Легкий дирижабль на газовом ходу. Огромные военные дирижабли взлетают в российское небо

Aeroscraft / Фото: positime.ru

Век классических дирижаблей закончился в 1937 году, век дирижаблей постклассических все никак не может начаться, при том что это — потенциально самый дешевый вид воздушных грузоперевозок. Что мешает воздушным гигантам вернуться в небо? О блистательном прошлом дирижаблей, их возрождении в XXI веке и о перспективах в России - в исследовании «Ленты.ру».

Дирижабль «Dragon Dream» / Фото: Aeros

Цеппелины погубил черный пиар

Рекорды эпохи классического дирижаблестроения впечатляют и доныне. Можно вспомнить хотя бы беспосадочные пассажирские перелеты из Германии в Рио-Де-Жанейро - немыслимые в наше время, с роялями и спальными каютами. Благодаря тому что аппараты могут зависнуть на небольшой высоте, они причаливали к шпилям на вершинах нью-йоркских небоскребов или просто к банальному забору в городской черте Парижа. В спокойную погоду они приземлялись на любую ровную площадку.

Ключевым преимуществом, позволявшим все эти излишества, была архимедова сила, удерживающая дирижабли в воздухе. Благодаря ей они не нуждались в постоянно работающем крыле, на которое надо подавать набегающий поток воздуха. Именно поэтому, будучи медленнее современных им самолетов, они тратили на пассажиро-километр намного меньше горючего. Та же архимедова сила делала их нетребовательными к аэродромам и смягчала аварии, не давая при падении набрать высокую скорость.

Катастрофа «Гинденбурга» / Фото: AP

Несмотря на загадочную катастрофу дирижабля «Гинденбург» и ряд других инцидентов в истории дирижаблестроения, смертность среди пассажиров этих машин была существенно ниже, чем на самолетах того времени. Будучи по весу близкими к воздуху, они никогда не падали камнем. На том же полностью сгоревшем «Гинденбурге» погибло всего 35 из 97 человек. Прекращение эксплуатации дирижаблей после этого эпохального пожара было скорее следствием психологического эффекта. Самолеты того времени были намного меньше, и их частые аварии не впечатляли. Нечто подобное происходит и сегодня: все знают, что в авиакатастрофах гибнет в сотни раз меньше людей, чем в автомобильных авариях, однако при множестве боящихся авиаперелетов найти автомобилефоба почти нереально.

Кинохроника, снятая на месте трагедии, помноженная на психологию масс, просто проигнорировали статистику - и именно поэтому мир отказался от масштабного воздухоплавания в пользу крыльев.

Три способа взлетать и опускаться

С тех пор многое изменилось: на смену водороду в дирижаблях пришел негорючий и слабее утекающий в атмосферу гелий, а на место коровьих кишок пришли прочные и долговечные композиты. Но последствия пиар-фиаско 1937 года все еще не изжиты - увидеть самолет в небе может даже житель африканской деревни, а дирижабля своими глазами не видели многие жители европейских столиц. В чем, собственно, дело?

Недостатки классических дирижаблей были продолжением их достоинств. Да, та же архимедова сила делает водные перевозки дешевле всех остальных. Но судам не приходилось решать проблему переменного веса. Ведь когда вы нагружаете или разгружаете корабль, он просто чуть опускается в воду или поднимается над ней. Дирижабль не может «чуть подняться» из атмосферы, и даже чтобы просто вернуться на землю, ему надо как-то изменить вес. Способов таких за всю историю этих аппаратов было предложено всего несколько.

Первый применялся «Графом Цеппелином» и его родственниками - выпуск недешевого газа при снижении и сброс водного балласта при подъеме. Все бы хорошо, но ни потеря водорода, ни присутствие балласта на борту не улучшали экономичность полета. У земли дирижабли группы из десятков человек буквально водили на веревочках из ангара к точке взлета, затем по команде отпуская его. Наконец, будучи по весу близкими к воздуху, такие машины были легкой добычей ветра - как бокового, сносившего их в сторону, так и нисходящих воздушных потоков, «приземливших» немало классических воздушных судов.

Но нельзя ли оставить дирижаблю все преимущества архимедовой силы и одновременно избавиться от всех недостатков? Первую идею такого рода выдвинул Константин Циолковский, в 1887 году предложивший менять вес дирижабля с помощью нагрева его газового содержимого, используя змеевики, пущенные по его оболочке. Во время полета оболочка должна была охлаждаться набегающим воздухом. И аппарат, становясь тяжелее воздуха, летел за счет подъемной силы корпуса-крыла. В таком варианте его мало беспокоил бы ветер и нисходящие потоки. В 1931 году реализовать эту схему попытался «Дирижабльстрой», однако сказался низкий технологический уровень тогдашней советской промышленности. Все, что осталось от той попытки, - колонны станции метро «Маяковская», покрытые гофрированной сталью, выпуск которой налаживали для проекта.

