До сих пор в мировом дирижаблестроении применялись три основных типа конструкций летательных аппаратов легче воздуха — мягкая, полужесткая и жесткая.
Выбор их определялся назначением воздушного корабля и отсюда его размерами. Поэтому объем мягких дирижаблей не превышал 5—10 тыс. м3, полужестких — 20 тыс. м3, а все более крупные строились исключительно по жесткой схеме. Надо полагать, что и будущие дирижабли объемом 100—800 тыс. м3, сообщения о которых то и дело мелькают в иностранной печати, также станут относиться к последней категории.
К сожалению, у нас нет достаточного опыта строительства «суперов», подобных «гинденбургам» и «мэконам». Даже в 30-е годы объем самого большого дирижабля, построенного в нашей стране, — им был В-6 — составлял 18,5 тыс. мь.
К примеру, наивысшим достижением в долгом процессе совершен ствования посадочных систем до сих пор считается изобретение французским инженером Гутта в 1896 году (!!) причальной мачты, к которой цеппелины швартовались носовой частью. Позже подобные устройства модернизировали, и, скажем, мачта, воздвигнутая в английском городе Кардингтоне, обеспечивала заправку дирижабля газом, топливом, маслом и водой, несмотря на то, что он в это время поворачивался по ветру подобно флюгеру. Неплохо зарекомендовали себя и мини-мачты, нередко устанавливаемые на подвижных транспортных средствах — автомашинах, судах.
Относительная простота, дешевизна и надежность таких причалов позволяют надеяться, что они найдут применение и в 80-е годы. Разумеется, с учетом новых требований, предъявляемых как к цеппелинам, так и к системам наземного обслуживания. Ведь даже использование комплекта тросов и блоков, придуманного английским инженером Скоттом для облегчения швартовки, не позволяло обойтись без бивачной команды, состоящей из десятка квалифицированных специалистов. Значит, конструкторам предстоит подумать о механизации, если не о полной автоматизации, всех операций при закреплении дирижабля на стоянке.
Немало трудностей возникало и при эксплуатации цеппелинов в условиях низких температур (обычное дело для нашего Севера!), когда возникает опасность обледенения, а борьба экипажей с намерзшим дополнительным грузом осложняется из-за колоссальных размеров корпуса воздушного корабля. Кроме того, не следует забывать, что при резких колебаниях температуры меняются, как правило в худшую сторону, физико-механические характеристики элементов конструкции. Решить эти проблемы можно, применив материалы, не боящиеся холода, не обмерзающие, или использовав для очистки их малогабаритные ультразвуковые устройства ударного действия.
Конечно, в одной статье трудно рассмотреть всю массу технических вопросов, которые необходимо ре- шить даже на первых этапах работы над современным дирижаблем. Но на двух из них, считающихся основными, следует остановиться.
Начнем с управления аэростатической подъемной силой (АПС) дирижабля, величина которой зависит от объема, чистоты, температуры и давления газа, находящегося внутри его, и температуры и давления окружающего воздуха. Регулировку АПС необходимо вести с помощью систем, включенных в центральный пост управления вместе с блоками управления двигателей и прочими устройствами. При этом предполагается повышать давление в баллонах, содержащих газ, либо подогревать (охлаждать) его или перепускать для хранения в специальные баллоны. При этом особое значение проблема управления АПС приобретает при создании грузовых дирижаблей, экипажи которых должны варьировать подъемную силу в зависимости от массы принятого на борт груза.
Однако эти методы ограничивают маневренность и ухудшают летные характеристики цеппелинов, а применявшийся в 20-е годы водяной балласт неприемлем в условиях низких температур. Вывод однозначен: поиск более совершенного метода регулирования АПС остается, как и прежде, актуальным.
Другой не менее важный вопрос связан с обеспечением устойчивости и управляемости дирижаблей в полете. В этом отношении дела обстоят несколько лучше, ибо воздухоплаватели могут воспользоваться опытом создателей СВВП — самолетов вертикального взлета и посадки. Ведь цеппелинам, как и СВВП, приходится работать в двух режимах: летать подобно классическому аэроплану и зависать, когда их скорость относительно земли равна нулю, а воздействие ветра парируется работой двигателей. Причем последний режим применяется и при монтажных операциях, причаливании, вводе и выходе из эллинга и т. п. Но в этих случаях для удержания воздушного корабля на месте понадобятся особо мощные, а следовательно, тяжелые и требующие немало топлива двигатели. А это неизбежно заставит конструкторов увеличить размеры дирижабля, что, в свою очередь, повлечет его удорожание и ухудшение характеристик.
В заключение несколько слов о теории воздухоплавания. В последние четыре десятилетия специалисты по аэродинамике в основном занимались изучением процессов, которые возникают при обтекании воздухом аппаратов, мчавшихся на звуковых и сверхзвуковых скоростях. Но ведь дирижабль движется сравнительно медленно, однако из- за его размеров течение обтекающего воздушного потока характеризуется большими числами Рей- нольдса. Оказывается, здесь могут оказаться полезными результаты изысканий судостроителей. Плавающий — иного выражения не подберешь — в воздушном океане цеппелин во многом подобен кораблю, особенно подводному. Недаром же К. Федяевский, один из крупнейших наших аэродинамиков, последние годы своей научной деятельности посвятил теории гидродинамики и управляемости судна. Дело в том, что и при изучении сил, действующих на длинный массивный корпус дирижабля, существенную роль приобретают вопросы нестационарного обтекания тела в условиях мощной турбулентности.
Проводя параллель между кораблями воздушными и океанскими, следует, очевидно, напомнить, что корабелы произвели переоценку расчетов на прочность судовых корпусов после ряда тяжелых катастроф первых супертанкеров. Выяснилось: при их постройке не были учтены такие ситуации, когда сверхдлинное судно может зависнуть носовой и кормовой оконечностями на гребнях двух волн и переломиться. А история воздухоплавания насчитывает немало подобных случаев — двухсотметровые цеппелины, оказавшись в зоне действия мощных воздушных потоков, терпели катастрофу. Только с дирижаблями эти трагедии случались в 20—30-е годы, а с супертанкерами спустя два десятилетия...
Конечно, развитие и совершенствование теории прочности, использование при расчетах ЭВМ позволят куда точнее определять напряжения, возникающие в элементах стального набора воздушных кораблей легче воздуха. Правда, и здесь не обойтись без пресловутого «но»: специалистам придется отыскать выгодное соотношение минимального веса цеппелина (в противном случае он ничего, кроме себя, не поднимет) с должной прочностью его корпуса. В связи с этим нельзя забывать, что огромные «Акрон» и «Мэкон» погибли из-за разрушения их корпусов.
Впрочем, перечисленные выше примеры и проблемы относятся главным образом к дирижаблям классической формы, чьи сигарообразные корпуса представляли собой тела вращения с большим удлинением. А если говорить о проектах последнего времени, то, судя по имеющейся информации, сейчас ведется, и, надо полагать, далеко не случайно, разработка воздушных кораблей в виде дисков (см. рис. на 1-й стр. обложки), которые Фердинанд Цеппелин наверняка бы отнес к разряду «невоздушных». Однако такие аппараты способны создавать аэродинамическую подъемную силу при малых углах атаки и, как полагают специалисты, менее подвержены воздействию гибельных воздушных течений.
ВЛАДИМИР УЧВАТОВ,
кандидат технических наук, г. Долгопрудный Московской области
На фото вверху: новинка полувековой давности — мобильная мачта, установленная на автомашине.