на какую высоту поднимается дирижабль

ДИРИЖАБЛИ НАБИРАЮТ ВЫСОТУ

В. ГОЛУБЯТНИКОВ, директор ФГУП «Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики».

У стратодирижаблей есть по крайней мере два достоинства по сравнению с космическими аппаратами. Во-первых, аппаратуру, установленную на стратодирижабле, сравнительно легко поменять или отремонтировать. Для этого достаточно посадить дирижабль на землю, на что уходит всего несколько часов при самых минимальных затратах. Аппаратуру же, установленную на спутнике, поменять практически невозможно, и за те 10-15 лет, в течение которых длится его эксплуатация, она, конечно, устаревает. А стратодирижабль регулярно приземляется (в это время на небесное дежурство заступает дирижабль-дублер), и в приспособленном ангаре его осматривают, ремонтируют и при необходимости заменяют бортовую аппаратуру. Во-вторых, дирижабль экологически чист. Технология использования солнечной энергии и других источников без вредных выбросов в атмосферу делает платформу на базе стратосферного дирижабля дружественной к окружающей среде. По завершении эксплуатации воздухоплавательные комплексы утилизируются, как обычная авиационная техника, практически без отходов. Отслужившие же свой срок спутники, как правило, превращаются в зачастую опасный космический мусор.

Реализация концепции стратодирижаблей, насчитывающей без малого тридцать лет, долгое время сдерживалась отсутствием материалов для оболочки. Кроме того, нужно было решить, как обеспечить двигатели дирижабля и установленную на платформе аппаратуру энергией. Сейчас многие трудности удалось преодолеть. Хотя построить стратосферный дирижабль пока никому не удалось, но уже проводятся испытания прототипов беспилотных дирижаблей в США, Корее, Японии, Великобритании, Израиле, ряде европейских стран.

Развитие стратосферного воздухоплавания идет примерно в одном направлении. Различия касаются частностей, но и они представляют большой интерес. Рассмотрим достижения дирижаблестроителей различных стран.

В августе 2003 года начались испытания мембранных материалов и корпуса воздушного корабля. Объектом испытаний служил дирижабль, оснащенный двумя электромоторами, приводившими в движение винты. В рамках испытаний были успешно выполнены три автономных геостационарных полета по 20 минут на высоте 4 км. С сентября по ноябрь 2004 года 47-метровый прототип дирижабля поднялся на высоту 16 км, где были успешно протестированы оболочка и телекоммуникационное оборудование.

Американское Ракетно-оборонное агентство (MDA) пять лет назад на конкурсной основе предложило компаниям «Worldwide Aeros» и «Lockheed Martin» создать стратосферную платформу грузоподъемностью 25 т, которая находилась бы на заданной высоте в течение года. По замыслу военных дирижабли должны будут осуществлять мониторинг воздушного пространства и обнаруживать баллистические ракеты, направляющиеся в сторону США. Над территорией страны предполагалось «раскрыть зонтик» из 12 стратодирижаблей.

Специалисты из «Worldwide Aeros» после тщательного анализа и расчетов пришли к выводу, что при современном уровне технологий возможно запустить на 40-дневное дежурство стратодирижабль лишь с 3 т полезной нагрузки на борту. Возможно, эти неутешительные результаты послужили причиной того, что дальнейшие работы были поручены корпорации «Lockheed Martin».

Американцы трудятся и над проектом телекоммуникационного стратодирижабля. В 2004 году компания «Sanswire», занимающаяся сетями связи, запустила проект геостационарного стратодирижабля Sanswire Stratellite, который удешевит весь спектр телекоммуникационных услуг и позволит компании удерживать лидирующие позиции на рынке.

В качестве полезной нагрузки массой 2 т на борту будут находиться станции беспроводного доступа в Интернет, работающие в диапазоне 5,8 ГГц. Там установят еще оборудование для ретрансляции сигналов сотовой связи третьего поколения и цифрового телевидения.

Партнером связистов выступает фирма «Telesphere», которая работает над созданием дирижабля нетрадиционной формы, напоминающей крыло самолета. Несколько месяцев назад Испытательный центр ВВС США дал разрешение на летные испытания двух прототипов дирижаблей Sanswire Stratellite.

