Дирижабль!

Дирижабль - это летательный аппарат легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с силовой установкой (обычно это двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом) и системой управления ориентацией (рули управления), благодаря чему дирижабль может двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков.

Термин «дирижабль» происходит от французского слова «dirigeable» - управляемый.

Первые полёты дирижаблей!

Идея создания дирижабля была предложена и сформулирована в 1783 году изобретателем Жаном Батистом Мари Шарль Мёнье. Он предложил конструкцию дирижабля с оболочкой в форме эллипсоида. Управляться дирижабль должен был с помощью трёх пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек. Изменяя объём газа в аэростате путём использования баллонета, предполагалось регулировать высоту полёта дирижабля, и поэтому он предложил две оболочки - внешнюю основную и внутреннюю.

Практический полет дирижабля состоялся только 24 сентября 1852 года. Это был дирижабль с паровым двигателем конструкции Анри Жиффара, который позаимствовал многие идеи у Мёнье.

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 дирижабль пролетел расстояние в 8 км при помощи двигателя мощностью 8,5 л. с.

Все первые дирижабли были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Регулярные управляемые полёты дирижаблей не совершались до появления двигателя внутреннего сгорания.

19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон после нескольких попыток облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон номер 6.

Дирижабль Сантос-Дюмон номер 6, 1901 год.

Параллельно с развитием мягких дирижаблей было начато и развитие жёстких дирижаблей. Впоследствии именно жёсткие дирижабли смогли переносить больше груза, чем самолёты, и это положение сохранялось в течение многих десятилетий. Много для создания жестких дирижаблей, и развития их конструкции, сделал немецкий граф, которого звали Фердинанд фон Цеппелин.

Строительство первых дирижаблей-Цеппелинов началось в 1899 году на плавающем сборочном цехе на Боденском озере в Заливе Манзелл, Фридрихсхафен. Оно было организовано на озере потому, что Граф фон Цеппелин, основатель завода, истратил на этот проект все своё состояние и не располагал средствами для аренды земли под завод.

Опытный дирижабль «LZ 1» (LZ обозначало «Luftschiff Zeppelin») имел длину 128 м и балансировался путём перемещения веса между двумя гондолами; на нём были установлены два двигателя Даймлер мощностью 14,2 л.с. (10,6 кВт).

Первый полёт Цеппелина «LZ 1» состоялся 2 июля 1900 года. Полет Цеппелина «LZ 1» продолжался всего 18 минут, поскольку дирижабль был вынужден приземлиться на озеро после того, как механизм балансирования веса сломался. После ремонта Цеппелина «LZ 1» технология жёсткого дирижабля успешно была испытана в последующих полётах. Был побит рекорд скорости французского дирижабля La France (6 м/с) на 3 м/с, но этого ещё было недостаточно для привлечения значительных инвестиций в дирижаблестроение. Необходимое финансирование Фердинанд фон Цеппелин получил через несколько лет. И первые же полёты его дирижаблей убедительно показали перспективность их использования в военном деле.

К 1906 году Фердинанд фон Цеппелин сумел построить усовершенствованный дирижабль жесткой конструкции, который заинтересовал военных.

В военных целях применялись поначалу полужёсткие, а затем мягкие дирижабли «Парсеваль», а также дирижабли «Цеппелин» жёсткого типа.

В 1913 году был принят на вооружение жёсткий дирижабль «Шютте-Ланц». Сравнительные испытания этих воздухоплавательных аппаратов в 1914 году показали превосходство дирижаблей жёсткого типа.

В 1910 году была открыта первая в Европе воздушная пассажирская линия Фридрихсхафен-Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия».

В январе 1914 года Германия по общему объёму (244 000 м³) и по боевым качествам своих дирижаблей обладала самым мощным воздухоплавательным флотом в мире.

В Российской Империи первый технически обоснованный проект большого грузового дирижабля был предложен в 1880-х годах русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским.

В конце 19-го века в русской армии действовал отдельный воздухоплавательный парк, состоявший в распоряжении Комиссии по воздухоплаванию, голубиной почте и сторожевым вышкам. На манёврах 1902-1903 годов в Красном Селе, Бресте и Вильно проверялись способы использования воздушных шаров в артиллерии и для воздушной разведки (наблюдения). Убедившись в целесообразности применения привязных шаров, Военное министерство приняло решение создать специальные подразделения при крепостях в Варшаве, Новгороде, Бресте, Ковно, Осовце и на Дальнем Востоке, в составе которых имелось 65 шаров. К изготовлению дирижаблей в России приступили в 1908 году.

Военное использование дирижаблей!

Перспективность применения дирижаблей в качестве бомбардировщиков была понята в Европе задолго до того, как дирижабли были использованы в этой роли. Герберт Уэллс в своей книге «Война в воздухе» (1908) описал уничтожение боевыми дирижаблями целых флотов и городов.

В отличие от аэропланов (роль бомбардировщиков выполняли лёгкие разведывательные самолёты, пилоты которых брали с собой несколько небольших бомб), дирижабли в начале мировой войны уже были грозной силой.

Наиболее мощными воздухоплавательными державами были Россия, имевшая в Петербурге крупный «Воздухоплавательный парк» с более чем двумя десятками аппаратов, и Германия, обладавшая 18 дирижаблями. В состав военно-воздушного флота Австро-Венгрии накануне первой мировой войны входило 10 дирижаблей.

Военные дирижабли находились в непосредственном подчинении у главного командования. Иногда они придавались фронтам или армиям. В начале войны дирижабли выполняли боевые задания под руководством командируемых на дирижабли офицеров генерального штаба. В этом случае командиру дирижабля отводилась роль вахтенного офицера. Благодаря успешности конструкторских решений графа Цеппелина и фирмы Шютте-Ланц Германия имела в этой области значительное превосходство над всеми другими странами мира, которое при правильном его использовании могло принести большую пользу, в частности для глубокой разведки. Немецкие военные дирижабли могли преодолеть со скоростью 80-90 км/ч расстояние в 2-4 тыс. км и обрушить на цель несколько тонн бомб. Например, 14 августа 1914 года в результате налёта одного немецкого дирижабля на Антверпен было полностью разрушено 60 домов, и ещё 900 повреждено.

Для скрытного подхода к цели дирижабли старались использовать облачность. При этом, ввиду несовершенства навигационного оборудования тех времён и необходимости визуального наблюдения поверхности для достижения точного выхода на цель, в оборудование военных дирижаблей входили наблюдательные гондолы: малозаметные, оборудованные телефонной или радиосвязью капсулы с наблюдателем, которые спускались с дирижаблей вниз на тросах длиной до 915 м.

Однако уже к сентябрю 1914 года, потеряв 4 аппарата, немецкие дирижабли перешли только на ночные операции. Огромные и неповоротливые, они были прекрасной целью для вооружённых аэропланов противника, к тому же они были наполнены крайне пожароопасным водородом. Очевидно, что им на смену неизбежно должны были прийти более дешёвые, манёвренные и устойчивые к боевым повреждениям аппараты.

«Золотой Век» дирижаблей!

После окончания первой мировой войны в США, Франции, Италии, Германии, в СССР и других странах продолжилось строительство дирижаблей различных систем.

Годы между первой и второй мировыми войнами отмечены существенным прогрессом в технологии дирижаблестроения.

Первым аппаратом легче воздуха, пересёкшим Атлантику, стал британский дирижабль R34, который в июле 1919 года с командой на борту совершил перелёт из Восточного Лотиана, Шотландия на Лонг-Айленд, Нью-Йорк, а затем вернулся в Пулхэм, Англия.

В 1924 году состоялся трансатлантический полёт дирижабля построенного в Германии LZ 126 (названного в США ZR-3 «Los Angeles»).

В 1926 году совместная норвежско-итало-американская экспедиция под руководством Р. Амундсена на дирижабле «Норвегия» (N-1 «Norge») конструкции Умберто Нобиле осуществила первый трансарктический перелёт о. Шпицберген - Северный Полюс - Аляска.

К концу 1920-х годов технология дирижаблестроения продвинулась до весьма высокого уровня.

Например, германский жесткий дирижабль LZ-127 "Graf Zeppelin". Длина 237 м, диаметр 30 м, 5 двигателей, скорость 135 км/час, грузоподъемность 60 т, объем оболочки 105.000 куб.м, построен на верфях Цеппелина в 1928 году.

Немецкий дирижабль «Граф Цеппелин» на испытаниях.

