Зачем они возвращаются?: нужныли сегодня дирижабли?
- Двухместный дирижабль АU-12 рекомендован для подготовки пилотов-воздухоплавателей, патрулирования и городских территорий и визуального контроля автодорог с целью экологического мониторинга, контроля за чрезвычайными обстановками и операций по спасению, наблюдения и охраны, рекламных полетов, качественной фото-, кино-, теле- и видеосъемки в интересах рекламы, телевидения, картографии
Три типа конструкции В дирижаблестроении выделяются три главных типа конструкции: мягкая, твёрдая и полужесткая.
- Фактически все современные дирижабли относятся к мягкому типу. В английской литературе их обозначают термином blimp. На протяжении Второй мировой армия США деятельно применяла «блимпы» для наблюдения за акваторией и конвоирования судов.
- Универсальная машина Многоцелевой дирижабль Au-30 (многоцелевой патрульный дирижабль количеством более 3000 м3) рекомендован для исполнения полетов в течение продолжительного времени, а также на малой высоте и с малой скоростью
Небесный патруль Двухместный дирижабль АU-12 Крейсерская скорость 50−90 км/ч, мощность маршевого двигателя 100 л. с., большая дальность полета 350 км, большая высота полета 1500 м
Дирижабль «Беркут» В оболочки «Беркута» — пять тканых емкостей с гелием.
- У поверхности почвы закачанный в оболочку воздушное пространство будет сдавливать емкости, повышая плотность подъемного газа. В стратосфере, в то время, когда «Беркут» окажется в окружении разреженного воздуха, воздушное пространство из оболочки будет откачан и емкости под давлением гелия раздуются.
- В следствии плотность его упадет и возрастет архимедова сила, которая будет удерживать аппарат на высоте. «Беркут» создан в трех модификациях — для высоких широт (HL), для средних широт (ML), для экваториальных широт (ET). Геостационарные характеристики дирижабля разрешают осуществлять функции наблюдения, передачи и связи данных над территорией площадью более 1 млн км2.
В большинстве случаев, статьи о современных дирижаблях начинаются с воспоминаний о том, как практически 70 лет назад на американской авиабазе Лейкхерст погиб в огне огромный германский цеппелин «Гинденбург», а три года спустя Герман Геринг приказал разобрать оставшиеся дирижабли на металлолом и подорвать ангары. Эра дирижаблей тогда закончилась, пишут в большинстве случаев журналисты, но вот сейчас интерес к управляемым аэростатам опять деятельно оживает.
Но большинство наших соотечествеников в случае если где и видят «возродившиеся» дирижабли, то лишь на разнообразные аэрошоу — в том месте они в большинстве случаев используются в качестве уникальных рекламных носителей. Неужто это все, на что способны эти необычные воздушные суда? Дабы узнать, кому и для чего необходимы сейчас дирижабли, было нужно обратиться к экспертам, строящим дирижабли в Российской Федерации.
минусы и Плюсы
Дирижабль — это управляемый самодвижущийся аэростат. В отличие от простого воздушного «шара, что летит» только по направлению ветра и может маневрировать лишь по высоте в попытке поймать ветер нужного направления, дирижабль способен двигаться относительно окружающих воздушных весов в направлении, выбранном пилотом.
Для данной цели летательный аппарат оснащен одним либо несколькими двигателями, рулями и стабилизаторами, и имеет аэродинамическую («сигарообразную») форму. В свое время дирижабли «убила» не столько череда ужаснувших мир трагедий, сколько авиация, развивавшаяся в первой половине ХХ века сверхбыстрыми темпами. Дирижабль тихоходен — кроме того самолет с поршневыми двигателями летает стремительнее. Что уж сказать о турбовинтовых и реактивных автомобилях.
Разгонять дирижабль до самолетных скоростей мешает громадная парусность корпуса — сопротивление воздуха через чур громадно. Действительно, иногда говорят о проектах сверхвысотных дирижаблей, каковые встанут в том направлении, где воздушное пространство очень сильно разрежен, соответственно, и сопротивление его намного меньше. Это якобы разрешит развивать скорость в пара сотен км/ч.
Но до тех пор пока подобные проекты проработаны лишь на уровне концепции.
Проигрывая авиации в скорости, управляемые аэростаты наряду с этим имеют последовательность серьёзных преимуществ, благодаря которым, фактически, оживает дирижаблестроение. Во-первых, сила, которая поднимает аэростат в атмосферу (общеизвестная со школьной скамейки сила Архимеда), совсем бесплатна и не требует затрат энергии, в отличие от подъемной силы крыла, которая зависит от скорости аппарата, соответственно, от мощности двигателя.
