ЗАВОЕВАНИЕ ВОЗДУХА

НАСТУПАЕТ СТАРОЕ ВРЕМЯ ДИРИЖАБЛЕЙ

Сиpaно.
Четвертый способ - лучший в мире:
Воздушный шар приклейте к бороде,
И шарик унесет вас в ту равнину,
Где пасутся звездочки...
Де Гиш.
Четыре!

Э. Ростам. Сирано де Бержерак

Покорение воздуха

Сейчас уже трудно увидеть в небе дирижабли, но было время, когда на них возлагали большие надежды. Похоже, что это время наступает снова.

Резина применялась в летательных аппаратах еще на заре воздухоплавания. За три недели до знаменитого полета братьев Монгольфье 19 сентября 1783 г. в воздух поднялся резиновый шар. Французский физик Шарль, создав компанию с братьями Робер, решил заменить применявшийся Монгольфье дым более легким водородом. Братья Робер разработали способ сделать материю непроницаемой для газа путем ее прорезинивания ( данный способ был известен индейцам Южной Америки очень давно, но патент на него был взят англичанином С. Пилем лишь в 1791 г.). Так впервые в воздухоплавании нашло применение такое важное свойство эластомеров, как газонепроницаемость. Вплоть до начала XX в. большинство аэростатов делали из шелка, пропитанного каучуком.

Опыт Шарля не был до конца удачным. Правда, шар поднялся на большую высоту, но там лопнул от расширения водорода, для которого не было предусмотрено выпускного клапана. Резиновая оболочка упала в нескольких верстах от Парижа, где ее растерзали местные крестьяне во главе со священником, увидев в этом проявление злой и нечистой силы. Но эра воздухоплавания началась. После полета братьев Монгольфье воздушный шар приобрел необычайную популярность.

Заинтересованно наблюдали за первыми успехами воздухоплавания в России. Размышляя о перспективах управляемых «аэростатических машин» в своем письме к Екатерине II в декабре 1783 г., русский посланник в Париже князь Барятинский писал: «Если бы в самом деле воздушные путешествия достигли подобного совершенства, то многое в сем ничтожном мире благодаря возможности переноситься со скоростью с одного места на другое приняло бы новый оборот, в особенности в делах политических и коммерческих». Через год после полета Монгольфье в Лионе в небо поднялась первая в мире женщина-аэронавт мадам Тибле. Как обычно, не отказали себе в удовольствии пооригинальничать американцы - в 1865 г. над Нью-Йорком состоялась первая церемония бракосочетания, совершившаяся в корзине воздушного шара.

Воздушный шар недолго оставался просто дорогой и красивой игрушкой - он начал использоваться для практических целей: корректировки огня артиллерии, доставки почты и т. п. Впервые операция по доставке почты подобным образом была осуществлена в Дании, когда в ходе наполеоновских войн почтовое сообщение между островами Фюн и Зеландия было прервано. Для этих же целей аэростаты широко использовались при осаде Парижа и Меца прусскими войсками. На 55 шарах было отправлено в Париж 2500 писем. Один из шаров долетел даже до Норвегии, покрыв расстояние 1460 км.

На смену воздушным шарам вскоре пришли сигарообразные конструкции, которые стали называть «аэростаты» (что буквально означает «покоящиеся в воздухе»), и управляемые аэростаты - дирижабли. Первым аэростатом, к которому с полным основанием можно применить слово «управляемый», так как он совершил несколько полетов с возвращением на место отправления, был дирижабль «Франция», построенный офицерами Ренаром и Кребсом в 1884 г.

В начале XX в. дирижабли появились во многих европейских странах, в том числе и в России. Особенно широко работы по строительству дирижаблей были развернуты в Германии, видевшей в них средство для оснащения армии. Но есть примеры использования дирижаблей и в мирных целях. В 1919 г. в той же Германии были организованы пассажирские рейсы на дирижаблях «Бодензее» и «Нордштерн» между Берлином и Фридрихсгафеном. Расстояние 60 км покрывалось за 6 ч. Дирижабли летали регулярно по расписанию. Перевозки оказались рентабельными, но полеты были прекращены по требованию Антанты, которая боялась широкого развития дирижаблей - по Версальскому договору Германии было запрещено строить дирижабли объемом свыше 20 тыс. м³.

К началу XX в., когда, по модному выражению того времени, мир «аэроспятил», материалу оболочек - шелку стали искать замену (он был слишком дорог), Шелк заменили, но без резины обойтись не смогли. Появилась перкаль - прочная прорезиненная хлопчатобумажная ткань. Снаружи перкалевые оболочки стали покрывать слоем алюминиевого порошка, замешенного на резиновом клее. 1 м² такого материала мог выдержать полутонную нагрузку, весил всего 160 - 170 г и за сутки пропускал не больше 20 л газа. Этот материал долго оставался незаменимым при изготовлении оболочек воздушных гигантов.

