Akademik

дирижабль

дирижа́бль: аэростат с рулями направления и высоты. Имеет удлинённый обтекаемый корпус, наполненный подъёмным газом (гелий, водород, реже тёплый воздух), который создаёт аэростатическую подъёмную силу. Воздушные винты, вращаемые двигателями, сообщают дирижаблю поступательную скорость 60—150 км/ч. Кормовая часть корпуса имеет оперение – стабилизаторы и рули управления. Корпус дирижабля в полёте создаёт дополнительную аэродинамическую подъёмную силу, таким образом в дирижабле сочетаются лётно-технические характеристики аэростата и самолёта.

Дирижабль В-6 (1934)

Для дирижабля характерны большая грузоподъёмность, дальность полёта, возможность вертикального взлёта и посадки, свободный дрейф в атмосфере под действием воздушных потоков, длительное зависание над заданным местом. К нижней части корпуса крепится гондола (иногда несколько гондол), в которой располагаются кабина управления, помещения для пассажиров и экипажа, топлива и различного оборудования. Летают дирижабли обычно на высоте до 3000 м, в отдельных случаях – до 6000 м. Взлёт дирижабля происходит в результате сброса балласта, а спуск – вследствие частичного выпуска подъёмного газа. На стоянках их крепят к специальным причальным мачтам или заводят в эллинг для хранения и технического обслуживания. Каркасы дирижаблей обычно собирают из плоских треугольных или многогранных ферм; оболочка может быть матерчатой (с пропиткой для газонепроницаемости) или из полимерной плёнки, либо набранной из тонких металлических листов или пластмассовых панелей. Внешний объём дирижабля (корпуса) до 250 тыс. мі, длина до 250 м, диаметр до 42 м.

Первый проект управляемого аэростата был предложен в 1784 г. Ж. Менье (Франция). Но только в 1852 г. француз А. Жиффар впервые в мире совершил полёт на дирижабле собственной конструкции с паровой машиной, вращавшей воздушный винт. В 1883 г. Г. Тиссандье с братом построили дирижабль с электродвигателем мощностью 1.1 кВт, который получал ток от гальванических батарей. С кон. 19 в. вплоть до начала 1990-х гг. дирижабли строили в Германии, Франции, США, Великобритании, СССР. Наиболее крупные дирижабли LZ-129 и LZ-130 созданы в Германии в 1936 и 1938 гг. Они имели объём 217 тыс. мі, по четыре двигателя общей мощностью 3240 и 3090 кВт, развивали скорость до 150 км/ч и могли перевозить до 50 пассажиров на расстояние 16 тыс. км.

