирающимся. Гондола может быть оборудована поплавковым шасси для посадки дирижабля на поверхность водоема.
Пилотирование.
Пилотирование дирижабля требует знаний и практического опыта в воздухоплавании и самолетовождении. Статически уравновешенный дирижабль будет плыть по ветру или совершать горизонтальный полет. Он может быть несколько тяжелее воздуха, уравновешивая избыточный вес с помощью подъемной силы, возникающей при поднятой вверх носовой части. Если же он легче воздуха, то горизонтальный полет будет происходить с опущенной вниз носовой частью. В этом случае посадку дирижабля производит команда наземного персонала с помощью сбрасываемого с дирижабля причального каната. Пилотирование дирижабля отличается от управления самолетом отсутствием элеронов и тем, что пилоту надо внимательно следить за значениями температуры, силы плавучести и давления газа. Скорости полета дирижаблей нежесткой конструкции составляют от 100 до 130 км/ч.
Дирижабли нежесткой конструкции.
Изобрел дирижабль и впервые 24 сентября 1852 совершил на нем полет француз Анри Жиффар. Из первых дирижаблей нежесткой конструкции наиболее известными были дирижабли Сантос-Дюмона во Франции, Парсеваля в Германии и Болдуина в США. Во время Первой и Второй мировых войн вооруженные силы Великобритании и США применяли небольшие дирижабли мягкой конструкции длиной
Материалом для оболочек большинства дирижаблей нежесткой конструкции обычно служила упругая прорезиненная ткань. На наземной станции такая оболочка после откачки из нее газа могла быть свернута в рулон. В 1929 фирма «Меткалф эршип» в Детройте построила дирижабль с тонким металлическим корпусом конструкции Р.Апсона. Обшивка дирижабля была усилена изнутри круговыми металлическими шпангоутами и продольными стрингерами. Он имел сигарообразную форму и восемь стабилизаторов. Форма дирижабля в полете сохранялась с помощью внутреннего давления газа.
После Второй мировой войны были созданы дирижабли нежесткой конструкции объемом 27 000 м 3 с двумя двигателями, располагавшимися внутри гондолы, мощностью 515 кВт каждый. Для привода винтов, расположенных вне гондолы, использовались трансмиссии и редукторы. Эти дирижабли продемонстрировали высокие летные качества. В марте 1957 один из них совершил полет, длившийся 264 ч без дозаправки топливом. Он вылетел из Бостона и, пролетев вдоль берегов Португалии, Африки и над островами Зеленого Мыса, возвратился к побережью США и произвел посадку во Флориде.
Дирижабли полужесткой конструкции.
Желание более равномерно распределить вес гондолы, силовой установки, топлива и полезного груза по всей длине дирижабля побудило конструкторов создать килевую конструкцию, которая в конце 1910-х годов воплотилась в дирижаблях полужесткой конструкции. Это новое направление в дирижаблестроении приобрело наиболее преданных сторонников во Франции (братья Лебоди) и особенно в Италии, где У.Нобиле в 1919 построил полужесткий дирижабль «Рома». Фирма «Гудьир» построила свой первый полужесткий дирижабль RS-1 объемом 19440 м 3 в 1923. За ним последовали дирижабли «Норвегия» и «Италия» (1928).
Жесткие дирижабли.
Германия.
Великобритания.
В США первым дирижаблем жесткой конструкции был дирижабль ВМС США «Шенандоа» с металлическим корпусом, который имел такую же (но несколько более удлиненную) форму, как германские цеппелины периода Первой мировой войны. Затем появились «Акрон» (1931) и «Макон» (1933), построенные корпорацией «Гудьир – Цеппелин», объемом 175 000 м 3 каждый, максимальным диаметром 40 м и длиной 240 м. Они использовали гелий в качестве несущего газа и имели ряд новшеств в своей конструкции. На четырех стабилизаторах большой площади размещались рули высоты и направления с триммерной сервокомпенсацией. Восемь двигателей Майбаха с устройствами реверса мощностью 420 кВт каждый устанавливались в отдельных отсеках по четыре двигателя с каждой стороны дирижабля. Эти двигатели посредством трансмиссионных валов вращали винты, которые можно было поворачивать и создавать либо горизонтальную тягу для движения вперед (или торможения при реверсе тяги), либо вертикальную тягу – для взлета и посадки. Главная кабина управления размещалась под корпусом в передней части дирижабля. Кроме того, имелась вспомогательная кабина управления, располагавшаяся в нижнем стабилизаторе. Внутри корпуса этого гигантского дирижабля был предусмотрен встроенный самолетный ангар с раздвижным полом. В ангаре можно было разместить пять специальных самолетов. Самолет заправлялся топливом и затем с помощью круговой подвесной монорельсовой дороги перемещался на трапецию, которая опускала его вниз для осуществления взлета и поднимала на борт дирижабля после возвращения.
Эти дирижабли могли швартоваться к стационарной или перевозимой на гусеничном тягаче мачте. Дирижабль «Макон» имел крейсерскую скорость 136 км/ч при дальности полета 16 000 км. Общий вес дирижабля составлял 200 т при полезной нагрузке 90 т. В запасе еще оставалось 15 т динамической подъемной силы, которую можно было использовать для компенсации веса ледяной корки или других непредвиденных нагрузок. Эти дирижабли имели отличную маневренность и могли осуществить разворот с радиусом, который лишь в четыре раза превышал их длину.