Молодое Советское государство уделяло большое внимание дирижаблестроению, успехи которого находились в прямой связи с развитием резиновой промышленности. Показательно, что один из первых советских дирижаблей был построен в 1927 г. на средства, собранные рабочими заводов «Богатырь», «Проводник» и «Каучук», и поэтому носил название «Московский химик-резинщик». Его оболочка объемом 2500 м3 была построена на заводе «Каучук». Основные технические данные: длина - 47,5 м, диаметр - 10,3 м, мощность мотора - 110 л.с., скорость - 60 - 80 км/ч. Высота, на которую мог подниматься дирижабль,- 2500 м. Поднимаясь на высоту 1500 м с четырьмя человеками команды, дирижабль брал топлива на 6 ч полета и, следовательно, мог покрыть расстояние 360 км.

Полеты на аэростатах были первой и важной ступенью воздухоплавания. Они стали массовым явлением. Популярность дирижаблей была настолько высока, что редакция журнала «Изобретатель» в 1931 г. открыла курсы изобретателей, и их первой темой было дирижаблестроение. На аэростатах люди вырвались в стратосферу, и экипаж стратостата «СССР-1» (1933 г.) Г. Прокофьева, Э. Бирнбаума, К. Годунова современники встречали также торжественно, как в наши дни встречают космонавтов.

Разрабатывались новые, более совершенные конструкции аэростатов. В апреле 1934 г. Академия наук провела в Ленинграде первую Всесоюзную конференцию по изучению стратосферы. Изобретатель П. Гроховский предложил конструкцию стратопланера, Она представляла собой прорезиненную оболочку объемом до 50 тыс. м3, а вместо гондолы устанавливался планер с герметичной кабиной. Планер на определенной высоте мог отсоединяться от оболочки, и пилот благополучно возвращался на землю.

В 30-е гг. произошло несколько катастроф дирижаблей с человеческими жертвами: у берегов Шпицбергена разбился дирижабль «Италия»; погиб один из величайших английских дирижаблей Р-101, совершавший перелет из Англии в Индию. Погибли 50 человек команды из 58, в том числе министр авиации. Этот список можно продолжить. Постройка дирижаблей для использования в мирных целях была практически прекращена. Однако в те времена не были известны многие закономерности аэродинамики, свойства атмосферы, методы расчета подобных систем и, самое главное, не было насущной потребности в таком сверхмощном транспорте. Его блестящие возможности, предсказанные еще К. Э. Циолковским, могут быть реализованы только сейчас.

Приблизительно с 1965 г. в ряде стран начали предприниматься попытки использовать аэростатные установки для переброски грузов в горных условиях. В нашей стране проблема доставки грузов в труднодоступные районы стоит достаточно остро, например, имеется большое количество открытых, но законсервированных месторождений полезных ископаемых - законсервированных только потому, что нет транспорта, приспособленного для их освоения. Авиация решить этой проблемы в полной мере не в состоянии. Постройка взлетной полосы для тяжелых самолетов, например на Севере, крайне дорога, летать же они будут несколько месяцев в году. Вертолеты более приспособлены к подобным условиям, но дальность их полета не превышает 300 - 400 км да и грузоподъемность слишком мала. В этом отношении дирижабли обладают рядом несомненных преимуществ. Для них не надо строить аэродромов, у дирижаблей самая высокая для летательных аппаратов экономичность, так как энергия двигателей расходуется только для горизонтального полета. Радиус действия дирижаблей неограничен и они обладают огромной грузоподъемностью (300 - 500 т и более). Плохо только, что эта грузоподъемность находится в прямой зависимости от объема баллона или от их числа в системе.

Существует предложение с помощью аэростатов транспортировать из индустриальных центров к сибирским новостройкам не только объекты в блочном исполнении, но и целые заводы. Для этого, естественно, понадобятся дирижабли исключительной подъемности, но расходы на их создание и эксплуатацию, возможно, окажутся куда меньше капиталовложений, затрачиваемых на те же цели в наши дни. С этим мнением в принципе можно согласиться, но вот проект доставки аналогичным образом целых городов с предварительно встроенными в перекрытия зданий и их стены баллонами, наполненными гелием или другим газом, представляется пока утопическим.