В сентябре и октябре 1929 года дирижабль LZ 127 «Граф Цеппелин» выполнил первые трансатлантические рейсы.

В этом же,1929 году, дирижабль «Граф Цеппелин» с тремя промежуточными посадками совершил свой легендарный кругосветный перелёт. За 20 дней он преодолел более 34 тысяч километров со средней полётной скоростью около 115 км/ч.

Летом 1931 года состоялся известный полёт дирижабля «Граф Цеппелин» в Арктику, а вскоре дирижабль приступил к выполнению относительно регулярных пассажирских рейсов в Южную Америку, продолжавшихся до 1937 года.

Путешествие в дирижабле этой эпохи по комфортабельности значительно превосходило тогдашние (а в некоторых отношениях и современные) самолёты. В корпусе пассажирского дирижабля часто имелся ресторан с кухней и салон.

Например, британский жёсткий дирижабль R101 имел 50 одно-, двух- и четырёхместных пассажирских кают со спальными местами, расположенными на двух палубах, столовую на 60 человек, две прогулочные палубы с окнами вдоль стен. Пассажирами использовалась в основном верхняя палуба. На нижней палубе находились кухни и туалеты, а также размещался экипаж. Имелась даже отделанная асбестом комната для курения на 24 человека.

Пассажиры дирижабля R101 на прогулочной палубе.

На дирижабле «Гинденбурге» имел место запрет на курение. Все, кто находился на борту, включая пассажиров, перед посадкой были обязаны сдавать спички, зажигалки и прочие устройства, способные вызвать искру.

Германский дирижабль «Гинденбург» в полете.

Один из крупнейших дирижаблей в мире - американский военный дирижабль «Акрон» номинальным объёмом 184 тыс. м³ - мог нести на борту до 5 небольших самолётов, несколько тонн груза и теоретически был способен пролететь без посадки около 17 тыс. км.

Сборка дирижабля «Акрон» на заводе.

Дирижабль «Акрон» на причале.

Американский дирижабль «Акрон» в полете.

Дирижабли в СССР!

В СССР дирижаблям уделялось много внимания, даже была создана специальная организация «Дирижаблестрой», которая построила и сдала в эксплуатацию более десяти дирижаблей мягкой и полужёсткой систем.

В 1937 году крупнейший советский дирижабль «СССР-В6» объёмом 18 500 м³ установил мировой рекорд продолжительности полёта - 130 часов 27 минут.

После войны в СССР построили несколько полужестких дирижаблей береговой охраны, прежде всего для использования в арктических областях.

Последним советским дирижаблем был «СССР-В12 бис», построенный в 1947 году.

Дирижабль СССР-В12.

В начале 1980-х годов, были проведены расчёты дирижабля для нужд ВМФ, но из-за начавшихся проблем с финансированием во время перестроечных реформ проект был законсервирован.

После распада СССР госпредприятие «ДКБА», которое занималось проектированием воздушных наров, аэростатов и дирижаблей, возглавило российскую отрасль воздухоплавательных технологий, и стало стержневым предприятием нарождающейся индустрии.

В 1990-е годы ДКБА разрабатывает проект дирижабля мягкой конструкции 2ДП с грузоподъёмностью около 3 тонн, а после пересмотра технического задания и указания на необходимость создание аппарата с большей грузоподъёмностью проект продолжается под названием «дирижабль ДС-3». В 2007 году подготовлен аванпроект этого аппарата.

Российский дирижабль ДС-3.

Сегодня в России ведутся разработки дирижаблей с грузоподъёмностью 20, 30, 55, 70, 200 тонн. Проведена значительная часть работ по проекту дирижабля «линзообразной» формы ДП-70Т, который предназначен для транспортировки грузов с безэллинговой круглогодичной эксплуатацией во всех климатических зонах. На конструктивной основе этого дирижабля проработаны варианты дирижабля с грузоподъёмностью 200-400 т.

В конце 1980-х начале 1990-х годов, в СССР появился проект «Термоплан», отличительной особенностью которого являлось использование для создания подъёмной силы помимо гелиевой секции дирижабля и секции с воздухом, нагреваемым двигателями (идея, высказанная еще К. Э. Циолковским в 1890-х годах). Благодаря этому удалось снизить вес непроизводительного балласта на 70-75% в сравнении с дирижаблями других конструкций и, следовательно, повысить экономичность (до 28,125 грамм на тонно-километр для проектной грузоподъёмности 2000 тонн). Кроме того, такому дирижаблю не нужны закрытые эллинги и причальные мачты, что резко снижает стоимость обслуживающей инфраструктуры. Дискообразная форма корпуса позволяет осуществлять полёт при боковом и встречном ветре в 20 м/с.

Дирижабль «Термоплан».Термоплан

Возможно, испытания дискообразных дирижаблей и стали причиной множества легенд о летающих тарелках.

Дирижабли в США!

Разработка дирижаблей в США, Пентагоном, ведётся по двум направлениям. С одной стороны, создаются небольшие дешёвые аэростаты и дирижабли тактического назначения, с другой стороны - ведутся работы по проектированию стратосферных дирижаблей стратегического назначения.

Так, в начале 2005 года, американские военные объявили об испытаниях на полигоне в Аризоне мини-аэростата «Combat SkySat Phase 1», который позволил связаться наземным службам на расстоянии в 320 км. Масса мини-аэростата около 2 кг, при массовом производстве стоимость может составлять около 2000 USD.

Военным американским дирижаблям найдётся применение и в разрабатываемой программе Future Combat Systems. Именно с помощью дирижаблей высокой грузоподъёмности США планируют перебрасывать технику к местам военных конфликтов.

В феврале 2005 года в Ираке Пентагон провёл испытания дирижабля «MARTS» (Marine Airborne Re-Transmission Systems), который снабжён аппаратурой, позволяющей поддерживать связь с подразделениями в радиусе 180 км. Он способен противостоять ветру до 90 км/час и в течение двух недель висеть в воздухе без наземного обслуживания.

Американская компания «JP Aerospace» готовит к испытаниям 53-метровый V-образный дирижабль «Ascender». Первый полёт предусматривает подъём на высоту около 30 км и возвращение на землю. В случае успешных испытаний Пентагон предполагает возможность открыть финансирование на постройку крупного трёхкилометрового V-образного дирижабля стратосферного назначения.

Дирижабль! Особенности дирижаблестроения!

Поскольку дирижабль является летательным аппаратом легче воздуха, то он будет «плавать» в воздухе за счёт выталкивающей силы, если его средняя плотность равна или меньше плотности атмосферы. Обычно в оболочку классического дирижабля закачивают газ легче воздуха (водород, гелий), при этом грузоподъёмность дирижабля пропорциональна внутреннему объёму оболочки с учётом массы конструкции.

На ранних дирижаблях весь газ помещали в оболочке с единым объёмом, с простыми стенками из промасленной или лакированной ткани. Впоследствии оболочки стали делать из прорезиненной ткани или других (синтетических) материалов однослойными или многослойными для предотвращения утечек газа и увеличения их срока службы, а объём газа внутри оболочки стали разделять на отсеки - баллоны.

В современном дирижаблестроении для изготовления оболочки дирижабля считается перспективным применение прочных стеклопластиков и металлопластиков.

Современные дирижабли могут быть оснащены системой управления подъёмной силой, в которой может использоваться аэродинамическая подъёмная сила оболочки, возникающая при увеличении угла её атаки, а также путём сжатия атмосферного воздуха и хранения его в баллонетах внутри оболочки или выпуска его из баллонетов. Кроме того, в состав оболочки обязательно включаются газовые (для несущего газа) предохранительные клапаны (для предупреждения разрыва оболочки из-за увеличения растягивающих оболочку сил при увеличении высоты полёта и при увеличении в ней температуры), а также предохранительные воздушные клапаны на воздушных баллонетах. Газовые клапаны открываются только после того, когда полностью опорожнятся воздушные баллонеты.

На первых дирижаблях полезный груз, экипаж и силовую установку с запасом топлива размещали в гондоле. Впоследствии двигатели были перенесены в мотогондолы, а для экипажа и пассажиров стала выделяться пассажирская гондола.