Дирижабль «Термоплан» / Фото: «Русское Воздухоплавательное Общество»

К концу советской эпохи на Ульяновском авиазаводе удалось создать дискообразный дирижабль «Термоплан», использовавший подогрев газового содержимого выхлопными газами двигателей. Однако его испытания столкнулись с рядом проблем. Время прогрева большой газовой оболочки, необходимое для взлета, было очень велико, да и охлаждение машины для спуска было не быстрым. Случайная авария на взлетной полосе неприятно совпала с концом советской эпохи... и сворачиванием финансирования госавиапрома.

Третий подход к решению проблемы также родился не вчера. Вместо теплового изменения объема газа дирижаблю предлагается откачивать его избыток во внутренние емкости, из-за чего подъемная сила машины уменьшится для посадки, причем без потери газа (система активной балластировки). Перед взлетом газ выпускается обратно, позволяя взмыть без сброса балласта. Конечно, в этой схеме нужны затраты на перекачку, однако они энергетически существенно меньше, чем необходимые для перевозки балласта. Схема очень близка к используемой подводными лодками, забирающими в цистерны воду при погружении и выталкивающими ее сжатым воздухом при всплытии.

Дешевая разведка для армии США

С 2005 года в США ситуация, как казалось, начала меняться. Сначала Агентство по перспективным научно-исследовательским проектам Минобороны США (DARPA), а затем и министерство армии стали заказывать дирижабли для длительной разведки в Афганистане. Дело в том, что стоимость летного часа у беспилотников, используемых там сегодня, доходит до нескольких тысяч долларов, а спутники не в состоянии постоянно наблюдать один район. При этом только за 2010-2013 годы американские БПЛА (беспилотные летательные аппараты) налетали там миллион часов, что повлекло многомиллиардные затраты. Час полета дирижабля, способного неделями висеть в воздухе, в разы дешевле, а аппаратуры наблюдения он может поднимать несколько тонн вместо сотен килограммов у беспилотников. Военные хотели снизить затраты на разведку и одновременно поднять ее эффективность, установив тяжелую систему наблюдения Argus, способную с высоты шести километров следить за 64 квадратными километрами территории.

Дирижабль «Airlander» / Фото: hybridairvehicles.com

В рамках развернутой в США программы свои прототипы разрабатывало сразу три игрока. Mav-6 представила дирижабль M1400 объемом 37 тысяч кубических метров, однако недоработки при проектировании сделали установку на него системы Argus невозможной, и в 2012 году проект был свернут. Бывший армейский генерал, возглавлявший Mav-6, попробовал было выбить для него финансирование «на связях», за что ему было запрещено вести бизнес с Минобороны до 2016 года.

Более успешным выглядел проект LEMV, дирижабль для которого поставила британская компания Hybrid Air Vehicles. Построив самый большой дирижабль из существующих сегодня, британцы решили сэкономить и оставили его фактически с мягкой обшивкой (и внутренними тросовыми растяжками для жесткости). Продолжая экономить, они не использовали активную балластировку: вместо этого судно получает 40 процентов своей подъемной силы не от гелия, а от набегающего воздушного потока, для которого корпус дирижабля-катамарана выглядит как большое крыло. Соответственно для взлета и посадки аппарату нужна небольшая взлетная полоса.

Дирижабль LEMV / Фото: Northrop Grumman

Решение снизило цену машины, однако ее недостатки прямо вытекают из этого достоинства. Неподвижно зависнуть на одной архимедовой силе «гибрид» не может, ему нужна взлетно-посадочная полоса. Тканевая оболочка при сильном ветре может быть попросту смята, что затрудняет ее использование в непогоду. Поскольку техническое задание требовало от LEMV по три недели висеть над полем боя, а гарантировать хорошую погоду на такое время никто не может, военные подвели проект под сокращение бюджета и в 2013 году свернули его.

Не прошел мимо армейской кассы и Worldwide Aeros Игоря Пастернака. Его проект Dragon Dream был лишен недостатков LEMV, поскольку имел жесткую оболочку, устойчивую к непогоде, а система активной балластировки в теории позволяла отрываться от земли вертикально. Увы, выделенных военными денег хватило лишь на демонстратор технологий - машину длиной в 81 метр (объем 17 тысяч кубических метров), не имеющую всех возможностей полноразмерного Dragon Dream. Наконец, дирижаблю просто не повезло: он базировался в Лейкхерсте - том самом месте, где в 1937 сгорел «Гинденбург». Размещение в ангаре, не ремонтировавшемся со времен Второй мировой, закончилось обрушением крыши на аппарат, после чего он не подлежал восстановлению. Закрытие американскими военными своих дирижабельных программ (в Пентагоне тогда наивно полагали, что война в Афганистане скоро закончится) временно прекратило работу в этом направлении.