Дирижабли могут найти применение как транспортное средство и в высокоразвитой в транспортном отношении европейской части нашей страны. Еще в 1967 г. профессором Л. Воробьевым была предложена так называемая спально-радиальная схема применения дирижаблей. Вокруг Москвы в радиусе от 600 до 1200 км расположены крупные города - Ленинград, Минск, Харьков, Киев, Казань, Саратов, Куйбышев, Ростов, Рига, Волгоград, Сыктывкар, Вильнюс, Таллин, Архангельск, Кишинев. При скорости движения дирижабля около 100 км/ч поездка отнимет 8 - 10 ч ночного времени, тем более условия пассажирам можно предоставить более комфортабельные, чем в поезде или самолете. Отсутствуют качка, тряска, толчки, почти не слышен гул двигателей. К услугам пассажиров одно-двухместные каюты и обширные прогулочные палубы.

Подобные проекты реальны. В настоящее время в мировой практике имеется ряд примеров успешной эксплуатации аэростатов в качестве пассажирского транспорта. В Греции дирижабли перевозят туристов между островами, в Париже - пассажиров между аэропортами. Английские специалисты также испытали дирижабль, который будет использоваться в границах Лондона для перевозки пассажиров и грузов. Созданы две модификации таких летательных аппаратов-такси. Первая модель длиной 70 м с двумя винтовыми двигателями предназначена для пассажиров. Грузовой дирижабль имеет 4 двигателя, его грузоподъемность - около 60 т, а максимальная скорость - 110 км/ч.

Тихоходность считается одним из крупных недостатков аэростата, но ведь это может быть его достоинством, если использовать аппарат для поднятия тяжестей в строительстве. Тогда отпадет необходимость создавать подъемные краны подобные такому, какой работает в США на гидростанции Гранд Кули. Этот один из самых больших в мире подъемных кранов имеет грузоподъемность 2500 т и предназначен для подъема и опускания ротора главного цилиндра станции весом 1900 т во время монтажа, обслуживания и ремонта. Груз поднимается четырьмя мощными гидроцилиндрами, за работой которых следит специальная электронная контрольная система. Кран занесен в «Книгу рекордов Гиннесса». Его строительство и монтаж заняли несколько лет, а стоимость превысила 1 млн. дол. Однако существующие подъемные краны-монстры оказываются бессильными, когда требуется поднимать значительные грузы на большую высоту. Сейчас такие грузы поднимают по частям и монтируют на высоте, что само по себе сложно. Лучший отечественный кран способен поднять максимум 8 т на высоту 50 м. Лучший в мире суперкран стоимостью 0,5 млн. дол. поднимает подобный груз на высоту чуть более 100 м. Такие краны и сами весят сотни тонн.

Стоимость аэростата соизмерима с ценой мощного крана - дорог газ (гелий) и оболочка, выполняемая из прорезиненной ткани или лавсановой пленки, покрытой алюминием, но возможности его несравненно выше. В нашей стране (в Смоленской области) уже проходили испытания аэростата грузоподъемностью 15 т. Диаметр аэростата - 15 м, объем - 2 тыс. м³. Скорость аэростата - от 0 до 5 км/ч.

С каждым годом области возможного использования дирижаблей расширяются. Вот несколько характерных примеров.

Телевизионные башни сейчас уже поднялись на высоту 500 м, инженеры и радиотехники постоянно требуют увеличивать эту высоту, но технические возможности строителей уже на пределе. Сейчас во многих странах видят выход в применении привязных аэростатов. На одном из Багамских островов такой аэростат объемом 12 тыс. м3, поднятый на высоту 4,5 км, обеспечивает передачу телевизионных сигналов на расстояние до 250 км.

Специалисты считают одним из наиболее простых и эффективных способов увеличения добычи полезных ископаемых рациональное освещение открытых разработок. Поэтому карьеры освещают сотнями прожекторов и ламп. При взрывных работах светильники и питающие провода в радиусе 100 м приходится убирать, а потом снова устанавливать. Но систему освещения можно и модернизировать. Так поступили специалисты Северного горно-обогатительного комбината Криворожского бассейна - они подняли осветительные лампы на аэростате.

«Во всем мире ведется ожесточенная борьба с градом. Точнее, даже не борьба, а настоящая битва по всем правилам военного времени, по грозовым тучам рыщут лучи радиолокаторов, фиксируя очаги градооб-разования, и начинается стрельба - грохочут зенитки, уносятся вдаль ракеты, с самолетов сбрасываются авиабомбы»,- писал один научно-популярный журнал четверть века назад. К сожалению, картина изменилась мало. В нашей стране для борьбы с градом используются в основном ракеты и патроны со специальными веществами, которые надо распылять в очагах градообразования. Для доставки этих веществ совсем необязательно использовать артиллерию, можно воспользоваться аэростатами. Просто, удобно, нет падающих на землю осколков, артиллерийского грохота, большого обслуживающего персонала.