Кроме оболочки, гондол и движителя в конструкции классического дирижабля предусмотрена обычно простейшая гравитационная и аэродинамическая система управления ориентацией и стабилизацией аппарата. Гравитационная система может быть как пассивной, так и активной. Пассивная гравитационная стабилизация осуществляется по тангажу и крену даже при нулевой скорости полёта, если гондола (гондолы) установлена ниже (в нижней части) оболочки (смотрите рисунки 2 и 3). При этом, чем больше расстояние между оболочкой и гондолой, тем больше устойчивость аппарата к возмущающим воздействиям. Активная гравитационная стабилизация и ориентация обычно осуществлялась по тангажу путём перемещения вперёд или назад (вдоль продольной оси аппарата) некоторого груза или балласта, причём, чем жёстче конструкция аппарата, тем управляемость лучше. Аэродинамическая же стабилизация и ориентация аппарата осуществляется по тангажу и курсу (рысканию) при помощи хвостового оперения (аэродинамических стабилизаторов и рулей) только при значительной скорости его полёта. При незначительной скорости полёта эффективность аэродинамических рулей недостаточна для обеспечения хорошей маневренности аппарата. На современных дирижаблях всё чаще применяется активная автоматическая система ориентации и стабилизации по трём его строительным осям, где в качестве исполнительных органов системы применяются поворотные винтовые движители.

Устройства причаливания на первых аппаратах представляли гайдропы - тросы по 228 или больше метров длиной, свободно свисающие с оболочки. При снижении дирижабля до необходимой высоты многочисленная причальная команда хваталась за эти тросы, притягивая дирижабль к точке посадки. Впоследствии для причаливания дирижаблей стали строить причальные мачты, а сами аппараты снабжать автоматическим причальным узлом.

Дирижабли! Типы дирижаблей!

Дирижабли, изготавливаемые и эксплуатируемые в разные времена и до настоящего времени, различаются по следующим типам, назначению и способам.

По типу оболочки: мягкие, полужёсткие, жёсткие.

По типу силовой установки: с паровой машиной, с бензиновым двигателем, с электродвигателем, с дизелями, с газотурбинным двигателем.

По типу движителя: крыльевые, с воздушным винтом, с импеллером, реактивные.

По назначению: пассажирские, грузовые, военные.

По способу создания архимедовой силы: наполнением оболочки газом легче воздуха, подогревом воздуха в оболочке (термодирижабли), вакуумированием оболочки, комбинированные.

По способу управления подъёмной силой: стравливание подъёмного газа, изменение температуры подъёмного газа, закачка/стравливание балластного воздуха, изменяемый вектор тяги силовой установки, аэродинамический.

Дирижабли! Полёт дирижабля!

В полёте классический дирижабль обычно управляется одним или двумя пилотами, причём первый пилот в основном поддерживает заданный курс аппарата, а второй пилот непрерывно следит за изменением угла тангажа аппарата и вручную с помощью штурвала либо стабилизирует его положение, либо изменяет угол тангажа по команде командира. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты или поворотом мотогондол - движители тогда тянут его вверх или вниз.

Дирижабли! Причаливание дирижабля!

При причаливании дирижабля находящиеся на земле люди подбирали сброшенные с разных точек дирижабля канаты и привязывали их к подходящим наземным объектам.

Крупные классические дирижабли 1930-х годов практически не были приспособлены к посадке на не оборудованную площадку, как это может сделать, например, вертолёт. Данные эксплуатационные ограничения вызваны несоизмеримостью управляющих воздействий и ветровых возмущений, то есть из-за недостаточной манёвренности.

С вершины причальной мачты сбрасывали гайдроп, который прокладывали по земле по ветру. Дирижабль подходил к мачте с подветренной стороны, и с его носа также сбрасывали гайдроп. Люди на земле связывали эти два гайдропа, и затем лебёдкой дирижабль подтягивали к мачте - его нос фиксировался в стыковочном гнезде. Причаленный дирижабль может свободно вращаться вокруг мачты, как флюгер.

Причальная башня с дирижаблем.

При взаимодействии дирижаблей с флотом использовались специальные судна-матки, оборудованные причальными мачтами.

Преимущества и недостатки дирижаблей!

Преимущества:

Большие грузоподъёмность и дальность беспосадочных полётов.

В принципе, конструктивно достижима более высокая надёжность и безопасность, чем у самолётов и вертолётов. Даже в крупных катастрофах дирижабли показали высокую выживаемость людей.

Меньший, чем у вертолётов, удельный расход топлива и, как следствие, меньшая стоимость полёта в расчёте на пассажиро-километр или единицу массы перевозимого груза.

Размеры внутренних помещений могут быть очень велики.

Длительность нахождения в воздухе может измеряться неделями.

Дирижаблю не требуется взлётно-посадочной полосы (но зато требуется причальная мачта) - более того, он может вообще не приземляться, а просто «зависнуть» над землёй (что, впрочем, осуществимо только при отсутствии сильного бокового ветра).

Недостатки:

Относительно малая скорость по сравнению с самолётами и вертолётами (как правило до 160 км/ч) и низкая маневренность - в первую очередь из-за малой эффективности аэродинамических рулей в канале курса при малой скорости полёта и из-за малой продольной жёсткости оболочки.

Сложность приземления из-за низкой манёвренности.

Зависимость от погодных условий (особенно при сильном ветре).

Очень большие размеры требуемых ангаров (эллингов), сложность хранения и обслуживания на земле.

Относительно высокая стоимость обслуживания дирижабля, особенно больших размеров. Как правило, для современных малых дирижаблей требуется так называемая причально-стартовая команда, составляющая от 2 до 6 человек. Американские военные дирижабли 1950-1960-х годов требовали усилий около 50 матросов для надёжной посадки, и поэтому после появления надёжных вертолётов они были сняты с вооружения.

Относительно низкая надёжность и долговечность оболочки.

Современное дирижаблестроение!

Современные технологии позволяют создавать модели дирижаблей, уменьшая многие присущие им ранее недостатки!

Это позволяет современным дирижаблям решать важные и сложные задачи!

И конечно, дирижабли будущего расширят существующие горизонты в области дирижаблестроении!

Дирижабли и дирижаблестроение! Дирижабль - управляемый!

Благодаря французскому глаголу со значением «управлять» в русском языке появились как минимум два слова. Одним из них - словом дирижер - называют человека, управляющего группой музыкантов. Вторым словом называют управляемый - в отличие от неуправляемого монгольфьера - аэростат. Знакомьтесь: дирижабль.

По определению, дирижаблем называют летательный аппарат легче воздуха, аэростат с двигателем. Двигатель и позволяет дирижаблю двигаться независимо от направления воздушных потоков. Понятно, что дирижабли возникли только после появления двигателей: до этого мечтающее о небе человечество обходилось воздушными шарами-монгольфьерами.

Изобретателем дирижабля считают французского математика Жана Батиста Мари Шарля Менье. Он придумал все: форму эллипсоида, три пропеллера для осуществления управляемости, которые должны были вращать вручную аж 80 человек, две оболочки: чтобы изменять объем газа и, следовательно, высоту полета.

Осуществил идеи Менье совсем другой человек, французский инженер Анри Жиффар. Он сконструировал первый в мире дирижабль с паровым двигателем мощностью в три лошадиные силы. В сентябре 1852 года Жиффар поднялся на нем над Парижским ипподромом и пролетел примерно 30 километров со средней скоростью 10 километров в час. Вот от этого полета и отсчитывают эру моторной авиации и эру дирижаблей.

Еще через двадцать лет на подобный летательный аппарат установили двигатель внутреннего сгорания - это сделал немецкий инженер Пауль Хенлейн.

Дирижабль Жиффара принято называть мягким дирижаблем. В таких системах матерчатый корпус служит также оболочкой для газа. Великий Циолковский отмечал недостатки таких дирижаблей: невозможность держать высоту, высокая вероятность пожаров, плохая горизонтальная управляемость.

Если в нижнюю часть оболочки установить металлическую ферму, то получится полужесткий дирижабль - такой была знаменитая «Италия» Умберто Нобиле.

Циолковский критиковал мягкие дирижабли не голословно: еще в 80-х годах XIX века он рассчитал и предложил проект большого грузового дирижабля жесткой конструкции с металлической обшивкой.

Ранние дирижабли весь объем газа держали в единой оболочке, которая являлась простой промасленной тканью. Потом оболочки стали создавать из прорезиненных материалов. Так увеличился срок эксплуатации дирижабля. Немного позже газ стали разделять на разные баллоны.

