Авиация Дирижабль - История развития

Дирижабль, нарисованный Альбером Робида в стиле стимпанк.

Первые полёты

Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Мёнье. Дирижабль Мёнье должен был быть сделан в форме эллипсоида. Управляемость должна была быть осуществленна с помощью трех пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек. Изменяя объём газа в аэростате путём использования баллонета, можно было регулировать высоту полёта дирижабля, и поэтому он предложил две оболочки — внешнюю основную и внутреннюю.

Дирижабль с паровым двигателем конструкции Анри Жиффара, который позаимствовал эти идеи у Мёнье более чем полвека спустя, совершил первый полёт только 24 сентября 1852. Такая разница между датой изобретения аэростата и первым полётом дирижабля объясняется отсутствием в то время двигателей для аэростатического летательного аппарата. Следующий технологический прорыв был совершён в 1884 году, когда был осуществлён первый полностью управляемый свободный полёт на французском военном дирижабле с электрическим двигателем La France Шарлем Ренаром и Артуром Кребсом. Длина дирижабля составила 52 м, объём — 1900 м³, за 23 минуты было покрыто расстояние в 8 км при помощи двигателя мощностью 8,5 л.с.

Тем не менее, эти аппараты были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Регулярные управляемые полёты не совершались до появления двигателя внутреннего сгорания.

19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон после нескольких попыток облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон номер 6. Тогда это посчитали чудачеством, однако позднее дирижабль в течение нескольких десятилетий стал одним из самых передовых транспортных средств. В то же самое время, когда мягкие дирижабли начали завоёвывать признание, развитие жёстких дирижаблей также не стояло на месте: впоследствии именно они смогли переносить больше груза, чем самолёты, и это положение сохранялось в течение многих десятилетий. Конструкция таких дирижаблей и её развитие связаны с немецким графом Фердинандом фон Цеппелином.

Цеппелины

Цеппелин над Летним садом

Строительство первых дирижаблей-Цеппелинов началось в 1899 году на плавающем сборочном цехе на Боденском озере в Заливе Манзелл, Фридрихсхафен. Оно было организовано на озере для того, чтобы упростить процедуру старта, поскольку цех мог плыть по ветру. Опытный дирижабль «LZ 1» имел длину 128 м и балансировался путём перемещения веса между двумя гондолами; на нём были установлены два двигателя Даймлер мощностью 14,2 л.с..

Первый полёт Цеппелина состоялся 2 июля 1900. Он продолжался всего 18 минут, поскольку LZ 1 был вынужден приземлиться на озеро после того, как механизм балансирования веса сломался. После ремонта аппарата технология жёсткого дирижабля успешно была испытана в последующих полётах, побив рекорд скорости французского дирижабля La France на 3 м/с, но этого ещё было недостаточно для привлечения значительных инвестиций в дирижаблестроение. Необходимое финансирование граф получил через несколько лет. Уже первые полёты его дирижаблей убедительно показали перспективность их использования в военном деле.

К 1906 году Цеппелин сумел построить усовершенствованный дирижабль, который заинтересовал военных. В военных целях применялись поначалу полужесткие, а затем мягкие дирижабли «Парсеваль», а также дирижабли «Цеппелин» жесткого типа; в 1913 году был принят на вооружение жесткий дирижабль «Шютте-Ланц». Сравнительные испытания этих воздухоплавательных аппаратов в 1914 году показали превосходство дирижаблей жесткого типа. Последние при длине 150 м и объёме оболочки 22 000 м³ подымали до 8000 кг полезного груза, имея максимальную высоту подъема 2200 м. При трех моторах мощностью 210 л.с. каждый они достигали скорости 21 м/с. В полезную нагрузку входили 10-килограммовые бомбы и 15-сантиметровые и 21-сантиметровые гранаты, а также радиотелеграфное оборудование. В 1910 году была открыта первая в Европе воздушная пассажирская линия Фридрихсхафен—Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия». В январе 1914 года Германия по общему объёму и по боевым качествам своих дирижаблей обладала самым мощным воздухоплавательным флотом в мире.