Дирижабль: (от французского dirigeable — управляемый)— управляемый аэростат. Имеет удлинённый обтекаемый корпус, наполненный подъёмным газом (гелий, водород или тёплый воздух), создающим аэростатическую подъёмную силу. Воздушные винты, приводимые во вращение двигателями, сообщают Д. поступательную скорость 60—120 км/ч (скорость может быть и несколько большей). В кормовой части корпуса устанавливается оперение, состоящее из неподвижных поверхностей (стабилизаторов), рулей направления и высоты. Корпус Д. совместно с кормовым оперением способен создавать аэродинамическую подъемную силу, что позволяет сочетать летно-технические характеристики аэростата и самолёта. В нижней части корпуса располагаются гондола с кабиной управления, помещения для пассажиров и экипажа, топлива и специального оборудования. Двигательные установки с винтами обычно размещаются на корпусе или гондоле. Полеты Д. проводятся на высоте до 3 км, в отдельных случаях — до 6 км.
По типу конструкции корпуса и оболочки различают : жёсткие дирижабли и нежёсткие (полужёсткие дирижабли, мягкие дирижабли и разновидность последних — полумягкие Д.). Основные данные некоторых жёстких, полужёстких и полумягких Д. приведены в таблицах 1—3.
Взлёт Д. происходит в результате сброса балласта, а спуск — вследствие частичного выпуска подъёмного газа, при этом форма и жёсткость корпуса сохраняются путём пополнения воздуха в баллонетах. Вертикальный взлёт, висение и вертикальный спуск Д. могут также осуществляться изменением вектора тяги винтов.
В свободном полёте (то есть при неработающих движителях) устойчивость и управляемость Д. обеспечиваются только аэростатической подъёмной силой заключённого в его корпус газа.
В управляемом полете устойчивость и управляемость Д. в горизонтальной плоскости обеспечиваются стабилизаторами и рулями направления, а при использовании движителей с изменяемым вектором тяги также и воздушными винтами, в вертикальной плоскости — изменением аэродинамической подъёмной силы оперённого корпуса (путём изменения углов атаки и углов поворота рулей высоты) и вектора тяги движителей.
Изменением объёма газа в носовых и кормовых баллонетах нежёстких Д. достигается изменение угла атаки при аэродинамическом взлёте с разбегом. При полёте с углом атаки благодаря аэродинамической подъёмкой силе оперённого корпуса подъёмная сила Д. может увеличиться или уменьшиться на 10—30% по сравнению с аэростатической.
Д. представляют собой совершенные инженерные конструкции, обладают высокой надёжностью. Вес конструкции, приходящийся на 1 м3 воздухоизмещения Д., составляет 4—6 Н. Достоинства Д.: большая дальность и длительность полёта, способность осуществлять вертикальный взлет, посадку, свободный дрейф в атмосфере, длительное «зависание» над заданным местом, экологическая чистота. Недостатки: существенно меньшие, чем у самолёта, скорость полёта и транспортная производительность, чувствительность к метеорологическим условиям, необходимость специальных наземных сооружений — причальных мачт и эллингов.
Историческая справка. 24 сентября 1852 совершил первый полёт Д. объёмом 2,5 тысячи м3 конструкции А. Жиффара с воздушным винтом, приводимым во вращение паровой машиной, наибольшая мощность которой (2,2 кВт) не позволяла этому Д. летать даже при слабом ветре. В 1872 был испытан в полёте Д. объёмом 3,8 тысяч м3 французского инженера-судостроителя С. А. Л. Дюпюи де Лома с мускульным приводом винта. В том же году в Австрии Хейлейном был построен и испытан Д. объёмом 2,4 тысячи м3, длиной 50,4 м, с корпусом, наполненным светильным газом. Мощность двигателя этого Д. была около 4 кВт, скорость полёта не превышала 5 м/с. В 1883 летал Д. объёмом 1,06 тысячи м3 Г. Тиссандье и его брата, оснащённый электродвигателем и гальваническими элементами, а в 1884 — Д. «Франция» Ш. Ренара и А. Кребса объёмом около 2 тысяч м3; по существу эти полёты были первыми управляемыми. Для поддержания удлинённой обтекаемой формы корпуса Д. использовались баллонеты. Кроме рулей направления в конструкцию оперения Д. стали включать и стабилизаторы. Наряду с мягкими Д. начали проектировать, а затем и строить жёсткие и нежёсткие Д.