Дирижабли различаются между собой по:

Типу оболочки, которая может быть жесткой, мягкой и полужесткой;

По силовой установке (бензиновый или дизельный двигатель, электродвигатель или паровая машина)

По назначению (для пассажирских перевозок, военные или грузовые)

По способу управления архимедовыми силами (термические дирижабли, вытеснительные или комбинированные) и т.п.

Придуманное в России осуществили . На собственные средства граф Цеппелин выстроил жесткий дирижабль и самолично испытал его. К Первой мировой войне дирижабли графа, которые в его честь назвали «цеппелинами», стали средством передвижения.

Ещё во времена, когда первые самолёты были похожи больше на летающие этажерки, дирижабли уже летали и поражали воображение людей своими размерами, элегантными формами и лётными возможностями. А в первой половине ХХ века началось настоящее соревнование между дирижаблями и самолётами в их практическом использовании для гражданских и военных целей.

В войну цеппелины бомбили Лондон, после ее окончания - челноком мотались через Атлантику, а один даже совершил кругосветный перелет. Подвел цеппелины водород, который использовали вместо гелия: после взрыва и пожара дирижабля «Гинденбург», прозванного «небесным "Титаником"», цеппелины ушли в историю.

В первый дирижабль построили в 1923 году. Потом при главном управлении Главвоздухфлота создали Дирижаблестрой и пригласили в конструкторы Нобиле. Нобиле справился, и полужесткий советский дирижабль «СССР В-5» создал. Потом создали «СССР В-6», и он даже установил мировой рекорд продолжительности полета.

Особенно в дирижаблестроении преуспела Германия, чьи комфортабельные аппараты начали перевозки пассажиров и грузов на большие расстояния. И кто знает, какое средство победило бы в этом соревновании, если бы не война, которая отвергла дирижабли из-за их тихоходности и лёгкой поражаемости даже простым оружием. Конечно, в бою самолёты были быстрее, манёвреннее, лучше защищены и т.д., а моторное топливо было тогда относительно дешёвое.

Несмотря на это, интерес к дирижаблям не угасал в течение всего ХХ века, особенно когда начались всякие энергетические кризисы, но их массовое производство не состоялось. Во-первых, трудно преодолеть конкуренцию самолётостроения, превратившегося в гигантскую индустрию, а во-вторых, в техническом отношении дирижаблестроение далеко отстало как в смысле конструкции, так и в отношении инфраструктуры для проектирования, строительства и обслуживания.

В конце ХХ - начале XXI века интерес к дирижаблям вновь усилился вследствие резкого подорожания моторного топлива и их очевидных преимуществ перед авиацией. Чем же так привлекает дирижабль?

При использовании гелия он намного безопаснее самолёта. Ведь гелий не заполняет полностью весь корпус дирижабля, а находится в мешках. Лопнет один мешок - работают остальные. Дирижабль гораздо экологичнее. Для его движения не обязательно использовать углеводородное топливо. Можно применить атомные двигатели, электродвигатели, в том числе на солнечных батареях, и т.д.

В российском «воздухоплавательном флоте» пока имеется 7 транспортных кораблей. Но уже действуют федеральные и региональные программы разработки и строительства дирижаблей различного назначения. Не отстаёт с заказами и Министерство обороны РФ. При этом используются как прежние, ранее не реализованные идеи К.Э. Циолковского, так и новые разработки, которые позволяют контролировать подъёмную силу дирижабля, совершать вертикальные взлёт и посадку, зависать в воздухе почти без затрат энергии, садиться вертикально на воду и твёрдую поверхность и т.д.

В отечественной разработке находятся гибриды дирижабля и самолёта, которые могут быть использованы в любом режиме - самолётном, вертолётном, как морское судно на воздушной подушке и т.д. Разрабатываются также беспилотные варианты дирижаблей, управляемые с Земли, для перевозки грузов, видеонаблюдения, телекоммуникационных целей и др.

Расскажем о некоторых дирижаблях будущего, разрабатываемых в разных странах. Гидродирижабль предназначен для полёта над поверхностью моря, чтобы перевозить грузы и пассажиров быстрее, чем морские суда, и дешевле, чем самолёты. Конечно, скоростные характеристики у него будут ниже, чем у нашего экраноплана, но уровень сервиса пассажиров - не хуже, чем на комфортабельном океанском лайнере. Этим типом дирижабля интересуются и военные, чтобы использовать его для поиска противника и координации действий своих средств.

Планируется также использовать, взамен спутников Земли, стратосферные дирижабли, поднимающиеся на высоту 20-25 км, для приёма и передачи цифровых радиосигналов, организации мобильной связи и т.д. Применение таких аппаратов обойдётся гораздо дешевле запуска спутников. Кроме того, их оборудование легко заменить, их можно безопасно утилизировать, в то время как спутники утилизировать нельзя, и они ещё долго после выхода из строя представляют опасность для космических аппаратов и экологии. Есть много проектов и для частного использования дирижаблей, типа воздушного велосипеда и др.

В общем, не исключено, что в скором времени мы увидим на экранах своих телевизоров назойливую рекламу типа: «Летайте дирижаблями Росдирижаблефлота - надёжно, выгодно, удобно!».

Дирижабль (от фр. dirigeable -- управляемый) - летательный аппарат легче воздуха, аэростат с двигателем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков.

Двигатели. Самые первые дирижабли приводились в движение паровым двигателем или мускульной силой, в 80-х годах XIX века были применены электродвигатели, c 1890-х стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания. На протяжении XX века дирижабли оснащались практически исключительно ДВС -- авиационными и, значительно реже, дизельными (на некоторых цеппелинах и некоторых современных дирижаблях). В качестве движителей используются воздушные винты. Стоит также отметить крайне редкие случаи применения турбовинтовых двигателей -- в дирижабле GZ-22 «The Spirit of Akron» и советском проекте «Д-1». В основном подобные системы, равно как и реактивные, остаются лишь на бумаге. В теории, в зависимости от конструкции, часть энергии подобного двигателя может быть использована для создания реактивной тяги.

Полёт. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты -- двигатели тогда тянут его вверх или вниз. Сбрасывание балласта и выпуск газа в полёте производят редко: например, выпускают газ при выработке топлива. Из-за этой особенности стрелки на кайзеровских «цеппелинах» должны были получить разрешение командира на стрельбу из станковых пулемётов, чтобы ненароком не воспламенить выпущенный водород.

Причаливание. Часто думают, что дирижабль 1930_х гг. мог приземляться вертикально, как вертолёт -- в действительности же это осуществимо только при полном отсутствии ветра. В реальных условиях для посадки дирижабля требуется, чтобы находящиеся на земле люди подобрали сброшенные с разных точек дирижабля канаты и привязали их к подходящим наземным объектам; затем дирижабль можно подтянуть к земле. Наиболее же удобный и безопасный способ посадки (особенно для больших дирижаблей) -- причаливание к специальным мачтам.

С вершины причальной мачты сбрасывали канат, который прокладывали по земле по ветру. Дирижабль подходил к мачте с подветренной стороны, и с его носа также сбрасывали канат. Люди на земле связывали эти два каната, и затем лебёдкой дирижабль подтягивали к мачте -- его нос фиксировался в стыковочном гнезде. Причаленный дирижабль может свободно вращаться вокруг мачты, как флюгер. Стыковочный узел мог двигаться по мачте вверх-вниз -- это позволяло опустить дирижабль ближе к земле для погрузки/разгрузки и посадки/высадки пассажиров.

Чтобы завести дирижабль в ангар при сильном ветре, требовались усилия до 200 человек.

Типы дирижаблей

По конструкции. По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.

В мягкой и полужёсткой системах матерчатый корпус служит также оболочкой для газа. Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней (как правило) части оболочки металлической (в большинстве случаев) фермы, препятствующей деформации оболочки. Примером полужесткого дирижабля является дирижабль «Италия». Килевая ферма состояла из стальных шпангоутов треугольной формы, соединённых стальными же продольными стрингерами. Спереди к килевой ферме было прикреплено носовое усиление, представлявшее собой стальные трубчатые фермы, скреплённые поперечными кольцами, сзади -- кормовое развитие. Также к килевой ферме были подвешены гондолы: в одной располагались рубка управления и пассажирские помещения, в трёхмотогондолах -- двигатели. В дирижаблях мягкой и полужёсткой систем неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами -- мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух.