Если проект окажется успешным, то эксплуатация 10 геостационарных стратодирижаблей будет гораздо более рентабельной, чем 14 000 наземных ретрансляторов, охватывающих сейчас ту же территорию.

Сейчас летает 18-метровый прототип SA-60. Непосредственно в полете испытываются антенные комплексы нового поколения, которые и будут полезной нагрузкой.

Все проектные работы по стратодирижаблю ведет крупная швейцарская аэрокосмическая компания «Straxx», которой руководит инженер и предприниматель иранского происхождения Камаль Алави.

Беспилотный 70-метровый стратодирижабль X-Station будет обеспечивать себя энергией с помощью солнечных батарей днем и водородных элементов ночью. Для маневрирования в условиях стратосферных ветров инженеры решили установить на корпусе стратодирижабля четыре огромных пропеллера с приводом от электродвигателей.

Предполагается, что эта высотная платформа обеспечит связь на всей территории Швейцарии и позволит жителям страны получать по символическим ценам доступ в Интернет, а также сигналы цифрового радио и телевидения. Комплексная бортовая аппаратура, кроме того, будет контролировать воздушное и наземное пространство и вести метеонаблюдения.

Уже в 2008 году прототип стратодирижабля X-Station должен начать испытательные полеты. Планируется, что «в связке» с дирижаблем будет работать маленький беспилотный самолет, который сыграет роль «мини-шаттла». На нем смонтируют бортовое оборудование платформы, и при возникновении неисправности самолет отцепится от стратодирижабля и спустится на землю, а затем полетит с исправленными или обновленными модулями к высотной платформе и «прицепится» к ней на рабочей высоте. Это дешевле, чем опускать дирижабль.

В рамках VI программы Европейского сообщества идет работа над проектом CAPANINA, в цели которого входит создание надежной и дешевой информационной инфраструктуры в зонах бедствий, военных конфликтов, а также в странах «третьего мира».

Руководит проектом команда Йоркского университета (Великобритания), а воздушные суда планируется строить в Японии.

На платформах CAPANINA наряду с комплексом телекоммуникационного оборудования установлены лазерные передатчики, созданные в Германии: они обеспечат передачу данных от одного стратодирижабля к другому со скоростью несколько гигабит в секунду, а также позволят обмениваться данными с космическими аппаратами.

Планируется в течение ближайших трех лет довести грузоподъемность дирижабля до 2 т и обеспечить стабильный канал передачи данных с борта стратодирижабля KARI как в пункты на земле, так и на орбитальные спутники.

В Израиле проектом стратосферного дирижабля SPA занимается одно из подразделений концерна «Israel Aircraft Industries Ltd (IAI)», специализирующегося на ракетной технике и системах управления. C помощью SPA планируется обеспечить наблюдение за участком поверхности Земли диаметром 1000 километров.

Министерство обороны Израиля, выступающее заказчиком платформы SPA, считает эту систему наиболее действенным средством противоракетной обороны и разведки.

В нашей стране работы по созданию стратосферного дирижабля ведутся с конца 1970-х годов на базе нынешнего Долгопрудненского конструкторского бюро автоматики (ДКБА). Основные исследования идут в области новых, прежде всего композиционных, конструкционных материалов, обеспечивающих необходимую прочность и жесткость аппарата достаточно больших размеров. Сейчас уже созданы такие материалы, а также легкие материалы с малой газопроницаемостью для оболочек.

БСП, работающая на высоте 19-21 км в течение полугода, отклонится от расчетной точки не более чем на 500 м. Когда «вахта» БСП подойдет к концу, то, перед тем как он приземлится, на земле развернут быстровозводимый эллинг с пневматическим каркасом, в котором можно провести техническое обслуживание и ремонт дирижабля и бортового оборудования. После повторного старта эллинг демонтируют и перевезут к месту посадки другого дирижабля.

Несмотря на разнообразие проектов стратодирижаблей, в их основе лежат основополагающие принципы физики и достижения современной науки. А стратосферные беспилотные платформы, возможно, только первый шаг человечества к экстремальному воздушному туризму и многим другим неведомым пока перспективам.

