Hvorfor kommer de tilbage: har du brug for luftskibe i dag

Som regel begynder artikler om moderne luftskibe med minder om, hvordan den kæmpe tyske zeppelin “Hindenburg” for næsten 70 år siden døde i brand ved den amerikanske flybase, og tre år senere beordrede Hermann Goering de resterende luftskibe til at blive demonteret til skrot og sprænge hangarer. Luftskibens æra sluttede derefter, journalister skriver normalt, men nu genoplører interessen for kontrollerede balloner igen. Imidlertid er det overvældende flertal af vores medborgere, uanset hvor de ser ”genfødte” luftskibe, kun ved alle slags luftshows - der bruges de normalt som originale reklamemedier. Er det alt, hvad disse fantastiske luftskibe er i stand til? For at finde ud af, hvem der har brug for luftskibe i dag, og hvorfor, måtte de henvende sig til specialister, der bygger luftskibe i Rusland.

Fordele og ulemper

Et luftskib er en kontrolleret selvdrevet ballon. I modsætning til en konventionel "ballon, der flyver" udelukkende i vindretningen og kun kan manøvrere i højden i et forsøg på at fange vinden i den ønskede retning, er luftskibet i stand til at bevæge sig i forhold til de omgivende luftmasser i den retning, som piloten har valgt. Til dette formål er flyet udstyret med en eller flere motorer, stabilisatorer og ror og har også en aerodynamisk ("cigareformet") form. På et tidspunkt blev luftskibe "dræbt" ikke så meget af en række katastrofer, der redd verden, men ved luftfart, der udviklede sig i første halvdel af det 20. århundrede i et ekstremt hurtigt tempo. Luftskibet bevæger sig langsomt - selv et fly med stempelmotorer flyver hurtigere. Hvad kan vi sige om turboprops og jetmotorer. At sprede luftskibet til lufthastighed forhindrer en stor sejlads af skroget - luftmodstanden er for høj. Sandt nok, fra tid til anden taler de om projekter med luftskibe med superhøj hastighed, der vil stige til det sted, hvor luften er meget tynd, hvilket betyder, at dens modstand er meget mindre. Dette tilsyneladende giver dig mulighed for at nå hastigheder på flere hundrede kilometer i timen. Imidlertid er sådanne projekter kun udarbejdet på konceptniveau.

Fra luftskibet i rummet den 17. august 2006 nåede piloten Stanislav Fedorov en højde på 8180 meter på det russiskfremstillede Avgur Aviation Airship AU-35 (Polar Goose). Således blev verdensrekorden brudt, der varede 90 år og hørte til det tyske luftskip Zeppelin L-55. Rekorden af ​​Polar Goose var det første skridt i implementeringen af ​​High Start-programmet - projektet fra det russiske luftfartsselskab og Metropol Group of Companies til at lancere lette rumfartøjer fra luftskibe i højde. Hvis dette projekt er vellykket, oprettes et avanceret aerostat-rumkompleks i Rusland, der er økonomisk i stand til at sætte private satellitter, der vejer op til 10-15 kg i kredsløb. En af de påtænkte anvendelser af High Start-komplekset er lanceringen af ​​geofysiske raketter til udforskning af de polære områder i det arktiske hav.

At miste luftfart i hastighed, kontrollerede balloner på samme tid har en række vigtige fordele, takket være det faktisk luftskibet genoplivet. For det første er kraften, der løfter en aerostat i luften (Archimedes-styrken kendt af alle fra skolen) fuldstændig fri og kræver ikke energi, i modsætning til vingens løft, der direkte afhænger af enhedens hastighed og derfor af motorens kraft. Luftskibsmotorer er hovedsageligt nødvendige for at bevæge sig i et vandret plan og manøvrere. Derfor kan fly af denne type koste motorer meget mindre strøm, end det ville være nødvendigt for et fly med samme nyttelast. Herfra, og dette er for det andet, følger der en større økologisk renhed af luftskibe sammenlignet med bevingede fly, hvilket er ekstremt vigtigt i vores tid.