В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивалась металлическим каркасом, обтянутым тканью, а газ находился внутри жёсткого каркаса в мешках (баллонах) из газонепроницаемой материи. Жёсткие дирижабли имели ряд недостатков, вытекавших из особенностей их конструкции: например, спуск на неподготовленную площадку без помощи людей на земле был чрезвычайно труден, и стоянка жёсткого дирижабля на подобной площадке, как правило, заканчивалась аварией, так как хрупкий каркас при более-менее сильном ветре неминуемо разрушался, ремонт каркаса и замена его отдельных частей требовали значительного времени и опытного персонала, поэтому стоимость жёстких дирижаблей была очень высока.

Монококовые бескаркасные дирижабли -- конструкции дирижаблей с металлической обшивкой -- возникли в 1890-е годы с целью уменьшить сопротивление воздуха. В 1920-е годы началось применения обшивки из алюминиевых сплавов. За всю историю дирижаблестроения было построено только четыре таких дирижабля, и из них только один --экспериментальный американский ZMC-2 -- успешно (хотя и нечасто) летал в течение нескольких лет.

По принципу получения подъёмной силы. Гибридные дирижабли тяжелее воздуха и являются комбинацией аэростата и аэродинамического летательного средства. Предположительно они могут иметь лучшие аэродинамические характеристики, чем дирижабли как таковые. Дирижабль германского производства Zeppelin NT часто ошибочно называют гибридным дирижаблем, поскольку он немного тяжелее воздуха. Однако лишь летательные средства, берущие как минимум 40 % подъёмной силы от тяги двигателей, могут считаться гибридными.

По форме. По форме дирижабли делятся на:

· сигарообразные с уменьшенным лобовым сопротивлением (таких большинство)

· все прочие дирижабли, в задачи которых входит зависание над землей или медленный полёт:

§ эллипсоидные -- в виде эллипсоида (с уменьшенным сопротивлением боковому ветру);

§ дисковые -- в виде диска;

§ линзообразные -- в виде двояковыпуклой линзы;

§ тороидальные -- в виде тора, предназначенные для использования в качестве воздушного крана;

§ V-образные;

§ «вертикальные дирижабли», напоминающие по форме летающие небоскребы -- предназначены для полётов над городами, где улицы создают условия для сильного ветра, дующего вдоль зданий, что приводит к турбулентным течениям воздуха.

По большей части дирижабли необычных форм существуют только в виде проектов. Кроме того, существуют варианты обычных монгольфьеров с мотогондолой, позаимствованной от парамотора.

По заполняющему газу. По типу заполнителя дирижабли делятся на:

· Использующие газ с плотностью меньшей, чем плотность окружающего воздуха при равных температуре и давлении, что согласно закону Архимеда означает, что дирижабль будет «плавать» в воздухе. В наши дни это, как правило, инертный гелий, несмотря на его сравнительную дороговизну; в прошлом применялся огнеопасный водород.

· Тепловые дирижабли, использующие нагретый воздух.

· Комбинированные варианты (так называемые аэростаты типа розьер). Идея использования горячего воздуха в таком случае состоит в регулировании плавучести дирижабля без выпуска несущего газа в атмосферу -- достаточно перестать подогревать горячий воздух после облегчения дирижабля, чтобы аппарат потяжелел. Примерами этих достаточно редких конструкций могут служить «Термоплан» и исследовательский дирижабль «Canopy-Glider».

Внутренность дирижабля также может быть использована для перевозки газообразного топлива. Например, одним из принципиальных отличий дирижабля Граф Цеппелин от других цеппелинов было использование для работы двигателей блау-газа, плотность которого была близка к плотности воздуха, а теплотворная способность значительно выше, чем у бензина. Это позволяло существенно увеличить дальность полёта и избавляло от необходимости затяжелять дирижабль по мере выработки топлива (Расход горючего для моторов «Майбах» равнялся: бензина -- 210 г и масла -- 8 г на 1 л. с./ч, то есть мотор расходовал около 115 кг бензина в час.)

Затяжеление дирижаблей осуществлялось путём выпуска части несущего газа, что создавало ряд экономических и пилотажных неудобств; кроме того, применение блау-газа вело к меньшей, чем в случае установки многочисленных тяжёлых баков с бензином, нагрузке на каркас. Блау-газ находился в 12 отсеках в нижней трети каркаса дирижабля, объём которых мог быть доведён до 30 000 мі (для водорода в таком случае оставалось 105 000 мі-30 000 мі = 75 000 мі). Бензин брался на борт в качестве дополнительного топлива.

Теоретически также существует возможность существования вакуумного дирижабля, однако на практике это неосуществимо, а все проекты такого аппарата остаются умозрительными.

Воздушный корабль — именно так дословно переводилось немецкое слово Luftschiffbau, которым немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин назвал свой первый дирижабль жёсткой конструкции, открывший настоящую эру воздухоплавания. В английском языке, кстати, дирижабль обозначается словом airship, что дословно по-русски означает всё тот же «воздушный корабль. Впоследствии имя самого конструктора стало нарицательным, и в русском языке «цеппелин» теперь является практически полным синонимом французскому слову «дирижабль», как и «джакузи», например, означает ванну с гидромассажем, уже не ассоциируясь с фамилией человека.

Фердинанд фон Цеппелин. Фото: Public Domain

Граф Цеппелин, правда, в дирижаблестроении отнюдь не был первопроходцем — за три года до него другим немецким пионером воздухоплавания уже был запущен дирижабль с жёсткой конструкцией. А на пару десятилетий раньше дирижаблестроение начали развивать и французы. Правда, конструкция их кораблей в корне отличалась от того, что предлагал Цеппелин.

Фанатик воздухоплавания

Впервые идею о возможности путешествовать по воздуху с помощью огромной сферы с жёстким каркасом, разные отсеки которой заполнены газом, отставной генерал немецкой армии Цеппелин высказал ещё в 1874 году, сделав соответствующую запись в дневнике. Тогда, правда, его в первую очередь привлекала возможность использовать дирижабли в военных целях.

На военные надобности он делал упор и позднее, отправляя бесконечные письма первым лицам государства. Те, советуясь с другими военными, каждый раз отвечали энтузиасту отказом. Другой наверняка бы просто опустил руки и сдался. Но Цеппелин был не таков. Он начал работу над своим первым «воздушным кораблём» на собственные деньги.

Не опустил он руки и после первых испытаний, которые показали, что расчёты изобретателя недооценили сопротивление воздуха и помехи, которые обычный ветерок может внести в движение дирижабля. Цеппелин и тут не сдался — он принялся осаждать ведущие конструкторские бюро с заказами на всё более и более мощные двигатели, которые могли бы компенсировать воздействие воздуха.

Постепенно, видя его первые успехи, правительство начало проявлять заинтересованность в разработках графа. Ему выдавали даже мизерные гранты, которые, правда, всё равно не шли ни в какое сравнение с суммами, выделяемыми на конструирование дирижаблей самим изобретателем.

В итоге Цеппелин доказал свою правоту 2 июля 1900 года, продемонстрировав первый успешный полёт дирижабля LZ-1 (Воздушный корабль Цеппелина - 1).

Воздушный корабль Цеппелина - 1. Фото: Public Domain

Мне бы в небо

Первый дирижабль Цеппелина провёл в воздухе порядка 20 минут и с помощью двух двигателей, изготовленных компанией «Даймлер», сумел развить скорость чуть более 21 километра в час. Он пролетел над озером, совершив достаточно жёсткую посадку, которая привела к небольшим повреждениям.

«Травмы» цеппелина удалось быстро отремонтировать, чтобы в скором времени осуществить ещё несколько испытательных полётов. Однако положительного впечатления дирижабль на военных не произвёл, и они отказались продолжать спонсировать проект графа.

Но мечта есть мечта. Цеппелин принимает решение усовершенствовать свою первую модель. Для этого он закладывает своё имение, драгоценности супруги и ещё некоторые дорогостоящие вещи. Посильную помощь оказывают друзья разработчика и основатель компании Даймлер, который видит в этой отрасли перспективу. Также на стороне графа остаётся и кайзер Германии. Денег напрямую он не даёт, но позволяет заработать порядка 120 тысяч марок, одобрив государственную лотерею, проведённую Цеппелином.

Модели Цеппелина начали совершенствоваться и расти не только в техническом, но и в прямом смысле. Длина «брюха» третьего воздушного корабля превышала 130 метров, а его скорость уже достигала 50 километров в час. Всё это заставило военных обратить внимание на разработки графа и посмотреть на них под несколько другим углом.