Россия включилась в гонку по созданию стратосферных беспилотных платформ и может находиться среди ее лидеров. Не исключено, что отечественный стратодирижабль сделает нашу страну родиной не только космонавтики, но и аэронавтики. По крайней мере, воздухоплавательная индустрия имеет достаточный ресурс для работы на перспективу.

Иллюстрации предоставлены Долгопрудненским КБ автоматики.

Источник

17200 часов на дирижабле

История «Графа Цеппелина» LZ 127 (нем. Graf Zeppelin), одного из крупнейших и наиболее передовых дирижаблей в мире, началась в 1928 году.

Воздушный корабль был назван в честь немецкого пионера дирижаблей жесткой системы графа Цеппелина. Его постигла самая счастливая судьба из всех существовавших жестких дирижаблей.

Девять лет этот корабль использовался по назначению, провел в воздухе около 17200 часов, совершил 590 полётов в разные страны мира, преодолел почти 1,7 млн. км, перевез 13110 пассажиров и около 70 т грузов и почты; при этом он 143 раза пересёк Атлантический океан и 1 раз — Тихий.

Длина дирижабля составляла 236,6 м, максимальный диаметр — 30,5 м, объём — 105 000 м³, несущий газ (водород) размещался в 17 отсеках. Силовая установка состояла из 5 моторов «Майбах» VL II мощностью 530 л.с. каждый.

От других дирижаблей он отличался тем, что для работы двигателей наряду с жидким использовалось и газообразное горючее (блау-газ), которое обладало плотностью близкой к воздушной, а теплотворная функция была значительно выше, чем у бензина. Это выгодное решение способствовало увеличению дальности перелетов и избавляло от необходимости затяжелять дирижабль по мере выработки топлива (затяжеление дирижаблей осуществлялось путем выпуска части несущего газа, что создавало ряд экономических и пилотажных неудобств). Кроме того, естественно, что применение этого газа вело к меньшей нагрузке на каркас, в отличие от той, которая имела место при установке многочисленных баков с бензином.

Блау-газ находился в 12 отсеках в нижней трети каркаса дирижабля, объём которых мог быть доведён до 30 000 м³ (для водорода в таком случае оставалось 105 000 м³—30 000 м³ = 75 000 м³). Бензин брался на борт в качестве дополнительного топлива.

Полезная нагрузка дирижабля составляла порядка 25 т (при заполнении водородом мешков, предназначенных для блау-газа — около 55 т), максимальная скорость — 128 км/ч, крейсерская — около 115 км/ч. Дальность полёта — более 10 000 км. Экипаж насчитывал 40—45 человек.

В передней части снизу к корпусу дирижабля крепилась передняя гондола, длина которой составляла 40 м, ширина — 6 м и максимальная высота — 2,25 м (самая большая в истории дирижаблестроения гондола).

Управление дирижаблей осуществлялось из рубки, которая находилась в передней части гондолы, за ней — служебные и далее — пассажирские помещения. По комфортабельности LZ 127 значительно превосходил тогдашние (а в некоторых отношениях и современные) самолёты.

Источник

Возрождение дирижаблей. Дирижабли как важная часть вооружённых сил XXI века

В одной из недавних статей были рассмотрены дирижабли и аэростаты как средство обеспечения зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) возможностью поражения низколетящих целей на большом удалении, без привлечения самолётов военно-воздушных сил (ВВС). Однако возможности дирижаблей не исчерпываются только радиолокационной разведкой, в связи с чем появилось желание рассмотреть это направление подробнее.

История вопроса

Считается что дирижабль, управляемый мускульной силой, был изобретён в XVIII веке французским математиком и дивизионным генералом Жаном Батистом Мари Шарлем Мёнье. Своё развитие дирижабли получили спустя полвека, когда появились паровые, а затем и электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания. Пика развития дирижабли достигли в период между двумя Мировыми войнами, когда появились дирижабли гиганты, типа модели «Граф Цеппелин», способной перевозить до 25 тонн груза на расстояние более 10 000 км.

Ещё большими возможностями обладал дирижабль «Гинденбург», способный перевозить груз массой 100 тонн. К сожалению, именно катастрофа, произошедшая 6 мая 1937 года с «Гинденбургом», ознаменовала закат эры дирижаблей.

