Дирижабль

Дирижабль
Тип	Воздушный транспорт
Топливо	Мускульная сила Авиатопливо Дизель Пар

Дирижабль — вид воздушного судна, снабжённого силовой установкой и способного передвигаться в заданном направлении со значительной скоростью в большом диапазоне высот. Дирижабли относятся к аппаратам легче воздуха — баллон, обычно наполняемый гелием вытесняет объём воздуха по весу превышающий совокупный вес дирижабля, что позволяет воздушному судну преодолевать земное притяжение и отрываться от земли.

Описание

Корпус дирижабля представляет собой тело удобно обтекаемой формы, объёмом от 2000 до 200 000 кубических метров, снабжённое стабилизаторами, вертикальными и горизонтальными рулями, в составе системы управления ориентацией, обеспечивающей возможность передвигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков. На дирижаблях устанавливаются мощные моторы (обычно поршневые), приводящие во вращение воздушные винты, создающие тягу. По конструкции корпуса́ дирижаблей делятся на 3 типа: нежёсткие (мягкие), жёсткие, полужёсткие. Строившиеся в 1930-х годах жёсткие дирижабли представляли собой гигантские воздушные корабли с дальностью беспосадочного полёта 10 000-15 000 км, с полезной нагрузкой до 90 тонн (полный вес около 200 тонн). По сравнению с самолётами дирижабли обладают преимуществом — возможностью долго оставаться над определённым районом, так как в тихую погоду они могут держаться в воздухе без затраты горючего, остановив двигатели. Дирижабли целесообразно использовались для дальней разведки над океанами и сопровождения караванов морских судов. Применение дирижаблей в настоящее время весьма ограничено из-за их малой скорости и слабой манёвренности, а также из-за сложности управления ими и эксплуатации их в воздухе и на земле.

Поскольку дирижабль является летательным аппаратом легче воздуха, то он будет «плавать» в воздухе за счёт выталкивающей (подъёмной) силы в соответствии с законом Архимеда, если его средняя плотность равна или меньше плотности атмосферы. Обычно оболочка классического дирижабля наполняется газом легче воздуха (водородом, гелием), при этом грузоподъёмность дирижабля пропорциональна внутреннему объёму оболочки с учётом массы конструкции. В конструкции дирижабля всегда предусмотрена оболочка для размещения газа легче воздуха под давлением. Давление газа внутри оболочки обеспечивает противодействие её смятию давлением внешней атмосферы. На ранних дирижаблях весь газ помещали в оболочке с единым объёмом и простой стенкой из промасленной или лакированной ткани. Впоследствии оболочки стали делать из прорезиненной ткани или других (синтетических) материалов однослойными или многослойными для предотвращения утечек газа и увеличения их срока службы, а объём газа внутри оболочки стали разделять на отсеки — баллоны. В настоящее время применение стеклопластика для изготовления оболочки дирижабля считается перспективным.

Для компенсации влияния метеоусловий и компенсации уменьшения массы аппарата (за счёт расхода топлива для двигателей) на подъёмную силу дирижабля, а также для обеспечения возможности вертикальной посадки , в его состав может быть введена система управления подъёмной силой, в которой может использоваться аэродинамическая подъёмная сила оболочки, возникающая при увеличении угла её атаки, а также путём сжатия атмосферного воздуха закачкой и хранения его в баллонетах внутри оболочки или путём выпуска его из баллонетов. Кроме того, в состав оболочки обязательно включаются газовые (для несущего газа) предохранительные клапаны (для предупреждения разрыва оболочки из-за увеличения растягивающих оболочку сил при увеличении высоты полёта и при увеличении в ней температуры), а также предохранительные воздушные клапаны на воздушных баллонетах. Газовые клапаны открываются только после того, когда полностью опорожнятся воздушные баллонеты. Альтернатива газовым клапанам — система закачки части рабочего газа в металлические баллоны для хранения на борту в сжатом состоянии.

Кроме оболочки, гондол и двигателя в конструкции классического дирижабля предусмотрена обычно простейшая гравитационная и аэродинамическая система управления ориентацией и стабилизацией аппарата. Гравитационная система может быть как пассивной, так и активной. Пассивная гравитационная стабилизация осуществляется по тангажу и крену даже при нулевой скорости полёта, если гондола установлена ниже (в нижней части) оболочки. При этом, чем больше расстояние между оболочкой и гондолой, тем больше устойчивость аппарата к возмущающим воздействиям. Активная гравитационная стабилизация и ориентация обычно осуществлялась по тангажу путём перемещения вперёд или назад (вдоль продольной оси аппарата) некоторого груза или балласта (причём, чем жёстче конструкция дирижабля, тем управляемость лучше). Аэродинамическая же стабилизация и ориентация аппарата осуществляется по тангажу и курсу (рысканию) при помощи хвостового оперения (аэродинамических стабилизаторов и рулей) только при значительной скорости его полёта. При незначительной скорости полёта эффективность аэродинамических рулей недостаточна для обеспечения хорошей манёвренности аппарата. На современных дирижаблях всё чаще применяется активная автоматическая система ориентации и стабилизации по трём его строительным осям, где в качестве исполнительных органов системы применяются поворотные винтовые движители (в Кардановом подвесе).