Что же, еще одно большое фиаско многообещающего вида транспорта? На самом деле все не так просто: Hybrid Air Vehicles выкупила обратно свой аппарат и в разобранном виде перевезла в Британию, где к 2016 году собирается вновь собрать его и использовать для полетов. На базе машины планируют сделать транспортник грузоподъемностью в 50 тонн.

Когда «Атланта» увидят в российском небе?

Наконец, интерес к машинам, не требующим дефицитных у нас дорог и аэродромов, предсказуемо проснулся и в России. Во второй половине 2014 года небольшой грант от «Сколково» получила компания «РосАэроСистемы», возглавляемая Геннадием Вербой.

Чтобы лучше понять ситуацию по разрабатываемому ею дирижаблю «Атлант», «Лента.ру» обратилась за комментариями к вице-президенту компании Михаилу Талесникову.

По его словам, время выполнения первой части работ по «Атланту» - девять месяцев. Сейчас оно подходит к концу, и аванпроект уже практически завершен. Сам дирижабль с уплощенной нижней поверхностью спроектирован жестким, с обшивкой типа полумонокок. Согласно расчетам, он сможет продолжать полет при боковом и встречном ветре до 30 метров в секунду (на мягком Au-30 той же компании это удавалось при ветре до 17 метров в секунду). Кроме активной балластировки при взлете, планируется использовать тягу двигателей, крутящих отклоняемые вниз винты. После взлета, отмечает Талесников, двигатели поднимут огромный корпус «Атланта» длиной в 75 и шириной в 30 метров, работающий как большое крыло. В крейсерском полете скорость машины планируется в 120 километров в час при грузоподъемности в 16 тонн и дальности в 4000 километров. Первый полет - в случае отсутствия срывов по финансированию - ожидается в конце 2018 года.

В отличие от заокеанских коллег, на данный момент компания не предполагает военного использовании платформы. Первый «Атлант» станет транспортником, заменой тяжелого вертолета вроде Ми-26. Уступая ему по грузоподъемности (16 против 20 тонн), дирижабль с собственной массой в 25-30 тонн способен перевозить куда большие объемы - его грузовой отсек превысит по объему 1700 кубических метров против 110 у Ми-26 и 1000 у гиганта-«Руслана». При вдвое более низкой крейсерской скорости «Атлант» доставит груз не на 475 километров, как Ми-26, а в несколько раз дальше.

По расчетам компании, отмечает М. Талесников, стоимость перевозок на нем составит лишь 75 центов на тонно-километр (до 24 тысячи долларов за один вылет на полный радиус). Так же как и вертолет, при разгрузке машина сможет зависнуть над любой пригодной площадкой. Если нужно сесть для приема больших грузов, дирижабль опускается на воздушную подушку, детали которой пока патентуются и поэтому не раскрываются. С ней он сядет на лед, воду и любую ровную поверхность. Для спокойной погоды размеры посадочной площадки должны быть 100 х 50 метров, а для всепогодной посадки - 225 х 90 метров.

Дирижабль «Атлант-30» / Фото: РосАэроСистем

Благодаря тому что аппарат может быть на 40 процентов тяжелее воздуха, он не станет легкой игрушкой ветра и может круглогодично базироваться на неподготовленной площадке без эллинга и причальной мачты.

На первый взгляд кажется, что проект выглядит сбалансированно, однако на деле это не совсем так. Для жесткого дирижабля с его массивной оболочкой небольшие размеры - а первый «Атлант» должен иметь оболочку всего в 30 тысяч кубических метров - это далеко не идеальный вариант. По объему он будет слегка превосходить разрушенный Dragon Dream Пастернака (17 тысяч кубических метров) и уступать собираемому в Британии гибридному LEMV (38 тысяч). В то же время по мере увеличения размера дирижабля площадь его оболочки растет пропорционально квадрату размеров, а объем и грузоподъемность - пропорционально кубу. Поэтому следующий по размерности проект («Атлант-100») значительно эффективнее экономически. При грузоподъемности в 60 тонн расчетная стоимость его перевозок - 35-37 центов за тонно-километр, что вдвое ниже, чем у 16-тонного «Атланта».

Решение начать со строительства небольшого дирижабля понятно: такая махина при всей своей топливной экономичности немало стоит (хотя и не дороже аналогичных транспортников с крыльями). В случае выбора 60-тонного варианта убедить инвестора дать нужные средства было бы намного труднее - банки не выдают кредиты под проекты, не имеющие прецедентов. А для отечественных венчурных фондов и нынешний «Атлант» выглядит проектом грандиозным.