Det tredje plus af skibe er deres næsten ubegrænsede bæreevne. Oprettelsen af ​​superløftende fly og helikoptere har begrænsninger i strukturelle materialers styrkeegenskaber. For luftskibe er der ingen sådanne begrænsninger, og et luftskib med en nyttelast på for eksempel 1000 tons er slet ikke fantastisk. Vi tilføjer her muligheden for at blive i luften i lang tid, manglen på behov for flyvepladser med lange landingsbaner og større flyvesikkerhed - og vi får en imponerende liste over fordele, der fuldstændigt afbalancerer lavhastigheden. Imidlertid kan langsomt bevægelse, som det viste sig, snart tilskrives fordelene ved luftskibe. Men mere om det senere.

Tre konstruktionstyper I luftskibsbygningen skelnes der mellem tre hovedkonstruktionstyper: blød, stiv og halvstiv. Næsten alle moderne luftskibe er af den bløde type. I engelsk litteratur omtales de med udtrykket "blimp". Under 2. verdenskrig brugte den amerikanske hær aktivt blimps til at overvåge kystfarvande og eskorte skibe. Stive luftskibe kaldes ofte "zeppelins" til ære for opfinderen af ​​dette design, greve Friedrich von Zeppelin (1838 - 1917).

Helikopterkonkurrent

Vores land er et af verdens centre for genoplivning af bygning i luftskibe. Branche-leder er Rosaerosystem-gruppen af ​​virksomheder. Efter at have talt med sin vicepræsident Mikhail Talesnikov fandt vi ud af, hvordan moderne russiske luftskibe er arrangeret, hvor og hvordan de bruges og hvad der ligger foran.

Blød omrids

I dag er der to typer luftskibe skabt af designere af Rosaerosystem. Den første type er et dobbelt luftskib AU-12 (skallængde 34 m). Enheder af denne model findes i tre eksemplarer, og to af dem bruges lejlighedsvis af Moskva-politiet til at patruljere Moskva-ringvejen. Det tredje luftskib sælges til Thailand og bruges der som reklamemedium.

Halvstiv skema Halvstive luftskibe er kendetegnet ved tilstedeværelsen i den nedre del af skallen, som regel, af en metalstol, der forhindrer deformation af skallen, men som i den bløde konstruktion understøttes formen på skallen af ​​tryk fra løftegassen. Den halvstive type inkluderer moderne tyske Zeppelin NT-luftskibe, som har en karbonfiberstøtteramme inde i skallen.

Et meget mere interessant job er med luftskibe i AU-30-systemet. Enhederne i denne model er kendetegnet ved større dimensioner (skallængde 54 m) og følgelig en større bæreevne. AU-30-gondolen kan rumme ti personer (to piloter og otte passagerer). Som Mikhail Talesnikov fortalte os, pågår der forhandlinger med interesserede parter om muligheden for at arrangere elite-luftture. At flyve i lav højde og lav hastighed (dette er fordelen ved lav hastighed!) Over smukke naturlandskaber eller arkitektoniske monumenter kan virkelig blive et uforglemmeligt eventyr. Lignende ture finder sted i Tyskland: Zeppelin NT genoplivet mærke luftskibe ride turister over den maleriske Bodensee-sø, i de helt regioner, hvor det første tyske luftskib engang fløj. Russiske luftskibsbyggere er dog sikre på, at hovedformålet med deres enheder ikke er reklame og underholdning, men opfyldelsen af ​​seriøse industrielle opgaver.

Her er et eksempel. Energiselskaber med kraftledninger skal regelmæssigt overvåge og diagnosticere deres netværk. Det er mest praktisk at gøre dette fra luften. I de fleste lande i verden bruges helikoptere til sådan overvågning, men rotorbåden har alvorlige ulemper. Ud over det faktum, at helikopteren er uøkonomisk, har den også en meget beskeden handlingsradius - kun 150-200 km. Det er klart, at for vores land med sine mange tusinder af kilometer afstand og en omfattende energiøkonomi er dette for lille. Der er endnu et problem: helikopteren under flyvning oplever stærk vibration, som et resultat af, at følsomt scanningsudstyr fungerer. Bevæger sig langsomt og glat er et luftskib, der er i stand til at rejse tusinder af kilometer på en enkelt tankstation, tværtimod ideelt egnet til overvågningsopgaver. I øjeblikket bruger et af de russiske virksomheder, der har udviklet laserbaseret scanningsudstyr såvel som software til det, to AU-30 luftskibe til at levere tjenester til strømingeniører. Denne type luftskib kan bruges til forskellige typer overvågning af jordoverfladen (herunder til militære formål) samt til kortlægning.