В России ряд интересных проектов Д. был сделан В. Н. Архангельским, О. К. Костовичем, А. И. Лодыгиным, Н. М. Соковниным, И. И. Третесским, К. Э. Циолковским и др. В 1893—1994 в учебно-воздухоплавательном парке в Петербурге по проекту австрийского изобретателя Д. Шварца строился первый в мире цельнометаллический Д. объёмом 3,85 тысяч м3, длиной 47,6 м, который был достроен в Германии, где в 1897 совершил полёт.
Первые Д., способные летать против ветра со скоростью до 15 м/с, были созданы во Франции и Германии. Полёты первого немецкого жёсткого каркасного Д. конструкции Ф. Цеппелина успешно состоялись в 1900. Д. LZ-1 объёмом 11,3 тыс. м3 развивал скорость до 28 км/ч. В 1906 Д. LZ-3 такого же объёма, как LZ-1, летал со скоростью 39,6 км/ч, имея при этом запас топлива на 41 ч полёта. Во Франции в 1902 братьями Полем и Пьером Лебоди построен первый полужёсткий Д. объёмом 2,3 тысячи м3, длиной 53 м, купленный военным ведомством. Годом раньше А. Сантос-Дюмон на Д. №6 своей конструкции облетел вокруг Эйфелевой башни со скоростью 25 км/ч и вернулся к месту взлёта.
Под влиянием достигнутых во Франции и Германии успехов строительство Д. началось также в Великобритании, Италии и России. К началу Первой мировой войны в Европе строились Д. нескольких типов. В России в 1908—1915 было создано 9 Д., лучшими из которых были «Альбатрос II» объёмом 9,6 тысяч м3, длиной 77 м и «Гигант» объёмом около 21 тысячи м3, длиной 114 м. Кроме того, Д. закупались во Франции и Германии. К началу Первой мировой войны Россия имела 14 воздушных кораблей. Д. могли летать со скоростью до 70 км/ч, длительность полёта (автономия) достигала 30 ч. На вооружении Германии было 15 Д., Италии — 10, Великобритании — 7 и Франции — 5.
В годы Первой мировой войны Д. использовались для проведения бомбардировочных операций, дальних разведок, эскортирования судов, поиска и уничтожения подводных лодок. Применявшиеся в Великобритании, Франции, Италии, Германии и США мягкие и полужёсткие Д. объёмом от 2 до 31 тысячи м3 летали со скоростью 60—100 км/ч, имели автономию 50—100 ч. Наиболее известным был немецкий полужёсткий Д. PN-27 (31,3 тысячи м3, длина 158 м) для Военно-морского флота. За время войны в Германки было построено около 100 жёстких Д. объёмом от 35 до 68 тысяч м3, которые со скоростью до 100—130 км/ч могли летать на высотах 4—6 км. Масса груза Д. объёмом 68 тысяч м3 составляла 32—34 т. Длительность полёта достигала 100 ч, а дальность — 6000 км. Всего за время Первой мировой войны было построено около 500 Д., в том числе 120—130 жёстких. В конце войны в строю оставалось около 300 Д.
Существовавшие в 20 х гг. самолёты не могли обеспечить межконтинентальные воздушные сообщения. Это стимулировало в ряде стран интерес к организации воздушных линий на больших Д. Возможности таких линий основывались на опыте успешной эксплуатации английского жёсткого Д. R-34 объёмом 55 тысяч м3, совершившего в июле 1919 первый полёт через Атлантический океан (из Великобритании в США), и дальних полётов немецких Д. В 1919 в Германии был построен жёсткий транспортный Д. LZ-120 («Бодензее») объёмом 22 тысячи м3, длиной 120,8 м. В Великобритании и Франции в начале 20 х гг. стали разрабатывать жёсткие транспортные Д., а в США военные Д. различных типов для нужд Военно-морского флота.
В Италии в 1918—1928 создавались полужёсткие Д. В 1921—1923 под руководством У. Нобиле был построен полужёсткий Д. N-1 объёмом около 19 тысяч м3, длиной 109 м. В конце 1925 его продали Норвегии и переименовали в «Норге». Весной 1926 Д. «Норге» совершил перелёт из Рима до Кингс-Бея на Шпицбергене протяжённостью 7250 км (с четырьмя посадками), 11 мая 1926 с экипажем 15 человек перелетел через Северный полюс, совершив посадку в Теллере на Аляске. Расстояние 5300 км от Кингс-Бея до Теллера было пройдено за 71 ч со средней скоростью 75 км/ч. С 1931 в Италии Д. не строились.
В США после Первой мировой войны интерес к Д. определялся их потенциальными возможностями проводить дальние морские разведки, охрану побережья, эскортирование судов, поиск подводных лодок, осуществлять дальние коммерческие и военные перевозки. В 1922—1923 в США по типу немецкого Д. LZ-69 был построен жёсткий Д. «Шенандоа» объёмом 76 тысяч м3, который использовался для полётов в 1924—1925. 4 сентября 1925 он потерпел катастрофу, попав во время полёта в шторм. Построенный в Германии в 1924 по заказу США жёсткий Д. LZ-126 объёмом 79,5 тысяч м3 успешно эксплуатировался 8 лет в Военно-морских силах США. В дальнейшем, до Второй мировой войны, в США разрабатывались и эксплуатировались полумягкие Д. объёмом до 12 тысяч м3 для Военно-морского флота и небольшие коммерческие Д. Были построены два экспериментальных цельнометаллических Д.: ZMG-2 объёмом 5,72 тысяч м3, длиной 45,54 м и «Слейт» (9,54 тысяч м3).