На вопрос относительно того, насколько нынешний экономический кризис влияет на планы «РосАэроСистем» Михаил Талесников отвечает: «До недавнего времени понимание по источникам финансирования у нас было. Сегодня необходимые суммы пересчитываются - хотя в проекте и используются в основном отечественные комплектующие, включая композитную обшивку, масштаб цен несколько изменился. В долларах проект дешевеет, но в рублях его стоимость несколько растет».

Дирижабль Au-30 / Фото: РосАэроСистем

Получится ли у российских дирижаблестроителей то, что пока не вышло у их западных конкурентов, - вопрос открытый. С одной стороны, действия «Сколково» выглядят многообещающе, да и спрос есть - без дирижаблей в России завоз тяжелого оборудования в восточную часть страны часто требует укрепления мостов, а то и прокладки новых дорог, так что на 70 процентах нашей территории они явно нужнее, чем где-либо еще в мире. С другой (как мы уже видели на примере американских дирижаблей с системой балластировки), далеко не всегда заказчик разработки является самым надежным звеном в цепи.

И все же возвращение больших дирижаблей начинает выглядеть существенно более реальным, чем еще лет двадцать назад. Несколько сильных центров по всему миру двигаются в одном и том же направлении - к созданию устойчивого к ветрам аппарата, не нуждающегося в сложной инфраструктуре и со стоимостью перевозок, не сравнимой с любым другим воздушным транспортом. Вопрос сейчас скорее не в том, увидим ли мы в небе воздушных гигантов, а в том, когда именно и чьи бизнесмены первыми заработают на них.

МОСКВА, Издание Lenta.ru
1

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…

Олег Макаров

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.