Universalmaskine Au-30-flerfarvet luftskib (multifunktionelt patruljerskip med en kapacitet på mere end 3.000 kubikmeter) er designet til at udføre flyvninger i lang tid, inklusive i lav højde og lav hastighed. Kørselshastighed 0–90 km / t // Motorkraft 2x170 hk // Maksimal flyveområde på 3000 km // Maksimal flyvehøjde på 2500 m.

Hvordan flyver de?

Næsten alle moderne luftskibe er i modsætning til zeppeliner fra førkrigstiden af ​​den bløde type, det vil sige, formen på deres skal understøttes indefra af trykket fra en løftegas (helium). Årsagen er enkel - for enheder med relativt små størrelser er den stive struktur ineffektiv og reducerer nyttelasten på grund af vægten på rammen.

På trods af det faktum, at luftskibe og balloner er lettere end luft, har mange af dem, især når de er fuldt lastet, den såkaldte trækning, dvs. at de bliver til køretøjer, der er tungere end luft. Dette gælder AU-12 og AU-30. Vi har allerede sagt, at luftskibet, i modsætning til et fly, primært har brug for motorer til vandret flyvning og manøvrering. Og det er derfor, det er mest. "Trækning", det vil sige forskellen mellem tyngdekraften og den archimediske styrke, kompenseres for den lille løftekraft, der vises, når den kommende luftstrøm styrter ud på luftskibets skal med en speciel aerodynamisk form - i dette tilfælde fungerer den som en vinge. Når luftskibet standser, begynder det at synke til jorden, fordi den arkimediske styrke ikke fuldstændigt kompenserer for tiltrækningskraften.

Skypatrulje AU-12 dobbeltluftskib er designet til træning af piloter af luftfartøjer, patruljering og visuel overvågning af veje og byområder med henblik på miljøovervågning og trafikpoliti, nødkontrol og redningsoperationer, sikkerhed og overvågning, reklameflyvninger, foto af høj kvalitet, film, tv og video til reklame, tv, kartografi. Den 28. november 2006 blev der for første gang i den russiske luftfart AU-12 historie udstedt et typecertifikat for et dobbelt luftskib. Kørselshastighed 50 - 90 km / t // Hovedmotorkraft 100 hk // Maksimal flyrejse 350 km // Maksimal flyvehøjde 1500 m.

Luftskibene AU-12 og AU-30 har to starttilstande: lodret og lav kilometertal. I det første tilfælde bevæger to skruemaskiner med en variabel trykvektor en lodret position og skubber således enheden væk fra jorden. Efter at have fået en lille højde, bevæger de sig i en vandret position og skubber luftskabet fremad, hvilket resulterer i løft. Ved landing flytter motorerne igen til en lodret position og skiftes til omvendt tilstand. Nu er luftskibet tværtimod tiltrukket af jorden. En sådan ordning tillader en at overvinde et af de største problemer med driften af ​​luftskibe i fortiden - vanskeligheden med rettidig stop og den nøjagtige fortøjning af enheden. På tidspunktet for de mægtige zeppeliner måtte de bogstaveligt tages fanget af kabler, der blev sænket ned og fastgjort til jorden. Fortøjningsteamene i disse dage var i alt titusinder og endda hundreder af mennesker.

Når motoren startes, kører motorerne oprindeligt i vandret position. De fremskynder enheden, indtil der kommer en tilstrækkelig lift, hvorefter luftskibet stiger op i luften.