Самые первые дирижабли приводились в движение паровым двигателем или мускульной силой. В 1880-х годах были впервые применены тяговые электродвигатели. С 1890-х стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания. На протяжении XX века дирижабли оснащались практически исключительно ДВС — авиационными и, значительно реже, дизельными (на некоторых цеппелинах и некоторых современных дирижаблях). В качестве движителей в этих случаях используются воздушные винты. Стоит также отметить крайне редкие случаи применения турбовинтовых двигателей — в дирижабле GZ-22 «The Spirit of Akron» и советском проекте «Д-1». В основном подобные системы, равно как и турбореактивные, остаются лишь на бумаге. В теории, в зависимости от конструкции, часть энергии подобного двигателя может быть использована для создания реактивной тяги.

В отличие от современных, крупные классические дирижабли 1930‑х годов практически не были приспособлены к посадке на не оборудованную площадку, как это может сделать, например, вертолёт. Данные эксплуатационные ограничения вызваны несоизмеримостью управляющих воздействий и ветровых возмущений, то есть из-за недостаточной манёвренности. С вершины причальной мачты сбрасывали гайдроп, который прокладывали по земле по ветру. Дирижабль подходил к мачте с подветренной стороны, и с его носа также сбрасывали гайдроп. Люди на земле связывали эти два гайдропа, и затем лебёдкой дирижабль подтягивали к мачте — его нос фиксировался в стыковочном гнезде. Причаленный дирижабль может свободно вращаться вокруг мачты, как флюгер. При взаимодействии дирижаблей с флотом использовались специальные авианосцы, оборудованные причальными мачтами.

Известные виды

Конструктивно дирижабли разделены на три основные типа: мягкие, полужёсткие и жёсткие.

Мягкий и полужёсткий — в дирижаблях мягкого и полужёсткого типа оболочка для несущего газа мягкая, которая приобретает требуемую форму и относительную жёсткость только после закачки в неё несущего газа под определённым давлением. Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней (как правило) части оболочки металлической (в большинстве случаев на всю длину оболочки) килевой фермы. (Наиболее известные полужёсткие дирижабли: «Италия», «Норвегия».) Килевая ферма состояла из стальных шпангоутов треугольной формы, соединённых стальными же продольными стрингерами. Спереди к килевой ферме было прикреплено носовое усиление, представлявшее собой стальные трубчатые фермы, скреплённые поперечными кольцами, а сзади — кормовое развитие. К килевой ферме снизу подвешены гондолы: в одной располагались рубка управления и пассажирские помещения, в трёх мотогондолах — двигатели. В дирижаблях мягкого типа неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами — мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух. В дирижаблях полужёсткого типа (кроме избыточного давления несущего газа) дополнительную жёсткость оболочке придаёт килевая ферма.

Жёсткий тип — в жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивалась металлическим (реже — деревянным) каркасом, обтянутым тканью, а газ находился внутри жёсткого каркаса в мешках (баллонах) из газонепроницаемой материи. Жёсткие дирижабли имели ряд недостатков, вытекавших из особенностей их конструкции: например, посадка на неподготовленную площадку без помощи с земли была чрезвычайно трудна, и стоянка жёсткого дирижабля на подобной площадке, как правило, заканчивалась аварией, так как хрупкий каркас при более-менее сильном ветре неминуемо разрушался, ремонт каркаса и замена его отдельных частей требовали значительного времени и опытного персонала, поэтому стоимость жёстких дирижаблей была очень высока.