Дирижаблю же двигатели необходимы по большей части для движения в горизонтальной плоскости и маневрирования. Исходя из этого летательные аппараты для того чтобы типа смогут обходиться моторами намного меньшей мощности, чем потребовались бы самолету при равной величине нужной нагрузки. Из этого, а это уже во-вторых, вытекает громадная если сравнивать с крылатой авиацией экологическая чистота дирижаблей, что в наши дни очень принципиально важно.
Третий плюс дирижаблей — их фактически неограниченная грузоподъемность. Создание сверхгрузоподъемных вертолётов и самолётов имеет ограничения по прочностным чертям конструкционных материалов. Для дирижаблей же таких ограничений нет, и воздушный корабль с нужной нагрузкой, к примеру, 1000 т — вовсе не фантастика.
Добавим ко мне возможность долгое время пребывать в воздухе, отсутствие необходимости в аэропортах с долгими взлетно-посадочными полосами и громадную безопасность полетов — и у нас окажется внушительный перечень преимуществ, каковые в полной мере уравновешивают тихоходность. Но, и тихоходность, как выяснилось, возможно скорее отнести к преимуществам воздушных судов. Но об этом чуть позднее.
Соперник вертолета
Наша страна — один из мировых центров оживающего дирижаблестроения. Фаворит отрасли — несколько компаний «Росаэросистемы». Побеседовав с ее вице-президентом Михаилом Талесниковым, мы узнали, как устроены современные российские дирижабли, где и как они употребляются и что нас ожидает в первых рядах.
Сейчас в работе находятся два типа дирижаблей, созданных конструкторами «Росаэросистем». Первый тип — это двухместный дирижабль AU-12 (протяженность оболочки 34 м). Аппараты таковой модели существуют в трех экземплярах, и два из них иногда употребляются столичной милицией для патрулирования МКАД.
Третий дирижабль реализован в Таиланд и используется в том месте в качестве рекламного носителя.
Значительно более занимательная работа у дирижаблей совокупности AU-30. Аппараты данной модели отличаются более большими габаритами (протяженность оболочки 54 м) и большей грузоподъемностью. Гондола AU-30 способна вместить десять человек (двух пилотов и восемь пассажиров).
Как поведал нам Михаил Талесников, на данный момент ведутся переговоры с заинтересованными сторонами о возможности организации элитных воздушных туров. Полет на маленькой высоте и на малой скорости (вот оно — преимущество тихоходности!) над прекрасными природными ландшафтами либо монументами архитектуры и в действительности сможет стать незабываемым приключением.
Подобные туры проходят в Германии: дирижабли возрожденной марки Zeppelin NT катают туристов над красивым озером Бодензее, в тех самых краях, где когда-то отправился в полет первый германский дирижабль. Но российские дирижаблестроители уверены, что основное назначение их аппаратов не развлечения и реклама, а исполнение важных задач промышленного характера.
Вот пример. Энергетические компании, имеющие в собственном распоряжении линии электропередач, должны систематично проводить мониторинг и диагностику состояния собственных сетей. Эргономичнее всего это делать с воздуха. Почти во всех государствах для для того чтобы мониторинга используются вертолеты, но у винтокрылой автомобили имеется большие недочёты.
Кроме того что вертолет неэкономичен, у него еще и очень скромный радиус действия — всего 150−200 км. Ясно, что для нашей страны с ее многотысячекилометровыми расстояниями и широким энергетическим хозяйством это через чур мало. Имеется и еще одна неприятность: вертолет в полете испытывает сильную вибрацию, в следствии чего чувствительное сканирующее оборудование дает сбои.
Движущийся медлительно и медлено дирижабль, талантливый преодолевать тысячи километров на одной заправке, наоборот, идеально подходит для задач мониторинга. На данный момент одна из русских компаний, создавших основанное на лазерных разработках сканирующее оборудование, и ПО к нему, применяет два дирижабля AU-30 для оказания услуг энергетикам. Дирижабль этого типа может использоваться и для разнообразных видов мониторинга земной поверхности (а также в военных целях), и для картографирования.
Как они летают?
Фактически все современные дирижабли, в отличие от цеппелинов довоенной эры, относятся к мягкому типу, другими словами форма их оболочки поддерживается изнутри давлением подъемного газа (гелия).
Разъясняется это легко — для аппаратов относительно маленьких размеров твёрдая конструкция неэффективна и сокращает нужную нагрузку из-за веса каркаса. Не обращая внимания на то что аэростаты и дирижабли относят к классу аппаратов легче воздуха, многие из них, в особенности при полной загрузке, имеют так называемый перетяж, другими словами преобразовываются 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 необходимы по большей части для маневрирования и горизонтального полёта. И вот из-за чего «по большей части». «Перетяж», другими словами отличие между силой земного притяжения и архимедовой силой, компенсируется за счет маленькой подъемной силы, которая появляется, в то время, когда встречный поток воздуха набегает на имеющую особую аэродинамическую форму оболочку дирижабля — в этом случае она трудится как крыло.
