Дирижабли: история, конструкция и современное применение

---

Общие сведения

Дирижабль — крупный летательный аппарат, легче воздуха, который можно управлять с помощью винтов, приводимых в движение двигателями. Три основные категории: жесткие, полужесткие и нежесткие. Нежесткие дирижабли — известные как блимпы — остаются наиболее распространенным типом сегодня благодаря своей простоте и низкой эксплуатационной стоимости.

История

Концепция дирижабля восходит к أوائل XVIII века. После изобретения тепловоздушного шара в 1783 году французский офицер Жан-Шарль де Мёнье в 1784 году предложил управляемый, удлиненный шар с винтами и рулем. Хотя он никогда не был построен, его чертежи заложили основу для будущих конструкций.

В 1852 году Анри Жиффард стал первым инженером, построившим практический дирижабль. Его водородный аппарат, приводимый в движение 3-л.с. паровым двигателем весом 350 фунтов (160 кг), достиг скромных 6 миль/ч (9 км/ч), но не обладал полной управляемостью.

Прорыв пришел с запуском 1884 года La France, спроектированного Рене Ренаром и Готлибом Кребсом. Этот электрический дирижабль с 9-л.с. воздушным винтом достиг 15 миль/ч (24 км/ч) и доказал возможность навигации.

Военные дирижабли

Немецкий жесткий дирижабль 1895 года, первый Цеппелин, включал два 15-л.с. двигателя и мог крейсерствовать со скоростью 25 миль/ч (42 км/ч). Производство 20 Цеппелинов дало Германии стратегическое преимущество в начале Первой мировой войны.

В ответ Королевский флот развил малые нежесткие блимпы класса B, отличившиеся в обнаружении немецких U-ботов. Термин «блимп» вероятно происходит от класса B плюс «limp» (нежесткий).

Пассажирские дирижабли

В 1920-х и 1930-х годах Британия, Германия и США преследовали крупные жесткие пассажирские дирижабли. США предпочитали гелий за негорючесть, несмотря на дефицит и стоимость. Следовательно, экспорт гелия запретили, заставляя Британию и Германию полагаться на взрывоопасный водород — приведя к нескольким трагическим катастрофам, прекратившим «золотой век».

Альберто Сантос-Дюмон из Бразилии представил первый нежесткий пассажирский дирижабль в 1898 году. Используя колбасообразный шар, складной воздушный мешок (балонет) и мотоциклетный двигатель, он достиг управляемого полета на водороде.

Нежесткие дирижабли 1940-х и 1950-х

После катастроф 1920-х США и союзники переориентировались на блимпы как научные и военные платформы. Блимпы служили ранними радарами раннего предупреждения вдоль восточного побережья США и позже стали неотъемлемыми для разведывательных и исследовательских миссий.

Goodyear, когда-то ведущий производитель блимпов, произвела более 300 единиц в первой половине XX века. Их блимпы в основном поддерживали воздушную разведку армии и флота США.

Современное возрождение нежестких дирижаблей

Сегодня блимпы славятся маркетинговым воздействием, а не обороной. С 1960-х рекламные блимпы — обычно 150 000 куб. футов (4200 куб. м) объема — витают над спортивными событиями и концертами, доставляя зрелищные, низкошумные дисплеи.

Технология ночных билбордов эволюционировала от электромеханических реле до программируемых свето-панелей, питанных бортовыми компьютерами. Эта инновация сделала блимпы предпочтительной средой для ночной уличной рекламы в конце 1980-х и далее.

Сырье

Оболочка смешивает Дакрон, полиэстер, Мейлар или Тедлар с Хайтрел, создавая ламинированную погодостойкую пленку, выдерживающую УФ-излучение. Мешок — тонкий, герметичный полиуретан — меньше оболочки для обеспечения структурной целостности при полном надувании.

Балонеты, обычно из более легкой ткани чем оболочка, поддерживают внутреннее давление. Воздухозаборники канализируют воздух к балонетам.

Гелий — основной подъемный газ, хотя водород иногда используют для исследовательских целей. Авиационный алюминий, заклепленный и покрытый, составляет большинство металлоконструкции, а современные гондолы принимают монококовую конструкцию.

Конструкция

Ядро блимпа состоит из мешка и оболочки. Внутри катаренные шторы поддерживают гондолу, распределяя нагрузки по ткани оболочки. Мешок содержит гелий; поскольку он чувствителен к проколам, он защищен внешней оболочкой.

Балонеты внутри мешка заполнены воздухом для регулировки плавучести при изменении температуры и высоты. Пилот управляет балонетами через воздушные клапаны.

Носовой конус обеспечивает точку привязки и усиливает переднюю секцию против динамического давления. Наземные экипажи используют мачты привязки и носовые линзы для фиксации надутого блимпа, позволяя ограниченное движение с ветром.

Хвостовые поверхности бывают крестообразными (+), X-образными или инвертированными Y, каждая состоящая из неподвижной основной поверхности и меньшей управляемой задней поверхности. Эти легкие оперения (0,9 фунта на кв. фут, 4,4 кг на м²) рулят дирижаблем.

Гондола зеркалит конструкцию обычного самолета, имея мешки с свинцовым дробь для баланса, верхнюю панель управления, дроссели двигателей, управление шагом пропеллеров, регуляторы топлива и температуры, контролы давления оболочки, коммуникационное оборудование и навигационные приборы.

Процесс производства

Оболочка

• Оболочку сшивают или термосварщивают из выкройных панелей ткани. Один слой ориентируют в диагональное направление для усиления прочности.
• Алюминиевая краска защищает внешнюю сторону от солнца после надувания оболочки.
• Катаренные шторы крепят к оболочке похожим образом.
• Мешок собирают из сваренных полос.
• Хвостовые конструкции — легкие металлические балки, покрытые лакокрасочной тканью — крепят к оболочке кабелями после надувания блимпа.

Гондола

• Рама гондолы использует ту же технику лакокрасочной ткани, что и хвост, обеспечивая надежный, но легкий корпус.

Надувание

Надувание — быстрый процесс. Типичный метод включает:

• Распространение оболочки на полу ангара, покрытие пескогра взвешенной сетью.
• Подача гелия из бака 200 000 куб. футов (5700 куб. м) под 2100 psi (14,5 МПа). Сеть поднимается при надувании оболочки.
• Крепление оперен, носового конуса, батенов и клапанов до достижения оболочкой летной высоты.
• Установку гондолы под оболочкой и снятие сети, завершающее оснащение.

Транспортировка

• Не надутые оболочки можно сложить, чтобы занимать менее 1% надутого объема, делая их легкими для транспортировки и хранения.

Контроль качества

Управление блимпом требует специализированного экипажа. Пилоты должны иметь сертификат FAA на самолеты или вертолеты плюс выделенную лицензию на летательные аппараты легче воздуха. В 1995 году менее 30 пилотов во всем мире соответствовали этим строгим критериям. Блимпы часто требуют 24-часового мониторинга; оболочка и балласт инспектируют ежечасно для поддержания равновесия.

Будущее

Поколенческие двигатели — легкие двухтактные авиационные дизели, газовые турбины и даже солнечная энергия — повысят эффективность. Продвинутые носовые и кормовые трастеры, в сочетании с новыми легкими композитами, обещают улучшенную маневренность и сниженный вес. Пентагон и флот США продолжают изучать блимпы для ракетной разведки, радаровых платформ и разведки, указывая на возобновленный стратегический интерес.