Дирижабли возвращаются

Boris Paleev написал(а) к All в Mar 15 23:14:00 по местному времени:

Нello All!

http://lenta.ru/articles/2015/02/28/zeppelins/

08:36, 28 февраля 2015

Дирижабли возвращаются

Выберет ли воздушный корабль будущего путь подводной лодки


Век классических дирижаблей закончился в 1937 году, век дирижаблей постклассических все никак не может начаться, при том что это - потенциально самый дешевый вид воздушных грузоперевозок. Что мешает воздушным гигантам вернуться в небо? О блистательном прошлом дирижаблей, их возрождении в XXI веке и о перспективах в России - в исследовании "Ленты.ру".

Цеппелины погубил черный пиар

Рекорды эпохи классического дирижаблестроения впечатляют и доныне. Можно вспомнить хотя бы беспосадочные пассажирские перелеты из Германии в Рио-Де-Жанейро - немыслимые в наше время, с роялями и спальными каютами. Благодаря тому что аппараты могут зависнуть на небольшой высоте, они причаливали к шпилям на вершинах нью-йоркских небоскребов или просто к банальному забору в городской черте Парижа. В спокойную погоду они приземлялись на любую ровную площадку.

Ключевым преимуществом, позволявшим все эти излишества, была архимедова сила, удерживающая дирижабли в воздухе. Благодаря ей они не нуждались в постоянно работающем крыле, на которое надо подавать набегающий поток воздуха. Именно поэтому, будучи медленнее современных им самолетов, они тратили на пассажиро-километр намного меньше горючего. Та же архимедова сила делала их нетребовательными к аэродромам и смягчала аварии, не давая при падении набрать высокую скорость.

Несмотря на загадочную катастрофу дирижабля "Гинденбург" и ряд других инцидентов в истории дирижаблестроения, смертность среди пассажиров этих машин была существенно ниже, чем на самолетах того времени. Будучи по весу близкими к воздуху, они никогда не падали камнем. На том же полностью сгоревшем "Гинденбурге" погибло всего 35 из 97 человек. Прекращение эксплуатации дирижаблей после этого эпохального пожара было скорее следствием психологического эффекта. Самолеты того времени были намного меньше, и их частые аварии не впечатляли. Нечто подобное происходит и сегодня: все знают, что в авиакатастрофах гибнет в сотни раз меньше людей, чем в автомобильных авариях, однако при множестве боящихся авиаперелетов найти автомобилефоба почти нереально.

Кинохроника, снятая на месте трагедии, помноженная на психологию масс, просто проигнорировали статистику - и именно поэтому мир отказался от масштабного воздухоплавания в пользу крыльев.

Три способа взлетать и опускаться

С тех пор многое изменилось: на смену водороду в дирижаблях пришел негорючий и слабее утекающий в атмосферу гелий, а на место коровьих кишок пришли прочные и долговечные композиты. Но последствия пиар-фиаско 1937 года все еще не изжиты - увидеть самолет в небе может даже житель африканской деревни, а дирижабля своими глазами не видели многие жители европейских столиц. В чем, собственно, дело?

Недостатки классических дирижаблей были продолжением их достоинств. Да, та же архимедова сила делает водные перевозки дешевле всех остальных. Но судам не приходилось решать проблему переменного веса. Ведь когда вы нагружаете или разгружаете корабль, он просто чуть опускается в воду или поднимается над ней. Дирижабль не может "чуть подняться" из атмосферы, и даже чтобы просто вернуться на землю, ему надо как-то изменить вес. Способов таких за всю историю этих аппаратов было предложено всего несколько.

Первый применялся "Графом Цеппелином" и его родственниками - выпуск недешевого газа при снижении и сброс водного балласта при подъеме. Все бы хорошо, но ни потеря водорода, ни присутствие балласта на борту не улучшали экономичность полета. У земли дирижабли группы из десятков человек буквально водили на веревочках из ангара к точке взлета, затем по команде отпуская его. Наконец, будучи по весу близкими к воздуху, такие машины были легкой добычей ветра - как бокового, сносившего их в сторону, так и нисходящих воздушных потоков, "приземливших" немало классических воздушных судов.