Главной проблемой дирижаблей того времени было то, что их ёмкости заполнялись взрывоопасным водородом. С учётом того, что гарантировать отсутствие утечки столь летучего и горючего вещества на всём сроке службы не представляется возможным, катастрофа была предопределена.

Технически в 1937 году уже был получен негорючий гелий, однако его выработку в промышленных масштабах смогли освоить только США, которые отказали в его поставках Германии, производившей крупнейшие дирижабли. Существуют и конспирологические теории о том, что катастрофы дирижаблей явились следствием конкуренции с производителями самолётов. Однако наиболее вероятным выглядит то, что на горизонте маячила большая война, при всех преимуществах дирижаблей их «боевые» возможности существенно уступали возможностям самолётов, что и предопределило преимущественное развитие последних. Вкладывать значительные средства в получение дорогого (даже сейчас) гелия в условиях предвоенного времени вряд ли было оправданно.

Возврат к дирижаблям. Проекты стран Запада

Тем не менее, история движется по спирали, и в XXI веке присутствует определённый интерес к возрождению строительства дирижаблей на новом технологическом уровне. Компаниями разработчиками и ВВС рассматривается несколько направлений строительства перспективных дирижаблей. Во-первых, это дирижабли, предназначенные для размещения средств разведки и связи, во-вторых, это транспортные дирижабли-гиганты, способные перевозит сотни тонн грузов на огромные расстояния.

В 2005 году небезызвестное агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA объявило об открытии программы строительства сверхтяжёлого транспортного дирижабля «Walrus» с грузоподъёмностью от 500 до 1000 тонн и дальностью полёта до 22 тысяч километров.

В рамках программы создания сверхтяжёлого дирижабля упомянутое агентство DARPA выдало грант в 3 миллиона долларов США компании Lockheed Martin. Субподрядчик компании Lockheed Martin – компания Worldwide Aeros Corp предложила проект дирижабля Aeroscraft. Компания Worldwide Aeros Corp планировала построить дирижабль Aeroscraft в трёх версиях, модель ML866 грузоподъемностью 66 тонн, модель ML868 грузоподъемность 250 тонн и модель ML86X грузоподъемностью 500 тонн.

К сожалению, им удалось создать лишь дирижабль-прототип Dragon Dream длиной в 81 метр и объемом в 17 тысяч кубических метров. В 2015 году обрушилась часть крыши ангара, в котором базировался прототип Dragon Dream, что привело к его разрушению и свёртыванию работ. К слову, компания Worldwide Aeros Corp была основана в 1992 году нынешним генеральным директором и главным инженером Игорем Пастернаком, который приехал в Америку из Украины после развала СССР.

Первый полёт дирижабля Dragon Dream

Очевидно, что создание дирижаблей грузоподъёмностью 500-1000 тонн потребует решения огромного количества сложных технических задач. С учётом того, что отрасль дирижаблестроения пребывает в забвении достаточно продолжительное время, на пути к созданию дирижаблей сверхбольшой грузоподъёмности должны быть поэтапно построены образцы меньшей грузоподъёмности.

Одним из реализованных проектов является дирижабль Airlander 10 спроектированный и изготовленный британской компанией Hybrid Air Vehicles. Дирижабль «Airlander 10» является гибридным – использует аэродинамическую подъёмную силу при подъёме и затем находится в воздухе за счёт наполненного гелием объёма. Его длина составляет 92 метра, грузоподъёмность десять тонн. Крейсерская высота полета дирижабля составляет 6 100 м, крейсерская скорость 148 км/ч. Он может находиться в полете до двух недель в беспилотном режиме и около пяти дней с экипажем.

Изначально дирижабль разрабатывался для армии США по программе LEMV для ведения разведки и наблюдения в интересах наземных войск. Однако в 2013 году армия США отказалась от данного дирижабля, предположительно из-за его высокой стоимости. В дальнейшем проект развивался как коммерческий, обновлённая версия дирижабля совершила несколько полётов, однако в 2017 году дирижабль Airlander 10 оторвался от причальной мачты и был полностью разрушен в результате удара о взлётное поле.

