Rambler's Top100

Дирижабль - реальность и мифы

В нашей стране, особенно московские дирижаблестроительные компании типа «Авгуръ-Аэросистемы» и др., пытаются реанимировать строительство дирижаблей, вплоть до создания дирижабельного флота в России - см. заметку в газете «Гудок» от 19.12.06 г. Однако, еще в конце 80-х годов прошлого века, ЦАГИ, ГОСНИИГА и др. авиационные НИИ на основе расчетов, исследований сделали заключение о бесперспективности развития дирижаблей, особенно средних и крупных - см. журнал «Промышленный транспорт», №1, 1987 г.

Автор данной статьи, кандидат технических наук в области конструкции и проектирования летательных аппаратов, Филимонов А.И. имеет целью предостеречь тех, кто принимает решение о строительстве дирижаблей, об ошибочности принятия такого решения.

Если обратиться к энциклопедии, то там можно найти определение дирижабля как управляемого аэростата с двигателем, где аэростат, в свою очередь, - летательный аппарат (ЛА) легче воздуха, использующий для полета легкие газы: водород, гелий или горячий воздух, которыми наполняется оболочка аэростата.

Чтобы обеспечить минимальное сопротивление в горизонтальном полете, дирижаблю была придана в основном так называемая «сигарообразная», цилиндрическая форма оболочки.

Наиболее интенсивное развитие дирижабли получили в первой половине прошлого века. Многочисленные дирижаблестроительные фирмы в Англии, Германии, Италии, СССР, США и Франции разрабатывали и строили дирижабли грузоподъемностью от нескольких тонн до нескольких десятков тонн, а в Германии и США были построены дирижабли грузоподъемностью около 100 тонн (Гинденбург, «Акрон», «Мэкон»). Полезная нагрузка таких дирижаблей составляла около 20 тонн, остальная часть уходила на топливо, снаряжение и экипаж, который насчитывал до 50 человек. При этом дальность полета достигала 10-15 тыс. км. Габариты таких дирижаблей доходили до 245 м в длину и 40 м в диаметре.

С увеличением грузоподъемности и, как следствие, габаритов в геометрической прогрессии возрастала концептуальная проблема дирижаблей - это парусность, прямо зависящая от наветренной площади корпуса дирижабля и скорости ветра. Так, например, уже при скорости ветра 10 м/сек, на боковую часть дирижабля Гинденбург действовала нагрузка 40... 50 тонн.

В этих случаях, чтобы спасти дирижабль от разрушения, необходимо было «прятать» его в огромное закрытое помещение - эллинг или отпускать его в дрейф по воле ветра с экипажем на борту с непредсказуемыми последствиями.

Другая концептуальная проблема дирижабля - обеспечение устойчивости (стабилизации) и управляемости на взлете и посадке, где он оказывается беспомощным, особенно при наличии ветра и турбулентности воздуха. Здесь хвостовое оперение, обеспечивающее стабилизацию и управление, оказывается не эффективным при малых скоростях полета. Попытки обеспечить стабилизацию и управляемость за счет тяги винтов силовых установок также оказываются малоэффективными, так как их расположение (снизу корпуса на гондоле) по отношению к огромному корпусу дирижабля не обеспечивает управление тягой по величине и направлению. Указанная проблема усугубляется еще и тем, что у больших дирижаблей, независимо от их формы, на корпусе возникает огромная аэродинамическая подъемная сила, которую практически также нечем управлять и стабилизировать.

Следующая немаловажная проблема — это обеспечение необходимой прочности конструкции. Дело в том, что дирижаблю отпущен очень малый лимит массы конструкции на 1 м3 аэростатического объема (всего 0,5...0,6 кг), что не обеспечивает необходимой удельной прочности, т.е. здесь возникает барьер прочности, который практически невозможно преодолеть. Из-за этого ограничения и вышеназванным причинам погибли многие совершенные средние и крупные дирижабли.