Проект Циолковского

Первый технически обоснованный проект большого грузового дирижабля был предложен в 80-х годах XIX века великим русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским.

Модель аэростата Циолковского

В отличие от многих своих современников, Циолковский предлагал построить огромный даже по сегодняшним меркам — объёмом до 500 000 м³ — дирижабль жёсткой конструкции с металлической обшивкой.

Конструкторские проработки идеи Циолковского, проведённые в 30-е годы сотрудниками «Дирижаблестроя» СССР, показали обоснованность предложенной концепции. Однако дирижабль построить так и не удалось: по большей части работы по крупным дирижаблям из-за многочисленных аварий были свёрнуты не только в СССР, но и во всём мире. Несмотря на многочисленность проектов возрождения концепции крупных дирижаблей, они до сих пор, как правило, не сходят с кульманов конструкторов.

Немецкий военно-морской цеппелин L 20 после вынужденной посадки возле побережья Норвегии, 1916 г.

Боевое крещение

Вид из гондолы французского дирижабля в 1918 году.

Налет дирижабля на Кале

Перспективность применения дирижаблей в качестве бомбардировщиков была понята в Европе задолго до того, как дирижабли были использованны в этой роли. Г. Уэллс в своей книге «Война в воздухе» описал уничтожение боевыми дирижаблями целых флотов и городов.

В отличие от аэропланов, дирижабли в начале мировой войны уже были грозной силой. Наиболее мощными воздухоплавательными державами были Россия, имевшая в Петербурге крупный «Воздухоплавательный парк» с более чем двумя десятками аппаратов, и Германия, обладавшая 18 дирижаблями. Из всех стран-участниц мировой войны австро-венгерские воздушные силы были одними из самых слабых. В состав военно-воздушного флота Австро-Венгрии накануне первой мировой войны входило только 10 дирижаблей. Военные дирижабли находились в непосредственном подчинении у главного командования; иногда они придавались фронтам или армиям. В начале войны дирижабли выполняли боевые задания под руководством командируемых на дирижабли офицеров генерального штаба. В этом случае командиру дирижабля отводилась роль вахтенного офицера. Благодаря успешности конструкторских решений графа Цеппелина и фирмы Шютте-Ланц Германия имела в этой области значительное превосходство над всеми другими странами мира, которое при правильном его использовании могло принести большую пользу, в частности для глубокой разведки. Немецкие аппараты могли преодолеть со скоростью 80-90 км/ч расстояние в 2-4 тыс. км и обрушить на цель несколько тонн бомб. Например, 14 августа 1914 в результате налета одного немецкого дирижабля на Антверпен было полностью разрушено 60 домов, ещё 900 повреждено. Однако уже к сентябрю 1914 года, потеряв 4 аппарата, немецкие дирижабли перешли только на ночные операции. Огромные и неповоротливые, они были прекрасной целью для вооружённых аэропланов противника, хотя для защиты от атаки сверху на верхней части их корпуса размещалась площадка с несколькими пулемётам, к тому же они были наполнены крайне пожароопасным водородом. Очевидно, что им на смену неизбежно должны были прийти более дешевые, маневренные и устойчивые к боевым повреждениям аппараты.

«Золотой Век» дирижаблей

LZ 127 «Граф Цеппелин»

ресторан на «Гинденбурге»

салон на «Гинденбурге»

После окончания Первой мировой войны в США, Франции, Италии, Германии и других странах продолжалось строительство дирижаблей различных систем. Годы между Первой и Второй мировыми войнами отмечены существенным прогрессом в технологии дирижаблестроения. Первым аппаратом легче воздуха, пересёкшим Атлантику, стал британский дирижабль R34, который в июле 1919 с командой на борту совершил перелёт из Восточного Лотиана, Шотландия на Лонг-Айленд, Нью-Йорк, а затем вернулся в Пулхэм, Англия. В 1924 году состоялся трансатлантический полёт немецкого дирижабля LZ 126.