Американская компания JP Aerosapce разрабатывает стратосферный дирижабль Ascender, предназначенный для запуска космических ракет-носителей, с высоты порядка 50-60 километров. Несмотря на то, что сама концепция вызывает много вопросов, полученные наработки могут быть использованы для создания дирижаблей с более реалистичными сценариями применения, например, используемых в качестве ретрансляторов связи или носителей средств высотной разведки.

С высоты 50-60 километров дальность видимости составит почти 1000 км, что позволит осуществлять разведку в глубине территории противника, не нарушая его границ. Указанные высоты вполне досягаемы для аппаратов легче воздуха – в 2009 году исследовательский беспилотный шар BU60-1, разработанный Агентством аэрокосмических исследований Японии, поднялся на высоту 53 километра.

Дирижаблестроение в России

Другой перспективный беспилотный дирижабль, «Беркут», должен быть способен подниматься на высоту 20-23 километра и оставаться в воздухе до полугода. Большая продолжительность полёта должна обеспечиваться за счёт отсутствия экипажа (беспилотный дирижабль) и системе энергоснабжения от солнечных батарей. Основные предполагаемые задачи дирижабля «Беркут» – обеспечение ретрансляции связи и высотная разведка.

Дирижабли являются достаточно уязвимой платформой в случае конфликта с высокотехнологичным противником из-за своих огромных размеров и низкой скорости полёта, что, впрочем, никак не приуменьшает их роль как средства предупреждения об атаке низколетящими средствами воздушного нападения (СВН). Легко уязвимыми целями можно считать и любые крупные стационарные объекты, например, такие, как РЛС станций предупреждения о ракетном нападении, что вовсе не повод от них отказываться.

В случае, если разработка дирижаблей грузоподъёмностью 500-1000 тонн будет успешно реализована, они также могут стать важнейшим элементом логистической системы современных вооружённых сил, объединив в себе преимущества транспортных самолётов, вертолётов и кораблей. В этом случае уязвимость платформы может компенсироваться выбором оптимальных маршрутов полёта для избегания столкновения с силами противника.

Дирижабли в локальных конфликтах

Можно предположить, что крайне важную роль дирижабли могут сыграть в локальных конфликтах против противника, не обладающего современными средствами противовоздушной обороны (ПВО).

Одной из глобальных проблем современных ВВС является высокая стоимость не только самолётов и вертолётов, но и высокая стоимость их эксплуатации.

В результате локальные войны против боевиков, самым современным вооружением которых могут быть противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) и переносные зенитно-ракетные комплексы (ПЗРК), становятся финансово неподъёмными даже для сверхдержав, что подтверждается опытом СССР и США в Афганистане. Можно не сомневаться, что расходы на авиационную поддержку сирийских правительственных войск также влетают России в «копеечку».

Каким образом применение дирижаблей может повлиять на ситуацию? В материале Боевые «Гремлины» ВВС США: возрождение концепции воздушных авианосцев рассматривались концепции американских ВВС по строительству перспективных воздушных авианосцев – носителей беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). По проектам агентства DARPA размещение недорогих многоразовых БПЛА на борту транспортных самолётов, бомбардировщиков и тактических самолётов позволит уменьшить вероятность потерь и упростить прорыв ПВО противника. Можно предположить, что такая концепция оправдана и с точки зрения снижения стоимости ведения боевых действий в воздухе/с воздуха.

Тем не менее, в борьбе против нерегулярных формирований, даже применение воздушных авианосцев на базе транспортных самолётов и бомбардировщиков будет весьма затратным. Как было рассмотрено в том же материале, первыми воздушными авианосцами были как раз дирижабли.

Концепция дирижабля-авианосца вполне может быть воссоздана на современном технологическом уровне для решения именно задач в локальных конфликтах.

Предположительно создание дирижабля типа «Атлант» грузоподъёмностью 60 тонн и высотой полёта свыше 5000 метров позволит разработать на его базе дирижабль-носитель с размещением нескольких типов БПЛА малой и средней размерности, а также топлива и вооружения для них из расчёта автономного использования в течение 2-4 недель. Конструкция самих БПЛА должна быть максимально упрощена для снижения их стоимости.