В итоге дирижабли всё-таки были признаны перспективным проектом. Министерство обороны выделило деньги на дальнейшие разработки, но поставило перед конструктором и жёсткие задачи. Так, его новое судно должно было иметь возможность оставаться в движении на протяжении 24 суток. Дальность полёта при этом не должна быть менее 700 километров, а скорость судна должна была составлять 65 километров в час. В итоге дирижабли переписали все рекорды воздухоплавания. Самый длительный полёт проходил на протяжении 118 с небольшим часов. Самый дальний улетел более чем на 11 тысяч километров, из Франкфурта-на-Майне в Рио-де-Жанейро. А максимальная скорость, которую удалось развить воздушному кораблю, составила 140 километров в час.

Дирижаблестроение в Германии, вышедшей на первые роли в этой индустрии, начало развиваться бурными темпами. Разработки графа Цеппелина нашли своё применение не только в военных целях. Дирижабли использовали для транспортировки грузов, перевозки людей, рекламных акций. Размеры дирижаблей всё увеличивались, а их значимость возрастала.

Фото: Public Domain

О воздействии бума дирижаблестроения можно судить лишь по тому факту, что самое высокое здание мира на тот момент, «Эмпайр Стейт Билдинг», было сконструировано таким образом, чтобы его огромный шпиль мог выступать в качестве причальной мачты для гигантских цеппелинов. Архитекторы планировали, что высадку людей можно будет осуществлять на уровне 102 этажа. Правда, после первых же испытаний стало ясно, что сильный ветер не даст пассажирам спокойно сойти на небоскрёб, и идея была быстро признана утопической. Но она была, и уже это говорит о многом.

Именно дирижаблю принадлежит первое кругосветное путешествие по воздуху. Причём в этом путешествии цеппелин (а в путь отправился именно дирижабль конструкции немецкого графа) совершил всего три посадки для дозаправки. Дирижабли же первыми пролетели над Северным полюсом и многими другими труднодоступными природными объектами, которые до этого с воздуха никто не мог ни увидеть, ни сфотографировать.

Дирижабли активно использовались во время Первой мировой войны и зачастую даже участвовали в сражениях. В некоторых армиях военные дирижабли сохранились вплоть до Второй мировой войны, но в военных действиях уже практически не использовались из-за высокой степени своей уязвимости, связанной с трудностями навигации и гигантскими размерами.

Фото: Public Domain

10 сентября 1930 года один из самых известных и, наверно, самый успешный дирижабль (если судить по количеству пройденных километров и совершённых рейсов), «Граф Цеппелин», названный в честь своего 90-летнего создателя, посетил Москву, что стало значительным событием для советской столицы.

Воздушный «Титаник»

Если бы дирижаблестроение продолжило развиваться такими темпами, как в начале прошлого века, вполне возможно, что мы и сегодня бы повсеместно пользовались цеппелинами. Эти огромные летучие конструкции обладали неоспоримыми преимуществами (в основном по части комфорта) даже по сравнению с современными самолётами. Проигрывая, конечно, в скорости передвижения.

Но 6 мая 1937 года произошло непоправимое — потерпел крушение крупнейший дирижабль в истории человечества, «Гинденбург». Венец творчества графа Цеппелина, который называли «Воздушным Титаником», вылетел из Германии 3 мая и уже через 3 дня, преодолев Атлантический океан, должен был совершить успешную посадку в Нью-Йорке.

Фото: Commons.wikimedia.org / CarolSpears

Всё шло как по маслу, 245-метровый гигант (для сравнения длина «Титаника» составляла не намного больше — 269 метров) вовремя прибыл в экономическую столицу США. Пилот даже дал шикарное представление жителям «Большого яблока», проведя своё судно на минимальном расстоянии от высочайшего здания в мире, «Эмпайр Стейт Билдинг». Пассажиры дирижабля могли видеть тех, кто собрался на смотровой площадке, и даже махали им, получая приветственные знаки в ответ.

После круиза над городом дирижабль с 97 пассажирами на борту направился в один из пригородов Нью-Йорка, чтобы совершить посадку. Однако разрешения на приземление командир судна так и не получил из-за штормового предупреждения. Переждав грозовой фронт в воздухе, цеппелин наконец начал снижение. Как раз в этот момент произошло возгорание в передней части дирижабля. Вскоре летательный аппарат, весь охваченный огнём благодаря легковоспламеняемому водороду, которым были заполнены его секции, рухнул на землю. Либо от огня, либо от травм, полученных при падении, погибли 35 пассажиров из 97, находящихся на борту.

Фото: Public Domain

Это происшествие привело к закату эры воздушных кораблей. Катастрофа была заснята на фото- и видеокамеры. Кадры разлетелись по всему свету. Крушение имело такой резонанс, что вскоре все пассажирские полёты на дирижаблях были отменены. Цеппелины продолжили использоваться для доставки грузов и некоторых военных целей, но недолго.

Пару лет спустя крупнейшие дирижабли были отправлены на слом, хотя существовали технологии, которые могли позволить сделать перелёты безопасными. Так, например, вместо легковоспламеняемого водорода вполне можно было использовать гелий. Правда, США, единственный экспортёр этого газа на планете на тот момент, отказался осуществлять поставки в Германию. Из-за этого «Гинденбург», изначально проектируемый под гелий, и был переоборудован под использование водорода.

Также не ясны и причины, которые привели к возгоранию в передней части «Гинденбурга». Самая популярная версия — практически невероятное совпадение атмосферных условий с недостатками конструкции самого дирижабля, что привело к воспламенению водорода в одной из секций. Но есть и теория заговора, согласно которой в носовую часть цеппелина было помещено взрывное устройство с часовым механизмом. Оно якобы должно было сработать в тот момент, когда дирижабль уже приземлился и все пассажиры покинули палубу. Однако из-за задержки в связи с грозовым фронтом часовой механизм якобы сработал в тот момент, когда люди ещё находились на борту, что и привело к трагедии.

Истинную причину не установили до сих пор и теперь уже вряд ли когда-либо установят. Нам же остаётся лишь сожалеть о том, что такое красивое и удобное средство передвижения по планете осталось в прошлом.

В наши дни дирижабли продолжают использоваться, но в основном в рекламных целях.

Фото: Creative commons/ AngMoKio

Однажды отказавшись от дирижаблей, в наши дни человечество находит в этих летательных аппаратов все больше плюсов и выгод. Но вид могучего корабля, проплывающего по небу, настолько притягивает к себе, что уже ради этого величественного зрелища хочется, чтобы они вернулись…

Как правило, статьи о современных дирижаблях начинаются с воспоминаний о том, как почти 70 лет назад на американской авиабазе Лейкхерст погиб в огне гигантский немецкий цеппелин «Гинденбург», а три года спустя Герман Геринг приказал разобрать оставшиеся дирижабли на металлолом и подорвать ангары. Эпоха дирижаблей тогда закончилась, пишут обычно журналисты, но вот теперь интерес к управляемым аэростатам снова активно возрождается. Однако подавляющее большинство наших сограждан если где и видят «возродившиеся» дирижабли, то только на разного рода аэрошоу — там они обычно применяются в качестве оригинальных рекламных носителей. Неужели это все, на что способны эти удивительные воздушные корабли? Чтобы выяснить, кому и зачем нужны сегодня дирижабли, пришлось обратиться к специалистам, строящим дирижабли в России.

Плюсы и минусы

Дирижабль — это управляемый самодвижущийся аэростат. В отличие от обычного воздушного «шара, который летит» исключительно по направлению ветра и может маневрировать только по высоте в попытке поймать ветер нужного направления, дирижабль способен двигаться относительно окружающих воздушных масс в направлении, выбранном пилотом. Для этой цели летательный аппарат оснащен одним или несколькими двигателями, стабилизаторами и рулями, а также имеет аэродинамическую («сигарообразную») форму. В свое время дирижабли «убила» не столько череда ужаснувших мир катастроф, сколько авиация, развивавшаяся в первой половине ХХ века сверхбыстрыми темпами. Дирижабль тихоходен — даже самолет с поршневыми двигателями летает быстрее. Что уж говорить о турбовинтовых и реактивных машинах. Разгонять дирижабль до самолетных скоростей мешает большая парусность корпуса — сопротивление воздуха слишком велико. Правда, время от времени говорят о проектах сверхвысотных дирижаблей, которые поднимутся туда, где воздух сильно разрежен, а значит, и сопротивление его значительно меньше. Это якобы позволит развивать скорость в несколько сотен километров в час. Однако пока подобные проекты проработаны только на уровне концепции.

