Воздухоплаватели: тяжеловесы легче воздуха
- На взлетном поле ЛИИ им. Громова в Жуковском эксперты русском компании «Авгур» демонстрируют «Популярной механике» опробования дирижабля, предназначенного для мониторинга дорожного перемещения в Москве
«Дирижабль — самый надёжный вид воздушного транспорта», — вычисляет Петр Гончарук, глава базы эксплуатации дирижаблей компании «Авгур»
Подъемная сила обеспечивается наполнением приблизительно трех четвертей оболочки гелием.
- Оставшуюся часть занимает баллонет — наполненный воздухом эластичный мешок для температуры изменения и компенсации давления. передвижение и Взлёт дирижабля осуществляется посредством воздушных винтов на поворотной балке
Zeppelin NT.
- В Европе данный гибридный аппарат длиной 73 м употребляется в туристических целях. На его борту смогут кататься, наслаждаясь пейзажами, сходу 12 пассажиров. Высотой полета возможно руководить посредством трех винтовых двигателей с изменяемым вектором тяги. Подъемная сила обеспечивается за счет наполнения гелием
Lockheed Martin HAA. Данный высотный аппарат на солнечных батареях спроектирован чтобы год подряд нести вахту на 20-километровых высотах, замечая за действиями соперника.
- Модель-прототип обязана встать в атмосферу в 2010 году
Lockheed Martin P-791. В январе в Палмдейле, штат Калифорния, пилот-испытатель подразделения Skunk Works поднял в атмосферу данный гибридный большегрузный транспортный аппарат.
- Тримаран продержался в воздухе 5 мин. на высотах 100−150 м. Представители компании отказываются обсуждать назначение данной модели
Не знаешь, что и поразмыслить о будущем авиации, в то время, когда видишь собственными глазами данный сорокаметровый воздушный корабль Dynalifter, больше похожий на огромную «муравьиную царицу». Вот он легко катится по травяной взлетной полосе в восточной части Огайо, его белая яйцевидная оболочка вздрагивает и раскачивается на каждой кочке взлетной полосы. Из середины раздутой туши торчат в стороны недоразвитые крылья с болтающимися элеронами.
Один из двух изобретателей, Брайан Мартин, руководит рулежкой, сидя под брюхом огромного пузыря в сверхлегкой, собранной из всякого авиационного лома гондоле. В конце полосы он легко разворачивает аппарат, прицеливается совершенно верно на протяжении дорожки и поддает газу двум спаренным стосильным моторам Rotax 583. Огромная туша начинает медлительно разгоняться, и вот она уже ковыляет по полю с немыслимой скоростью — аж 50 км/ч.
Второй умелец, Роберт Рист, едет сзади на джипе и пристально смотрит за аппаратом. «В случае если прибавить скорость, он встанет в атмосферу», — растолковывает он. Не смотря на то, что это и есть их целью, изобретатели осторожничают: разрешение на полет прототипа от Федерального авиационного агентства США (FAA) пока не получено. Разогнавшись несколько раз по взлетной полосе, Рист и Мартин решают, что на сегодня хватит.
Посредством ватаги добровольцев они вручную закатывают собственного левиафана в ангар — несложной, открытый с двух сторон навес из ткани и труб. Строительство этого до тех пор пока нелетающего чуда обошлось в $500 000 наличными плюс кое-какие бесплатно пожертвованные подробности. В следствии оказалось что-то корявое, напоминающее пословицу про первый блин.
Оболочка из парусной ткани скроена как-нибудь, выпирая углами на швах, и что лишь не торчит из-под ленты, которой проклеены стыки.
В общем, аппарат выглядит не через чур солидно, но в случае если Рист и Мартин попали в точку, это будет не первый случай, в то время, когда парочка наглых любителей из Огайо собственной летающей колымагой сумела перевернуть целый летный мир. «Не желаю смотреться зазнайкой, — говорит Рист, — но эта выдумка мне напоминает обстановку с братьями Райт. У нас имеется видение будущего, а помимо этого — большое количество упорства».