Количество БПЛА на борту может варьироваться в зависимости от их массогабаритных характеристик. Для БПЛА типа «Форпост-М» оптимальным можно считать количество порядка 12-16 БПЛА, для обеспечения возможности круглосуточного нахождения в воздухе 3-4 БПЛА в трёхсменном варианте или 6-8 в двухсменном. Операторы управления БПЛА, количество которых определяется в соответствие с количеством БПЛА и смен работы, также должны размещаться на борту дирижабля-носителя.

Сценарий применения дирижабля-носителя БПЛА

К примеру, в ходе локального конфликта необходимо захватить контроль над городом, ставшим оплотом боевиков и требующим значительных сил для его захвата правительственными войсками. Прямой штурм может привести к большим потерям среди личного состава, применение боевых самолётов и вертолётов требует значительных финансовых средств. Кроме того, современные истребители плохо приспособлены для поражения разрозненных групп боевиков, а штурмовики типа Су-25 и боевые вертолёты уязвимы для огня противника.

Дирижабль-носитель занимает заданную позицию над городом (или в стороне, на небольшом удалении). Высота полёта свыше пяти километров делает его неуязвимым для средств ПВО, имеющихся у боевиков. Помимо этого, он может быть оснащён средством противодействия атакам ПЗРК, типа «Президент-С».

После выхода на позицию дирижабль-носитель осуществляет запуск БПЛА на патрулирование. Патрульные БПЛА должны быть оснащены вооружением с минимальной стоимостью – управляемыми и неуправляемыми авиабомбами малого диаметра, неуправляемыми авиационными ракетами, стрелково-гранатомётным вооружением и т.п. Обнаружение противника ведётся как средствами разведки БПЛА, так и средствами разведки дирижабля-носителя, который после обнаружения цели направляет на неё ближайший БПЛА. Дирижабль-носитель осуществляет дежурство в течении двух недель, после чего его сменяет другой дирижабль-носитель.

Основная задача дирижабля-носителя и его авиакрыла – осуществлять постоянное, круглосуточное, изматывающее воздействие на противника. Любая обнаруженная цель должна быть уничтожена в кратчайшее время. Средства радиолокационной и тепловизионной разведки должны обеспечить круглосуточное обнаружение противника, а нахождение дирижабля-носителя вблизи зоны ответственности обеспечит минимальное время реакции.

После нескольких недель непрерывного воздействия можно ожидать что противник будет значительно деморализован и понесёт большие потери в живой силе и вооружении. В случае, если принято решение о наземном штурме, БПЛА с дирижабля-носителя должны оказывать непосредственную авиационную поддержку наземным войскам. Учитывая специфику выполняемых задач, дирижабль-носитель БПЛА должен входить не в состав ВВС, а в состав сухопутных войск, действуя непосредственно в их интересах, что позволит добиться максимального уровня взаимодействия операторов БПЛА и наземных бойцов.

Альтернативное размещение БПЛА на наземной базе потребует или привлечения моделей с большей дальностью полёта, а, следовательно, и с большей стоимостью полёта, или оборудования базы рядом с зоной ответственности, и её обороны. В любом случае будет увеличено время реакции и уменьшены возможности по обнаружению противника.

Как мы видели в вышеприведённой таблице, стоимость полёта среднеразмерного БПЛА типа «Predator» составляет порядка 4000 долларов, стоимость полёта БПЛА малой размерности должна быть сравнима или ниже стоимости полёта лёгкого штурмовика OV-10 Bronco (1000 долларов) из той-же таблицы. Сочетание низкой стоимости полёта БПЛА и низкой стоимости эксплуатации дирижабля, что обычно преподносится их создателями как преимущество этого типа летательных аппаратов, позволит существенно уменьшить совокупные затраты на авиационную поддержку в локальных конфликтах. Потеря БПЛА малой размерности также гораздо менее чувствительна, нежели потеря БПЛА средней размерности, не говоря уже о потере пилотируемых самолётов и вертолётов.

В мирное время дирижабли-носители могут применяться для контроля протяжённых участков государственной границы России, обеспечивая обнаружение, а при необходимости и уничтожение контрабандистов, боевиков или террористических групп. К примеру, зона контроля дирижабля носителя с БПЛА типа «Форпост-М» может составить круг диаметром 300-400 км.

Источник