От транспортника до воздушного пункта управления О том, что на вооружение российской армии могут быть поставлены обитаемые дирижабли, говорилось уже не раз. И вот стало известно, что до конца 2018 года будет построен дирижабль «Атлант» сразу в двух вариантах грузоподъемности для их возможного использования в интересах Минобороны России.Пока речь идет только о создании макета аппарата: само строительство первого экземпляра стартует не раньше 2016 года, отметил представитель компании-производителя. Начало же летных испытаний этой техники намечено на конец 2018 года.«Военные» модификации получат разработанные холдингом дирижабли «Атлант-30» грузоподъемностью 16 тонн и «Атлант-100», который может поднимать уже 60 тонн. Аппараты отличает способность осуществлять вертикальный взлет и посадку с неподготовленных площадок и водной поверхности, возможность выполнять полеты во всех климатических зонах. «Атланты» смогут доставлять грузы на дальность до 2 тысяч километров и передвигаться со скоростью 140 километров в час. Экипаж обоих летательных аппаратов не превышает трех человек. Возможности этих дирижаблей в военных целях неоценимы.«По сути, внедрение этого уникального транспортного средства полностью соответствует новой концепции создания мобильной армии, открывает новые возможности для использования средств радиолокационного наблюдения и ПВО, доставки десантных подразделений и даже создания аэромобильных пунктов управления», - считает представитель компании.«Авгуръ-РосАэроСистемы», предлагающий выпускать дирижабли для российской армии, имеет возможность проводить полный цикл работ по созданию воздухоплавательной техники. Проектирование аппаратов ведет собственное КБ, а многофункциональное производство включает в себя уникальный участок по сборке оболочек и современную сварочную линию. Имеются также собственный летно-испытательный комплекс и авиационный учебный центр. Именно на этом предприятии были созданы первый российский сертифицированный дирижабль Au-12, а также крупнейший в мире нежесткий дирижабль Au-30, установивший в 2008 году мировой рекорд дальности полета - 626 километров против 374,7 км у британского дирижабля GA-42.Ноу-хау российских дирижаблестроителей Использование дирижаблей в военных целях не сбрасывается со счетов нигде в мире, и это подтверждают последние данные. Так, Пентагон заявляет о возможности использования таких устройств в своей системе ПРО. Группировка беспилотных боевых дирижаблей может быть задействована для прикрытия Вашингтона от ракетных атак, заявляют американские военные. Начинка таких кораблей очень технологична. Ее основа – радары системы JLENS, которые позволяют обнаруживать низколетящие крылатые ракеты, а также самолеты на удалении более 550 километров. Сейчас эти аппараты проходят тестирование, правда, для заступления на боевое дежурство их еще предстоит встроить в систему эшелонированной обороны.Имеется и опыт практического использования летательных аппаратов, работающих по принципу дирижаблей, в интересах вооруженных сил. Так, аэростаты с комплектом разведывательной аппаратуры применялись в ходе боевых действий в Ираке и Афганистане. Такие аппараты могли в течение двух недель «висеть» в воздухе и не требовать обслуживания. Вообще, возможность дирижаблей и аэростатов продолжительное время находиться в небе без дозаправки делает их незаменимыми. Скрупулезные американцы даже подсчитали, что эксплуатация беспилотного разведывательного дирижабля обходится в сумму, в 5-7 раз меньшую, чем при использовании самолета, предназначенного для ведения разведки.Аппараты российского семейства «Атлант» могут стать серьезной альтернативой заокеанским разработкам. Наш дирижабль менее капризный, например, ему практически не требуется инфраструктура для обслуживания и швартовки. Жесткая обшивка даст возможность продолжать полет при боковом и встречном ветре до 30 метров в секунду. Кроме того, у «Атлантов» будет воздушная подушка, которая позволит им приземляться на воду, лед и любую ровную поверхность. Но самое главное, что нашим разработчикам удалось справиться с классической проблемой всех дирижаблей. Дело в том, что после разгрузки аппарат резко тянет вверх, и он становится неуправляемым. Российские специалисты нашли решение проблемы: на «Атланте» создана система активной балластировки, где в качестве балласта используется… сжатый воздух, который закачивается с помощью оборудования, установленного на дирижабле.По главной площади - парадом Нынешние дирижабли - это уже не простенькие аппараты прошлого века и даже не исполин «Гинденбург». В основе их корпуса - многослойная композитная ткань, а оболочка изготавливается из современных высокопрочных материалов. К слову, применение композитных материалов дает дирижаблю и еще один плюс: малозаметность для систем ПВО. Аппарат прозрачен для радиоволн и не излучает тепла. Оболочки же наполняются не взрывоопасным водородом, как раньше, а негорючим гелием. В современных дирижаблях также применяется система автопилотирования, другое высокотехнологичное оборудование.«Возвращение дирижаблей сегодня выглядит более реальным, чем 20 лет назад, - считает старший научный сотрудник ГМИК им. К.Э. Циолковского Тамара Горюн. - Несколько центров в мире движутся в одном направлении - к созданию устойчивого к ветрам аппарата, не нуждающегося в сложной инфраструктуре, со стоимостью перевозок, несравнимой с любым другим воздушным транспортом. Новую страницу в истории дирижаблестроения может открыть и освоение Арктики».Кстати, у нашей страны в целом имеется большой опыт создания дирижаблей. В 1932 году четыре модели первых советских дирижаблей («СССР В-1», «СССР В-2», «СССР В-3», «СССР В-4») даже демонстрировались на параде на Красной площади. К началу Великой Отечественной войны Красная Армия располагала шестью полками и десятью отдельными воздухоплавательными дивизионами. Дирижабли применялись для подготовки парашютистов и транспортных перевозок. Было совершено почти 1,5 тысячи вылетов. Активно применялись аэростаты и в противовоздушной обороне: фотохроника с панорамой плывущих над Москвой аппаратов, которые закрывали собой небо над столицей, известна всем…После войны работы в этом направлении несколько стихли, хотя известно, что в 1986 году аэростаты были задействовованы в освещении круглосуточной стройплощадки на месте сооружения саркофага над разрушенным 4-м энергоблоком Чернобыльской АЭС.Дирижабли особого назначения Военное будущее дирижаблей и аэростатов - вполне реальное. В Долгопрудненском конструкторском бюро автоматики сейчас идет работа над аппаратом «Пересвет», который способен обнаруживать крылатые ракеты типа «Томагавк» и «Томахоук» на удалении до 400 километров. Как подчеркивает представитель КБ Сергей Бендин, установленная на «Пересвете» радиолокационная станция попросту «висит» на высоте несколько километров, благодаря чему она не имеет «мертвых зон».К слову, первый боевой дирижабль был принят накануне Первой мировой войны на вооружение германской армии. 75 таких аппаратов участвовали в бомбардировках Лондона. Правда, британцам впоследствии удалось уничтожить 52 из них. Тем не менее за войну немецкие дирижабли сбросили на противника почти 340 тонн различных бомб.В годы Второй мировой войны дирижабли активно использовались уже американцами. Их применяли для поиска и уничтожения германских подводных лодок. К лету 1943 года под звездно-полосатым флагом действовали около 150 гелиевых дирижаблей, вооруженных радарами, пушками и глубинными бомбами. Командующий военно-морскими силами рейха гросс-адмирал Дениц был даже вынужден запретить своим субмаринам атаковать конвои, сопровождаемые дирижаблями.Сегодня ставка делается на транспортное и разведывательное применение, а также на использование этих аппаратов для предупреждения и реагирования на чрезвычайные ситуации. В 2014 году Военно-промышленная комиссия при правительстве РФ включила в программу «Инновационный транспорт Севера» внедрение системы мониторинга арктических регионов с помощью дирижаблей, оборудованных тепловизорами, радиолокаторами, лазерными датчиками и видеокамерами.Речь сегодня о создании не только пилотируемых, но и беспилотных дирижаблей, в том числе компактного размера. Один из таких аппаратов, разрабатываемых в уже упомянутом Долгопрудненском конструкторском бюро автоматики, может поднимать всего 10 килограммов полезного груза (например, видеоаппаратуру и оборудование передачи сигнала) и летать на высоте около километра. В то же время период автономной работы такого аппарата в воздухе превышает три часа, что позволяет ему спокойно патрулировать территории, проводить разведку воздушной обстановки, а также контролировать пожароопасные районы.