В 1926 году совместная норвежско-итало-американская экспедиция под руководством Р. Амундсена на дирижабле «Норвегия» конструкции Умберто Нобиле осуществила первый трансарктический перелёт о. Шпицберген — Северный Полюс — Аляска. К 1929, технология дирижаблестроения продвинулась до весьма высокого уровня; дирижабль Граф Цеппелин в сентябре и октябре начал первые трансатлантические рейсы. В 1929 году LZ 127 «Граф Цеппелин» с тремя промежуточными посадками совершил свой легендарный кругосветный перелёт. За 20 дней он преодолел более 34 тысяч километров со средней полётной скоростью около 115 км/ч.

Немецкие цеппелины вызывали большой интерес в 1920-е и 1930-е годы, и в 1930 году почтовое ведомство США выпустило специальные марки дирижабельной почты для использования во время панамериканского перелёта дирижабля «Граф Цеппелин».

Летом 1931 года состоялся его известный полёт в Арктику, а вскоре дирижабль приступил к выполнению относительно регулярных пассажирских рейсов в Южную Америку, продолжавшихся до 1937 года. Путешествие в дирижабле этой эпохи по комфортабельности значительно превосходило тогдашние самолёты. В корпусе пассажирского дирижабля часто имелся ресторан с кухней и салон. Вес этого оборудования конечно пытались уменьшить, поэтому вместо ванн предлагался душ, и все, что можно, было сделано из алюминия, из него же был изготовлен и рояль на «Гинденбурге». Британский жёсткий дирижабль R101 имел 50 одно-, двух- и четырёхместных пассажирских кают со спальными местами, расположенными на двух палубах, столовую на 60 человек, две прогулочные палубы с окнами вдоль стен. Пассажирами использовалась в основном верхняя палуба. На нижней находились кухни и туалеты, а также размещался экипаж. Имелась даже отделанная асбестом комната для курения на 24 человека. На «Гинденбурге» имел место запрет на курение. Все, кто находился на борту, включая пассажиров, перед посадкой были обязаны сдавать спички, зажигалки и прочие устройства, способные вызвать искру. Один из крупнейших дирижаблей в мире — американский «Акрон» номинальным объёмом 184 тыс. м³ — мог нести на борту до 5 небольших самолётов, несколько тонн груза и теоретически был способен преодолеть без посадки около 17 тыс. км.

Дирижабль «СССР-В6»

В Советском Союзе первый дирижабль был построен в 1923 году. Позднее была создана специальная организация «Дирижаблестрой», которая построила и сдала в эксплуатацию более десяти дирижаблей мягкой и полужёсткой систем. В 1937 году крупнейший советский дирижабль «СССР-В6» объёмом 18 500 м³ установил мировой рекорд продолжительности полёта — 130 часов 27 минут. Последним советским дирижаблем был «СССР-В12 бис», построенный в 1947 году.

Закат эры дирижаблей

Считается, что эпоха дирижаблей кончилась в 1937 году, когда при посадке в Лэйкхёрсте сгорел немецкий пассажирский дирижабль-лайнер «Гинденбург». Гинденбург, а также более ранняя катастрофа дирижабля Winged Foot Express 21 июля 1919 в Чикаго, в которой погибло 12 гражданских лиц, отрицательно повлияли на репутацию дирижаблей как надёжных летательных аппаратов. Заполненные взрывоопасным газом дирижабли редко горели и терпели аварии, однако их катастрофы причиняли намного большие разрушения по сравнению с самолётами того времени. Общественный резонанс от катастрофы дирижабля был несравнимо выше, чем от катастроф самолётов, и активная эксплуатация дирижаблей была прекращена. Возможно, этого бы не случилось, если бы компания Цеппелина имела доступ к достаточному количеству гелия.