Sky Yacht ML866 Aeroscraft Interessante nygenerationsskibe design udvikles på det nordamerikanske kontinent. At skabe en "himmelsk superyacht" har ML 866 til hensigt i det nærliggende selskab Wordwide Eros. Dette luftskib er designet efter et hybridskema: under flyvning kompenseres omkring 2/3 af køretøjets vægt af den arkimediske styrke, og enheden stiger op på grund af den løftekraft, der opstår, når skibets kuvert strømmer rundt om det med en indkommende luftstrøm. Til dette får skallen en speciel aerodynamisk form. Officielt er ML 866 beregnet til VIP-turisme, men i betragtning af at Wordwide Eros især modtager finansiering fra DARPA-regeringsorganet, der er involveret i forsvarsteknologi, brugen af ​​luftskibe til militære formål, f.eks. Til overvågning eller kommunikation, ikke udelukkes. Og det canadiske selskab Skyhook sammen med Boeing annoncerede JHL-40-projektet - et lastluftskib med en nyttelast på 40 ton. Dette er også en "hybrid", men her vil den arkimediske styrke blive suppleret med skyderiet af fire rotorer, der skaber tryk langs den lodrette akse.

Ved at manøvrere i højden og kontrollere løftekraften udfører piloten især ændring af stigningen (hellingsvinklen til den horisontale akse) af luftskibet. Dette kan opnås både ved hjælp af aerodynamiske ror, der er fastgjort til stabilisatorer, og ved at ændre centrering af apparatet. Inde i skallen, pumpet med helium under et let tryk, er der to ballonetter. Ballonetter er poser med lufttæt stof, hvori den udenpåliggende luft pumpes. Ved at kontrollere ballonens volumen ændrer piloten tryk på løftegassen. Hvis ballonen er oppustet, samles helium, og dens densitet øges. I dette tilfælde falder den arkimediske styrke, hvilket fører til et fald i luftskibet. Og vice versa. Hvis det er nødvendigt, kan du f.eks. Pumpe luft fra bueballonen til akterenden. Når justeringen derefter ændres, vil stigningsvinklen have en positiv værdi, og luftskibet går i kabelposition.

Det er let at bemærke, at det moderne luftskib har et temmelig komplekst styresystem, der giver mulighed for rordrift, variation af motorernes drivkraft og vektor, samt ændring af apparatets centrering og størrelsen af ​​tryk på løftegassen ved hjælp af balloner.

Luftskib JHL-40

Tyngre og højere

Et andet område, hvor indenlandske luftskibsbyggere opererer, er oprettelsen af ​​tunge last- og passagerluftskibe. Som allerede nævnt er der praktisk taget ingen begrænsninger for luftkapaciteters bæreevne, og derfor kan der i fremtiden oprettes ægte "luftpramme", der vil kunne transportere næsten alt med luft, inklusive ekstremt tunge overdimensionerede laster. Opgaven forenkles af det faktum, at med en ændring i skallets lineære dimensioner vokser luftskipets bæreevne i en kubisk andel. F.eks. Kan AU-30 med en 54 m skal bære op til 1, 5 ton nyttelast. Den nye generation af luftskib, der nu udvikles af Rosaerosystem-ingeniører, vil tage en nyttelast på 16 ton med en kabinelængde på kun 30 m mere! I de langsigtede planer for gruppen af ​​virksomheder er konstruktion af luftskibe med en nyttelast på 60 og 200 tons. Desuden er det i dette segment af luftskibet, at en lille revolution bør finde sted. For første gang på mange årtier vil et luftskib lavet i et stift mønster flyve op i luften. Løftegassen placeres i bløde cylindre, der er stift fastgjort til rammen, dækket ovenfra med en aerodynamisk skal. Et stift skelet vil tilføje et luftskib til sikkerheden, da selv i tilfælde af en alvorlig helium lækage, vil enheden ikke miste sin aerodynamiske form.