Для крупных дирижаблей возникает еще проблема компоновки силовых установок. Размещенные снизу винтомоторные установки на гондоле создают в продольной плоскости огромные моменты (на кабрирование), на компенсацию которых требуются огромные затраты. Размещение же силовых установок сзади корпуса или с боков приводит к отрицательному взаимодействию винтов и воздушных потоков, обтекающих корпус дирижабля.

И последнее, из реальности: для того, чтобы осуществлять эксплуатацию, обслуживание и ремонт, дирижаблям нужны оборудованные дирижаблепорты, причальные мачты, эллинги и другое сложное наземное хозяйство. Так для дирижабля грузоподъемностью 100 тонн необходим эллинг длиной около 250-300 м, высотой и шириной 50-60 м. Естественно, это ведет к затратам во много раз превышающим стоимость дирижабля.

Однако, несмотря на указанные не решаемые в классическом дирижабле проблемы, многие зарубежные и российские фирмы продолжают работать над проектами средних и крупных дирижаблей, уповая на то, что современные достижения науки и техники позволят решить проблемы классического дирижабля. Однако это миф, который опровергается реальностью. Так в начале 90-х годов прошлого века разрушился на привязи так называемый термоплан, построенный на Ульяновском авиационном комплексе по проекту ОКБ Московского авиационного института и предназначенный для перевозки тяжелого нефтяного и газового оборудования. Причина: парусность, отсутствие устойчивости и управляемости, отсутствие возможности управления большой аэродинамической подъемной силой, низкая удельная прочность, плохая компоновка силовой установки.

По причине низкой удельной прочности конструкции в недавнем прошлом рухнул прямо в сборочном стапеле дирижабль грузоподъемностью 160 тонн немецкой фирмы Kargolifter.

Существует другой миф в отношении дирижабля, что перевозка грузов и пассажиров намного дешевле перевозки авиационным транспортом.

Если взять для сравнения по транспортной эффективности дирижабль «Мэкон» (взлетная масса 200 тонн, перевозимый груз 19 тонн на дальность 9000…14000 км при расходе топлива 60 тонн) и транспортный самолет ИЛ-76 (взлетная масса 157 т, перевозимый груз 40 т на дальность 5000 км при затрате топлива 47,6 т), то полезная весовая отдача дирижабля равна 19/200 = 0,095, самолета 40/157 = 0,254, а удельная производительность:

Таким образом, самолет, по сравнению с дирижаблем, по весовой отдаче превосходит в 2,5 раза, а по удельной производительности практически не уступает. Как видно миф о высокой экономичности дирижабля оказывается надуманным.

Чтобы решить указанные проблемы, многие как зарубежные, так и российские фирмы обратились к так называемым гибридным дирижаблям, т.е. к соединению в одном ЛА дирижабля и вертолета, или дирижабля и самолета.

Типичным примером гибридного дирижабля является так называемый вертостат (геликостат), состоящий из дирижабля и вертолета. Этот ЛА тяжелее воздуха, дополнительная подъемная сила, кроме аэростатической, создается вертолетными винтами (2 или 4). Здесь решается проблема устойчивости и управляемости, однако остальные проблемы дирижабля остаются и даже добавляется проблема надежности при отказе какой-либо силовой установки. По этой причине потерпел авиакатастрофу построенный и проходивший летные испытания вертостат «Пясецки Аэркрафт» (США).

В настоящее время существует множество проектов гибридных дирижаблей, однако они не выходят за рамки расчетов, исследований и моделей-аналогов.

Автор данной статьи более двух десятков лет занимается созданием ЛА, в котором были бы воплощены лучшие свойства дирижабля, самолета, вертолета и даже аппарата на воздушной подушке при исключении из него проблем и недостатков дирижабля и указанных ЛА. С помощью Всевышнего удалось создать такой ЛА.

 

Автор проекта  безаэродромного самолета
к.т.н. /А.И Филимонов/


© ОАО "ТЮМЕНЬЭКОТРАНС", 2003