Стоит дирижаблю остановиться — и он начнет опускаться к почва, поскольку архимедова сила не всецело компенсирует силу притяжения. Дирижабли AU-12 и AU-30 имеют два режима взлета: вертикальный и с маленьким пробегом. В первом случае два винтовых двигателя с переменным вектором тяги переходят в вертикальное положение и так отталкивают аппарат от почвы.
По окончании комплекта маленькой высоты они переходят в горизонтальное положение и толкают дирижабль вперед, в следствии чего появляется подъемная сила. При посадке двигатели снова переходят в вертикальное положение и включаются на реверсивный режим. Сейчас дирижабль, наоборот, притягивается к почва. Такая схема разрешает преодолеть одну из основных неприятностей эксплуатации дирижаблей в прошлом — сложность со точным причаливанием и своевременной остановкой аппарата.
Во времена могучих цеппелинов их приходилось практически отлавливать за спущенные вниз тросы и закреплять у почвы. Причаливающие команды насчитывали в те времена десятки а также много человек.
При взлете с пробегом двигатели изначально трудятся в горизонтальном положении. Они разгоняют аппарат до происхождения достаточной подъемной силы, по окончании чего дирижабль поднимается в атмосферу.
Маневрирование по высоте и управление подъемной силой пилот осуществляет, например, меняя тангаж (угол наклона горизонтальной оси) дирижабля. Этого возможно добиться как посредством закрепленных на стабилизаторах аэродинамических рулей, так и методом трансформации центровки аппарата. В оболочки, накачанной находящимся под маленьким давлением гелием, находятся два баллонета.
Баллонеты — это мешки из воздухонепроницаемой материи, в каковые нагнетается забортный воздушное пространство. Руководя количеством баллонета, пилот изменяет давление подъемного газа. В случае если баллонет раздувается, гелий сжимается и плотность его растет.
Наряду с этим архимедова сила падает, что ведет к понижению дирижабля. И напротив. При необходимости возможно перекачивать воздушное пространство, к примеру, из носового баллонета в кормовой.
Тогда при трансформации центровки угол тангажа примет хорошее значение, а дирижабль перейдет в кабрирующее положение.
Нетрудно подметить, что современный дирижабль имеет достаточно сложную совокупность управления, предусматривающую работу рулями, варьирование вектора и режима тяги двигателей, и величины центровки давления и изменение аппарата подъемного газа посредством баллонетов.
Тяжелее и выше
Еще одно направление, в котором трудятся отечественные дирижаблестроители, — это создание тяжелых грузопассажирских дирижаблей. Как уже говорилось, для дирижаблей ограничений по грузоподъемности фактически не существует, а потому в возможности смогут быть созданы настоящие «воздушные баржи», каковые будут способны перевозить по воздуху практически все что угодно, включая сверхтяжелые негабаритные грузы.
Задача упрощается тем, что при трансформации 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 нужного груза.
Дирижабль нового поколения, разрабатываемый на данный момент инженерами «Росаэросистем», при длине оболочки всего на 30 м больше заберёт нужную нагрузку 16 т! В перспективных замыслах группы компаний — строительство дирижаблей с нужной нагрузкой 60 и 200 т. Причем как раз в этом сегменте дирижаблестроения обязана случиться маленькая революция. В первый раз за многие десятилетия в атмосферу встанет дирижабль, выполненный по твёрдой схеме.
Подъемный газ будет помещаться в мягких баллонах, жестко прикрепленных к каркасу, укрытому сверху аэродинамической оболочкой. Твёрдый каркас добавит дирижаблю безопасности, поскольку кроме того при важной утечки гелия аппарат не потеряет аэродинамическую форму.
Второй увлекательный проект, по которому в группе компаний «Росаэросистемы» уже совершены НИОКР, — это геостационарный стратосферный дирижабль «Беркут». В базе идеи — свойства воздуха. Дело в том, что на высоте 20−22 км ветровой напор довольно мал, причем ветер имеет постоянное направление — против вращения Почвы.
В таких условиях достаточно легко посредством тяги двигателей зафиксировать аппарат в одной точке относительно поверхности планеты. Стратосферный геостационар возможно применять фактически во всех областях, в которых на данный момент используются геостационарные спутники (сообщение, передача теле- и радиопрограмм и т. д.). Наряду с этим дирижабль «Беркут» будет, очевидно, намного дешевле любого космического аппарата.
Помимо этого, в случае если спутник связи выходит из строя, ремонту он уже не подлежит. «Беркут» же при любых неполадок неизменно возможно будет спустить на землю, дабы совершить ремонт и необходимую профилактику. И наконец, «Беркут» — это полностью экологически чистый аппарат. Энергию для двигателей и ретранслирующей аппаратуры дирижабль заберёт от солнечных батарей, размещенных на верхней части оболочки.