Применение

Дирижабль имеет как значимые плюсы, так и существенные минусы. Из плюсов: большая грузоподъёмность, высокая выживаемость экипажа (при крушении дирижабля люди могут с большей вероятностью выжить, чем при аварии вертолёта или другого воздушного аппарата), более высокая надёжность и безопасность, чем у самолётов и вертолётов в целом, меньший, чем у оных, удельный расход топлива. Нельзя не отметить и большую длительность нахождения в воздухе, которая сможет измеряться неделями. Дирижаблю не требуется взлётно-посадочной полосы (но зато требуется причальная мачта) — более того, он может вообще не приземляться, а просто зависнуть над землёй (что, впрочем, осуществимо только при отсутствии сильного бокового ветра. Однако и минусов может найтись достаточно. В первую очередь это относительно малая скорость по сравнению с самолётами, вертолётами, экранопланами и даже скоростным наземным транспортом (как правило до 160 км/ч) и низкая манёвренность — в первую очередь из-за малой эффективности аэродинамических рулей в канале курса при малой скорости полёта и из-за малой продольной жёсткости оболочки. Зависимость от погодных условий (особенно при сильном ветре) вместе со сложностью приземления из-за низкой манёвренности создают неблагоприятный для управления дирижаблем дуэт. Низкая надёжность и незначительная долговечность оболочки существенно осложнят эксплуатацию. Также стоит упомянуть высокую сложность обслуживания дирижабля (особенно крупногабаритного). Как правило, для современных малых дирижаблей требуется так называемая причально-стартовая команда, составляющая от 2 до 6 человек. Американские военные дирижабли 1950-1960-х годов требовали усилий около 50 матросов для надёжной посадки, и поэтому после появления надёжных вертолётов они были сняты с вооружения.

В условиях постапокалипсиса использования дирижабля может сопровождаться рядом проблем. Самый главный из них — им действительно трудно управлять. В полёте классический дирижабль обычно управляется одним или двумя пилотами, причём первый пилот в основном поддерживает заданный курс аппарата, а второй пилот непрерывно следит за изменениями угла тангажа аппарата и вручную с помощью штурвала либо стабилизирует его положение, либо изменяет угол тангажа по команде командира. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты или поворотом мотогондол — движители тогда тянут его вверх или вниз. Из-за ограниченной скорости и маневренности при таких размерах дирижабль может стать отличной мишенью для всех, кто способен атаковать воздушную цель: летающие монстры, люди с тяжёлым вооружением и прочие, кто имеет возможность добраться до вас и сбить. Дирижабли не то чтобы бронированы, так что сбить его будет не особо сложно. Утешает что даже при падении аппарата с большой высоты есть шансы на выживание. Такого рода транспорт может использоваться для путешествий по воздуху, он обычно достаточно грузоподъемный и способен находиться очень долго в воздухе потребляя при этом меньше драгоценного топлива. Если его надлежащим образом оборудовать то его можно превратить в эдакое летающее убежище, но при условии что вас мало что может сбить. В неблагоприятную же погоду придётся спускаться с небес на землю и проводить некоторое время на земле. Поэтому внимательно следите за погодой. Учтите что для обслуживания дирижабля нужна команда квалифицированных специалистов —берегите их, если вы их найдёте.

Местонахождение

Дирижабли редко где используются, обычно это крупные города некоторых стран. Большую часть времени они зависают в воздухе, в остальное время они хранятся в специальных ангарах аэродромов. Эти ангары очень большие, так что выявить их будет несложно. Перед использованием этого летательного средства удостоверьтесь что он в работоспособном состоянии.

Интересные факты

• На первых дирижаблях полезный груз, экипаж и силовую установку с запасом топлива помещали в гондоле. Впоследствии двигатели были перенесены в мотогондолы, а для экипажа и пассажиров стала выделяться пассажирская гондола.
• В конце XX века возобновился интерес к дирижаблям: теперь вместо взрывоопасного водорода применяется инертный гелий, получение которого стало относительно дешёвым с развитием техники. Тем не менее до сих пор сфера их применения остаётся весьма ограниченной: рекламные, увеселительные полёты, наблюдение за дорожным движением и тому подобные. Существует несколько проектов возрождения во многих странах Европы, в США, а также в России.
• Существуют также беспилотные дирижабли. В настоящее время они используются для высотного видеонаблюдения. В состав оснащения входят бортовые камеры, которые позволяют производить круглосуточный мониторинг территорий. Одним из очевидных преимуществ дирижабля БПЛА над своим аэродинамическим собратом является отсутствие тенденции дирижаблей к немедленному падению на землю в случае возникновения у беспилотной машины технических неисправностей. Это тенденция особенно полезна именно БПЛА, ведь согласно статистике, приведённой в докладе Исследовательской службы Конгресса США (Congressional Research Service), БПЛА имеют в 100 раз большую вероятность разбиться, чем обычные пилотируемые машины (наземный оператор не всегда в состоянии быстро отреагировать на нештатную ситуацию). Небольшие радиоуправляемые дирижабли также используются в качестве летающих рекламных реплик различных предметов. Например, 1:1 по размеру модель автомобиля. Такие дирижабли популярны на выставках, а также во время спортивных мероприятий на закрытых стадионах. Предполагается, что беспилотные стратосферные дирижабли на солнечной энергии смогут длительное время находиться на высоте порядка 30 км и обеспечивать наблюдением и связью очень большие территории, оставаясь при этом малоуязвимыми для средств ПВО; такие аппараты будут во много раз дешевле спутников.

Беспилотный дирижабль

Дирижабль в постапокалипсисе