Но нельзя ли оставить дирижаблю все преимущества архимедовой силы и одновременно избавиться от всех недостатков? Первую идею такого рода выдвинул Константин Циолковский, в 1887 году предложивший менять вес дирижабля с помощью нагрева его газового содержимого, используя змеевики, пущенные по его оболочке. Во время полета оболочка должна была охлаждаться набегающим воздухом. И аппарат, становясь тяжелее воздуха, летел за счет подъемной силы корпуса-крыла. В таком варианте его мало беспокоил бы ветер и нисходящие потоки. В 1931 году реализовать эту схему попытался "Дирижабльстрой", однако сказался низкий технологический уровень тогдашней советской промышленности. Все, что осталось от той попытки, - колонны станции метро "Маяковская", покрытые гофрированной сталью, выпуск которой налаживали для проекта.

К концу советской эпохи на Ульяновском авиазаводе удалось создать дискообразный дирижабль "Термоплан", использовавший подогрев газового содержимого выхлопными газами двигателей. Однако его испытания столкнулись с рядом проблем. Время прогрева большой газовой оболочки, необходимое для взлета, было очень велико, да и охлаждение машины для спуска было не быстрым. Случайная авария на взлетной полосе неприятно совпала с концом советской эпохи... и сворачиванием финансирования госавиапрома.

Третий подход к решению проблемы также родился не вчера. Вместо теплового изменения объема газа дирижаблю предлагается откачивать его избыток во внутренние емкости, из-за чего подъемная сила машины уменьшится для посадки, причем без потери газа (система активной балластировки). Перед взлетом газ выпускается обратно, позволяя взмыть без сброса балласта. Конечно, в этой схеме нужны затраты на перекачку, однако они энергетически существенно меньше, чем необходимые для перевозки балласта. Схема очень близка к используемой подводными лодками, забирающими в цистерны воду при погружении и выталкивающими ее сжатым воздухом при всплытии.

Увы, и здесь до последнего времени реализация сравнительно простой идеи на практике оказалась весьма нетривиальной. Еще в 1980-х Геннадий Верба и Игорь Пастернак создали кооператив с целью реализации подобной схемы. Однако впоследствии пути конструкторов разошлись: Пастернак создал компанию Worldwide Aeros в США, а Верба вернулся в Россию и возглавил "Авгуръ - РосАэроСистемы". Длительное время обе компании выживали одним и тем же способом, делая небольшие мягкие дирижабли, часто применяемые для рекламы или визуального мониторинга поверхности. Такие машины, за счет отсутствия жесткой оболочки, эффективно действуют только в хорошую погоду, когда ветер не угрожает смять их оболочку, нарушив управляемость. Понятно, что летательный аппарат "хорошей погоды" не может стать универсальным транспортным средством, да и сделать их большими просто невозможно.

Дешевая разведка для армии США

С 2005 года в США ситуация, как казалось, начала меняться. Сначала Агентство по перспективным научно-исследовательским проектам Минобороны США (DARPA), а затем и министерство армии стали заказывать дирижабли для длительной разведки в Афганистане. Дело в том, что стоимость летного часа у беспилотников, используемых там сегодня, доходит до нескольких тысяч долларов, а спутники не в состоянии постоянно наблюдать один район. При этом только за 2010-2013 годы американские БПЛА (беспилотные летательные аппараты) налетали там миллион часов, что повлекло многомиллиардные затраты. Час полета дирижабля, способного неделями висеть в воздухе, в разы дешевле, а аппаратуры наблюдения он может поднимать несколько тонн вместо сотен килограммов у беспилотников. Военные хотели снизить затраты на разведку и одновременно поднять ее эффективность, установив тяжелую систему наблюдения Argus, способную с высоты шести километров следить за 64 квадратными километрами территории.

В рамках развернутой в США программы свои прототипы разрабатывало сразу три игрока. Mav-6 представила дирижабль M1400 объемом 37 тысяч кубических метров, однако недоработки при проектировании сделали установку на него системы Argus невозможной, и в 2012 году проект был свернут. Бывший армейский генерал, возглавлявший Mav-6, попробовал было выбить для него финансирование "на связях", за что ему было запрещено вести бизнес с Минобороны до 2016 года.