Во Франции в 20 х — начале 30 х гг, проводились исследования по использованию жёстких Д. На дирижабле «Диксмюде» (62 тысячи м3) в 1923 французы установили мировой рекорд продолжительности полёта 118 ч 40 мин. В 1931 был создан гибридный Д. (геликостат) конструкции Эмишена объёмом 1,1 тысячи м3. Мягкие и полужёсткие Д. строились и применялись во Франции до 1938.
В 1928 в Германии для арктических полётов был построен жёсткий Д. LZ-127 «Граф Цеппелин», способный летать со скоростью до 130,3 км/ч и без посадки перевозить 20 пассажиров на расстояние до 10 тысяч км. В 1929 он совершил кругосветный полёт протяжённостью 35 тысяч км с тремя посадками, в 1930 прилетал в Москву, а в 1931 совершил арктический перелёт, проведя тщательный осмотр и фотографирование островов и бухт земли Франца-Иосифа. С 1928 на Д. LZ-127 осуществлялись регулярные пассажирские рейсы между Германией и Бразилией (10—11 тысяч км) и Германией и США. С 1928 по 1937 он совершил 136 полётов в Южную Америку и 7 в США. Всего Д. LZ-127 за 590 полётов, покрыв 1700 тысяч км, перевёз 13 тысяч пассажиров. Общий налёт его составил 17177 ч. Строительство транспортных Д. продолжалось в Германии до 1939.
В Великобритании проекты коммерческого использования Д. стали разрабатываться с 1919. В 1925—1929 для пассажирских перевозок было построено два жёстких Д.: R-100 и R-101. Д. R-101 был рассчитан на перевозку 50 пассажиров и 7 т груза по маршруту Англия — Индия — Австралия. 4 октября 1930 он был направлен в полёт в Индию, хотя не были проведены полностью его лётные испытания и устранены конструктивные недостатки. Пролетая над Францией на высоте всего 100 м, Д. попал в дождь и нисходящим потоком был прижат к земле, от удара возник пожар. После этой катастрофы Д. в Великобритании не строились.
Германо-американская компания «Гудьир-Цеппелин», созданная в США, построила в 1926—1933 для военно-морского флота два жёстких Д. «Акрон» и «Мейкон» объёмом по 209 тысяч м3. Имея крейсерскую скорость 92,6 км/ч, эти Д. могли совершать полёты продолжительностью 140—150 ч, в их внутренних ангарах могло находиться от 4 до 7 разведывательных самолётов, Д. «Акрон» в 1931—1933 совершил 51 полёт, пробыв в воздухе 1131 ч. В 1933 во время полёта в шторм, снизившись на малую высоту, он был прижат к воде и потерпел катастрофу. Аварии и катастрофы больших Д. в США в 30 х гг., а также развитие транспортной авиации снизили интерес к дальнейшему применению Д. Использование же военных нежёстких Д. объемом до 20 тысяч м в США не прекращалось.
В России в 1920 в Петрограде совершил ряд полётов Д. «Астра» объёмом 10,5 тысяч м3, переименованный в «Красную звезду», а в 1923 — Д. «VI октябрь» объёмом 1,7 тысяч м3. В 1924 в Москве под руководством Н. В. Фомина и при участии А. Н. Туполева был создан мягкий Д. «Московский химик-резинщик» объёмом 2,5 тысячи м3, летавший в 1925—1928, а на его основе в 1930 — Д. «Комсомольская правда» (2,5 тысячи м3, длина 47,5 м). В 1932 в Центральном аэрогидродинамическом институте и на заводе «Каучук» был построен Д. В-1 объёмом 2,2 тысячи м3 длиной 45 м.
В 1932 в «Дирижаблестрое» были созданы мягкие Д. В-2 объёмом 5 тысяч м3 и В-3 объёмом 6,5 тысяч м3 длина 63,5 м. В 1932—1934 под руководством У. Нобиле были построены учебно-экспериментальный, полужёсткий Д. В-5 объемом 2158 м3, длиной 47,5 м и полужесткий пассажирский Д. В-6. На Д. В-6 в сентябре 1937 совершён рекордный по продолжительности полёт — 130 ч 27 мин, что на 11 ч 47 мин превысило рекорд, достигнутый во Франции в 1923 на Д. «Диксмюде». 6 февраля 1938 Д. В-6 в тумане налетел на необозначенную на карте гору в районе г. Кандалакша, что привело к катастрофе и гибели 19 человек команды. Спаслись 13 человек.
