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 (рис. 1): 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 (1 на рис. 2) 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 (2). 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 (3). 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 (4), оснащённый электродвигателем и гальваническими элементами, а в 1884 — Д. «Франция» Ш. Ренара и А. Кребса объёмом около 2 тысяч м3 (5); 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 (6), 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 (7) 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 (8), купленный военным ведомством. Годом раньше А. Сантос-Дюмон на Д. №6 своей конструкции (9) 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 (10) и «Гигант» объёмом около 21 тысячи м3, длиной 114 м (11). 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 (12). 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 (13). 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 .(14). 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 (15) 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 (16). 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» (17), 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 (18). 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» (19) 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 (20). 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 (21). 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 (22). 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 (23), 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 (см. таблицу 2). 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» (24), 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» (25), 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 (27). 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 (28). 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 (29), 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. (30 и 31). Продолжаются изыскания конструкций геликостатов (см. Гибридный летательный аппарат). В России выполняются исследования перспективных Д. различного назначения.