Более успешным выглядел проект LEMV, дирижабль для которого поставила британская компания Нybrid Air Vehicles. Построив самый большой дирижабль из существующих сегодня, британцы решили сэкономить и оставили его фактически с мягкой обшивкой (и внутренними тросовыми растяжками для жесткости). Продолжая экономить, они не использовали активную балластировку: вместо этого судно получает 40 процентов своей подъемной силы не от гелия, а от набегающего воздушного потока, для которого корпус дирижабля-катамарана выглядит как большое крыло. Соответственно для взлета и посадки аппарату нужна небольшая взлетная полоса.

Решение снизило цену машины, однако ее недостатки прямо вытекают из этого достоинства. Неподвижно зависнуть на одной архимедовой силе "гибрид" не может, ему нужна взлетно-посадочная полоса. Тканевая оболочка при сильном ветре может быть попросту смята, что затрудняет ее использование в непогоду. Поскольку техническое задание требовало от LEMV по три недели висеть над полем боя, а гарантировать хорошую погоду на такое время никто не может, военные подвели проект под сокращение бюджета и в 2013 году свернули его.

Не прошел мимо армейской кассы и Worldwide Aeros Игоря Пастернака. Его проект Dragon Dream был лишен недостатков LEMV, поскольку имел жесткую оболочку, устойчивую к непогоде, а система активной балластировки в теории позволяла отрываться от земли вертикально. Увы, выделенных военными денег хватило лишь на демонстратор технологий - машину длиной в 81 метр (объем 17 тысяч кубических метров), не имеющую всех возможностей полноразмерного Dragon Dream. Наконец, дирижаблю просто не повезло: он базировался в Лейкхерсте - том самом месте, где в 1937 сгорел "Гинденбург". Размещение в ангаре, не ремонтировавшемся со времен Второй мировой, закончилось обрушением крыши на аппарат, после чего он не подлежал восстановлению. Закрытие американскими военными своих дирижабельных программ (в Пентагоне тогда наивно полагали, что война в Афганистане скоро закончится) временно прекратило работу в этом направлении.

Что же, еще одно большое фиаско многообещающего вида транспорта? На самом деле все не так просто: Нybrid Air Vehicles выкупила обратно свой аппарат и в разобранном виде перевезла в Британию, где к 2016 году собирается вновь собрать его и использовать для полетов. На базе машины планируют сделать транспортник грузоподъемностью в 50 тонн.

Когда "Атланта" увидят в российском небе?

Наконец, интерес к машинам, не требующим дефицитных у нас дорог и аэродромов, предсказуемо проснулся и в России. Во второй половине 2014 года небольшой грант от "Сколково" получила компания "РосАэроСистемы", возглавляемая Геннадием Вербой.

Чтобы лучше понять ситуацию по разрабатываемому ею дирижаблю "Атлант", "Лента.ру" обратилась за комментариями к вице-президенту компании Михаилу Талесникову.

По его словам, время выполнения первой части работ по "Атланту" - девять месяцев. Сейчас оно подходит к концу, и аванпроект уже практически завершен. Сам дирижабль с уплощенной нижней поверхностью спроектирован жестким, с обшивкой типа полумонокок. Согласно расчетам, он сможет продолжать полет при боковом и встречном ветре до 30 метров в секунду (на мягком Au-30 той же компании это удавалось при ветре до 17 метров в секунду). Кроме активной балластировки при взлете, планируется использовать тягу двигателей, крутящих отклоняемые вниз винты. После взлета, отмечает Талесников, двигатели поднимут огромный корпус "Атланта" длиной в 75 и шириной в 30 метров, работающий как большое крыло. В крейсерском полете скорость машины планируется в 120 километров в час при грузоподъемности в 16 тонн и дальности в 4000 километров. Первый полет - в случае отсутствия срывов по финансированию - ожидается в конце 2018 года.