17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле российского производства «АвгурЪ» AU-35 («Полярный гусь») высоты 8180 метров. Так был побит мировой рекорд, продержавшийся 90 лет и принадлежавший немецкому дирижаблю Zeppelin L-55. Рекорд «Полярного гуся» стал первым шагом в выполнении программы «Высокий старт» — проекта Русского Воздухоплавательного Общества и Группы компаний «Метрополь» по запуску лёгких космических аппаратов с высотных дирижаблей. В случае успеха этого проекта, в России будет создан передовой аэростатно-космический комплекс, способный экономично выводить на орбиту частные спутники весом до 10−15 килограммов. Одно из предполагаемых направлений использования комплекса «Высокий старт» — запуск геофизических ракет для исследования приполярных областей Северного Ледовитого океана.

Проигрывая авиации в скорости, управляемые аэростаты при этом имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым, собственно, возрождается дирижаблестроение. Во‑первых, сила, которая поднимает аэростат в воздух (известная всем со школьной скамьи сила Архимеда), совершенно бесплатна и не требует затрат энергии, в отличие от подъемной силы крыла, которая напрямую зависит от скорости аппарата, а значит, от мощности двигателя. Дирижаблю же двигатели нужны в основном для перемещения в горизонтальной плоскости и маневрирования. Поэтому летательные аппараты такого типа могут обходиться моторами значительно меньшей мощности, чем потребовались бы самолету при равной величине полезной нагрузки. Отсюда, а это уже во‑вторых, вытекает большая по сравнению с крылатой авиацией экологическая чистота дирижаблей, что в наше время чрезвычайно важно.

Третий плюс дирижаблей — их практически неограниченная грузоподъемность. Создание сверхгрузоподъемных самолетов и вертолетов имеет ограничения по прочностным характеристикам конструкционных материалов. Для дирижаблей же таких ограничений нет, и воздушный корабль с полезной нагрузкой, например, 1000 т — вовсе не фантастика. Добавим сюда возможность длительное время находиться в воздухе, отсутствие необходимости в аэродромах с длинными взлетно-посадочными полосами и большую безопасность полетов — и у нас получится внушительный список достоинств, которые вполне уравновешивают тихоходность. Впрочем, и тихоходность, как выяснилось, можно скорее отнести к достоинствам воздушных кораблей. Но об этом чуть позже.

В дирижаблестроении выделяются три основные типа конструкции: мягкая, жесткая и полужесткая. Практически все современные дирижабли относятся к мягкому типу. В англоязычной литературе их обозначают термином «blimp». Во время Второй мировой войны американская армия активно использовала «блимпы» для наблюдения за прибрежными водами и конвоирования судов. Дирижабли с жестким каркасом часто называют «цеппелинами» в честь изобретателя этой конструкции графа Фридриха фон Цеппелина (1838 — 1917).

Конкурент вертолета

Наша страна — один из мировых центров возрождающегося дирижаблестроения. Лидер отрасли — группа компаний «Росаэросистемы». Побеседовав с ее вице-президентом Михаилом Талесниковым, мы выяснили, как устроены современные российские дирижабли, где и как они используются и что нас ждет впереди.

Сегодня в работе находятся два типа дирижаблей, созданных конструкторами «Росаэросистем». Первый тип — это двухместный дирижабль AU-12 (длина оболочки 34 м). Аппараты такой модели существуют в трех экземплярах, и два из них время от времени используются московской милицией для патрулирования МКАД. Третий дирижабль продан в Таиланд и применяется там в качестве рекламного носителя.

Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки, как правило, металлической фермы, препятствующей деформации оболочки, однако, как и в мягкой конструкции, форма оболочки поддерживается давлением подъемного газа. К полужесткому типу относятся современные немецкие дирижабли «Zeppelin NT», имеющие внутри оболочки поддерживающий каркас из углепластика.

Гораздо более интересная работа у дирижаблей системы AU-30. Аппараты этой модели отличаются более крупными габаритами (длина оболочки 54 м) и, соответственно, большей грузоподъемностью. Гондола AU-30 способна вместить десять человек (двух пилотов и восемь пассажиров). Как рассказал нам Михаил Талесников, в настоящее время ведутся переговоры с заинтересованными сторонами о возможности организации элитных воздушных туров. Полет на небольшой высоте и на малой скорости (вот оно — преимущество тихоходности!) над красивыми природными ландшафтами или памятниками архитектуры и в самом деле сможет стать незабываемым приключением. Подобные туры проходят в Германии: дирижабли возрожденной марки Zeppelin NT катают туристов над живописным озером Бодензее, в тех самых краях, где когда-то отправился в полет первый немецкий дирижабль. Однако российские дирижаблестроители уверены, что главное предназначение их аппаратов не реклама и развлечения, а выполнение серьезных задач промышленного характера.

Вот пример. Энергетические компании, имеющие в своем распоряжении линии электропередач, должны регулярно проводить мониторинг и диагностику состояния своих сетей. Удобнее всего это делать с воздуха. В большинстве стран мира для такого мониторинга применяются вертолеты, однако у винтокрылой машины есть серьезные недостатки. Помимо того что вертолет неэкономичен, у него еще и весьма скромный радиус действия — всего 150−200 км. Понятно, что для нашей страны с ее многотысячекилометровыми расстояниями и обширным энергетическим хозяйством это слишком мало. Есть и еще одна проблема: вертолет в полете испытывает сильную вибрацию, в результате чего чувствительное сканирующее оборудование дает сбои. Движущийся медленно и плавно дирижабль, способный преодолевать тысячи километров на одной заправке, напротив, идеально подходит для задач мониторинга. В настоящий момент одна из российских фирм, разработавших основанное на лазерных технологиях сканирующее оборудование, а также программное обеспечение к нему, использует два дирижабля AU-30 для оказания услуг энергетикам. Дирижабль этого типа может применяться и для разнообразных видов мониторинга земной поверхности (в том числе в военных целях), а также для картографирования.

Многоцелевой дирижабль Au-30 (многоцелевой патрульный дирижабль объемом более 3000 куб. метров) предназначен для выполнения полетов в течение продолжительного времени, в том числе на малой высоте и с малой скоростью. Крейсерсакая скорость 0−90 км/ч // Мощность маршевого двигателя 2х170 л.с. // Максимальная дальность полета 3000 км // Максимальная высота полета 2500 м.

Как они летают?

Практически все современные дирижабли, в отличие от цеппелинов довоенной эпохи, относятся к мягкому типу, то есть форма их оболочки поддерживается изнутри давлением подъемного газа (гелия). Объясняется это просто — для аппаратов сравнительно небольших размеров жесткая конструкция неэффективна и уменьшает полезную нагрузку из-за веса каркаса.

Несмотря на то что дирижабли и аэростаты относят к классу аппаратов легче воздуха, многие из них, особенно при полной загрузке, имеют так называемый перетяж, то есть превращаются в аппараты тяжелее воздуха. Это относится и к AU-12 и AU-30. Выше мы уже говорили о том, что дирижаблю, в отличие от самолета, двигатели нужны в основном для горизонтального полета и маневрирования. И вот почему «в основном». «Перетяж», то есть разница между силой земного притяжения и архимедовой силой, компенсируется за счет небольшой подъемной силы, которая появляется, когда встречный поток воздуха набегает на имеющую специальную аэродинамическую форму оболочку дирижабля — в данном случае она работает как крыло. Стоит дирижаблю остановиться — и он начнет опускаться к земле, ведь архимедова сила не полностью компенсирует силу притяжения.

Двухместный дирижабль АU-12 предназначен для подготовки пилотов воздухоплавателей, патрулирования и визуального контроля автодорог и городских территорий в интересах экологического мониторинга и ГАИ, контроля за чрезвычайными ситуациями и спасательных операций, охраны и наблюдения, рекламных полетов, качественной фото, кино, теле- и видеосъемки в интересах рекламы, телевидения, картографии. 28 ноября 2006 г. впервые в истории Российского воздухоплавания AU-12 был выдан сертификат типа на двухместный дирижабль. Крейсерская скорость 50 — 90 км/ч // Мощность маршевого двигателя 100 л.с. // Максимальная дальность полета 350 км // Максимальная высота полета 1500 м.