M class blimp

Гондола дирижабля класса К

Дирижабль класса К

В то время наибольшими запасами гелия располагали США, однако немецкая компания в то время едва ли могла рассчитывать на поставки гелия из США. Тем не менее, амбициозные мягкие дирижабли, такие как Мягкие дирижабли класса М и класса К номинальным объёмом 18 тыс. м³ и 12 тыс. м³, активно применялись ВМС США во время второй мировой войны в качестве разведывательного воздушного судна, предназначенного для борьбы с немецкими субмаринами. В их задачи входили не только обнаружение подводных лодок, но и поражение их глубинными бомбами. В этой роли они были вполне эффективны и применялись до появления надёжных вертолётов. Эти дирижабли развивали скорость до 128 км/ч и могли находиться в полёте до 50 часов. Последний дирижабль Класса К K-43 был снят с вооружения в марте 1959 года. Единственным дирижаблем, сбитым во Второй мировой войне, стал американский K-74, который в ночь с 18 на 19 июля 1943 года атаковал шедшую в надводном положении подлодку U-134 у северо-восточного побережья Флориды. Субмарина заметила дирижабль и открыла огонь первой. Дирижабль, не сбросив глубинные бомбы из-за ошибки оператора, упал в море и затонул через несколько часов, 1 член экипажа из 10 утонул. В период Второй мировой войны в ВМС США использовались следующие типы дирижаблей

• ZMC: дирижабль, с металлизированной оболочкий
• ZNN-G: дирижабль типа G
• ZNN-J: дирижабль типа J
• ZNN-L: дирижабль типа L
• ZNP-K: дирижабль типа K
• ZNP-M: дирижабль типа M
• ZNP-N: дирижабль типа N
• ZPG-3W: Дозорный дирижабль
• ZR: Дирижабль жёсткой конструкции
• ZRS: Дирижабль-разведчик жёсткой конструкции

В 1942—1944 годы около 1400 пилотов дирижаблей и 3000 вспомогательных членов экипажа прошли обучение в военных училищах, количество лиц, служащих в подразделениях, занятых эксплуатацией дирижаблей, выросло с 430 до 12400. В США дирижабли выпускались на заводе компании Goodyear в Акроне, штат Огайо. С 1942 по 1945 для ВМС США были выпущено 154 дирижабля и, кроме того, пять дирижаблей L-класса для гражданских заказчиков.

ZPG-3W в 1960 г. Объём: 23648 м ³

В конце 1950-х ВМС США получили ZPG-3W — крупнейший мягкий дирижабль в истории. Он был использован для заполнения радиолокационного пробела между наземными радиолокационными станциями в североамериканской сети раннего предупреждения во время «холодной войны». ZPG-3W является редким примером использования внутреннего пространства дирижабля — огромная радиоантенна располагалась внутри гелиевого баллона. Четыре таких дирижабля были доставлены в ВМС США. Первый полёт ZPG-3W состоялся в июле 1958 года. Обшивка дирижабля была использована в качестве обтекателя для 12,8 м радиолокационной антенны, обеспечивая тем самым аэродинамичность дирижабля. Дирижабль был более 121,9 м длиной и почти 36,6 м высотой. Дирижабль мог находиться в полёте в течение многих дней. ZPG-3W были последними из дирижаблей, созданных для ВМС США, они были списаны в ноябре 1962 года, когда ВМС США прекратили использование дирижаблей. Считается, что радар типа AN/APS-70 с его огромной антенной до сих пор является лучшей бортовой радиолокационной системой для обнаружения самолётов, поскольку из-за использования радиоволн низкой частоты он не зависел от хорошей погоды для оптимальной работы.

Советский Союз использовал лишь один дирижабль во время войны. Дирижабль В-12 был построен в 1939 году и вступил в строй в 1942 году для подготовки десантников и транспортировки оборудования. До 1945 года он сделал 1432 полёта. 1 февраля 1945 года в СССР был построен второй дирижабль класса В — дирижабль «Победа»— он использовался как минный тральщик в Чёрном море. Он разбился 21 января 1947 года. Ещё один дирижабль такого класса — В-12бис «Патриот» — был сдан в эксплуатацию в 1947 году и в основном использовался для подготовки экипажей, парадов и пропагандистских мероприятий.

Катастрофы

Спасательные работы на обломках британского дирижабля R.38 , 24 августа 1921 года

Крушение «Гинденбурга»

Создатели дирижаблей пренебрегали элементарными мерами безопасности, наполняя их небезопасным, но дешёвым водородом вместо инертного, но дорогого и малодоступного гелия.