Можно поднять аэростаты не только к облакам, но и гораздо выше. Один из американских проектов предполагает использовать аэростат для изучения Венеры. Аэростат изготавливается из тончайшей стальной оболочки, покрытой газонепроницаемым слоем полимера - силиконового каучука. Для повышения прочности в каучук вводится стеклянная пудра. При запуске на Венеру такой аэростат, нагруженный исследовательской аппаратурой, можно выпустить на высоте 1000 - 2000 км над поверхностью планеты. Постепенно снижаясь, аэростат сможет регистрировать температуру и другие характеристики верхних слоев атмосферы Венеры.

Медленно, но настойчиво проникают дирижабли и во многие другие сферы человеческой деятельности. В ФРГ, Англии и Канаде дирижабли применяют для геологических и археологических работ, они патрулируют лесные массивы, крупные промышленные зоны, а оснащенные современным противолодочным оборудованием и радиоэлектронными системами - побережья США и Японии.

Юные изобретатели Пермской областной станции юных техников построили модель вертолета-дирижабля для орошения колхозных полей. С аэростатов велись съемки Олимпиады-84.

Есть и другие интересные проекты использования дирижаблей. Рыболовецкие суда могли бы закачивать продукцию прямо в емкости дирижабля рыбонасосами, а он в живом виде доставлять ее в город. Заманчиво построить и дирижабль-санаторий - единственный санаторий, где всегда стоит солнечная погода и нет ветра. На нем можно разместить плавательные бассейны, пляжи и даже футбольное поле.

Спортсмены заинтересовались аэростатами всерьез. Предложен вариант яхт без паруса. Конечно, без паруса традиционного. Его функции выполняет воздушный шар (по размерам он превышает корпус яхты в 2,5 - 3 раза). Шар привязывают к лебедке в центре палубы, он поднимается на высоту до 250 м. Такому парусу, конечно, штиль не страшен да и скорость судна будет гораздо выше, чем у обычных яхт. Есть предложения устраивать в год олимпиад гонки таких яхт через Атлантику. Как здесь не вспомнить, что катание на лодках, привязанных к дирижаблю, практиковалось еще в 30-е гг. К сожалению, в те годы большинство таких попыток кончалось плачевно. Стоило порыву ветра увлечь шар, как лодка переворачивалась.

Возник даже новый вид планеризма после того, как два швейцарских студента продемонстрировали действующую модель дирижабля, выполненную в 1 : 35 от размера настоящего «Графа Цепеллина». Модель весом 3 кг управляется по радио, приводится в действие двумя электромоторами и развивает скорость до 30 км/ч.

Играя на популярности аэростатов, их используют и в целях рекламы. 36 м в высоту, 20 м в «талии» - таков аэростат, копирующий и рекламирующий популярные джинсы. Сделан он по заказу предпринимателей ФРГ. Сведений о том, насколько активнее пошла торговля рекламируемым товаром, нет, зато известно, что бургомистра городка жители засыпали жалобами на оскорбление эстетического вкуса висящими над городом штанами.

Исследователи продолжают работать над созданием конструкций, сохраняющих все достоинства дирижаблей и ликвидирующих его недостатки. В Московском авиационном институте разработан новый проект дирижабля. Его форма претерпела существенные изменения: из сигары, подставляющей боковым ветрам слишком большую поверхность, он превратился в нечто вроде летающей тарелки. Ветру теперь не снести ее с курса, он будет разрезаться ребром каркаса. Нагреваемый воздух не только обеспечит вертикальный взлет, но и уничтожит лед, которым обрастает оболочка на большой высоте. Отсюда понятно и название аппарата - «термоплан».

Успешная реализация большинства по-настоящему целесообразных проектов во многом зависит от материала оболочки, к которому предъявляются разнообразные требования. Он должен воспринимать нагрузки различных направлений, быть водоотталкивающим, антиэлектростатическим, не терять эластичности при низких температурах.

Сейчас для создания аэростатов стали применять такие синтетические материалы, как нейлон, полиэтилен, полипропилеи, стекловолокно. Из нейлона и стекловолокна делают подвесные стропы и гайдроп, из полиэтилена и нейлона - оболочки, которые можно армировать жгутами стекловолокна. Такие оболочки легче перкалевых, а газы они пропускают в 10 - 15 раз медленнее. И современные шары, сделанные из полиэтилена, могут летать месяцами. Имеются и новые типы каучуков и композиций на их основе, пригодные для оснащения воздушных гигантов.

Каким станет воздухоплавание завтрашнего дня? Этот вопрос следует задавать не только авиаторам, но и специалистам в области полимерных материалов.