В отличие от заокеанских коллег, на данный момент компания не предполагает военного использовании платформы. Первый "Атлант" станет транспортником, заменой тяжелого вертолета вроде Ми-26. Уступая ему по грузоподъемности (16 против 20 тонн), дирижабль с собственной массой в 25-30 тонн способен перевозить куда большие объемы - его грузовой отсек превысит по объему 1700 кубических метров против 110 у Ми-26 и 1000 у гиганта-"Руслана". При вдвое более низкой крейсерской скорости "Атлант" доставит груз не на 475 километров, как Ми-26, а в несколько раз дальше.

По расчетам компании, отмечает Талесников, стоимость перевозок на нем составит лишь 75 центов на тонно-километр (до 24 тысячи долларов за один вылет на полный радиус). Так же как и вертолет, при разгрузке машина сможет зависнуть над любой пригодной площадкой. Если нужно сесть для приема больших грузов, дирижабль опускается на воздушную подушку, детали которой пока патентуются и поэтому не раскрываются. С ней он сядет на лед, воду и любую ровную поверхность. Для спокойной погоды размеры посадочной площадки должны быть 100 х 50 метров, а для всепогодной посадки - 225 х 90 метров.

Благодаря тому что аппарат может быть на 40 процентов тяжелее воздуха, он не станет легкой игрушкой ветра и может круглогодично базироваться на неподготовленной площадке без эллинга и причальной мачты.

На первый взгляд кажется, что проект выглядит сбалансированно, однако на деле это не совсем так. Для жесткого дирижабля с его массивной оболочкой небольшие размеры - а первый "Атлант" должен иметь оболочку всего в 30 тысяч кубических метров - это далеко не идеальный вариант. По объему он будет слегка превосходить разрушенный Dragon Dream Пастернака (17 тысяч кубических метров) и уступать собираемому в Британии гибридному LEMV (38 тысяч). В то же время по мере увеличения размера дирижабля площадь его оболочки растет пропорционально квадрату размеров, а объем и грузоподъемность - пропорционально кубу. Поэтому следующий по размерности проект ("Атлант-100") значительно эффективнее экономически. При грузоподъемности в 60 тонн расчетная стоимость его перевозок - 35-37 центов за тонно-километр, что вдвое ниже, чем у 16-тонного "Атланта".

Решение начать со строительства небольшого дирижабля понятно: такая махина при всей своей топливной экономичности немало стоит (хотя и не дороже аналогичных транспортников с крыльями). В случае выбора 60-тонного варианта убедить инвестора дать нужные средства было бы намного труднее - банки не выдают кредиты под проекты, не имеющие прецедентов. А для отечественных венчурных фондов и нынешний "Атлант" выглядит проектом грандиозным.

На вопрос относительно того, насколько нынешний экономический кризис влияет на планы "РосАэроСистем" Михаил Талесников отвечает: "До недавнего времени понимание по источникам финансирования у нас было. Сегодня необходимые суммы пересчитываются - хотя в проекте и используются в основном отечественные комплектующие, включая композитную обшивку, масштаб цен несколько изменился. В долларах проект дешевеет, но в рублях его стоимость несколько растет".

Получится ли у российских дирижаблестроителей то, что пока не вышло у их западных конкурентов, - вопрос открытый. С одной стороны, действия "Сколково" выглядят многообещающе, да и спрос есть - без дирижаблей в России завоз тяжелого оборудования в восточную часть страны часто требует укрепления мостов, а то и прокладки новых дорог, так что на 70 процентах нашей территории они явно нужнее, чем где-либо еще в мире. С другой (как мы уже видели на примере американских дирижаблей с системой балластировки), далеко не всегда заказчик разработки является самым надежным звеном в цепи.

И все же возвращение больших дирижаблей начинает выглядеть существенно более реальным, чем еще лет двадцать назад. Несколько сильных центров по всему миру двигаются в одном и том же направлении - к созданию устойчивого к ветрам аппарата, не нуждающегося в сложной инфраструктуре и со стоимостью перевозок, не сравнимой с любым другим воздушным транспортом. Вопрос сейчас скорее не в том, увидим ли мы в небе воздушных гигантов, а в том, когда именно и чьи бизнесмены первыми заработают на них.

Александр Березин


Best regards, Boris

--- Ручка шариковая, цена 1.1.5-021027