В полной мере быть может, у этих ребят имеется шансы. Dynalifter — столь революционный летательный аппарат, что FAA до сих пор не решило, к какому классу аппаратов его причислить. В нем объединены самолёта и характеристики, и дирижабля. Так именуемые гибридные воздушные суда
способны открыть новые возможности в авиаперевозках. С их помощью возможно перемещать на громадные расстояния огромные грузы, расходуя на это значительно меньшее время, чем при применении наземного транспорта. Грузы возможно будет доставлять куда угодно — хоть в самую глушь, где нет никаких дорог.
Аппарат способен переносить с континента на континент не только тяжелые, но и только громоздкие и по большому счету нестандартные грузы — к примеру, огромные радиолокационные антенны либо целые строения.
Один из основных потенциальных клиентов на подобную технику — вооруженные силы. В 2004 году DARPA, исследовательское агентство Пентагона, заявило конкурс на предложения в рамках программы Walrus, посвященной анализу вероятных применений гибридных аппаратов. Агентство желало взять транспортное средство, которое имело возможность бы за чемь дней перенести на другую сторону земного шара целую военчасть и высадить ее в том месте, где нет полноценных аэропортов.
Над гибридными воздушными судами трудится и таковой гигант ВПК, как Lockheed Martin.
С одной стороны отважная парочка Рист и Мартин, с другой — два монстра DARPA и Lockheed, но так как и до них многие возлагали надежды на газонаполненные летательные аппараты. В том месте и сям в истории авиации мы натыкаемся на останки аналогичных проектов, каковые так и не продвинулись дальше стадии прототипов. Сможет ли когда-нибудь эта концепция в итоге оторваться от почвы в буквальном смысле этого слова?
Главное различие между гибридным старомодным дирижаблем и воздушным кораблём возможно выразить одним словом — вес. Аэростаты, цеппелины и другие воздухоплавающие (более легкие, чем воздушное пространство) аппараты основаны на подъемной силе газа (в большинстве случаев гелия), которая и удерживает их в воздухе. В гибридных аппаратах за счет газа создается от 30% до 80% подъемной силы, нужной чтобы оторваться от почвы.
Другая часть подъемной силы обеспечивается аэродинамикой, другими словами воздушным обтеканием фюзеляжа и крыльев. Это значит, что в случае если таковой аппарат прекратит поступательное перемещение через воздушную среду, то он сходу начнет терять высоту. Так в чем же преимущества?
Дело в том, что классические дирижабли на земле очень своевольны: они так и ожидают случая, дабы сорваться и улететь прочь при мельчайшем дуновении ветерка. Дабы управляться на аэропорте с маленьким дирижабликом Goodyear, требуется полтора десятка ассистентов, а уж для маневрирования с цеппелинами 1920−1930-х годов привлекались аэродромные команды в много человек.
Гибридный воздушный корабль способен приземляться самостоятельно. «А позже вы выключаете зажигание, кладете ключ в карман и нормально идете к себе, — говорит Эдуард Певзнер, замдиректора по формированию в маленькой калифорнийской компании Worldwide Aeros, которая сооружает маленькие дирижабли и по сей день заодно разбирает возможности гибридного авиастроения. — Утром приходишь на аэропорт, а он, как миленький, стоит на месте».
Очевидно, реактивный транспортный самолет также не склонен самовольно покидать место собственной стоянки. Самолет и летает поскорее, чем гибрид, которому из-за раздутого пузыря оболочки тяжело разогнаться до скорости выше полутора сотен км/ч. Но большинство подъемной силы у гибрида формируется пассивно, так что в полете расходуется намного меньше горючего, а это не последний момент в наши дни свирепых цен на источники энергии. «Отечественный Dynalifter, — говорит Мартин, — оптимален как раз тем, что экономит горючее».
Никто не спорит, на таких аппаратах полеты будут продолжительными. Рист и Мартин подсчитали, что их 330-метровый гигант, спроектированный под серийное производство, сможет перенести через Атлантику 160 т груза за два дня. Но так как не так уж и большое количество грузов, каковые нужно доставлять прямо к завтрашнему утру.