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

Три типа конструкции
В дирижаблестроении выделяются три основных 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.

Дирижабль – это управляемый самодвижущийся аэростат. В отличие от обычного воздушного «шара, который летит» исключительно по направлению ветра и может маневрировать только по высоте в попытке поймать ветер нужного направления, дирижабль способен двигаться относительно окружающих воздушных масс в направлении, выбранном пилотом. Для этой цели летательный аппарат оснащен одним или несколькими двигателями, стабилизаторами и рулями, а также имеет аэродинамическую («сигарообразную») форму.

В свое время дирижабли «убила» не столько череда ужаснувших мир катастроф, сколько авиация, развивавшаяся в первой половине ХХ века сверхбыстрыми темпами. Дирижабль тихоходен – даже самолет с поршневыми двигателями летает быстрее. Что уж говорить о турбовинтовых и реактивных машинах. Разгонять дирижабль до самолетных скоростей мешает большая парусность корпуса – сопротивление воздуха слишком велико. Правда, время от времени говорят о проектах сверхвысотных дирижаблей, которые поднимутся туда, где воздух сильно разрежен, а значит, и сопротивление его значительно меньше. Это якобы позволит развивать скорость в несколько сотен километров в час. Однако пока подобные проекты проработаны только на уровне концепции.

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

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

Конкурент вертолета

Небесный патруль
Двухместный дирижабль АU-12 Крейсерская скорость 50–90 км/ч, мощность маршевого двигателя 100 л.с., максимальная дальность полета 350 км, максимальная высота полета 1500 м
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.

Универсальная машина
Многоцелевой дирижабль Au-30 (многоцелевой патрульный дирижабль объемом более 3000 м3) предназначен для выполнения полетов в течение продолжительного времени, в том числе на малой высоте и с малой скоростью

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.

Объясняется это просто – для аппаратов сравнительно небольших размеров жесткая конструкция неэффективна и уменьшает полезную нагрузку из-за веса каркаса. Несмотря на то что дирижабли и аэростаты относят к классу аппаратов легче воздуха, многие из них, особенно при полной загрузке, имеют так называемый перетяж, то есть превращаются в аппараты тяжелее воздуха. Это относится и к AU-12 и AU-30.

Выше мы уже говорили о том, что дирижаблю, в отличие от самолета, двигатели нужны в основном для горизонтального полета и маневрирования. И вот почему «в основном». «Перетяж», то есть разница между силой земного притяжения и архимедовой силой, компенсируется за счет небольшой подъемной силы, которая появляется, когда встречный поток воздуха набегает на имеющую специальную аэродинамическую форму оболочку дирижабля – в данном случае она работает как крыло. Стоит дирижаблю остановиться – и он начнет опускаться к земле, ведь архимедова сила не полностью компенсирует силу притяжения.

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

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

Тяжелее и выше

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 км2.
Еще одно направление, в котором работают отечественные дирижаблестроители, – это создание тяжелых грузопассажирских дирижаблей. Как уже говорилось, для дирижаблей ограничений по грузоподъемности практически не существует, а потому в перспективе могут быть созданы настоящие «воздушные баржи», которые будут способны перевозить по воздуху почти все что угодно, включая сверхтяжелые негабаритные грузы. Задача упрощается тем, что при изменении линейных габаритов оболочки грузоподъемность дирижабля вырастает в кубической пропорции. К примеру, AU-30, имеющий оболочку длиной 54 м, может брать на борт до 1,5 т полезного груза.

Дирижабль нового поколения, разрабатываемый сейчас инженерами «Росаэросистем», при длине оболочки всего на 30 м больше возьмет полезную нагрузку 16 т! В перспективных планах группы компаний – строительство дирижаблей с полезной нагрузкой 60 и 200 т. Причем именно в этом сегменте дирижаблестроения должна произойти маленькая революция. Впервые за многие десятилетия в воздух поднимется дирижабль, выполненный по жесткой схеме. Подъемный газ будет помещаться в мягких баллонах, жестко прикрепленных к каркасу, укрытому сверху аэродинамической оболочкой. Жесткий каркас добавит дирижаблю безопасности, так как даже в случае серьезной утечки гелия аппарат не утратит аэродинамическую форму.

