Текст книги "100 великих рекордов авиации и космонавтики"

Автор книги: Станислав Зигуненко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 39 страниц) [доступный отрывок для чтения: 14 страниц]

Русские идеи

Так на практике была доказана справедливость расчетов выдающегося русского ученого К. Э. Циолковского. Еще в 80-е годы XIX века, когда во всем мире только начали строить небольшие управляемые аэростаты, он научно доказал возможность и целесообразность создания именно больших дирижаблей. Глухой, почти ничего не видящий учитель из Калуги оказался дальновиднее многих всемирно признанных научных авторитетов.

В 1892 году была опубликована работа Циолковского «Аэростат металлический управляемый». Четыре года спустя Константин Эдуардович представил более подробный проект цельнометаллического дирижабля, рассчитанного на перевозку 200 пассажиров и 1400 т груза. Размеры воздушного гиганта поражают даже сегодня: длина – 210 м, объем оболочки – 70 тыс. куб. м!

Впрочем, проект ученого не получил признания у царского правительства. Изобретателю отказали в выдаче средств даже на постройку модели. Между тем на исполнение зарубежного проекта деньги нашлись. В 1893–1894 годах в учебно-воздухоплавательном парке Петербурга по проекту австрийского изобретателя Д. Шварца, о котором уже говорилось выше, строится первый в мире цельнометаллический дирижабль с объемом оболочки 3,86 куб. м и длиной 47,6 м. Однако и тут дело пошло не столь уж гладко; денег на окончание строительства не нашлось, и изобретатель вместе со своим детищем уехал в Германию, где в 1897 году его дирижабль и совершил первый полет.

А возьмись россияне строить дирижабль по проекту Циолковского, глядишь, и подешевле бы вышло, и мировой рекорд в дирижаблестроении не упустили…

Однако лишь два десятилетия спустя в России начинают строить первые отечественные дирижабли. Справедливости ради надо отметить, что среди них были весьма неплохие конструкции. Например, за один только 1911 год на дирижабле «Киев» изобретателя Ф. Ф. Андреса было перевезено 198 пассажиров. В 1915 году начались испытания «Гиганта» – самого крупного российского дирижабля тех лет. Его длина составляла 150 м; четыре двигателя развивали суммарную мощность 860 лошадиных сил!

Кстати, Россия одной из первых в мире попыталась использовать дирижабли в военных целях. Причем самая первая попытка относится еще к 1812 году, когда российская армия собиралась разбомбить с воздуха самого Наполеона.

Об этом, летучем корабле Франца Леппиха стало известно сравнительно недавно благодаря усилиям нашего историка Л. М. Вяткина. Предыстория же этого изобретения такова. Войска Наполеона подходили к границам Российской империи. И предложение 37-летнего немецкого механика Франца Леппиха о возможности постройки управляемого воздушного шара пришлось как нельзя кстати. Царь Александр I, ознакомившись с чертежами «летучего корабля» и выслушав подробные пояснения Леппиха – безвестного изобретателя, найденного нашим послом в Германии, – тут же предложил ему срочно выехать в Москву и приступить к работе.

Леппих проявил грамотность как инженер. Согласно сохранившемуся изображению видно, что аппарат имел форму рыбы. Длина оболочки составляла примерно 57 метров, максимальный диаметр – 16 метров и объем – около 8000 кубических метров. К ней с помощью сетки крепились лодка-гондола размерами 30 х 60 футов (9,9 х 19,8 метра).

Посреди гондолы располагались пороховые фугасы и люк для сбрасывания их на цель. Кроме того, согласно сохранившимся документам, «летучий корабль» предполагалось вооружить… ракетами!

Однако проекту 1812 года не суждено было осуществиться до конца. Вторгшаяся на территорию России наполеоновская армия продвигалась слишком быстрыми темпами. Все имущество команды Леппиха было частично эвакуировано, а частично сожжено на месте.

Так что реально в военных действиях принял участие лишь дирижабль «Лебедев» – полужесткое воздушное судно, приобретенное во Франции. Первый его полет состоялся в 1908 году. Объем оболочки – 3625 куб. м, длина – 62 м.

Эпоха расцвета «левиафанов неба»

Первые десятилетия XX века стали временем настоящего расцвета дирижаблестроения. Что ни год, газеты приносили сведения все о новых рекордах «левиафанов неба» – так образно прозвали огромные воздушные корабли в то время.

Дирижабли с успехом приняли участие в военных действиях Первой мировой войны, в ходе которых выяснилось, что сбить дирижабль не так-то легко. Даже получив многочисленные пробоины в оболочке, дирижабль все же выполнял свое боевое задание и благополучно возвращался на базу.