Дирижабли AU-12 и AU-30 имеют два режима взлета: вертикальный и с небольшим пробегом. В первом случае два винтовых двигателя с переменным вектором тяги переходят в вертикальное положение и таким образом отталкивают аппарат от земли. После набора небольшой высоты они переходят в горизонтальное положение и толкают дирижабль вперед, в результате чего возникает подъемная сила. При посадке двигатели вновь переходят в вертикальное положение и включаются на реверсивный режим. Теперь дирижабль, напротив, притягивается к земле. Такая схема позволяет преодолеть одну из главных проблем эксплуатации дирижаблей в прошлом — сложность со своевременной остановкой и точным причаливанием аппарата. Во времена могучих цеппелинов их приходилось буквально отлавливать за спущенные вниз тросы и закреплять у земли. Причаливающие команды насчитывали в те времена десятки и даже сотни человек.

При взлете с пробегом двигатели изначально работают в горизонтальном положении. Они разгоняют аппарат до возникновения достаточной подъемной силы, после чего дирижабль поднимается в воздух.

«Небесная яхта» ML866 Aeroscraft Интересные проекты дирижаблей нового поколения разрабатываются на североамериканском континенте. Создать «небесную супер-яхту» ML 866 намерена в недалеком корпорация Wordwide Aeros. Этот дирижабль сконструирован по гибридной схеме: в полете около 2/3 веса машины будут компенсироваться архимедовой силы, а подниматься вверх аппарат будет благодаря подъемной силе, возникающей при обтекании набегающим потоком воздуха оболочки корабля. Для этого оболочке будет придана специальная аэродинамическая форма. Официально ML 866 предназначен для VIP-туризма, однако, если учесть, что Wordwide Aeros получает финансирование в частности от государственного агентства DARPA, занимающегося оборонными технологиями, не исключено использование дирижаблей в военных целях, например для наблюдения или связи. А канадская компания Skyhook совместно с Boeing объявила о проекте JHL-40 — грузового дирижабля с полезной нагрузкой 40 т. Это тоже «гибрид», однако здесь архимедова сила будет дополняться тягой четырех роторов, создающих тягу по вертикальной оси.

Маневрирование по высоте и управление подъемной силой пилот осуществляет, в частности, меняя тангаж (угол наклона горизонтальной оси) дирижабля. Этого можно добиться как с помощью закрепленных на стабилизаторах аэродинамических рулей, так и путем изменения центровки аппарата. Внутри оболочки, накачанной находящимся под небольшим давлением гелием, находятся два баллонета. Баллонеты — это мешки из воздухонепроницаемой материи, в которые нагнетается забортный воздух. Управляя объемом баллонета, пилот изменяет давление подъемного газа. Если баллонет раздувается, гелий сжимается и плотность его растет. При этом архимедова сила падает, что приводит к снижению дирижабля. И наоборот. При необходимости можно перекачивать воздух, например, из носового баллонета в кормовой. Тогда при изменении центровки угол тангажа примет положительное значение, а дирижабль перейдет в кабрирующее положение.

Нетрудно заметить, что современный дирижабль имеет довольно сложную систему управления, предусматривающую работу рулями, варьирование режима и вектора тяги двигателей, а также изменение центровки аппарата и величины давления подъемного газа с помощью баллонетов.

Тяжелее и выше

Еще одно направление, в котором работают отечественные дирижаблестроители, — это создание тяжелых грузопассажирских дирижаблей. Как уже говорилось, для дирижаблей ограничений по грузоподъемности практически не существует, а потому в перспективе могут быть созданы настоящие «воздушные баржи», которые будут способны перевозить по воздуху почти все что угодно, включая сверхтяжелые негабаритные грузы. Задача упрощается тем, что при изменении линейных габаритов оболочки грузоподъемность дирижабля вырастает в кубической пропорции. К примеру, AU-30, имеющий оболочку длиной 54 м, может брать на борт до 1,5 т полезного груза. Дирижабль нового поколения, разрабатываемый сейчас инженерами «Росаэросистем», при длине оболочки всего на 30 м больше возьмет полезную нагрузку 16 т! В перспективных планах группы компаний — строительство дирижаблей с полезной нагрузкой 60 и 200 т. Причем именно в этом сегменте дирижаблестроения должна произойти маленькая революция. Впервые за многие десятилетия в воздух поднимется дирижабль, выполненный по жесткой схеме. Подъемный газ будет помещаться в мягких баллонах, жестко прикрепленных к каркасу, укрытому сверху аэродинамической оболочкой. Жесткий каркас добавит дирижаблю безопасности, так как даже в случае серьезной утечки гелия аппарат не утратит аэродинамическую форму.

Гибель гигантов

История воздушных катастроф с большим количеством жертв берет свое начало в эпохе дирижаблей. Британский дирижабль R101 отправился в свой первый полет в 5 октября 1930 года. На борту он нес государственную делегацию во главе с министром воздушного сообщения Кристофером Бёрдвеллом Лордом Томпсоном. Через несколько часов после старта R101 снизился до опасной высоты, врезался в холм и сгорел. Причиной катастрофы стали просчеты в проектировании. Из 54 пассажиров и членов экипажа погибли 48, включая министра. 73 американских военных моряка погибли, когда попавший в бурю дирижабль «Акрон» упал в море, неподалеку от побережья штата Нью-Джерси. Случилось это 3 апреля 1933 года. Людей убил не удар при падении, а ледяная вода: на дирижабле не было ни одной спасательной лодки и лишь несколько пробковых жилетов. Оба погибших дирижабля были накачаны взрывоопасным водородом. Гелиевые дирижабли значительно безопаснее.

Другой интересный проект, по которому в группе компаний «Росаэросистемы» уже проведены НИОКР, — это геостационарный стратосферный дирижабль «Беркут». В основе идеи — свойства атмосферы. Дело в том, что на высоте 20−22 км ветровой напор относительно невелик, причем ветер имеет постоянное направление — против вращения Земли. В таких условиях довольно легко с помощью тяги двигателей зафиксировать аппарат в одной точке относительно поверхности планеты. Стратосферный геостационар можно использовать практически во всех областях, в которых сейчас применяются геостационарные спутники (связь, передача теле- и радиопрограмм и т. д.). При этом дирижабль «Беркут» будет, разумеется, существенно дешевле любого космического аппарата. Кроме того, если спутник связи выходит из строя, ремонту он уже не подлежит. «Беркут» же в случае любых неполадок всегда можно будет спустить на землю, чтобы провести необходимую профилактику и ремонт. И наконец, «Беркут» — это абсолютно экологически чистый аппарат. Энергию для двигателей и ретранслирующей аппаратуры дирижабль возьмет от солнечных батарей, размещенных на верхней части оболочки. В ночное время питание будет производиться за счет аккумуляторов, накопивших электричество в течение дня.

Дирижабль «Беркут» Внутри оболочки «Беркута» — пять тканых емкостей с гелием. У поверхности земли закачанный в оболочку воздух будет сдавливать емкости, повышая плотность подъемного газа. В стратосфере, когда «Беркут» окажется в окружении разреженного воздуха, воздух из оболочки будет откачан, и емкости под давлением гелия раздуются. В результате плотность его упадет и, соответственно, возрастет архимедова сила, которая будет удерживать аппарат на высоте. «Беркут» разработан в трех модификациях — для высоких широт (HL), для средних широт (ML), для экваториальных широт (ET). Геостационарные характеристики дирижабля позволяют осуществлять функции наблюдения, связи и передачи данных над территорией, площадью более 1 млн км 2 .

Еще ближе к космосу

Все дирижабли, о которых шла речь в этой статье, относятся к газовому типу. Однако существуют еще и тепловые дирижабли — фактически управляемые монгольфьеры, в которых подъемным газом служит нагретый воздух. Они считаются менее функциональными, чем их газовые собратья, в основном из-за более низкой скорости и худшей управляемости. Основная сфера применения тепловых дирижаблей — аэрошоу и спорт. И именно в спорте России принадлежит высшее достижение.

17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле российского производства «Полярный гусь» высоты 8180 м. Однако и спортивным дирижаблям, возможно, будет найдено практическое применение. «Полярный гусь», поднявшись на высоту 10−15 км, сможет стать своего рода первой ступенью системы космических запусков. Известно, что при космических стартах значительное количество энергии тратится именно на начальной стадии подъема. Чем дальше от центра Земли находится стартовая площадка, тем больше экономия топлива и тем большую полезную нагрузку удается вывести на орбиту. Именно поэтому космодромы стараются размещать ближе к экваториальной области, чтобы выиграть (за счет приплюснутой формы Земли) несколько километров.