Ночью питание будет производиться за счет аккумуляторная батарей, накопивших электричество в течение дня.
Еще ближе к космосу
Все дирижабли, о которых шла обращение в данной статье, относятся к газовому типу. Но существуют еще и тепловые дирижабли — практически управляемые монгольфьеры, в которых подъемным газом помогает нагретый воздушное пространство. Они считаются менее функциональными, чем их газовые собратья, по большей части из-за более худшей управляемости и низкой скорости.
Главная сфера применения тепловых дирижаблей — аэрошоу и спорт. И как раз в спорте России в собственности высшее достижение. 17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле русского производства «Полярный гусь» высоты 8180 м. Но и спортивным дирижаблям, быть может, будет отыскано использование на практике. «Полярный гусь», поднявшись на высоту 10−15 км, сможет стать собственного рода первой ступенью совокупности космических запусков.
Как мы знаем, что при космических стартах большое количество энергии тратится именно на начальной стадии подъема. Чем дальше от центра Почвы находится стартовая площадка, тем больше экономия горючего и тем громадную нужную нагрузку удается вывести на орбиту. Как раз исходя из этого космодромы стараются размещать ближе к экваториальной области, дабы победить (за счет приплюснутой формы Почвы) пара километров.
С дирижабля в космос
- Высотные полеты на дирижаблях 8180 м, 2006 г.,"Полярный гусь" (Российская Федерация) 7600 м, 1917 г., Zeppelin L-55 (Германия) 6614 м, 2004 г., Borland Rover A-2 (Англия) 6234 м, 2003 г., Colting SPS 62 (Канада) 5059 м, 1988 г., Borland Rover (США)
17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле русского производства «АвгурЪ» AU-35 («Полярный гусь») высоты 8180 м. Так был побит всемирный рекорд, продержавшийся 90 лет и принадлежавший германскому дирижаблю Zeppelin L-55. Рекорд «Полярного гуся» стал первым шагом в исполнении программы «Большой старт» — проекта Русского группы компаний и воздухоплавательного общества «Метрополь» по запуску легких космических аппаратов с высотных дирижаблей.
При успехе этого проекта в Российской Федерации будет создан передовой аэростатно-космический комплекс, талантливый экономично выводить на орбиту частные спутники массой до 10−15 кг. Одно из предполагаемых направлений применения комплекса «Большой старт» — запуск геофизических ракет для изучения приполярных областей Северного Ледовитого океана.
Гибридные дирижабли
- Суда будущего: «Небесная яхта» ML866 Aeroscraft и грузовой дирижабль JHL-40
Занимательные проекты дирижаблей нового поколения разрабатываются в северной Aмерике. Создать «небесную суперъяхту» ML 866 собирается в недалеком будущем корпорация Worldwide Aeros. Данный дирижабль сконструирован по гибридной схеме: в полете около 2/3 веса автомобили будут компенсироваться архимедовой силой, а подниматься вверх аппарат будет благодаря подъемной силе, появляющейся при обтекании набегающим потоком воздуха оболочки корабля.
Для этого оболочке будет придана особая аэродинамическая форма. Официально ML 866 рекомендован для VIP-туризма, но, в случае если учесть, что Worldwide Aeros приобретает финансирование в частности от национального агентства DARPA, занимающегося оборонными разработками, нельзя исключать применение дирижаблей в военных целях, к примеру для наблюдения либо связи. А канадская компания Skyhook совместно с Boeing заявила о проекте JHL-40 — грузового дирижабля с нужной нагрузкой 40 т. Это также «гибрид», однако здесь архимедова сила будет дополняться тягой четырех роторов, создающих тягу по вертикальной оси.
Смерть гигантов
История воздушных трагедий с громадным числом жертв начинается в эре дирижаблей. Английский дирижабль R101 отправился в собственный первый полет 5 октября 1930 года. На борту он нес национальную делегацию во главе с министром воздушного сообщения Кристофером Бёрдвеллом лордом Томпсоном. Через пара часов по окончании старта R101 снизился до страшной высоты, врезался в бугор и сгорел.
Обстоятельством трагедии стали просчеты в проектировании. Из 54 пассажиров и членов экипажа погибли 48, включая министра. 73 американских военных моряка встретили смерть, в то время, когда попавший в бурю дирижабль «Акрон» упал в море рядом от побережья штата Нью-Джерси.
Произошло это 3 апреля 1933 года. Людей убил не удар при падении, а ледяная вода: на дирижабле не было ни одной спасательной лодки и только пара пробковых жилетов. Известная трагедия «Гинденбурга», случившаяся 6 мая 1937 года, по количеству жертв уступает этим двум.
Все три погибших дирижабля были накачаны взрывоопасным водородом. Гелиевые дирижабли сегодняшнего дня существенно надёжнее.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№72, октябрь 2008).
<
h4>