После войны дирижабли стали летать даже с континента на континент. Так 2–6 июля 1919 года (в западном направлении) и 9–13 июля 1919 г. (в восточном направлении) британский дирижабль К-34 совершил первый трансатлантический перелет из Ист-Форчун (Шотландия) в Нью-Йорк, после чего вернулся обратно, уже в Пулхэм (графство Норфолк, Англия).

Команду из 30 человек возглавлял майор Дж. Г. Скотт, а общее расстояние в 10 187 км было пройдено за 183 часа 8 минут, что является мировым рекордом для дирижаблей.

Вскоре полеты дирижаблей через океан стали довольно регулярными, а их создатели стали подумывать об освоении новых, еще более дальних маршрутов.

Знаменитый норвежский путешественник Роальд Амундсен решил совершить первый полет на дирижабле на Северный полюс. Экспедиция была осуществлена на полужестком воздушном судне итальянской постройки; 11–14 мая 1926 года дирижабль, названный Амундсеном «Норвегией», совершил перелет со Шпицбергена в Теллер (штат Аляска, США).

Среди членов экипажа были выдающиеся личности того времени – Роальд Амундсен, Умберто Нобиле и Линкольн Эллсуорт. Они представляли разные страны, а потому 12 мая экипаж сбросил на лед в районе полюса норвежский, итальянский и американский флаги.

Достигнутый успех настолько впечатлил мировую общественность, что 23 мая 1928 года Нобиле предпринял новую попытку пролететь над Северным полюсом на жестком итальянском дирижабле «Италия». Однако на сей раз экспедиция оказалась успешной лишь наполовину. На обратном пути воздушное судно потерпело катастрофу. Однако Нобиле и большая часть его команды остались в живых, высадившись на лед. Была организована международная спасательная экспедиция, путешественников вызволили из ледового плена. Но вот Амундсен, отправившийся выручать своего коллегу, при этом погиб.

Дирижабли тем временем стали строить все больших и больших размеров. Они превратились в настоящие летающие корабли с отдельными каютами на борту и всевозможными удобствами, которые раньше были доступны лишь пассажирам первоклассных океанских лайнеров.

Первым дирижаблем, объем которого превышал 2,5 млн куб. футов, был британский К-38 фирмы «Шорт». Построенный в 1921 году, он стал самым большим дирижаблем в мире. Его длина составляла 212 м, максимальный диаметр – 26 м, объем оболочки – 77 600 куб. м. Силовая установка насчитывала 6 двигателей «Коссак» общей мощностью 2100 л. с.

Однако эта громадина вскоре потерпела катастрофу. Дирижабль разбился 24 августа 1921 года в районе местечка Халл (Англия). Находившиеся на его борту 33 члена экипажа и 16 пассажиров погибли.

Печальной оказалась судьба и построенных в США воздушных гигантов «Акрон» и «Макон» фирмы «Гудьир». Эти дирижабли-близнецы имели объем 184 059 куб. м, длину – 239,3 м и по 8 двигателей «Майбах» мощностью по 560 л. с. Дирижабли, кроме прочего, использовались в качестве авианосцев, поскольку несли на себе по 5 самолетов, которые могли взлетать и возвращаться обратно прямо в воздухе.

Однако оба дирижабля вскоре разбились из-за неблагоприятных метеоусловий.

Впрочем, дирижабли не сдавались вот так, запросто. Немецкий воздушный корабль «Граф Цеппелин» осуществил 8–29 августа 1929 года первый облет вокруг земного шара. Экипажем командовал доктор Хуго Экенер. Под его руководством дирижабль вылетел из Лейкхерста (штат Нью-Джерси) и отправился в путь по маршруту Фридрихсхафен – Токио – Лос-Анджелес. И через 21 день 5 часов 31 минуту «Граф Цеппелин» вернулся в Лейкхерст, пролетев в общей сложности более 35 200 км.

Вообще у этого дирижабля оказалась счастливая судьба. «Граф Цеппелин» в общей сложности налетал более миллиона миль и перевез свыше 13 000 пассажиров, прежде чем был списан налом накануне Второй мировой войны.

Мировой рекорд – 207 человек, перевезенных по воздуху за один рейс – был установлен 3 ноября 1931 году жестким дирижаблем ВМС США «Акрон».

Еще один рекорд – 117 пассажиров, перевезенных на дирижабле через Атлантический океан за один рейс – установил в 1937 году цеппелин 12–129 «Гинденбург» под командованием капитана Хуго Экенера.