Рист и Мартин предвидят времена, в то время, когда аппараты типа Dynalifter заполнят ту нишу в коммерческих грузоперевозках, которая на данный момент намечается между епархией и воздушным транспортом дальнобойных грузовиков. Пускай скоропортящиеся вакцины и свежую рыбу возят через океан на самолетах типа Boeing-747, зерно и чугун — на сухогрузах, а вот такие товары, как фрукты либо актуальная одежда, в полной мере смогут путешествовать на гибридных воздушных судах. «Dynalifter может функционировать в том секторе рынка, где на данный момент трудятся грузовики, — говорит Рист, — лишь он еще вдобавок способен пересекать океан».
Фанаты дирижаблестроения уверены, что эти аппараты обязательно станут главным воздушным транспортом будущего. Но кроме уже упомянутых неприятностей с парковкой и посадкой дирижабль испытывает недостаток в перевозке огромного количества балласта, дабы стабильно держать заданную высоту. В случае если, например, с цеппелина мы выгрузим 100 т коммерческого груза, мы должны утяжелить его совершенно верно таким же числом балласта — процедура трудновыполнимая и опасная.
Потому, что гибридный воздушный корабль имеет в воздухе отрицательную плавучесть, данной неприятности для него не существует.
Забавно, что ни Рист, ни Мартин ни при каких обстоятельствах не были пилотами и не изучали аэродинамику. Они познакомились, в то время, когда трудились на инженерно-техническом факультете расположенного рядом колледжа «Маунт Юнион», и без того увлеклись данной идеей, что в 2003 году кинули работу, дабы все освободившееся время посвятить реализации собственных фантазий.
Главный новаторский элемент аппарата Dynalifter, как говорят Рист и Мартин, скрыт в. Это запатентованная несущая конструкция, которая придает всему судну прочность и неожиданную жёсткость. Внутренний алюминиевый каркас поддерживает продольная балка, усиленная вертикальными стойками. Эти стойки и растянутые от них тросы напоминают конструкции висячих мостов.
Как раз благодаря продольной балке Dynalifter способен нести не просто тяжелые грузы, но и компактные массивные предметы — к примеру, танк М1. «В случае если подвесить танк к простому дирижаблю, — говорит Рист, — то он (дирижабль) пополам».
Не смотря на то, что гибридные воздушные суда на данный момент завлекают к себе беспрецедентное внимание, сама мысль отнюдь не нова. Еще в 1960-х одна компания из Нью-Джерси выстроила Aeron 26 — девятиметровый летательный аппарат, приводимый в перемещение пропеллером и предусматривающий заполнение гелием. Эта машина была обрисована Джоном Макфи в книге The Deltoid Pumpkin Seed («Тыквенное семя»).
Aeron 26 совершил пара полетов кроме того без заполнения газом, но не смог вдохновить спонсоров на финансирование следующей, уже огромной модели, о которой грезил изобретатель.
Двумя десятилетиями позднее английская компания Advanced Technology Group (ATG) начала разработку гибридного дирижабля. Проект был назван SkyCat; предполагалось, что данный аппарат обязан перевозить груз до 1000 т на расстояния до 6500 км. В 2000 году ATG совершила успешные летные опробования масштабной 12-метровой модели с дистанционным управлением — SkyKitten.
Практически сразу после этого компания обанкротилась.
Выполненные скепсиса авторитеты из космической индустрии готовы выложить множество веских обстоятельств, обрекающих идею гибридных воздушных судов на постоянные провалы. С одной стороны, в отличие от реактивных самолетов, гибридные суда предназначены для полетов на малых высотах, соответственно, они будут подвержены превратностям погоды.
Помимо этого, низкая скорость. «Они будут ползать по небу как сонные мухи, — говорит авиаконсультант Скотт Хамилтон из компании Leeham. — Я пологаю, что этим экзотическим аппаратам предписана столь же экзотическая коммерческая ниша: перевозки нестандартных грузов и в некоторых своеобразных случаях — пассажиров. Помните, что последним дирижаблем, что употреблялся на регулярных пассажирских перевозках, был безрадосно известный ‘Гинденбург‘".