В марте 1936 года был создан преемник стареющего «Графа Цеппелина» — дирижабль LZ 129 «Гинденбург», рассчитанный на использование безопасного гелия. Однако требуемые количества гелия были в то время только у США, которые ввели эмбарго на экспорт военных материалов в гитлеровскую Германию. Пришлось наполнять баллоны «Гинденбурга» доступным водородом.

Непрекращавшаяся череда аварий и катастроф серьёзно подрывала веру в надёжность и целесообразность использования дирижаблей. 6 мая 1937 года на глазах у зрителей сгорел «Гинденбург», погибло 35 человек на борту и один на земле. В мирное время в катастрофах, унёсших немало человеческих жизней, погибли американские жёсткие дирижабли «Шенандоа», «Акрон» и «Мейкон», британские «R.38» и «R.101», французский «Диксмюнде». Пока разбирались с причинами катастроф, дальнейший прогресс авиации оставил эпоху дирижаблей позади.

Среди экспертов, изучавших причины гибели крупных дирижаблей, в частности «Акрона» и «Гинденбурга», высказывалось мнение о привёдших к катастрофе разрушениях оболочки или ёмкостей с газом, произошедших на выполняемом манёвре с малым радиусом циркуляции.

Россия, СССР

На территории больших стран есть множество мест, куда крайне проблематично осуществлять доставку грузов сухопутным путём или с использованием других типов летательных аппаратов. Дирижабли могут принести пользу, например, при исследовании Арктики, при георазведке в Сибири и Заполярье. Арктика издавна привлекала к себе внимание смелых естествоиспытателей, изучавших её особенно интенсивно с конца XIX века. Важные океанологические наблюдения были сделаны экспедицией норвежских полярных исследователей Ф. Нансена на парусном судне «Фрам» и Р. Амундсена на судне «Мод». Последний также руководил в 1926 году первым перелётом на дирижабле «Норвегия» через Северный полюс из Шпицбергена в Америку. Командиром дирижабля был итальянский инженер У. Нобиле. В 1928 году У. Нобиле возглавил итальянскую экспедицию на Северный полюс на дирижабле «Италия», потерпевшем аварию.

«… В мире существует ещё по крайней мере одна страна, где дирижабли могли развиваться и широко с пользой применяться. Это — Советский Союз с его обширной территорией, по большей части равнинной. Здесь, особенно на севере Сибири, огромные расстояния отделяют один населённый пункт от другого. Это осложняет строительство шоссейных и железных дорог. Зато метеорологические условия весьма благоприятны для полётов дирижаблей.»
.

Памятная монета Банка России, посвящённая исследованиям Русской Арктики. Вверху слева — аэроплан, справа — дирижабль, в центре — парусное судно во льдах, справа от него — портрет Р. Амундсена, ниже — даты в две строки: «1918 • 1926 гг.».

Во второй половине XIX века воздухоплавание постепенно занимало свое место в русской армии — на вооружении состояли воздушные шары. В конце века действовал отдельный воздухоплавательный парк, состоявший в распоряжении Комиссии по воздухоплаванию, голубиной почте и сторожевым вышкам. На маневрах 1902—1903 годов в Красном Селе, Бресте и Вильно проверялись способы использования воздушных шаров в артиллерии и для воздушной разведки. Убедившись в целесообразности применения привязных шаров, Военное министерство приняло решение создать специальные подразделения при крепостях в Варшаве, Новгороде, Бресте, Ковно, Осовце и на Дальнем Востоке, в составе которых имелось 65 шаров. К изготовлению дирижаблей в России приступили в 1908 году.

В конце 1931 года при Главном управлении Главвоздухфлота была создана организация «Дирижаблестрой». Дирижаблестрой должен был проектировать, производить и эксплуатировать дирижабли, а также совершенствовать методы их эксплуатации. В апреле 1932 года «Дирижаблестрою» были передана территория Центральной воздухоплавательной базы Осоавиахима в районе станции Долгопрудная, где началось строительство деревянного эллинга, завода по производству водорода и других зданий.