Тем не менее судьба «левиафанов неба» была предрешена. Как правило, век воздушных громадин был недолог. Так, например, жесткий пассажирский дирижабль английской постройки R-101 – й разбился 5 октября 1930 года близ местечка Бовэ (Франция), направляясь из Кардингтона (графство Бедфордшир, Англия) в Египет. Катастрофа, в результате которой был уничтожен дирижабль и погибли 48 из 54 пассажиров (включая лорда Томсона, государственного секретаря по авиации, и генерал-майора сэра Сэфтона Бранкера, директора гражданской авиации), нанесла сильнейший удар по престижу дирижаблей.

Однако главный удар, как ни странно, пришелся со стороны рекордсмена – дирижабля «Гинденбург». Гигант с объемом оболочки в 190 000 куб. м сгорел за несколько минут на глазах у сотен встречающих прямо у причальной мачты г. Ланкерхеста (США), после очередного перелета через океан из Фридрихсхафена (Германия). Из 97 человек, находившихся на борту, погибли 35. Казалось бы, не так много. Однако сам факт, что такая громадина может сгореть так быстро, произвела гнетущее впечатление на публику.

Число желающих полетать на дирижабле резко уменьшилось. Не помогло даже то, что в оболочки вместо горючего водорода стали закачивать совершенно негорючий гелий. Заодно конструкторы стали уменьшать размеры самих корпусов и пересматривать методики расчета их на прочность, стремясь сделать дирижабли как можно более жизнеспособными.

Однако авиаторы наступали воздухоплавателям на пятки. Самолеты становились все более надежными, стали летать все дальше и выше, оказались менее капризны в аэродромном обслуживании (ведь для дирижаблей приходилось строить огромные эллинги, куда их прятали на время непогоды). Конкуренция становилась все острее, причем все чаще в выигрыше оказывались именно самолеты, а не дирижабли.

Выправить положение оказались не способны даже хитрости. Так, в 12 декабря 1918 г. С-1 фирмы «Гудьир», США, поднял на высоту 760 м биплан «Кертисс Дженни» и благополучно запустил его. Еще раньше, как уже говорилось, попытки использовать дирижабль в качестве авиаматки были предприняты в Германии и Великобритании (в январе 1918 г.). А 15 декабря 1924 года между армейским мягким дирижаблем ТС-3 и бипланом «Сперри Мессенджер» была осуществлена и первая удачная стыковка.

Однако все оказалось напрасно: к началу Второй мировой войны дирижабли потеряли ведущее положение в небе. И, как казалось, навсегда.

ДИРИЖАБЛИ ВОЗВРАЩАЮТСЯ?

Однако ныне все чаще приходится слышать о том, будто дирижабли снова возвращаются в небо. Однако сказать, что они становятся столь же массовым видом воздушного транспорта, как, скажем, самолеты или вертолеты, до сих пор нельзя. Почему так происходит? Какую работу дирижабли ныне выполняют лучше всего? Давайте попробуем разобраться.

Для бросков через океан

Свое возрождение дирижабли опять-таки отметили новыми рекордами. Так воздушное судно AS-261 фирмы «Тандер энд Колт», построенное в 1989 году, – это самый большой в мире дирижабль-монгольфьер. Его длина 47,8 м.

Самый продолжительный полет (без дозаправки) мягкого дирижабля длился 95 часов 30 минут. Этот рекорд был установлен 25–29 марта 1960 года экипажем воздушного судна ZPG-2 ВМС США под командой лейтенанта Лэнди А. Мура.

А теперь, похоже, готовится новый рекорд. Огромнейший воздушный корабль, готовый перебросить в любую точку мира 2-тысячную армию с военной техникой за считанные дни, стал уже почти реальностью.

Агентство перспективных исследований DARPA работающее под эгидой Пентагона, заключило контракт с двумя авиафирмами на создание дирижабля-гиганта под названием «Морж» (Walrus). Военные нуждаются в воздушном судне, способном за приемлемую цену перенести 500 тонн полезного груза (в том числе – 1,8 тысячи бойцов) на расстояние 22 000 км менее чем за неделю.

Бойцы должны иметь возможность участвовать в бою уже через 6 часов после высадки с судна. Сам корабль задумывается как «трифибия» («triphibian»). Это означает, что судно должно одинаково комфортно чувствовать себя в воздухе, на суше и на воде.

На разработку конструкции концерну Lockheed Martin выделено около 3 млн долларов и еще примерно столько же – мало известной корпорации Aeros Aeronautical Systems.

Конкурировать с ними собралась и небольшая фирма Millenium Airship, которая продемонстрировала прототип Sky Freighter, который, по мнению авторов разработки, сможет транспортировать негабаритные грузы со скоростью 160 км/ч на расстояние до 9500 км без дозаправки.