Но, возможно отыскать и авторитетных специалистов, каковые не видят в восторженных мечтах воздухоплавателей ничего неосуществимого. Джек Олкотт, вышедший в отставку президент Национальной ассоциации коммерческой авиации, — один из немногих, кому довелось полетать на гибридном аппарате. В свое время он был летчиком-испытателем при обкатке аппарата Aeron 26.
В плане управляемости и других летных черт гибрид, он утвержает, что выгодно отличается от классических дирижаблей. Олкотт говорит, что «гибридный воздухоплавательный аппарат владеет комплексом очень увлекательных черт, каковые понадобились бы при исполнении определенных своеобразных операций».
Отвечая на вопрос, из-за чего до сих пор это направление так и не смогло прочно подняться на ноги, он напоминает, что исполнение любого авиастроительного проекта, доведение его до стадии производства — задача дорогостоящая и продолжительная. «Добавьте к этим сложностям совсем новый уровень разработки, еще не подкрепленный массивами эмпирических данных, — говорит он, — и вы осознаете, как непросто дается продвижение вперед. Инвесторам нужна уверенность. А в то время, когда вы экспериментируете с принципиально новыми концепциями, не редкость весьма тяжело обеспечить хоть какое количество-нибудь весомые обеспечения».
Но эксперты из DARPA заметили в этом проекте хватает перспектив, дабы израсходовать $6 млн. на программу предварительных оценок Walrus и привлечь к работам компании Lockheed и Worldwide Aeros. Последняя разрабатывает аппарат с твёрдым каркасом.
В дополнение к 30% подъемной силы, появляющейся за счет аэродинамических эффектов, аппарат будет кроме этого применять изменяющийся вектор тяги, создаваемый турбовентиляторными двигателями либо вентиляторами. «Данный аппарат не будет опасаться непогоды», — говорит Эдуард Певзнер. Помимо этого, компания изучает принцип, что Певзнер назвал «динамической совокупностью управления плавучестью». «Эта совокупность обязана функционировать на всех стадиях полета, делая летательный аппарат то тяжелее, то легче.
Возможно поразмыслить, что речь заходит о балласте, но это не балласт». "Наверное," отечественный собеседник намекает на какой-нибудь компрессор либо же газогенерирующее устройство наподобие тех, какие конкретно NASA применяет для космических надувных конструкций.
Lockheed Martin по большому счету отказалась обсуждать собственные виды на проект Walrus. В последних числах Января они совершили пятиминутный испытательный полет гибридного аппарата, названного Р-791. Снаружи он напоминал три пристегнутых бок о бок дирижабля. Данный воздушный корабль приводился в перемещение парой пропеллеров на хвосте и еще парой по бортам.
Для рулежки по полю употреблялись не классические колеса, а что-то наподобие четырех аппаратов на воздушной подушке. Компания Lockheed заявляет, что аппарат Р-791 — часть ее собственной исследовательской работы и никак не связан с программой Walrus.
В случае если по программе Walrus будет выстроен полномасштабный воздушный корабль, его протяженность составит не меньше 300 м, другими словами он будет раза в четыре дольше авиалайнера А380. Предполагается, что он сможет поднять в атмосферу 500 т нужного груза.
Таковой корабль имел возможность бы послужить одним из столпов будущей совокупности управления боем Future Combat System, потому, что в течение 10 лет Пентагон собирается всецело реорганизовать армию США, перевоплотив ее в высокомобильную ударную силу, обеспеченную всей мощью современных IT. Но будущее корабля выяснилось под ударом. Потому, что война в Ираке продолжает привлекать к себе денежные потоки и внимание, в апреле DARPA заморозила финансирование программы Walrus.
По окончании завершения всех предварительных изучений программа была закрыта.
Вот так и оказалось, что, в то время, когда все большие игроки нежданно впали в спячку, на передний замысел в гонке за создание гибридного воздушного корабля выскочила пара наглых аутсайдеров из штата Огайо.
Прошел уже месяц со времени первых экспериментальных пробежек по летному полю. Сырое июньское утро, Рист и Мартин сидят в собственном ангаре без дверей рядом с огромным белым летательными аппаратом.