Другой интересный проект, по которому в группе компаний «Росаэросистемы» уже проведены НИОКР, – это геостационарный стратосферный дирижабль «Беркут». В основе идеи – свойства атмосферы. Дело в том, что на высоте 20–22 км ветровой напор относительно невелик, причем ветер имеет постоянное направление – против вращения Земли. В таких условиях довольно легко с помощью тяги двигателей зафиксировать аппарат в одной точке относительно поверхности планеты. Стратосферный геостационар можно использовать практически во всех областях, в которых сейчас применяются геостационарные спутники (связь, передача теле- и радиопрограмм и т.д.). При этом дирижабль «Беркут» будет, разумеется, существенно дешевле любого космического аппарата. Кроме того, если спутник связи выходит из строя, ремонту он уже не подлежит. «Беркут» же в случае любых неполадок всегда можно будет спустить на землю, чтобы провести необходимую профилактику и ремонт.

И наконец, «Беркут» – это абсолютно экологически чистый аппарат. Энергию для двигателей и ретранслирующей аппаратуры дирижабль возьмет от солнечных батарей, размещенных на верхней части оболочки. В ночное время питание будет производиться за счет аккумуляторов, накопивших электричество в течение дня.

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.

«Популярная механика»
Октябрь 2008

С дирижабля в космос

Высотные полеты на дирижаблях
8180 м, 2006 г.,«Полярный гусь» (Россия) 7600 м, 1917 г.,Zeppelin L-55 (Германия) 6614 м, 2004 г.,Borland Rover A-2 (Великобритания) 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 российского производства «АвгурЪ» AU-35 («Полярный гусь») высоты 8180 м. 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 легких 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 кг. Одно из предполагаемых направлений использования комплекса «Высокий старт» – запуск геофизических ракет для исследования приполярных областей Северного Ледовитого океана.

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

История воздушных катастроф с большим количеством жертв берет свое начало в эпохе дирижаблей. Британский дирижабль R101 отправился в свой первый полет 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 встретили гибель, 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. Знаменитая катастрофа «Гинденбурга», произошедшая 6 мая 1937 года, по количеству жертв уступает этим двум. Все три погибших дирижабля были накачаны взрывоопасным водородом. Гелиевые дирижабли сегодняшнего дня значительно безопаснее.

https://www..html

QR код страницы

Больше нравится читать с телефона или планшета? Тогда сканируйте этот QR-код прямо с монитора своего компа и читайте статью. Для этого на вашем мобильном устройстве должно быть установлено любое приложение "Сканер QR кода".

Ровно 80 лет назад, 6 мая 1937 года, в США потерпел крушение немецкий дирижабль «Гинденбург», крупнейший аэростат своего времени. В результате взрыва водорода погибло 35 из 97 человек, находившихся на борту. Гибель «Гинденбурга» фактически стала концом короткой, но яркой эпохи пассажирских и грузовых коммерческих дирижаблей. Но в военных целях эти аэростаты продолжали использоваться на протяжении всего ХХ века и остаются востребованными в новом столетии.

Программы создания боевых дирижаблей в интересах вооруженных сил есть у многих развитых государств. Достоинства этих летательных аппаратов очевидны: большая грузоподъемность и дальность беспосадочных перелетов, меньший, чем у самолетов и вертолетов, расход топлива, высокая надежность, длительность нахождения в воздухе. Кроме того, для дирижаблей не нужна взлетно-посадочная полоса - запустить его можно практически с любой более-менее ровной площадки. К недостаткам аэростатов относятся низкая скорость (до 160 километров в час) и слабая маневренность, однако есть задачи, для которых эти факторы не играют критической роли.

В июле 2015 года советник первого заместителя генерального директора концерна «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) Владимир Михеев рассказал РИА Новости о начале работ над проектом дирижабля для нужд противоракетной обороны страны. Он может стать полноценным элементом системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН), которая на сегодняшний день состоит из двух эшелонов - орбитальной спутниковой группировки и наземных радиолокационных станций.

Летательный аппарат Атлант-100. Фото: НПО "АВГУРЪ - РосАэроСистемы"

«Основное преимущество дирижабля - это большая поверхность, на которой можно размещать антенные системы, - рассказал Владимир Михеев. - Эти локаторы могут фиксировать пуски межконтинентальных баллистических ракет (МБР), траектории полета их головных частей. КРЭТ обеспечит электронную «начинку», а сам аэростат разрабатывает воздухоплавательный центр «Авгуръ».