Ищите свою нишу

Впрочем, когда из дирижаблей пытаются сделать воздушные грузовики, способные увезти сразу целый состав разных грузов или огромную гидротурбину в полном сборе, то дело, как правило, далее штучных проектов не продвигается. Однако недавно для дирижаблей, похоже, открылась новая экологическая ниша, которая, возможно, наконец-таки позволит этим воздушным кораблям перестать быть своего рода экзотикой.

Для этого им придется подняться на высоту порядка 20–22 км, в стратосферу. Почему именно туда, а не, скажем, на 10–12 км? Дело в том, что сила ветра, достигая своего максимума на высотах порядка 10 км (более 30 м/с), к высотам 20 км спадает и составляет около 10 м/с.

Кроме того, там воздух имеет меньшую плотность и нагрузки, действующие на конструкцию, в 30–40 раз меньше. Важно и то, что пассажирские самолеты летают на высотах до 12 км и, следовательно, дирижабли не будут мешать воздушному движению.

Но за все приходится платить. И платой станут размеры аэростатов, достигающие объема в сотни тысяч кубометров гелия или водорода и длины порядка сотни метров, а то и нескольких сотен метров.

На главный вопрос «зачем» есть простой ответ – есть необходимость в передаче громадных потоков информации. Но существуют же спутниковые и кабельные системы, которые вроде бы справляются со своими задачами? Справляются сегодня, но в последние годы происходит взрывной рост мобильной телефонии и Интернета и существующие технологии подходят к пределу своих возможностей.

Есть и еще один важный фактор – цена. Так, запуск одного спутника обходится в миллионы долларов, а после завершения срока службы спутник остается на орбите бесполезным хламом. Стратосферные дирижабли позволят выполнять ту же работу за меньшие деньги.

Ныне в ряде стран существуют проекты стратосферных дирижаблей. Опишем хотя бы некоторые из них.

«Небесная станция»

Американская фирма Sky Station исследует возможность создания стратосферных аэростатов, предназначенных для широкополосной связи, мониторинга местности и разведки.

Аэростаты будут базироваться на высоте 21 км, обеспечивая высокую пропускную способность и плотность передачи данных при низком потреблении энергии. В качестве несущего газа используется гелий, который, в отличие от водорода, не взрывоопасен, хотя и имеет несколько меньшую подъемную силу.

Планируется, что срок службы аэростатов будет составлять 5–10 лет. Каждый дирижабль выполнен в виде гигантской капли длиной 160 м и диаметром 62 м и несет на себе топливные баки, солнечные батареи и аппаратуру весом до 1000 кг.

Система состоит из 250 стратосферных платформ, каждая сможет предоставлять услуги связи на территории площадью около 19 тыс. кв. км (приблизительно размеры Московской области). Абоненты передают данные при помощи маломощных передатчиков прямо на аэростат, а бортовой ретранслятор аэростата посылает сигналы другим пользователям.

Ретранслятор сможет принимать данные со скоростью 2 Мб/с и передавать их абонентам со скоростью 10 Мб/с. Это позволяет предоставлять пользователям широкий спектр услуг, таких, как высокоскоростной доступ в Интернет, web-телевидение, проведение видеоконференций, мобильная телефония и т. д.

Солнечный дирижабль

Схожую со Sky Station систему разрабатывает группа профессора Б.-Х. Креплина из Аэрокосмического института в Штутгарте (Германия). Одна воздушная платформа позволит Одновременно поддерживать до 100 тысяч телефонных переговоров. Аэростаты используют солнечную энергию и крейсируют на высоте 20 км. Диаметр охвата составит 400 км, что соответствует площади 20 тыс. кв. км. В настоящее время создан прототип аэростата Lotte длиной 16 м, функционирующий на солнечных батареях.

Испытания прототипа показали необходимость иметь легкие солнечные батареи с высоким КПД и эффективные системы аккумулирования энергии. В течение дня фотоэлементы снабжают энергией двигатели, которые удерживают аппарат в заданной точке, а также обеспечивают работу электронной аппаратуры. Однако ночью солнечные батареи бесполезны и приходится запасать энергию впрок. При этом использовать традиционные аккумуляторы не выгодно, поскольку они имеют большую массу. Более перспективным считается использование топливных элементов.

Днем солнечные батареи напрямую питают двигательную установку и аппаратуру, а часть энергии идет на расщепление воды из бортового бака в электролизере на водород и кислород.