Giganters død

Historien med luftkatastrofer med et stort antal ofre stammer fra luftskibens æra. Det britiske luftskib R101 gik på sin første flyvning den 5. oktober 1930. Om bord bar han en statsdelegation ledet af ministeren for lufttransport Christopher Birdwell Lord Thompson. Få timer efter starten faldt R101 til en farlig højde, styrtede ned i en bakke og brændte ned. Årsagen til katastrofen var forkert beregninger i designet. Af de 54 passagerer og besætning blev 48 dræbt, inklusive ministeren. 73 amerikanske sejlere døde, da Akron-luftskibet styrtede ned i en storm og styrtede ned i havet ud for New Jersey-kysten. Det skete den 3. april 1933. Det var ikke isblæsning, der dræbte folket, men isvand: der var ikke en eneste redningsbåd i luftskibet og kun et par korkveste. Begge døde luftskibe blev oppustet med eksplosivt brint. Helium luftskibe er meget sikrere.

Et andet interessant projekt, hvorefter FoU allerede er blevet udført i Rosaerosystems-koncernen, er det geostationære luftskib i Berkut. Idéen er baseret på atmosfæreegenskaber. Faktum er, at vindtrykket i en højde af 20-22 km er relativt lille, og vinden har en konstant retning - mod Jordens rotation. В таких условиях довольно легко с помощью тяги двигателей зафиксировать аппарат в одной точке относительно поверхности планеты. Стратосферный геостационар можно использовать практически во всех областях, в которых сейчас применяются геостационарные спутники (связь, передача теле- и радиопрограмм и т. д.). При этом дирижабль «Беркут» будет, разумеется, существенно дешевле любого космического аппарата. Кроме того, если спутник связи выходит из строя, ремонту он уже не подлежит. «Беркут» же в случае любых неполадок всегда можно будет спустить на землю, чтобы провести необходимую профилактику и ремонт. И наконец, «Беркут» — это абсолютно экологически чистый аппарат. Энергию для двигателей и ретранслирующей аппаратуры дирижабль возьмет от солнечных батарей, размещенных на верхней части оболочки. В ночное время питание будет производиться за счет аккумуляторов, накопивших электричество в течение дня.

Дирижабль «Беркут» Внутри оболочки «Беркута» — пять тканых емкостей с гелием. У поверхности земли закачанный в оболочку воздух будет сдавливать емкости, повышая плотность подъемного газа. В стратосфере, когда «Беркут» окажется в окружении разреженного воздуха, воздух из оболочки будет откачан, и емкости под давлением гелия раздуются. В результате плотность его упадет и, соответственно, возрастет архимедова сила, которая будет удерживать аппарат на высоте. «Беркут» разработан в трех модификациях — для высоких широт (HL), для средних широт (ML), для экваториальных широт (ET). Геостационарные характеристики дирижабля позволяют осуществлять функции наблюдения, связи и передачи данных над территорией, площадью более 1 млн км2.

Еще ближе к космосу

Все дирижабли, о которых шла речь в этой статье, относятся к газовому типу. Однако существуют еще и тепловые дирижабли — фактически управляемые монгольфьеры, в которых подъемным газом служит нагретый воздух. Они считаются менее функциональными, чем их газовые собратья, в основном из-за более низкой скорости и худшей управляемости. Основная сфера применения тепловых дирижаблей — аэрошоу и спорт. И именно в спорте России принадлежит высшее достижение.

17 августа 2006 года пилот Станислав Федоров достиг на тепловом дирижабле российского производства «Полярный гусь» высоты 8180 м. Однако и спортивным дирижаблям, возможно, будет найдено практическое применение. «Полярный гусь», поднявшись на высоту 10−15 км, сможет стать своего рода первой ступенью системы космических запусков. Известно, что при космических стартах значительное количество энергии тратится именно на начальной стадии подъема. Чем дальше от центра Земли находится стартовая площадка, тем больше экономия топлива и тем большую полезную нагрузку удается вывести на орбиту. Именно поэтому космодромы стараются размещать ближе к экваториальной области, чтобы выиграть (за счет приплюснутой формы Земли) несколько километров.

Artiklen blev offentliggjort i tidsskriftet Popular Mechanics (nr. 10, oktober 2008).

Anbefalet

Sådan høres SamSat-218D, og ​​hvorfor den ikke svarer: analyse
2019
Ødelagt absolut hastighedsrekord for en produktionsbil
2019
"Niva" i den biologiske kuvert: Lada Gorbi
2019