Речь идет о перспективном дирижабле «Атлант», первый полет которого запланирован на 2018 год. Он разрабатывается в трех модификациях - с грузоподъемностью 16, 60 и 170 тонн. Для военных нужд, скорее всего, будут использоваться более тяжелые модели. Заявлялось, что «Атланты» смогут работать на высотах до 10 тысяч метров - этого может быть достаточно для того, чтобы обнаружить боеголовку МБР на разгонном и финальном участках ее траектории.

Кроме того, большая грузоподъемность и дальность полета - до 5000 метров - позволит использовать эти дирижабли для транспортировки военной техники. Самый крупный «Атлант» по своей грузоподъемности превзойдет даже тяжелый военно-транспортный самолет Ан-124 - 170 тонн против 120-ти. Теоретически он сможет поднять в воздух три танка Т-90 с полным боекомплектом или восемь боевых машин пехоты БМП-3 .

Замена спутникам

При этом «Атлант» - не самый необычный проект аэростата, который на сегодняшний день находится в стадии разработки. Перспективный беспилотный дирижабль «Беркут» от компании «Авгуръ» сможет подниматься на высоты 20–23 километра и оставаться в воздухе аж по три-четыре месяца! Такой длительности полета удалось достичь благодаря системе энергоснабжения от солнечных батарей. Его главными задачами будут обеспечение связи, высотная аэрофотосъемка, а также наблюдение за большими участками местности. Но в теории он может использоваться и для радиоэлектронной борьбы, противовоздушной обороны, целеуказания. Подобные летательные аппараты могли бы пригодиться, например, российской военной арктической группировке - в условиях многомесячного полярного дня «Беркут» не будет испытывать никаких проблем с энергообеспечением.

Летательный аппарат Атлант-30. Фото: НПО "АВГУРЪ - РосАэроСистемы"

В целом стратосферные дирижабли со временем смогут стать хорошей заменой спутникам сотовой связи как военного, так и гражданского назначения. Аэростат, зависший на высоте 20 километров, способен обеспечивать устойчивую связь на дальностях до 760 километров. При этом дирижабли стоят дешевле спутников, для их запуска не нужна ракета-носитель, они не захламляют орбиту после завершения срока эксплуатации. А в случае поломки аэростат можно посадить на землю для ремонта.

В разные годы свои проекты стратосферных дирижаблей двойного назначения представляли Центральный аэрогидродинамический институт имени Жуковского, Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики, НПФ «Аэростатика» и ряд других предприятий. Однако пока ни один из них не был реализован. Более того, в мире нет ни одного действующего стратосферного дирижабля. Авиаконструкторам пока не удалось создать достаточно надежные солнечные батареи необходимых габаритов, способные длительное время обеспечивать автономность работы аэростата.

А как у них?

В США программы военных дирижаблей развиваются по двум направлениям - тактическому и стратегическому. К первому относятся мини-аэростаты Combat SkySat Phase 1 массой всего два килограмма, которые уже использовались в Ираке. Они обеспечивали радиосвязь между наземными подразделениями в радиусе 320 километров. В планах американских военных - увеличить грузоподъемность этих «малюток», чтобы на них можно было установить дополнительное оборудование. Например, видеокамеры высокого разрешения. Стоимость одного аэростата - всего около двух тысяч долларов. Они могли бы стать дешевой альтернативой разведывательным беспилотникам.

К стратегическому направлению относятся стратосферные дирижабли, например, проект Stratelite. Эта телекоммуникационная платформа для поддержки связи на площади около 800 тысяч квадратных километров в производство так и не пошла - гражданский заказчик счел ее слишком дорогой и сложной в производстве. Схожая судьба постигла и сверхтяжелый транспортный дирижабль Walrus, разработкой которого занималось Агентство передовых оборонных исследовательских проектов Пентагона (DARPA). Этот левиафан должен был поднимать в воздух груз от 500 до 1000 тонн и перевозить его на дальность 22 тысячи километров за неделю. В настоящий момент американские ученые занимаются созданием разведывательного дирижабля, способного работать на высотах около 80 километров, то есть на верхних границах стратосферы.

В США было и несколько проектов военных высотных дирижаблей, которые планировалось вооружить крылатыми ракетами и корректируемыми авиабомбами, однако от них отказались еще на стадии разработки концепции - огромные неповоротливые аэростаты стали бы слишком легкой целью для средств ПВО вероятного противника.

Эту проблему намеревается решить Китай, испытавший в 2015 году дирижабль Yuanmeng, который в будущем, как заявляется, сможет подниматься аж на 100 километров - высоту, недосягаемую для существующих зенитно-ракетных комплексов. Этот летательный аппарат будет наполнен 18 тысячами кубометров гелия и сможет находиться в воздухе до 48 часов. Немного, но «шороху» при наличии мощного вооружения он навести сможет: западные журналисты уже окрестили этого гиганта «охотником за авианосцами».