Предприятие начало работать 5 мая 1932 года под названием «Дирижаблестрой». В мае 1932 года Дирижаблестрой получил из Ленинграда три дирижабля мягкого типа: СССР В-1, СССР В-2 и СССР В-3. Они предназначались для учебно-агитационных полётов и испытаний их применения в народном хозяйстве. 7 ноября 1932 года над Красной площадью прошли четыре советских дирижабля: В-1, В-2, В-3 и В-4. К 1933 году СССР овладел техникой проектирования, строительства и эксплуатации дирижаблей мягкого типа. Дирижаблестрою была поставлена задача: организовать производство дирижаблей полужёсткого типа. Для этого в СССР был приглашён итальянский конструктор дирижаблей Умберто Нобиле. Нобиле вместе с группой итальянских специалистов прибыл в Долгопрудный в мае 1932 года. В конце февраля 1933 года Нобиле совместно с советскими инженерами создал первый советский полужесткий дирижабль СССР В-5. 27 апреля 1933 года В-5 совершил свой первый полёт продолжительностью 1 час 15 минут. В 1933 году В-5 совершил более 100 полётов.

В 1940 году существовавший до войны комбинат «Дирижаблестрой СССР» был законсервирован. Во время войны на его базе осуществлялись некоторые работы по подготовке аэростатов заграждений, а также модификации существующей воздухоплавательной техники, включая мягкие дирижабли. С 1940 по 1956 годы все работы, связанные с созданием и строительством воздухоплавательной техники, курировались 13-й Лабораторией ЦАГИ из г. Жуковский. В 1956 году были зафиксированы массовые проникновения в воздушное пространство СССР беспилотных аэростатов-разведчиков, которые в режиме перманентного дрейфа на высоте осуществляли аэрофотосъёмку советских объектов. Специальным решением Правительства СССР решено было воссоздать индустриальный потенциал для разработки и создания разнообразной воздухоплавательной техники. Базовое предприятие ОКБ-424 было сформировано на территории бывшего «Дирижаблестроя» в городе Долгопрудный. Руководителем ОКБ-424 был назначен М.И. Гудков. В послевоенное время на базе ДКБА дирижабли создавались как прототипы и экспериментальные образцы. В 1958 году этим ОКБ был создан большой старатостат для испытания оборудования и подготовке пилотов к выполнению космических полётов СС-"Волга". 1 ноября 1962 года на нём были совершены рекордные парашютные прыжки Андреева и Долгова. В конце 1970-х годов по заказу ВВС в ДКБА был разработан дирижабль линзообразной формы. В рамках этого проекта был создан 15-метровый прототип дирижабля в форме линзы, который даже прошёл ряд тестов.

В начале 1980-х были произведены расчёты дирижабля для нужд ВМФ, но из-за начавшихся проблем с финансированием во время перестроечных реформ проект был законсервирован.

После распада СССР госпредприятие «ДКБА» получило статус «федерального унитарного государственного предприятия» и возглавило российскую отрасль воздухоплавательных технологий, вернее, стало стержневым предприятием нарождающейся индустрии.

В 1990-е годы ДКБА разрабатывает проект дирижабля мягкой конструкции 2ДП с грузоподъёмностью около 3 тонн, а после пересмотра техзадания и указания на необходимость создание аппарата с большей грузоподъёмностью проект продолжается под названием «дирижабль ДС-3». В 2007 году подготовлен аванпроект этого аппарата.

Сегодня на базе ФГУП ДКБА ведутся разработки дирижаблей с грузоподъёмностью 20, 30, 55, 70, 200 тонн. Проведена значительная часть работ по проекту дирижабля «линзообразной» формы ДП-70Т, который предназначен для транспортировки грузов с безэллинговой круглогодичной эксплуатацией во всех климатических зонах. На конструктивной основе этого дирижабля проработаны варианты дирижабля с грузоподъёмностью 200—400 т.

Также ведётся разработка многофункционального дирижабля полужёсткой конструкции ДП-4 с грузоподъёмностью 4-5 тонн. Для большей конкурентоспособности ФГУП ДКБА прорабатывает дирижабельные проекты с использованием штатных авиационных комплектующих и узлов, включая шасси, двигатели, авионику, что обеспечивает высокое качество изделия при значительном снижении издержек производства.