Рядом, в поле, среди соевых стеблей небольшие пичужки носятся за мошкарой. Вот-вот FAA даст зеленый свет, и два испытателя возьмут право летать на своем Dynalifter как на узаконенном экспериментальном летательном аппарате. А до тех пор пока остается лишь сидеть, говоря о собственной мечте и рисуя картины будущего изменившегося мира.
Не так уж продолжительно ожидать, говорят они, и гибридные воздушные суда станут такой же неотъемлемой действительностью, как нынешние грузовики. В том месте, где Dynalifter Corp. вздумает разместить собственные перевалочные пункты, начнут бурно расти города, а вся мировая экономика будет связана в единую сеть глобальной транспортной инфраструктурой диналифтерных перевозок.
«Раньше либо позднее, но когда-нибудь подобная транспортная совокупность обязательно появится, — говорит Мартин. — В случае если нам не повезет с нашим «диналифтером», что-то похожее сделают другие».
Космические aэростаты
- Данный созданный в JPL зонд обязан по крайней мере семь дней продержаться в воздухе Венеры, неся на себе 45 кг разных устройств
дирижабли и Аэростаты и по сей день способны встать до самых высоких слоев воздуха и высунуть шнобель в открытый космос, но в случае если кое-какие из проектов NASA воплотятся в железе, эти летательные аппараты двинутся дальше — в воздухи вторых планет. Мысль посылки на другие планеты зондов-аэростатов не нова — еще в 1985 году СССР послал исследовательский аппарат к Венере, и два аэростата два дня парили в венерианской атмосфере, передавая данные на Землю. «Для исследователя это весьма привлекательная мысль — заполучить летающее устройство, которое способно покрывать огромные расстояния, — говорит Джеффри Холл, старший инженер в Лаборатории реактивного перемещения (JPL). — В случае если таковой летательный аппарат будет держаться в воздухе сам по себе, вам не нужно будет тратить драгоценные запасы имеющейся на борту энергии для питания его двигателей.
Таковой аппарат имел возможность бы подлететь прикасаясь к различным объектам, удаленным друг от друга на тысячи и сотни километров, и сделать качественные снимки». В JPL исследователи замышляют различные экспедиции с применением аппаратов легче воздуха.
Марс
Для его разреженной атмосферы лучше подойдут огромные наполненные гелием полиэтиленовые аэростаты — лишь они смогут удержаться на заданной высоте. Другие должны снизиться и следить за работой движущихся по поверхности самоходных аппаратов, собирающих образцы пород.
Титан
Плотная, холодная воздух, окутывающая самый большой спутник Сатурна, наводит на идея выстроить аэростат на теплом воздухе с ядерным подогревом. Ученым было бы особенно весьма интересно разглядеть вблизи сравнительно не так давно открытые на Титане песчаные дюны.
Венера
Тефлоновое наружное покрытие этого прототипа должно обезопасисть сшитый из майлара и вектрона аэростат от действия туч Венеры, потому, что они являются туманом из серной кислоты. Данный зонд планируется применять в 2012 году в очередной экспедиции на Венеру.
Прочный каркас
Главный элемент новизны в конструкции Dynalifter компании Ohio Airship — запатентованная внутренняя структура, выстроенная по принципу висячих мостов. В большей части твёрдых дирижаблей несущей конструкцией есть решетка из алюминиевых ферм, тут же главный элемент — это центральная балка, проходящая по оси воздушного судна наподобие хребта у рыбы. На схеме указаны все главные компоненты проектируемого 200-метрового грузового воздушного судна Dynalifter.
В средней части центральной балки установлены две опоры, снабжающие жесткость грузового отделения (грузоподъемность — 160 т), несущих крыльев и посадочного шасси.
Переднее горизонтальное оперение (ПГО). Dynalifter выстроен по схеме «утка». ПГО (дестабилизатор) недалеко от носа снабжает дополнительную подъемную силу и усиливает маневренность.
Крыл снабжает приблизительно половину подъемной силы. Тягу создают восемь турбовинтовых двигателей Pratt&Witney 127.
Центральная балка изготовлена из современных композитных материалов. Ее жесткость обеспечивается за счет тросов, растянутых от трех опор, — наподобие конструкции висячих мостов.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№49, ноябрь 2006).
<
h4>