В 1934 был построен полужёсткий Д. В-7 объёмом 9,15 тысяч м3, длина 78 м, предназначенный для морской разведки. Под руководством М. М. Кулика был разработан и построен учебно-тренировочный полумягкий Д. В-10 (1937) объёмом около 3,7 тысяч м3. В 1939 проводилась модернизация Д. В-1, объём которого стал 2,9 тысяч м3.
В 1932—1940 советские Д. совершали полёты вокруг Москвы, в Ленинград, Петрозаводск, Архангельск, Свердловск, Севастополь и другие города. В 1933 разрабатывался полужёсткий Д. ДП-5. В 1935 был построен, но не собран полужёсткий Д. ДП-9. В 1935—1940 проходил испытания полужёсткий Д. ДП-16. Весной 1940 работы по строительству и эксплуатации Д. в СССР были прекращены, возобновились в 1942.
Во время Второй мировой войны Д. применялись в США и СССР. В США в конце 1941 было 10 небольших Д. Большие потери флота побудили конгресс США принять программу строительства 200 полумягких Д. для эскортирования судов и охраны побережья. Строились Д.: учебные объёмом 3,5 тысячи м3, разведчики объёмом 5 тысяч м3, для крейсерских полётов (типа «К») объёмом 12 тысяч м3 и дальних крейсерований (типа «М») объёмом 18 тысяч м3. В основном создавались полумягкие Д. типа «К», которые имели максимальную скорость 120 км/ч. На крейсерской скорости 92,5 км/ч они могли летать 50 ч, пролетая 3500—4000 км. За время войны американские Д. совершили более 55900 полётов (свыше 550 тысяч ч).
В СССР в 1942—1947 Д. применялись как газовозы (доставляли водород для наполнения привязных аэростатов, используемых для подготовки парашютистов) и для специальных полётов. В 1944 под руководством Б. А. Гарфа был спроектирован и построен Д. «Победа», а в 1946 — Д. «Патриот» (26), летавший в 1947.
После окончания Второй мировой войны дирижабельный флот США был значительно сокращён. В 1950 е гг. для противолодочной оборон разрабатывались полумягкие Д. ZPG-2, ZPG-2W и ZPG-3W. Новые Д. были оборудованы локаторами и специальной магнитной и акустической аппаратурой для использования в противовоздушной обороне и противолодочной оборон. В 50 х гг. в Военно-морском флоте было около 50 Д. объёмом от 13 до 42 тысяч м3. Д. ZPG-2, ZPG-2W и ZPG-3W в 1958—1961 выполняли полёты продолжительностью 100—200 ч во время снегопада, тумана и при ветрах скоростью до 30 м/с.
В 1961 американские военные Д. были сняты с вооружения, материальная часть законсервирована. В 1950—70 х гг. в США и Западной Европе эксплуатировалось 4—5 Д. объёмом 5—5,6 тысяч м3 для рекламных, телевизионных и прогулочных целей. Интерес к гражданскому и военному использованию Д. возобновился в конце 60 х гг. в связи с проблемами энергетического кризиса и необходимостью решения задач, в недостаточной мере решаемых другими летательными аппаратами. Проведённые исследования Д. с различными формами корпуса, типами и площадью оперения и движительными установками с изменяемым вектором тяги показали, что летно-технические, и эксплуатационные характеристики Д. могут быть улучшены. Из-за малой скорости и низкой производительности Д. для перевозки пассажиров на дальние расстояния нерентабельны. Возможна перевозка крупногабаритного оборудования массой 50—500 т на расстояние в несколько тысяч км. Кроме того, Д. могут использоваться для разведки над морем, длительных инспекционных полётов и др. Работы по исследованию и строительству Д. проводятся в США, Великобритании, Германии, Японии, Франции. В 1969 в Великобритании был построен опытный Д. SKS-500, имеющий движители с изменяемым вектором тяги, обеспечивающие ему вертикальный взлёт, висение и вертикальный спуск. К концу 1988 английской фирмой «Скайшип» было построено 15 Д. SKS-500 и SKS-600 объёмом 6,57 тысяч м3, длиной 59 м, используемых в Западной Европе, США, Австралии, Японии для рекламы, радиовещания, прогулочных полётов и др. В США, Франции и Великобритании проводятся работы по новым экспериментальным аэростатическим аппаратам, в том числе высотным беспилотным Д., способным длительное время летать на высоте 18—21 км, и различным тепловым Д. Продолжаются изыскания конструкций геликостатов (см. Гибридный летательный аппарат). В России выполняются исследования перспективных Д. различного назначения.

Табл. 1 — Жёсткие дирижабли
* На высоте 500 м. ** Постройка не была закончена

Табл. 2 — Советские полужесткие дирижабли
* На высоте 600 м. ** Постройка не была закончена (1938)

Табл. 3 — Полумягкие дирижабли
* На высоте 500 м.