Ночью водород и кислород в топливных ячейках снова превращаются в воду. При этом вырабатывается электрическая энергия. На следующие сутки процесс повторяется.

Другой возможностью энергообеспечения беспилотных летательных аппаратов или свободных аэростатов является использование СВЧ-излучения, передаваемого на борт аппарата с земли. Были проведены испытания этой технологии с передачей энергии на расстояние с мощностью 30 кВт. Эффективность передачи – 54 %.

Однако против такой системы протестуют экологи. «Только подумайте, что случится с птицей при попадании в зону излучения!» – говорят они.

Связь в Британии

Специалисты Йоркского университета в Великобритании создали проект относительно небольшого дирижабля, который должен обеспечить хорошую связь в сельской местности, не прибегая к прокладке дорогих оптоволоконных линий связи. На дирижабле размещают передатчики, которые и ретранслируют всю необходимую информацию с высоты в несколько километров на всю округу.

Проект финансируется Евросоюзом. И если первый опыт окажется удачным, то лет через десять по всей Европе появляются такие летающие ретрансляторы.

Правда, пока в осуществлении этого проекта есть и одна техническая трудность. Для того, чтобы перекрыть единой сетью всю Европу, необходимо также наладить бесперебойный обмен информацией и между отдельными дирижаблями – ретрансляторами. А это оказалось не таким уж простым делом. Во всяком случае, по мнению инженеров Немецкого центра аэрокосмических исследований, такая связь может быть обеспечена посредством лазерных трансмиттеров, которые способны довести скорость передачи до 1000 мегабит в секунду для каждого из тысяч компьютеров, включенных в данную систему.

Правда, как говорит руководитель проекта Иоахим Хорват, при такой передаче необходимо учитывать малейшие отклонения летательного аппарата – до 0,005 градуса. Кроме того, воздух в атмосфере очень часто колеблется – это мы замечаем, например, ночью, когда нам кажется, что звезды мерцают. И такая неоднородность вызывает преломление лазерного луча, вносит помехи в передачу.

Тем не менее ученые уже придумали, как компенсировать эти помехи. Одна и та же информация передается синхронно сразу двумя лазерами и на разной частоте. И в конечном пункте производят некоторое усреднение принятого сигнала, сводя помехи к минимуму. В экспериментах уже удавалось транслировать таким способом видеофильмы с достаточно высокой четкостью изображения, подтвердив тем самым практическую реализуемость проекта.

Так что в 2008 году, возможно, мы уже увидим в небе первые дирижабли-ретрансляторы.

Космическая станция-аэростат

Еще один примечательный проект разрабатывает калифорнийская компания JP Aerospace. Ее сотрудники уверены, что наполненные гелием воздушные шары и дирижабли, которые способны достигать высоты 40–60 км и находиться там месяцами, смогут выполнять функции орбитальных космических станций, принимая сменные экипажи с Земли.

Причем дело тут не ограничивается просто разговорами. В период с 7 по 21 июня 2004 года в пустынной местности западного Техаса JP Aerospace уже испытала гигантский беспилотный V-образный воздушный корабль-прототип Ascender. Заполненный гелием аппарат с дистанционным управлением, оснащенный воздушными винтами, достиг расчетной высоты 30,5 км.

Он также продемонстрировал способность реагировать на команды с земли, зависать над заданной точкой, компенсируя моторами действие ветра, а также проходить путь между произвольно заданными пунктами на поверхности.

Испытание проводилось в первую очередь для американских ВВС, которые с интересом смотрят на высотные аэростаты как на перспективные средства разведки и ретрансляционные станции связи.

Кстати, стоимость постройки Ascender составила $500 тысяч. Это намного дешевле беспилотных самолетов-разведчиков, таких как широко известный Global Hawk. (Он, между прочим, вместе с наземным оборудованием стоит 30 млн. долларов.)

Сейчас компания разрабатывает также долговременную, парящую почти на границе космоса станцию под названием Dark Sky Station с поперечником 3,2 км. Она должна висеть или медленно дрейфовать на высотах до 42 километров и нести на борту обитаемую исследовательскую станцию, экипажи на которую доставляли бы маленькие пилотируемые аналоги Ascender.

Еще один проект компании – Orbital Ascender. Это пилотируемый V-образный аэростат длиной 1,8 км, также способный швартоваться к Dark Sky Station, а еще – двигаться вокруг планеты по орбите. Один оборот вокруг Земли занимал бы у гигантского корабля от 3 до 9 дней.

Для разгона и подъема на высоты, недоступные обычным аэростатам (60 км и более), аппарат будет использовать ионные реактивные двигатели, питаемые топливными элементами и солнечными батареями.